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畢 業(yè) 設 計（說明書）
2014 屆
題 目 可樂瓶貼標機設計
專 業(yè)
學生姓名
學 號
指導教師
論文字數(shù)
完成日期
湖 州 師 范 學 院 教 務 處 印 制
原 創(chuàng) 性 聲 明
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論文作者簽名： 日 期：
湖州師范學院本科畢業(yè)論文
關于畢業(yè)論文使用授權的聲明
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論文作者簽名： 日 期：
指導老師簽名： 日 期：
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可樂瓶貼標機設計
摘要：貼標簽是可樂生產(chǎn)的最后一道工序，其貼標質量的好壞直接影響到可樂的包裝外觀，甚至成為等外品；其貼標速度的高低，直接影響整個可樂生產(chǎn)線的工作效率。
本設計主要介紹了一種包裝機械，貼標機的工作原理及（后標部分）主要零部件的設計過程，對其傳動系統(tǒng)進行設計比校核，本次設計主要用于貼圓柱身瓶的紙質標簽，由機架，傳動裝置系統(tǒng)、標簽供給裝置系統(tǒng)、貼標對象物（瓶罐包裝件）的傳送裝置系統(tǒng)，涂膠裝置，貼標整理裝置和檢測連鎖控制裝置等組成。
關鍵詞：貼標機；螺旋式；取標；貼標
Coke bottle labeling machine design
Abstract: The labeling is Coke produced the final steps, labeling its quality directly affects the cola packaging appearance, and even become substandard goods; its labeling speed directly affects the efficiency of the entire production line of Coke.
The design focuses on the design process of a packaging machinery, labeling machine works and (after the standard part) the main components of its transmission system design than the check, this design is mainly used for paste cylindrical body bottle paper labels, from the rack, gear systems, label supply device systems, labeling the object (bottle package) delivery device systems, gluing device, labeling and detection chain finisher control devices and other components.
Keywords: labeling machine; spiral; take standard; Labeling
目 錄
第1章 緒 論 1
1.1 貼標機概述 1
1.1.1 典型貼標原理簡介 1
1.1.2 常用貼標機的類型 2
1.2國內外研究現(xiàn)狀 3
1.2.1國外現(xiàn)狀 3
1.2.2 國內現(xiàn)狀 4
第2章 可樂瓶貼標機的總體設計 6
2.1設計要求 6
2.2任務分析 6
2.3總體方案設計 6
2.3.1 貼標頭 6
2.3.2 上瓶機構 7
2.3.3 貼標機進瓶螺旋 8
2.3.4標簽供送裝置 8
2.3.5標簽傳送裝置 9
2.3.6涂膠裝置 9
2.3.7傳動裝置 9
第3章 主要零部件的設計計算 11
3.1 基本尺寸設計 11
3.2 部分機構設計 11
3.2.1貼標轉鼓直徑的確定 11
3.2.2各輪轉速 12
3.2.3電機選擇 12
3.2.4凸輪的設計 12
3.2.5分瓶供送螺桿的設計 13
3.2.6齒輪的設計 15
3.3夾標裝置 18
3.4膠輥裝置 18
3.5傳動裝置 18
第4章 PLC控制系統(tǒng)設計 19
4.1可樂貼標機控制要求 19
4.2控制系統(tǒng)設計方案 19
4.3可編程控制器PLC的選用 19
4.4 PLC的I/O分配 20
4.5 PLC控制流程圖 20
4.6 PLC控制程序 21
4.7 外部接線圖 21
總 結 22
參考文獻 23
致 謝 24
第1章 緒 論
1.1 貼標機概述
采用粘結劑將標簽貼在包裝件或產(chǎn)品上的機器叫貼標機械。多數(shù)液態(tài)和部分粒狀瓶裝產(chǎn)品都是采用這種機器粘貼標簽。標簽對商品有裝潢作用，同時便于商品的銷售與管理。標簽上的商標、商品的規(guī)格及主要參數(shù)、使用說明與商品介紹，是現(xiàn)代包裝不可缺少的組成部分。貼標機是包(灌)裝生產(chǎn)線上一臺重要的設備，也是一臺技術含量較高，結構較復雜的機器，被廣泛地應用于食品、醫(yī)藥等與人們日常生活關系密切的行業(yè)中。無論是早期的簡單貼標機械，還是后來的復雜貼標機械，以及現(xiàn)在的微電子控制的全自動化貼標機械，它的發(fā)展進步都在不斷的影響著整個社會。
1.1.1 典型貼標原理簡介
(1)濕敏粘合式貼標原理
圖1-1為濕敏粘合貼標原理，標簽在重錘作用下由標簽盒逐漸向下運動，隨著取標輪1的旋轉標簽被取下，并隨傳動輪4往下運動。經(jīng)過輪5和輪6的作用，標簽被刷膠，之后，標簽隨導軌下落。在標簽的運動過程中，待貼瓶同步由導軌向前運動，到達龍門導軌正下方時，帶著標簽一起移動，靠毛刷9把標簽燙平在包裝件上。從而完成一次貼標。這種貼標機只能用于粘貼寬度大致等于半個瓶身周長的標簽。貼標速度受落標速度限制，不能太快，但結構簡單，適于在小工廠使用。
1—取標棍 2—標盒 3—重塊 4—拉標輥 5—涂膠輥
6—上膠輥 7—膠缸 8—龍門導軌 9—毛刷
圖1-1 濕敏粘合貼標原理示意圖
(2)壓和式貼標原理
這種貼標機一般由上料機構，傳送帶機構，取標送標機構，涂膠機構和滾貼機構等幾個部分組成。圖1-2是壓合式貼標工作原理圖，首先由真空輪1轉動將標簽由標簽盒吸出，并隨輪1一起轉動，轉至打印輪打印標簽，繼續(xù)轉至真空輪2，在此過程中，真空輪1的吸附力逐漸變弱，至輪2時標簽由輪2吸走，并隨其轉動，在轉至漿糊涂抹器時刷膠，輪2和輪1一樣，在轉動過程中吸附力逐漸變小，在轉至待貼瓶時，吸附力很小，靠滾壓力把標簽貼到瓶上，完成一次貼標。
圖1-2 壓和式貼標工作原理
(3)熱敏粘合式貼原理
熱敏粘合貼標機所用的標簽涂了一種粘合劑，它只有在加熱條件下才起粘合作用。圖1-3為采用這種標簽的熱敏粘合貼標原理的示意圖。圖1-3(a)是采用加熱板加熱標簽，使粘合劑變粘，隨即貼到容器上。圖1-3(b)則采用熱水加熱粘合劑。由于熱敏粘合劑分為瞬時熱合劑和延時熱合劑，故選擇標簽所用的粘合劑應與被貼容器相適應，塑料容器尤其要注意。
1—標簽 2—粘合劑 3—加熱板 4—容器 5—熱水噴管
圖1-3 熱敏粘合貼標原理示意圖
(4)不干膠標簽的貼標原理
不干膠貼標的原理如圖1-5所示，所用標簽背面涂了立即貼合的粘合劑，但是被硅處理網(wǎng)保護著，其原理如下：帶貼合劑的標簽2，事先粘在載標網(wǎng)上。貼標前通過分離桿4，使標簽與載標網(wǎng)分離，在噴氣和滾壓的聯(lián)合作用下，粘到容器的表面上。這種貼標機的標簽材料種類較廣。這種貼標機的標簽可以具有金屬感，透明或不透明等特性，滿足各種要求。
1.1.2 常用貼標機的類型
標簽的材質、形狀很多，被貼標對象的類型、品種也很多，貼標要求也不盡相同。例如，有的只需貼一張身標；有的要求貼雙標；有的則要求貼三個標簽(身標、肩標、頸標)，有的只要求貼封口標簽；另外生產(chǎn)率的要求也不同。為滿足不同條件下的貼標需求，貼標機有多種多樣，不同類型品種的貼標機，存在著貼標工藝和有關裝置結構上的差別，當然也存在著共性。
貼標機按自動化程度可分為半自動貼標機和全自動貼標機；按容器的運行方向可分為立式貼標機和臥式貼標機；按標簽的種類可分為片式標簽貼標機、卷筒狀標簽貼標機、熱粘性標簽貼標機和感壓性標簽貼標機及收縮簡形標簽貼標機；按容器的運動形式可分為直線式貼標機和轉盤式貼標機，按貼標機結構可分為龍門式貼標機、真空轉鼓式貼標機、多標盒轉鼓貼標機、撥桿貼標機、旋轉型貼標機；按貼標工藝特征可分為壓撩式貼標機、彎壓式貼標機、搓短式貼標機、刷撫式貼標機等。此外，還可以按照包裝容器的材料(鍍錫罐、玻璃瓶罐、紙質盒罐)、形狀(圓形、異形)，貼標面的形狀以及粘結劑的種類等進行分類[3]。
1—容器 2—標簽 3—粘合劑 4—分離桿 5—載標網(wǎng)
圖1-4 不干膠貼標機原理圖
1.2國內外研究現(xiàn)狀
1.2.1國外現(xiàn)狀
隨著科學技術的發(fā)展和進步，貼標機在不斷的發(fā)展。為適應貼標現(xiàn)代化的需要，隨著新技術、新工藝、新材料的開發(fā)，貼標機械在品種、類型、效率、可靠性、功能多樣化和自動化水平等各方面不斷飛躍發(fā)展，集中表現(xiàn)為現(xiàn)代貼標機械高速化、自動化、系統(tǒng)化和通用化的發(fā)展趨勢。目前所存在的貼標機主要以不干膠貼標機為主，以下是幾種最新的貼標機。
圖1-6所示為薄膜貼標機，這種貼標機依瓶罐形狀、厚度、大小等不同及貼附條件可以進行相應的調整，貼標速度較快，每分鐘約為200瓶；圖1-7所示為往復式貼標機，這種貼標機貼標效率較高，適用于平面、凹面、曲面之精密貼標，同時可配合用戶產(chǎn)品精密貼標要求及模具制作，貼標精度可以達到±0.5 mm以內；圖1-8所示為微電腦自動貼標機，這種貼標機實施了微電子系統(tǒng)控制，貼標質量好，效率高，適合于將不干膠標簽粘附在各種平面容器上；圖1-9所示為多列式貼標機，這種貼標機配合了電子技術、通訊技術、電腦及網(wǎng)路等技術，可以實現(xiàn)高速高效貼標，這種貼標機是目前存在的最先進的貼標機械產(chǎn)品。
圖1-6 薄膜貼標機 圖1-7 往復式貼標機
圖1-8 微電腦自動貼標機 圖1-9 多列式貼標機
1.2.2 國內現(xiàn)狀
中國貼標機的生產(chǎn)發(fā)展過程可分為三個階段：
一、從20世紀80年代末到1994年為第一階段。這個階段主要是引進、仿制國外已淘汰的功能不全的貼標機。當時幾個貼標機生產(chǎn)廠家只能生產(chǎn)貼二標（頸、身標）的貼標機，一種是型號為12-8-6回轉式貼標機，一種是型號為15-4-6回轉式貼標機。大約有近200臺的型號為15-4-6（生產(chǎn)能力24,000瓶/時）貼標機和200多臺的型號為12-8-6（生產(chǎn)能力12,000瓶/時）貼標機裝備在國內各可樂廠的灌裝生產(chǎn)線上運行，而大部分灌裝生產(chǎn)線上的貼標機都是進口產(chǎn)品。
二、從1995年至2001年為第二階段。這個階段是中國貼標機生產(chǎn)的提升階段。一是貼標速度的提升，從24,000瓶/時提升到33,000瓶/時，二是貼標功能的提升，從貼二標(頸、身標)提升到貼四標，即同時可貼頭、頸、身、背標。從1995年開始，國內各可樂生產(chǎn)廠家為了提高產(chǎn)品裝潢檔次，提出在可樂瓶上貼頭標和背標。為了適應這一發(fā)展趨勢，各貼標機生產(chǎn)企業(yè)一方面研究在原二標機上增設貼頭標和背標的功能，另一方面也積極研發(fā)四標貼標機。 1995年，“青島機床廠”率先推出了18-8-6(生產(chǎn)能力26,000瓶/時)三標貼標機，可貼頸、身、背標，無貼頭標功能。這一機型是當時國內生產(chǎn)的最大型號的貼標機。1997年，“廣東輕工機械集團”推出了18-8-6四標機，1998年，“南海平航”(以下稱平航)也推出了PH18-8-6四標機。1999年平航又研制成功PH24-8-6(生產(chǎn)能力33,000瓶/時)的四標機。2000年“秦皇島中德”ZD18-8-6四標機和“廣輕’24-8-6四標機相繼問世。
三、從2002年至今為第三階段。這個階段是中國貼標機技術成熟階段，是中國貼標機歷史上的一個重大轉折點。這四年，國產(chǎn)貼標機的生產(chǎn)企業(yè)在互相競爭的同時，也形成了與國外貼標機生產(chǎn)企業(yè)競爭的態(tài)勢，在競爭中提高、在提高中發(fā)展、在發(fā)展中創(chuàng)新，在創(chuàng)新中壯大，逐步完成了一個“質”的飛躍。2002年9月，平航自主研制出PH40-8-8(生產(chǎn)能力50,000瓶/時)的高速回轉式貼標機，該機在北京“2002中國國際可樂、飲料制造技術及設備展覽會”上一亮相，立即引起了業(yè)內的轟動。同年11月，金華金獅可樂有限公司和福建燕京可樂有限公司敢為天下先，在‘南輕’的40,000瓶/時可樂灌裝生產(chǎn)線上同時選用了PH40-8-8高速回轉式貼標機，成為第一個“吃螃蟹”的人。使得這一新產(chǎn)品有了一個試用、提高、完善的平臺。2003年，平航PH40-8-8高速回轉式貼標機獲4項國家實用新型專利。該項目于2004年8月在浙江金華市通過科技成果鑒定(到目前為止，仍是全國唯一通過省級鑒定的國產(chǎn)貼標機)。該項目榮獲2005年度廣東省科技進步二等獎。被列為“2005年國家重點新產(chǎn)品計劃”。這是中國貼標機制造業(yè)的一件大事，是國家對中國貼標機制造業(yè)的首肯。這之后，“秦皇島中德”、“青島德隆”也相繼推出45-8-9高速貼標機。這些生產(chǎn)貼標機的骨干廠家一方面擁有了高、中、低速各類型號貼標機的拳頭產(chǎn)品，另一方面在產(chǎn)品質量上和技術含量上都有了不同程度的提高。
第2章 可樂瓶貼標機的總體設計
2.1設計要求
（1）全機采用先進的技術,微電腦-PLC-電子光纖傳感器控制系統(tǒng)，使整機運行穩(wěn)定、高速；
（2）操作系統(tǒng)采用操作界面控制，操作簡便、實用、效率高,并有產(chǎn)量記數(shù)功能；
（3）適用范圍大，可用于各種尺寸的圓形瓶貼標；
（4）輸附式滾壓瓶體，使標簽附著更加牢固，前后段可選連線使用。
2.2任務分析
本機主要使用與規(guī)則的圓柱瓶的貼標。本機的難點與重點在于取標、貼標送瓶三個動作的同步性和協(xié)調性，工藝流程如下：
鏈道
分瓶螺桿
可樂瓶
托瓶轉臺
進瓶星輪
滾標
刷標
貼前標
出瓶星輪
貼后標
鏈道
貼標機的機構簡圖如圖1所示。標板2沿轉臺周向分布，并隨轉臺一起轉動，標板軸下方裝有小齒輪8和扇形齒輪4，小齒輪與標板軸采用鍵連接，扇形齒輪空套在軸上。滾子3在轉臺上半徑變化的凸輪槽中滾動，帶動扇齒輪繞標板軸擺動，扇齒輪與相鄰某側的標板軸上的小齒輪相嚙合，而小齒輪與標板同軸，從而帶動標板擺動。
2.3總體方案設計
2.3.1 貼標頭
圖3是貼標頭結構原理圖，貼標頭由盤式標帶的架帶、送帶、收帶、剎帶、出標機構組成，采用間歇運動方式。每一個瓶到達貼標位置時，標帶自動運行一步，讓標準確地貼在瓶上。貼標的位置精度由三個光電傳感器聯(lián)合控制：光電傳感器2用于檢測輸送帶中是否有瓶，光電傳感器1用于檢測標的定位，光電傳感器3用于檢畏I輸送帶中瓶是否到達貼標位置。
圖3 貼標頭結構原理圖
1一彈簧 2一標帶紙盤 3一光電傳感器2 4一標帶回紙盤 5一偏心壓輥 6一送紙輥
7一出標板 8一壓標輥 9一光電傳感囂1 10一導紙管 11一貼標數(shù)星示窗口
12一標帶張緊壓塊 l3一標帶張緊導紙管 l4一標帶 l5一加紙管
標帶的傳動，選用了步進電機帶動送紙輥，依靠偏心壓輥與送紙膠輥同的擠壓力所產(chǎn)生的摩擦力帶動標帶運行，同時，步進電機通過帶傳動帶動標帶回紙盤收回廢紙帶。由于貼標時送紙輥每次貼標轉過的角度基本一致，而標帶回紙盤的直徑逐漸由小變大，為了避免紙帶張力過大把紙帶拉斷或影響標帶的定位精度，設計中我們采用了摩擦打滑結構，保證了送紙輥與標帶回紙盤之間的張力在整個貼標過程基本不變。由于步進電機有四大優(yōu)點：一是轉速可調，簡化了變速箱和傳動機構；二是步進電機具有同隙運動的準確性， 在高速運行時也有良好的制動響應；三是在失電時有自鎖功能；四是它的驅動器易于與微機接口，可以實現(xiàn)連續(xù)控制和微調。由光電傳感器l控制每次貼標后步進電機的制動，可以保證標的停止位置一致，從而保證了貼標時標簽的運行速度一致。為了避免貼標帶松弛造成光電傳感器l定位不準，影響貼標的位置精度，增加了標帶張緊壓塊機構。這樣就使送紙輥與標帶張緊壓塊同的貼標帶始終具有一定的張力，從而保證了光電傳感器l的定位精度。架紙管與標帶紙盤軸間通過杠桿機構構成摩擦剎帶機構，當標帶運行時，在張力的作用下架紙管繞支點轉動使剎帶機構松開，標帶紙盤繞軸轉動使標帶放松張力減小，在彈簧力的作用下又使架紙管繞支點反向旋轉將標帶紙盤剎住，避免了標帶紙盤在慣性力的作用下繼續(xù)運轉使標帶過分松弛影響貼標精度。通過調出標板的角度可以改變標的輸出角度，以便改變標與瓶的接觸點和標在壓標輥的作用下水平方向的運行速度與輸送帶的運行速度相匹配，保證貼標位置的前后一致性。
2.3.2 上瓶機構
為了滿足貼標機能夠連續(xù)地獨立貼標的要求，需要一套自動上瓶機構。圖5為上瓶機構原理圖，不僅保證了將瓶連續(xù)、同步地送上輸送帶，而且保證了瓶口方向一致。上瓶機構與輸送帶通過等比鏈傳動實現(xiàn)連續(xù)、同步上瓶。由于輸送帶鏈輪每轉動一周走過七個夾具，為了保證每個夾具中只送一個瓶。所以設計的分瓶輪為每兩個葉片間容納一個瓶、有七個葉片的盤型分瓶輪。
圖5 上瓶結構原理圖
1-排序滑道 2-下瓶滑道 3-分瓶輪 4-從動小鏈輪 5-瓶子
6-鏈條 7-主動小鏈輪 8-輸送帶從動鏈輪 9-輸送帶 10-夾具
通過分瓶輪從封閉滑道內有序撥瓶實現(xiàn)上瓶的同步和連續(xù)。為了防止分瓶輪的葉片切入點與封閉滑道內的瓶子出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，在封閉滑道死區(qū)附近開了一個活門，以使卡住的瓶可以順利通過。在下瓶滑道前增設了排序機構，保證了進入分瓶器的瓶口方向一致。
2.3.3 貼標機進瓶螺旋
進瓶機構是將要貼標的容器(下面均稱“瓶”)定時定距地送到包裝工位，它包括進瓶螺旋、止瓶星輪、側板、進瓶星輪、中心導板等部件，如圖6所示
圖6 進瓶結構原理圖
進瓶螺旋由傳動系統(tǒng)驅動將輸送裝置送來的瓶子導入螺旋槽中，瓶子在螺旋的推動下前進，同時被螺旋槽分隔開，到達出口端即傳送給星輪與中央導板組成的轉送裝置，這樣就可實現(xiàn)依次定距供送瓶子的目的。進瓶螺旋桿每回轉一周，從進瓶螺旋桿入口導入一個瓶子，螺旋槽中的瓶子前進一個螺距，螺桿出口端排出個瓶子。
2.3.4標簽供送裝置
貼標機械有機架，傳動裝置系統(tǒng)、標簽供給裝置系統(tǒng)、貼標對象物（瓶罐包裝件）的傳送裝置系統(tǒng)，涂膠裝置，貼標整理裝置和檢測連鎖控制裝置等組成。先僅將主要裝置分述如下。標簽供送裝置的功能是提供貼標用標簽，裝置的結構將隨標簽的形式的不同而不同。以下對葉片標簽的供給裝置予以講述。
葉片標簽的標簽供給裝置有標簽盒和取標裝置組成。標簽盒，按其結構可分為框架式和倉式兩種；而按運動特點分，則分為固定式和搖擺式兩種。取標裝置，按其結構形式可分為搖擺式、轉叉式和轉鼓式；按取標方式分粘取式和真空吸取式兩種。在此，我們根據(jù)各方面因素綜合考慮，選用框架是供標裝置，轉鼓粘取式取標裝置。
（1）框架固定式供送裝置
（2）轉鼓粘取式取標裝置
貼標原理如下：
回轉式非真空貼標機，與真空轉鼓貼標機弟弟主要區(qū)別式取標機傳送裝置不同。這里介紹我們采用的葉片標簽對圓柱身瓶罐包裝件貼標的回轉式貼標機。
回轉式機械轉鼓貼標機，其特點是：利用兩個機械轉鼓進行取標，傳送和貼標工作。帶貼標的圓柱身瓶罐類包裝件有板鏈輸送機載運供給，經(jīng)分件供送螺桿傳送，分割成要求的等間距而到達回轉工作臺，此時裝在工作臺上方的定位壓頭受凸輪控制下降，加于帶貼標瓶罐包裝件頂部，使它們在回轉工作臺上處于確定位置而運行。粘貼標簽由取標轉鼓和標簽的協(xié)調運動實現(xiàn)。取標轉鼓連續(xù)回轉，膠涂裝置在其標版上涂布適量的粘接膠液，當他轉到固定的標簽盒前部的標簽接觸時，取標轉鼓將粘取最前方的那張標簽，作回轉傳送，當轉到由夾子的貼標轉鼓相接處時，夾子將標簽從取標轉鼓上夾走，夾子受凸輪控制而夾上標簽作回轉運動，當與回轉工作臺上再運來的待貼標瓶罐裝件表面相接觸時，夾子抬起，松開夾持，標簽被粘貼到瓶罐表面上。之后，在回轉工作臺作回轉工作時，定位器在凸輪控制下作自傳性運動。轉到某一個角度，以便接受刷子和海綿滾輪的磨礪，使標簽貼牢實整齊。完成貼標的瓶罐包裝件由星型撥輪自回轉工作臺撥送到板鏈輸送機上排出。
2.3.5標簽傳送裝置
標簽傳送裝置是自動貼標機的重要組成部分，其功能是與供標裝置和涂膠裝置等配合，自動表盒采取標簽并進行傳送，且完成有關涂膠工作，最后把標簽粘貼到待貼標對象。貼標機的標簽傳送裝置一般由取標裝置和傳送標簽裝置兩部分組成，標簽先由取標裝置自標簽盒中采取，再傳遞給送標裝置，最后粘貼到待貼標對象物上。為了滿足高效率的貼標要求，我們在取標和松標全部采用了回轉裝置，即取標和送標都采用回轉運動方式。這樣就降低了擺桿式標簽傳送裝置在工作中往復擺動的空行程時間，大大提高了機器的取標和松標效率，取標裝置是我們采取回轉粘貼法。傳送標簽我們采用回轉機械夾持式。其具體的組合方式很多，我們采用的是一個粘標轉鼓粘取標簽，然后再傳送給帶夾爪的貼標轉鼓進行貼標。
2.3.6涂膠裝置
涂膠裝置多種多樣，常用的由圓盤式涂膠裝置、輥式涂膠裝置、滾子式涂膠裝置等，在此，我們采用了滾子式涂膠裝置。
2.3.7傳動裝置
本機的傳動主要是傳遞運動，而不是傳遞動力，故一般用齒輪和減速機等形成的傳動鏈。
由于各傳動之間不僅要傳遞運動，而且還要考慮正確的傳動方向，因此，必須逐個判斷齒輪的轉動方向，使該齒輪所帶動的執(zhí)行部件按照正確的方向旋轉。若有必要，則需在齒輪之間添加惰輪來調整整個執(zhí)行件的方向，同時，還應注意到各個部件之間的轉動關系，故必須有精確的傳動比，保證各部件同步計算。
在電機的驅動下，減速機帶齒輪Z1轉動，齒輪Z1帶動工作臺的大齒輪Z4轉動，在工作臺齒輪的帶動下，與其嚙合的齒輪（Z3.Z5.Z6）轉動，（Z3.Z5）轉動的同時帶動進瓶星輪和出瓶星輪，是酒瓶能夠順利的作回轉運動。在齒輪（Z1）轉動的同時，其軸上固定的萬向軸與其一起運動，帶動前標的貼標鼓，貼標鼓上的齒輪（Z10）便隨其一起運動，成為貼前標的動力來源。齒輪（Z10）與齒輪（Z11）嚙合，（Z11）與齒輪（Z12）嚙合從而使得貼前標的工作能夠順利的完成；（Z1）齒輪與齒輪(Z2)嚙合，帶動了鏈輪的傳動，通過鏈傳動，帶動錐齒輪（Z13）。錐齒輪（Z13）與錐齒輪（Z13）嚙合，從而帶動分瓶螺桿，實現(xiàn)酒瓶的正常供給。（Z6）轉動的同時，與其同軸的齒輪（Z9）便成了后標貼標的動力，在齒輪（Z9）的作用下，與其嚙合的齒輪（Z8）和（Z7）轉動，使得后標貼標工作也能按照給定的速率完成。
主傳動鏈平面示意圖
第3章 主要零部件的設計計算
3.1 基本尺寸設計
已知：生產(chǎn)率24000瓶/小時，瓶頸D=56-76mm，瓶高H=160-290mm，瓶口直徑d=13-16mm. 每年300天，每天兩班，每班8小時。
由瓶的直徑，確定出托瓶板直徑d=96,其各瓶之間的距離為48mm，18個托瓶板等分圓周后其圓心角為24度，由托瓶板直徑可得到各段對應的弦長，查零件手冊知
即每兩個托瓶板所夾的角，由瓶直徑知各段所對應的弦長
；
；比率：
；
。
實際尺寸：；；
比率：
；；
；
為托平臺的周長：；
直線式自動貼標機其取送跌送，標簽傳送和貼標都采用真空轉鼓作標簽傳送裝置時，為保障取標件傳遞和傳送工作正確可靠的進行，設計時應使標簽盒的搖擺運動與取標轉鼓的取標周期運動相適應，且取標轉鼓吸標表面與貼標轉鼓吸持標簽表面間進行遞交接觸。在貼標轉鼓吸持標簽傳送中，標簽接受印碼裝置上滾引輪壓印字碼時，以及涂膠滾往標簽上涂抹粘結劑時，相互間不能產(chǎn)生相對滑動，以免出現(xiàn)標簽的錯動錯位或脫落現(xiàn)象。為此，其各外圓柱表面相接觸應具有線速度大小相等，方向相同的條件。所以，在設計中，要按貼標真空轉鼓上m個吸標工位均勻的圓弧長對應的倍比值確定其工作回轉半徑r ,在據(jù)此按等速原則確定工作轉速n
3.2 部分機構設計
3.2.1貼標轉鼓直徑的確定
（六個工位）；
；
取標轉塔直徑d2：
；
；取 （六個工位）
進出瓶星輪直徑的確定：
；去 （十八個工位）
3.2.2各輪轉速
托瓶臺的轉速：
貼表轉鼓轉速：
取標轉鼓轉速：
進出瓶星輪轉速：
分瓶螺桿轉速：
3.2.3電機選擇
輸入功率，由最高轉速和功率選擇電動機Y160M1型電機同步轉速：700r/min。
額定功率：4kw。
減速器傳動比萬向連軸節(jié)轉速與直徑：，；
另一輪轉速：；
傳動比： 。
3.2.4凸輪的設計
為了保證標簽的順利取送，我們對標板的粘膠、取標及松標過程用凸輪來控制，該部分工作原理如下：
取標凸輪自轉的同時，固定在取標齒輪上的扇形齒輪及圓柱齒輪隨其一起轉動，公轉的同時，扇形齒輪上固定的拔銷在槽型凸輪的作用下，按照規(guī)定的方向擺動，扇形齒輪的擺動帶動與其嚙合的圓柱齒輪一起擺動。這樣就使得固定在圓柱齒輪軸上的標版到達一定位置的時候發(fā)發(fā)生預期的擺動。此次只寫出整個凸輪設計的基本原理。
（1）將標簽的寬度分為5等分，由于標版的弧長與標簽的寬度相等，因此，將標板也分為5等分，并將標簽和標板的對應位置分別表上字母A、B、C、D和a、b、c、d.
（2）由于標板和圓柱齒輪相對固定，固定架自轉的同時，扇形齒輪在拔銷的作用下擺動，使得圓柱齒輪帶動標板自轉的同時，保證Aa、Bb、Cc、Dd重合。
（3）每次都記下拔銷的位置軌跡，用光滑曲線連接就可生成凸輪的理論輪廓曲線，再用滾子包絡后就可生成實際輪廓曲線。
同理做出標版粘膠及松標部分的凸輪輪廓線，然后把各個工位之間用圓弧連接，即生成整個凸輪的輪廓曲線。
3.2.5分瓶供送螺桿的設計
1）、輸入等速段：
首先確定出入等速段螺距：
；
—輸入等速段螺旋槽外沿的軸向寬度（螺旋槽寬度）；
—輸入等速螺旋槽的截面寬度（3~5mm?。?
—兩相鄰瓶罐主題部分的外廓間距；
—瓶罐主體半徑。
外螺旋線：應其展開圖形為一條斜直線，故相應軸長度
；；；（螺桿的內直徑）。
周向展開長度：；
。
螺旋角：
∵
∴。
故螺桿的速輸入速度：
2）、變加速段：
此段供應加速度由零值正弦函數(shù)變化規(guī)律增加為某一最大值：
即相應的供送速度軸向位移：
、分別表示瓶罐移過行程和最大行程所需要時間。
下面確定、、
由邊界條件： ； ；； ；
； ； ；。
并取、式中和分別表示變加速段螺旋圈數(shù)的任意值和最大值：
； （取）
；
則：
；
外螺旋線軸向展開長度的任意值和最大值：
；
。
3）、等加速度
則相應的供送速度及軸相位移；
；
；
；
；；
則外螺旋軸向展開長度：；；
3.2.6齒輪的設計
萬向聯(lián)軸器與直徑：。
每年300天，每天兩班，另一齒輪轉速n0=26.67r/min.
傳動比I=2.49
選定齒輪類型：直齒圓柱齒輪，大小齒輪的材料均為40Cr，并經(jīng)調質處理及表面淬火，齒面硬度為48-55HRC.
假定小齒輪齒數(shù)z1=28, 大齒輪齒數(shù)z2=iz1=70.
（1）按齒面接觸強度計算，
（2）確定公式內的各計算數(shù)值
1).試選載荷系數(shù)kt=1.3
2).計算小齒輪傳遞的轉矩
3).齒寬系數(shù)
4).材料的彈性影響系數(shù)
5).按齒面硬度的中間值52HRC查的大小齒輪的接觸疲勞強度極限為
6).由公式計算應力循環(huán)次數(shù)
7).由圖表查的接觸疲勞壽命系數(shù)為
8).計算接觸疲勞許用應力
取失效概率為，安全系數(shù)為S=1，所以
試計算小齒輪分度圓直徑d1t代入較小的值
(5-28)9).圓周速度
10).計算齒寬與齒高之比b/h
模數(shù)
齒高
11).計算載荷系數(shù)：根據(jù)v=0.221m/s 6級精度，查的動載荷系數(shù)
直齒輪：假設
由表查出：
查的使用系數(shù) :
由表查的:
由載荷系數(shù)：
12).實際分度圓直徑：
13).計算模數(shù)：
（3）.按齒跟彎曲強度設計：
其設計公式為：
1）.由機械設計書查得大小齒輪的彎曲疲勞強度極限：
2）.彎曲疲勞壽命系數(shù)：
3）.彎曲疲勞許用應力：S=1.4
4）.計算載荷系數(shù)：
5）.查齒形系數(shù)：
6）.查應力校正系數(shù)：
7）.大小齒輪的
并加以比較 ；
；
小齒輪數(shù)值大；
8）.設計計算：
由于m的值主要取決于彎曲強度，所以m=3
則
取
9）.幾何尺寸計算：
圓整
10）.驗算：
綜上所述：該機的主傳動齒輪的模數(shù)：m=3
則托平臺的齒輪：
進出瓶星輪齒輪 ：
綜上所述：取標板長度L＝130mm的貼標機，該貼標機轉盤回轉半徑R＝135mm，扇形齒齒數(shù)Z1＝64，齒輪Z2＝18，中心距a＝103．5mm，銷軸偏心h＝50mm，銷軸偏角f＝9．75°，最小半徑r＝40mm，最大半徑r＝80mm，最小間距D＝38mm，最大間距D＝40mm。應用本文所屬計算機輔助設計軟件的計算結果為：半徑r＝56．11mm，間距為D＝40mm。
3.3夾標裝置
（1）標板的邊緣和墊條必須與夾標轉鼓和標簽臺的中心線相吻合。
（2）調整每一個墊條至正確的間隙。
（3）對折商標。將商標放在夾指下正確的位置。轉動貼標機，直到商標與夾
標轉鼓、瓶子和托臺的中心線一致。
（4）托平臺的中心線到夾標轉鼓的中心線應穿過瓶子的中心線和對折的測試商標紙的中心線。
（5）沒有必要將對折的測試商標紙的中心線對準商標海綿的中心線。
（6）檢查商標被貼到瓶子時的設定值，校直夾標轉鼓和托瓶臺。
（7）墊條表面和夾指之間的間隙為9 mm。
（8）墊條的前接觸面、標板的前接觸面、夾標轉鼓的中心和標簽臺的中心均處于同一中心線。
3.4膠輥裝置
（1）啟動膠泵之前，必須打開壓縮空氣關閉閥。
（2）刮膠刀的刀刃必須是筆直的，且無缺口。當貼標機的膠輥的材質為橡膠時，在沒有漿糊的情況下，晃動刮膠刀時，不可與橡膠漿糊棍相接處。
3.5傳動裝置
（1）各部件必須保持無磨損狀態(tài)，當用手晃動標板時，標板的晃動范圍應小于2mm。
（2）萬象聯(lián)軸節(jié)的磨損是構成斷斷絮絮貼標的主要因素。用手向前向后轉動標板的表面，找出磨損的位置。
第4章 PLC控制系統(tǒng)設計
4.1可樂貼標機控制要求
當光電檢測到產(chǎn)品到達分距盤時，驅動步進電機運行進行瓶距的控制，傳感器檢測到產(chǎn)品經(jīng)過，傳回信號到收標和貼標控制系統(tǒng)，此時收標步進電機送出不干膠標簽并且滾貼步進電機同時運行，標簽送出長度由光電槽式開關檢測，經(jīng)剝離板送出的不干膠標簽平整的在覆標帶上，產(chǎn)品流經(jīng)覆標裝置，覆標帶帶動產(chǎn)品轉動，標簽被滾覆，一張標簽的滾貼動作完成。
4.2控制系統(tǒng)設計方案
可樂瓶貼標機采用機電一體化技術，當手動開啟傳送帶運行后，貼標機就進入工作狀態(tài)，脈沖信號的頻率由瓶子的直徑?jīng)Q定，手動停止傳送帶和滾貼電機的運行。
4.3可編程控制器PLC的選用
可編程控制器，英語稱Programmable logic Controller，簡稱PLC。它是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術操作等面向用戶指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。
PLC基于電子計算機，但并不等于普通的計算機。普通計算機進行輸入出信號變換時，大多數(shù)只考慮信息本身，信息輸入輸出的物理過程一般不考慮。而PLC則要考慮信號輸入輸出的可靠性、實時性，以及信息的實際使用。特別是要考慮怎么適應于工業(yè)環(huán)境，便于安裝便于維修等等抗干擾的問題，輸入輸出信號變換及可靠的物理實現(xiàn)，可以說PLC實現(xiàn)控制的兩個基本要點。PLC可以通過它的外設或通信接口與外界交換信息。其功能要比繼電器控制裝置多的多，強的多。
PLC一般可通過三種方式進行編程，一種是廠家提供的普通手持式編程器編程，一種是只能用廠家規(guī)定的語句表中的語句進行編程，手持式編程器編程體積小，便于攜帶，價格較低，對于系統(tǒng)容量小，在編程中工作量小的場所比較合適，但這種編程方式的效率低。另一種是用廠家專用圖形編程器編程，這類編程器采用梯形圖編程，方便直觀，一般的技術人員短期內就可以應用自如，但這類編程器價格較高。第三種是在普通計算機上運行專用的編程軟件來編程，支持的編程語言多，編程操作非常方便，這種方式現(xiàn)在已被大多數(shù)用戶采用，但有的編程軟件需要額外購買，價格不菲。
編程語言多種多樣，有的看似相同卻不通用。根據(jù)國際電工委員會定制的工業(yè)控制5鐘標準編程語言（IEC 1131-3），劃分為以下5類編程語言：梯形圖（LD）、順利功能圖（SFC）、功能塊圖（FBD）、結構化文本（ST）、指令表（IL）。由PLC廠家提供的編程軟件一般都要求包括上述一種或幾種編程語言，如Siemens公司的Step7編程軟件就可以使用梯形圖（Ladder）、語句表（STL）等多種編程語言；Modicon公司的Modsoft編程軟件只能使用梯形圖編程，而Concept編程軟件可以使用5種編程語言。另外，有的系統(tǒng)內嵌BASIC或C語言使得可編程控制器的編程語言變得更加強大，適用性更廣泛，如GE的內嵌BASIC語言、浙大中控的C規(guī)范功能模塊等。綜上所述，在此次的設計中選用三菱FX2N-32MT。
圖4- 三菱FX2N-32MT1
4.4 PLC的I/O分配
表4-1 PLC的I/O輸入輸出口分配
4.5 PLC控制流程圖
圖 4-2系統(tǒng)控制流程圖
4.6 PLC控制程序
4.7 外部接線圖
總 結
經(jīng)過三個多月的努力，可樂瓶貼標機的設計已經(jīng)基本完成，在本沒計中結合貼標對象和標簽的規(guī)格，制定了一套完整的貼標流程方案，在證實方案的可行性之后，針對每個工位的任務沒計了各自的功能機構。使用AutoCAD設計軟件對貼標機系統(tǒng)中的關鍵部件進行了繪圖，精確地描述了元件和裝配件的關鍵尺寸，對設計進行檢查和修改，確定各相關零件運動是否協(xié)調，解決了許多本需要在制造原型機后才能解決的問題。
本設計這是針對一個具體的貼標對象和在確定了標簽規(guī)格的情況下應用的機器，今后需要進一步研究的問題包括：如何更好地控制標簽紙帶的張緊力，使標簽紙帶在適度的張緊力下進行牽引；如何在不更換各功能部件，僅在適當調節(jié)的情況下就能對不同的對象，用不同規(guī)格的標簽紙就能實現(xiàn)自動貼標沽口何進一步提高系統(tǒng)運行的可靠性和協(xié)調性，使系統(tǒng)對故障具有一定的應變能力。只有當這幾種功能具備后才能稱得上真正的自動貼標機，另外在控制方面也要有更先進的提高和改進，例如把PLC或單片機應用到控制系統(tǒng)中，只需修改一下程序就能實現(xiàn)不同的服務對象。
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致 謝
長達數(shù)月的畢業(yè)設計終于告一段落了。通過這次設計我對四年來學習的各門功課進一步加深了了解，并給予一定的總結。對于各方面知識之間的有機結合有了實際體會，同時也深深的感到了自己所掌握的知識與實際生產(chǎn)應用之間還有相當大的差距，在以后的學習中有待進一步加強。綜合運用本專業(yè)以及其它有關課程的理論，結合生產(chǎn)知識，培養(yǎng)理論聯(lián)系實際以及分析和解決工程實際問題的能力，并使大學四年所學的知識得到進一步鞏固、深化和擴展。
本設計是在指導老師的悉心指導下完成的。在本設計的過程中，老師給了我很大的幫助，使我受益非淺。尤其是設計完成的最后階段，他多次審閱我的設計并提出寶貴的修改意見，使我的設計不斷完善。老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，勤奮的敬業(yè)精神，以及他的博學與熱忱，令我敬佩。在此，我首先要向他表示我最忠心的感謝！
當然，設計中也難免出現(xiàn)一些錯誤、疏漏和不盡如人意的地方。在此，我衷心的懇請各位老師和同學給予批評、指正，我會虛心接受所有的意見和建議，不斷總結，使自己在今后的學習和工作中日臻完善。
感謝我的同學們，在設計的過程中，是你們幫組了我，給了我不少的意見和建議，在和同學討論的過程中學到了很多有用的知識。