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      通用不干膠標簽貼標機真空吸盤和真空發生器設計與研究

      放大字體  縮小字體 發布日期:2020-02-23 10:51:59    瀏覽次數:27    評論:0
      導讀

      在當今物聯網高度發達的時代,標簽已成為商品的重要組成部分,承載著商品的重要信息。消費者只需拿起手機掃一掃就可以獲得該商品的各類信息。生產商也可通過標簽來呈現多元化產品信息,便于商品管理的同時、提高商品的市場競爭力。在商品生產制造過程中,貼標簽已經成為產品生產線上不可或缺的一道工序。采用手工和半

      0 引言

      在當今物聯網高度發達的時代,標簽已成為商品的重要組成部分,承載著商品的重要信息。消費者只需拿起手機掃一掃就可以獲得該商品的各類信息。生產商也可通過標簽來呈現多元化產品信息,便于商品管理的同時、提高商品的市場競爭力。

      在商品生產制造過程中,貼標簽已經成為產品生產線上不可或缺的一道工序。采用手工和半自動化機械設備進行貼標,效率低且只適合小批量生產。對于流水線上大批量生產,則需要自動化程度高、動作精準的貼標系統。由于被貼物的形狀、尺寸,以及標簽材質、尺寸的差異性,目前市場上的全自動貼標機都是非標設備,通用化程度低,需專門定制,設計制造成本高?;谝陨蠁栴},本文針對不干膠標簽研究設計一種具有廣泛適用范圍的通用型貼標系統,要求其貼標精度高、速度快,同時適用于曲面、平面的貼標。

      1 貼標機功能設計分析

      1.1 適用對象

      要求其適用于平面或曲面形物體外表面或無蓋箱型物體(具有復雜結構的)內表面的貼標。適用于成卷的不干膠類標簽的貼附。標簽具有單面黏性,將標簽從底紙上剝離下來后即可進行貼附,不需另涂膠水。

      1.2 貼標機功能分解

      進行貼標機的功能分解,進而擬定工藝過程是貼標系統設計的第一步,是貼標機設計的基礎[1]。相較于市場上的典型不干膠貼標機的工藝動作圖[2],本貼標系統增加標簽移送工藝動作,使標簽送料、剝離與標簽貼附功能在不同維度的工位上完成,增加貼標系統對被貼物形狀的適應性。被貼物輸送和定位機構可根據被貼物的形狀和大小進行單獨設計,本設計主要完成標簽送料、剝離、移送、貼附等四個動作的機構設計。貼標機工藝動作如圖1所示。

      圖1 貼標工藝動作圖

      1.3 總體方案設計

      根據圖1初步擬定貼標系統的標簽送料、剝離、移送以及貼附機構的運動流程圖,如圖2所示。根據該運動流程圖,可以將貼標機分為兩大主要機構:供標、收標機構和剝標、貼標機構,各個機構分別完成各自功能的同時協同工作,實現貼標機的功能。其工作原理如圖3所示:步進電機通過帶傳動驅動回收驅動輥、牽引輥、收紙機構主軸來使標簽紙帶移動實現供標和紙帶回收;標簽紙帶經牽引輥組達到剝離板處于預剝離狀態;光電傳感器檢測標簽紙帶預剝離的長度,并把信號反饋給控制裝置來控制步進電機的啟停,以保證標簽在剝離板前端的預剝離長度處于誤差范圍之內,實現標簽預剝離的準確定位。吸標裝置在標簽定位完成后利用真空吸盤開啟吸標動作,與此同時,剝離板后退迫使標簽與底紙完全剝離;隨后移標裝置將標簽移送至貼標位置,真空吸盤釋放標簽并采用空氣噴射法[3]將標簽緊緊壓在被貼物上并撫平。

      圖2 貼標機運動流程圖

      2 貼標機功能單元設計

      2.1 供標及收標機構設計

      此機構主要實現標簽的供給、預剝離和回收功能,主要由步進電機、帶傳動、收紙機構、牽引輥組、剝離板、放紙機構及一些輔助裝置組成,如圖3所示。

      圖3 供標及收標機構組成簡圖1-標簽卷 2-放紙機構 3-張緊輪 4-步進電機5-帶輪 6-同步帶 7-收紙機構 8-回收驅動器9-牽引輥組 10-移動牽引輥 11-固定牽引輥12-離型紙帶 13-剝離板 14-光電傳感器15-氣缸 16-標簽紙帶

      因標簽紙卷在供標的過程中,其半徑會逐漸減小,如何實現恒速供標是本機構設計中要解決的第一個關鍵技術問題。為此,步進電機并沒有直接安裝在收紙或放紙機構的主軸上,而是通過帶傳動驅動回收驅動輥,間接驅動收紙和放紙機構。在標簽紙的傳送鏈上,有2組成對存在的牽引輥,它們分別由一個橡膠偏心壓輥和一個金屬輥組成。這樣設計的目的旨在增大標簽紙帶和金屬驅動輥之間的摩擦力,避免標簽紙帶在金屬驅動輥上打滑,使之嚴格按照步進電機驅動速度移動,以保證恒速供標。同時提升牽引力,增大標簽紙卷扭矩,方便啟動放紙機構上的標簽卷,完成標簽供給動作。其他獨立存在的牽引輥則是為了引導和導正、定位和張緊標簽紙,使標簽紙帶沿著順滑的路徑完成標簽紙帶的傳動。其次,在標簽紙帶上打檢測孔,通過光電傳感器檢測標簽紙的預剝離長度即位置,并實時反饋給步進電機,形成閉環控制系統。最后,為保證標簽紙帶以恒定張力完成標簽供給和回收,在收紙軸末端安裝永磁制動器保證收紙軸以恒定扭矩供給、回收標簽紙帶(收紙機構如圖4所示)。如此實現準確供標和定位,為精確的標簽剝離和貼附作準備。

      圖4 收紙機構示意圖1-浮動軸 2-收紙軸 3-整形盤 4-帶輪5-永磁制動器。

      設計要解決的第二個關鍵技術問題便是如何準確無誤的撕標,即剝離標簽。為此,將標簽剝離分解成兩個階段:預剝離,真空吸盤和剝離板相對運動的完全剝離。預剝離是為了減小吸標裝置吸取標簽時所要克服的標簽與底紙之間的粘力,為準確吸標做準備。為此設計一有銳角尖端的剝離板(如圖3所示),并通過牽引輥的合理布置,使標簽紙帶沿剝離板急轉約330°。但有一定硬度的標簽不易沿剝離板急轉,所以當離型紙急轉時,標簽因慣性保持向前運動的趨勢從而從離型紙上預剝離約1/3標簽的長度。

      2.2 剝標及貼標機構設計

      標簽剝離及貼附機構主要是為了完成標簽剝離、移送、貼附三個工藝動作。

      2.2.1 剝離機構設計

      圖5展示了剝離機構的結構圖和剝離原理示意圖。剝離機構由真空吸盤、剝離板、線軌、氣缸等組成。真空吸盤上的小孔與抽真空和噴氣裝置相連。在真空吸盤吸取標簽的同時,剝離板沿線軌作直線后移運動,模擬人雙手配合剝離標簽的動作實現標簽的完全剝離。本設計采用無桿氣缸作為移標裝置,通過控制氣缸的行程將標簽精確移送到貼標位置。

      圖5 剝離機構結構圖及原理示意圖1-線軌 2-光電傳感器 3-氣缸 4-氣缸5-移動牽引輥 6-固定牽引輥 7-標簽8-剝離板 9-真空吸盤 10-連接板

      在剝離板后移時,要保證標簽紙帶依然保持張緊狀態,其完全剝離原理示意圖如圖5(b)所示。剝離板和移動牽引輥都固定在連接板上,它們隨著連接板同時運動,此處將固定牽引輥和移動牽引輥設計為外相切,保證剝離板后移距離L1和固定牽引輥和移動牽引輥之間增加的距離L2保持相等,從而保證標簽紙帶不松弛。

      2.2.2 貼附機構設計

      標簽剝離后由移標裝置將標簽移送至貼標位置。然后,真空吸盤釋放標簽并通過噴氣的方式向標簽施加一個向下的沖壓力使標簽牢固貼附在被貼物上且被撫平,其工作原理如圖6所示。無論被貼物是平面還是曲面,此貼標方式都適用。此處移標裝置選用無桿氣缸,氣動技術清潔、高效,且可以通過控制氣缸的行程適應被貼物的尺寸和形狀,是貼標機移標傳動方案的優良選擇。

      圖6 貼標機構工作原理示意圖

      3 結語

      本文研究開發了一套可適用于平面和曲面形物體外表面或(具有復雜形狀的)無蓋箱型物體內表面貼標的貼標系統。將標簽剝離分解成兩個階段:剝離板預剝離,真空吸盤和剝離板相配合實現標簽完全剝離,使剝離動作更可靠。將標簽邊剝離邊貼附的方式改進成將標簽剝離和貼附兩個工藝動作設置在不同維度的工位,在其間增加移標動作,使系統可適應各類外表面或(具有復雜形狀的)無蓋箱型物體內表面的貼標,通用化程度更高。使目前的非標定制式貼標系統的設計制造在標準化、通用化的發展方向上邁了一大步,具有很好的市場前景和推廣價值。

      參考文獻:

      [1] 潘紹明,羅功坤,蔡啟仲.全自動平面貼標機的系統設計與實現[J].制造業自動化,2010,32(14):95-97.

      [2] 伍志祥,自動取標貼標機的關鍵技術研究與設計[D].無錫:江南大學,2013.

      [3] 李培帥,陸佳平,蔡和平.標簽自動供送系統的研究[J].包裝與食品機械,2015(3):41-45.


       
      關鍵詞: 貼標機 標簽吸盤
      (文/小編)
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