【doc】高速四标贴标机的设计

【doc】高速四标贴标机的 高速四标贴标机的设计 等 { 盎 _ } 高建四标贴标机的设计一肖仲湘 7一l十高速四标贴标机的设计 广东轻工业机械集团有隈公司肖仲湘 摘要:本文介绍了高速四标贴标机的工作原理,主要部件的结构,设计计算的思路 以 及关冀零件的强度枝柱等. 美量词:苎!至机_垦墨芝苎苎计算目邑高庄柠丰i巾u 中圈分类号:TB486文献标识码:B文章一号:1005-1295(1999)0609.06 ??--_一 1hen嚼弘0f删曲删t|山.嫩嚷M曲Four h啾:‰i呻?eathe啤prlnci出删1-l蛳衄I.i他hl妯.sU'uci~0f mn.ubm唧bIy.岫de'cIl惯i旬intemi~0f. x-0rds:hkiHm睇IIi帖;pf.妯cipI巴;sh'uelm'e0f州b日呻眦b,;?lcl山;jm田|i叩 1产品的用途与基本参数 贴标机用于啤酒,白酒及饮料等圆形容器的 贴标.在啤酒包装生产线中.贴标机是整个生产 线中非常重要的一个环节.我公司已开发生产出 高速四标贴标机(B?-IB24—8—6贴标机): 生产能力:36OOO瓶/h(身标,肩标) 3OOOO瓶/h(身标,肩标,背标,顶 标) 贴标标数:4(身标,肩标,背标及封顶标任意 组合) 托瓶头数:24 标站取标板数:8 夹标转鼓夹指数:6 2本机的主要工作原理介绍 (参见圈1) *收稿日期:l99一Il——? 田l贴标机主要部件培构田 9 一- ---,一a L 包装与食品机械1999年第l7卷第6期 2.1输瓶带上排列紧密的瓶子送经止瓶星轮. 经变距螺杆(进瓶螺旋)而进入进瓶星轮.进瓶螺 杆是一变距螺旋,其作用是将排列紧凑的容器分 隔并定距,使其能顺利地进入进瓶星轮的卡位. 螺杆的转速与进瓶星轮的转速之间保持一定的传 动比,螺杆末端的节距与进瓶星轮的节距相同. 螺杆每转一周,螺旋槽中的容器就前进一个螺距, 螺杆末端也就旋出一个容器进入进瓶星轮. 2.2进瓶星轮再与中心导板配合,使容器沿着 以进瓶星轮中心为原点,半径为一定值的圆弧运 动. 2.3当容器进入到托瓶台上的托瓶盘时.压瓶 头在升降凸轮的作用下,压住容器顶部,并随托瓶 盘一起同心转动,将容器送人第一标站的贴标工 位(即托瓶盘上的容器与夹标转鼓相切的位置). 2.4夹标转鼓把粘有胶水的标签轻轻压在容器 壁上,标签纸与容器壁的粘贴部分仅是标签纸的 一 小部分,随着托瓶台的转动,托瓶盘带着容器一 起顺时针自转90~,容器经过刷标工位,毛刷把标 签纸未粘贴的边刷服在容器壁上.随着托瓶台的 继续转动,容器再经过多次自转,使顶标未粘贴的 边也被毛刷副服.顶标的粘贴过程与身颈标的粘 贴过程基本一致,都是位于第一标站,从上胶,取 标到夹标,传标都与身颈标同时进行.不同之处 是封顶标的刮标及毛刷滚筒的滚标与双标有区 别:容器经进瓶星轮交给托瓶台,在第一标站处, 容器粘上标签纸(包括身标,颈标,顶标),然后,托 瓶盘和容器一起顺时针自转90~,使瓶子通过刷标 工位,这时三标中,身标,颈标已基本上完全刷服 在容器壁上,顶标中间部分也基本上刷服,但两边 仍未刷服.当容器转到下一段,托瓶转盘带动容 器逆时针自转一定角度,使顶标的一边被刷服,容 器又再顺时针自转一定角度,把顶标的另一边也 刷服.然后就进入刮标阶段,在出瓶处,压瓶头离 开容器,在这个位置,由刮标装置把顶标封口刮 平.在出瓶星轮和中心导板上部装有转动的毛刷 滚筒和固定的平毛刷,分别用来刷服容器壁上的 顶标和顶标的接口部位.最后,容器随托瓶台转 到第二个贴标工位进行背标粘贴.背标的粘贴过 程与第一次的粘贴过程相同,这里就不再重复(容 器所有的自转运动都是通过托瓶台内的转位凸轮 来控制的.完成贴标后的容器将要到达出瓶星轮 10 时,压瓶头在升降凸轮的作用下升起,解除对容器 的压力,使容器在出瓶星轮与中心导板的共同作 用下,改变运行方向并被送出贴标机.). 2.5输瓶带把瓶子带离机器,从而完成贴标过 程. 2.6标签运行路线的控制原理 标签从标盒里取出并被贴在容器上的运行过 程,是在标签台上进行的.均布安装在标签台取 标转盘上的各个取标板,在动力驱使下,绕盘心转 动,与之相关联的胶辊及夹标转鼓亦同步转动,取 标板受标签台内的凸轮曲线控制,各自能在各个 位置按所需的角度摆动,每个取标板在运行到胶 辊处对都按一定摆动规律与胶辊作纯滚动,使取 标板圆弧表面各处均匀与胶辊接触一次,由于胶 辊表面附有一层薄的胶水膜,故取标板与胶辊滚 动时便粘上胶水,之后取标板转至标盒处,经过自 身的摆动,变向,使其弧面与标签纸面均匀接触, 并从标盒中粘出标纸.当取标板转至夹标转鼓与 中心转盘的连心线处时,标纸剐好被夹标转鼓上 的夹指夹走(夹指的开合是由夹标转鼓上的两片 凸轮组件来控制的),由夹标转鼓把标签纸转传去 与容器粘贴,而取标板又转向胶辊处,重复下一个 取胶,取标,送标的动作周期. 3本机总布局及主要部件结构 本机分为传动部分,进瓶螺旋装置,进出瓶星 轮,输瓶带,托瓶转盘,第一标站,第二标站及胶水 供给装置等.(参看图1及图2) 3.1传动部分 ? 电动机转速2900转/rain,功率5.5kW,电 机采用调频变速控制,动力通过皮带传给蜗杆蜗 轮减速器{. ? 蜗杆蜗轮减速器i速比i=1:25.5,通过 齿轮z将动力传送给主传动轴齿轮z ? z把动力传给z和za,使进出瓶垦轮转 动,再传给z,通过万向节带动第一标站内各齿 轮转动,完成上胶一取标一夹标工作.传给z,通 过离合器和万向节带动第二标站内各齿轮转动, 完成背标的上胶一取标一夹标工作. ? z.通过zz【!:,z及一对Z将动力传给 进瓶螺旋O. ? Z自身转动可带动装于其上部的托瓶转 {l ljr}缸F:}1lt 高速四标贴标机的设计一肖仲湘 标站…r'?\,—进瓶星轮【12币J .-i.-爷i.!7,盥积托!c===z=,广—-=^—t:': / 台面扳主一T'' /.…. 焉,-oF~. \转位凸轮 p齿形带 :出瓶星轮(12节) 一 第二标站 侄夹标转鼓轴/.d盛盘盘岛l./ 莘圭l}f 田2贴标帆息布局田 ,托瓶转盘在控 台及压瓶头转动,使其内豹压瓶头 制凸轮作用下,完成定,放瓶和贴标任务. 3.2进瓶螺旋装置 进瓶螺旋装置由进瓶螺杆Q及安装结构组 成.为使瓶子能平稳传递,进瓶螺杆的螺距是按加 速度分段变距,在进瓶段,加速度由零变至—恒 值,中间段加速度保持恒值,出瓶段加速度由恒值 变为零. 3.3标站 标站包括回转摆杆齿轮机构,胶辊刮刀组件, 夹标转鼓及标盒. 3.3.1回转摆杆齿轮机构:完成上胶一取标一 送标的重要部件. 3.3.2夹标转鼓 夹标转鼓是贴标机上主要部件之一,作用是 将上胶后的标签纸从取标板上揭下来,使涂胶面 翻转向外,然后转送到贴标位置,将标签粘贴到瓶 子上.如需在商标上打印日期,则由打印机构配 合夹标转鼓在上述过程中完成.图3是夹标转鼓 结构图.在同一台机的四套夹标转鼓中,身标转鼓 有加装打字推垫,顶标,颈标还有推标机构.这是 因为瓶子颈部比瓶身小,贴标时必须把标纸向外 推出,才能使标纸贴到瓶颈上. 机器工作时,夹放标凸轮8,固定支座l2,夹 持臂l,推标凸轮l4以及打字推垫凸轮是不转动 贴标点 圈3夹标转鼓结构圈 1一夹持臂2一蒗轮卜摆杆4一悔棉推垫 卜夹指弹簧6一夹赦标凸轮卜垫扳 支痤 8一凸轮lj一转动支座l2一固定 1卜心轴l4一推标凸轮1卜推标导向机构 16__厦盖 的.机器转动夹指6和垫板7在摆杆3和凸轮8 控制下开台,随着转动标夹把标纸从取标板上取 下来并送到贴标位置,当滚轮至夹放标凸轮的放 标点时,对身标来说,海绵4将标纸压到瓶子上, , 包装与食品机械1999年第l7卷第6期 而颈标有一个推标机构把标纸向外推出(推标凸 轮l4尖部把颈标海绵4向外推出与瓶子颈部接 齄,标纸靠背部胶水的粘力粘在瓶子颈部上.整 个推标机构靠弹簧压力保存持滚轮与推标凸轮接 触.). 3.4标签盒推标结构 图4为标签推标原理图,取标板l取标时,标 纸和取标板之问有一定的弹性推力,取标板l与 标纸不接触以减少标纸损耗,标盒构架能在支架 lO上灵活地滑动.电磁阎l2,旋转气缸l3,偏心套 l4,拉杆ll组成一套送进机构,电磁阎l2通电 ,旋转气缸l3左侧腔进气,叶片带动 时,滑阎换向 偏心套l4转动18if',通过拉杆ll把盒体向前推 进约6tara.偏心套l4的偏心率e须大于或等于 6rr,m,电磁阎断电时,标盒体位于向后位置. 圈4标签盒推栝原理圈 l一取标板}一标盒导条绳4_一推板 s一精板6_一导轨卜卷弹簧8---标签盒 9一导轨1o__支架11一拉杆1}一电磁阀 1卜旋转气缸14一信心套 3.5导瓶板:各种导瓶板使瓶子能沿着确定的 运行方向准确地运行. 3.6输瓶带装置 承托瓶子按需要的速度运行,通过与机外的 输瓶带联系,完成瓶子输人和输出本机的任务. 本机输瓶带动力由机外供给,由变频器控制与主 机同步 3.7胶水供给装置:胶水供给装置是机外供给 装置.胶水泵是一种特殊的往复式气动吸泵,具有 加温系统,能提供适当流量和温度的胶水给机器 及收集多余的胶水.盛胶液的胶桶内有一抽吸 l2 管.吸管外周环绕有正电阻温度系数NIE元件为 电热盘管,抽吸管在气缸的带动下作上下往复运 动.不断把经过加热的胶水送往温度显示管.显 示管含热敏发光材料,能反映出通过该管的胶水 的即时温度,自动控制胶水的温度,胶水通过温度 显示管后从胶辊上端自由流下,调节胶水刮刀与 胶辊间的间隙,使胶水均匀地布满整个胶辊表面,. 而多余部分则顺着管道流回胶水桶.一 3.8El期打印装置采用喷墨打印或激光打印的 方式 4设计计算部分 额定能力36000瓶/h,即600瓶/min. 最高生产能力60O+600×8.75%=652瓶/ rain.即39120瓶/h. 调整范围:450—600瓶/min 转速比的计算,参照图2(计算过程略). 4.1计算进瓶螺旋驱动齿轮Z与托瓶盘齿轮 Zb的速比i: i=nf/nb=600/25—24, 4.2计算轴b与电机速比it ibi=0.0098 4.3计算标签台(第一标站)各轴(k,l,nl,n,0 轴)的速比: =0.25 =6/8=0.75 i|ln=1,:1 =5.245 44计算标签台(第二标站)各轴(k.1,nl, n.0轴)的速比. 第二标站标签台传动机构与第一标站相同. 5按转速比配取齿轮 考虑到托瓶盘回转中心为96(kam,故定Z= 240,模数m=4 Z=Z;./i=240/2=120 ZI=Z./iI=120/4=30 选Z=66.则Zf=Z/i:66/3:22 Zh=Zh×i=240×0.25:60 Z.=Zb×i=240×0.25=60 ZI=Zk/iIk=75:120 高速四标贴标机的设计一肖仲湘 Z0=ZI/i=12o/5.245=22.87,取Z.=丝 Zd=Z=120 Zf按I=1,故两齿轮z及nl相等,按zf= 15,m=3选定. 第二标站的Zk—Z=90,Z】一ZL:120,Z =Z=22,Z-=Z=22,Z=Z=22 6计算各轴转速 I1600转/mi~(设定) n.=nf2=600/3=2oo(转/niln) n=n./i.】=200/4=50(转/rain) nb=25(转/rain) nd:n=25(转/rain) n.=nb/ih=25/0.25=100(转/rain) titk=n=100(转/min) nI=11txi=100×0.75=75(转/min) 11.=11【Xi=75X5.245=393.375(转/min) 第一标站与第二标站传动结构相同,各轴转 速相同. nh=nb/i=25/o.25=100(转/min)? n.=nb/i=25/o.OO98=2551(转/min) 7功率计算及选取 7.1扭矩计算 按图2.轴b的z要带动z,z,z,z.转动, 要提供在其上部的托瓶台转动时克服压瓶凸轮和 托瓶凸轮所产生的阻力转矩. 设:Mb=M.+M+Md+MB+M?+M托+M M.一传给轴a的转矩 M一传给轴c的转矩 M一传给轴d的转矩 M—传给轴g的转矩 M一克服压瓶凸轮阻力所需转矩 M一克服托瓶凸轮阻力所需转矩 M一克服轴P自重转动所需转矩. 以下分别计算(具体过程略): 结果:Mi.=M+M+Md+ME+M+M}[+Ml-u =】1.2'』+36.65+8.64+3.I4 455.7+0+221 =736.35(N?m) M,=(Mb'ilu).(1+30%)/7/ 9.38(N?m) 7.2电机选取 电机转速n=2551转/rain,蜗杆所需转矩 M.=9.38(N?m) 则N=(?n)/955o :9.38X2551/9550=2.51(kW) 电机扭矩T:(5.5X9550)/2900 =18.1(N?m) 因为3.1式所选电机转速2900转/min>n, 功率5.5kW>N,T>M.,故符合使用要求. 7.3自动高度调整系统提升电机的选定:n届 DER带减速器的电机CA1-M1C4:功率0.37kW,输 出扭矩37N?m. 8主轴的强度校核 轴b是主轴.受z传递的电机转矩和压瓶 头产生的弯矩(M)的作用,如图5之(a),(b). 设M,为轴b承受来自电机的转矩,下面分别计 算Mb和M?: (b) 一 牛一,等妒x ' L,一 厂JF 志… 【, ?IJ碉嗌 ,皿购 一 啜J'[I珊I唧iI'il!il. 图5轴舶强度控桉圉 13 包装与食品机蛾1999年第l7卷第6期 8.1Mb=Mj'1bj/i Mi=N×97500/ni =(5.5x97:500)/29001.85(kg?m) Mb=(Mj'1)/ibj = (1.85x0.94x0.85)/0.0098 150.83(kg?m) Mb可分解出和两个力,如图5(b) F=Mb/R:150.83/0.鹌314.23(kg) F=Ft't=314.23't.g20. 一ll4.37(ks),(a一齿形压力角) , 8.2M=F?+R i0I 解释:当托瓶转塔进入l5个瓶后(考虑到机 型以后开发方向托瓶数最多定为30),轴b的中 线截面WW承受由产生的最大弯曲应力作 用.F压.,F压.……F,由于均布位置不同,对ww 截面产生不同的弯矩.单个F=292.34N. 7 分9求出F-和2F??R: i0I , ._.M:F'+2FR i?I =1210(N?m)=123.34(kg?m) 8.3强度校核 按图5(c),求z面支反力: ?=0:0.9吼z—(O.98+0.22)=0 R吐=140(kg) ?惑=0:一+R配一=0 =25.67(kg) 求弯距:: 一 x0.98一M踞=0 =一25.67×0.98:一25.16(ksm) 按图5(a),求Y面支承反力: ?M^Y=O: 一 M一0.98+?(0.98+0.22)=0 陆=(1.2E—M)/o.98 = (1.2x314.23一l23.34)/0.98 = 258.9(kg) ?MBY=O: 一 ' 0.98+M一E?0.22=0 =(M?一R?0.22)/0.98 = 55.315(kg) 求弯矩: (1)力偶矩M左端: Mc'=一?(O,98—0.70 =一H.94(kg?I1Q) (2)力偶矩M右端: M?c)=一?0.71+?(0.71+0.22) =108.41(kg?m) (3)处弯矩: =E×0.22=314.23x0.22 =69.13(?m) 按图5(e)求合成弯矩M: M台=【M性)+M信)】'凡 =(6.932+108.412)=108.63(kg?in) 按图5(f)作扭矩图: M:E?=136.06(kg?m) 根据合成弯矩图可以看出最大弯曲应力在 M?处.应用第三强度理论校核: . . . w=7rI(32)=7r/(32x0.,) =2.16x10() d3=(M音+M扭)',2,/W = 806045(ke,/m~)一0.806(k,g/n-~) 轴b材料是45钢,查表O"b=65kg/? ' . .d<[口l-65ks/n,故安全. 由于d3远小于【d】,而且有i5个瓶子在噩 瓶工作的状态,只有开机或停机时才出现,即开 机或停机瞬间才有M,,故不采用交变应力下 构件疲劳强度校核. 欢娅预订2000年广告版面 我杂志社现已开始办理预订2000年广告版面手续.欢迎新: :老广告客户预订.: i《包装与食品机械>广告联系电话:(0551)5312800--2565i+,一一+h+一一, +..+一…一+h+,…一+.+.,+H忡,……一,一+ 14