半自動貼標機改進設計

聶小春，雷萍，汪菊英，孫曉輝

（1.廣州工程技術職業學院，廣東廣州510925；2.廣東白云學院，廣東廣州510450）

半自動貼標機改進設計

聶小春1，雷萍2，汪菊英1，孫曉輝1

（1.廣州工程技術職業學院，廣東廣州510925；2.廣東白云學院，廣東廣州510450）

對比分析了半自動貼標機進行改進設計的三種方案，這三種方案都是為了解決產品軸向調節問題，使操作更方便。最終選擇了第二套方案，因為該方案將設備原有的人工壓頂改成氣壓壓頂，簡化了設備的操作，提升產品定位貼標的效率與質量，提高了設備的穩定性，使產品軸向定位貼標機由單一功能變為多功能。

半自動貼標機；改進設計；多功能

隨著社會經濟的不斷發展，人工成本越來越高，許多企業為了減少人工成本開始尋求相應設備來代替手工，貼標行業亦是如此，因此貼標機應運而生，其可以有效避免人工貼標所帶來的低效率、低精度、低質量、貼標歪歪扭扭褶皺等一系列問題。貼標機越來越成為現代包裝不可缺少的一部分。

在一家企業指導學生實訓時，有學生在貼標崗位上實習，通過對設備的多次操作，發現該公司的半自動圓瓶貼標機的結構需要改善。本文對該公司的半自動貼標機現行結構進行研究分析，提出設計方案并對設備進行改進設計使設備操作更簡便，產品定位貼標的效率與質量大大提高。

1半自動圓瓶貼標機現狀

目前，半自動圓瓶貼標機，如圖1所示，在產品定位方面由限位桿位置決定，通過調節限位桿的位置達到產品在托瓶包膠的位置變化；當產品貼標時，首先需要繞好卷狀標簽，調整好光電傳感器的位置，接著應客戶需求，調整限位桿的位置使標簽貼到相應位置，貼好標簽。當更換不同產品時，限位桿的位置又將需要調整。因此，導致貼標效率降低、人工耗時增加，并且設備運轉一定時間后，限位桿位置會發生細微變化，每一次產品觸碰限位桿會導致螺絲一定程度的松動，久而導致產品位置變化進而降低貼標質量。

圖1 半自動圓瓶貼標機

2改進方案設計

設計思路是通過對設備多次調試、多次實踐經驗而得來的。本改進設計的目的主要是簡化產品定位步驟，提高貼標效率以及提升貼標質量。由此提出了三個預選方案，通過對方案的深入比較，分析其可行性，最終選擇一個較為合理的方案。

2.1 方案一

本方案的設計思路是：如圖2所示，將限位桿部分和壓頂機構除去，改換為直線式電機配上行程開關部分機構，具體設計如圖4所示。在線性電機和行程開關的作用下，對產品位置進行定位。

具體貼標流程如下：首先，產品任意放于包膠軸之上，按下腳踏，線性電機開始工作，線性電機將電能轉化為直線運動的機械能，螺桿往前運動，推動產品往另一側運動，直至接觸到行程開關（見圖3）處，并繼續靠近，行程開關處旁安裝有彈簧，在線性電機的外力推動下，彈簧一定程度下變形，當變形至一定程度后行程開關開啟報警模式。線性電機停止工作，產品在當前位置受到電機以及彈簧一側的外力作用下，保持左右不變，貼標機構開始工作，標簽在光電傳感器的作用下伸出一張完整的標簽并伴隨著電機的作用轉動產品，將標簽完好的貼于產品表面，完成貼標。貼標動作完成后，線性電機螺桿退回初始位置，彈簧恢復原狀。完整的一次定位貼標結束，再次任意放產品與托瓶包膠軸上，進行第二次的貼標動作，重復運行進行貼標。

圖2 方案一簡易示意圖

圖3 行程開關-螺桿機構

圖4 方案一設計圖

2.2 方案二

本方案的設計思路來源日常工作的經驗，不少貼標機的定位部分是由氣缸驅動完成的，譬如全自動圓瓶貼標機一類。所以希望將現有標準機的限位桿除去，改用氣缸定位，因為需要定位產品的位置，選用了緩沖可調氣缸，同時原有的設備需要手動操作壓頂機構，這對貼標效率有影響，貼標用時將增加，操作極不方便，因此將壓頂機構改為氣動的形式[1]，簡易示意如圖5所示，具體設計如圖6所示。通過氣缸來自動改變壓頂機構的運動，因為所需外力不大，選用了常用的迷你型氣缸即可。

具體貼標流程如下：首先，產品任意放于托瓶包膠軸之上，按下腳踏，氣缸開啟運作，將產品推至指定的位置，擋桿（見圖7）在一側頂住產品，壓頂氣缸同時工作，壓輪壓住產品，當兩個氣缸工作完成后，貼標機構開始工作，標簽在光電傳感器的作用下伸出一張完整的標簽并伴隨著電機的作用轉動產品，將標簽完好的貼于產品表面，完成貼標。貼標動作完成后，緩沖調節氣缸全部退回初始位置，完整的一次定位貼標結束。再次任意放產品與托瓶包膠軸上，進行第二次的貼標動作，重復運行進行貼標。

圖5 方案二示意圖

圖6 方案二設計圖

圖7 擋桿機構

本次方案用到了緩沖可調氣缸，緩沖氣缸有兩類：不可調緩沖和可調緩沖氣缸，緩沖可調氣缸既能起到行程調節的功能又能保護產品本身。因此，其可行性較高。

2.3 方案三

本方案設計的思路是從方案二演變而來，本意是希望產品放在某一個位置，在兩個可調氣缸的作用下，調節產品的位置，簡易示意如圖8所示，具體設計如圖9所示，這樣可以確定產品的軸向位置并方便調節，不必再調整擋桿的位置，最終產品的定位全由氣缸決定，保證了貼標的精度和穩定性，貼標效率提高。

本方案較為簡單，用到了兩個緩沖可調氣缸。通過氣缸的行程控制產品在包膠軸上的位置，貼標流程如下：首先，產品任意放于托瓶包膠軸之上，按下腳踏，兩個緩沖可調氣缸開啟運作，將產品推至指定位置，壓頂氣缸（見圖10）同時進行，然后貼標機構開始工作，標簽在光電傳感器的作用下出一張完整的標簽并伴隨著電機的作用轉動產品，將標簽完好的貼于產品表面，完成一次貼標，貼標動作完成后，兩個緩沖可調氣缸退回初始位置，完整的一次定位貼標結束。再次放產品與托瓶包膠軸上，進行第二次的貼標動作，重復運行進行貼標。

圖8 方案三示意圖

圖9 方案三設計圖

圖10 氣缸壓頂機構

3設計方案比較及最終方案確定

三種不同的設計方案，涉及到了線性電機、行程開關、緩沖可調氣缸和行程可調氣缸，都有各自的優缺點，具體分析見表1.

表1 三種方案優缺點比較

通過三個設計方案的分析比較，依據經濟性、實用性、操作性、穩定性。最終選定方案二為本次改進設計的方案，以氣缸作為執行元件，進行定位貼標。

4結束語

為使貼標簡單、提高貼標效率和穩定性，本文完成了半自動貼標機3種改進設計。確定第二種方案，其原理是：瓶子（產品）任意放于包膠牽引軸上，按下腳踏，軸向氣缸推動產品位置，同時壓頂氣缸運作下壓產品，產品到達指定位置后，標簽通過相應機構送出與該處的產品粘貼，然后壓頂氣缸上的壓輪對貼標進行覆壓，完好的貼在產品表面。本半自動貼標機經改進設計后，解決了產品軸向調節的問題，使操作更方便；在壓頂方面，將原有的人工壓頂改為氣壓壓頂，人工操作將更加方便，更加適用、更加人性化。本改進半自動貼標機已得到企業推廣應用。

[1]陳立定.瓶裝自動貼標機的研制[J].食品工業科技，2009，30（12）：303-307.

[2]濮良貴，陳國定，吳立言.機械設計[M].北京：高等教育出版社，2013.

[3]孫桓，陳作模，葛文杰.機械原理[M].北京：高等教育出版社，2013.

The Improved Design of Sem i-Automatic Labeling Machine

NIE Xiao-chun1，LEIPing2，WANG Ju-ying1，SUN Xiao-hui1
（1.Guangzhou Institute of Technology，Guangzhou Guangdong 510925，China；2.Guangdong Baiyun University，Guangzhou Guangdong 510450，China）

This paper compares three proposed designs for improving the semi-automatic labelingmachines.These three designs are intended to solve the problem about axial adjustments，and to make operations handier，among which，design two is chosen，due to fact that this scheme converts the originalmanmade pressure into pneumatic pressure，simplifying the operations and improving the efficiency and quality of product-positioning labeling，so that the stability of equipment is improved and the labeling machine of axially product-positioning is equipped with multiple functions instead of single function.

semi-automatic labelingmachine；improved design；multi function

TH 69

A

1672-545X（2016）12-0147-04

2016-09-12

聶小春（1975-），女，江西高安人，碩士，講師，研究方向為機械設計制造及其自動化。