一種LED圓形燈管自動貼標(biāo)機(jī)的研發(fā)

洪五貴 洪李兵

（江蘇帝浦拓普智能裝備有限公司，昆山 215300）

圖1 LED圓形燈管貼標(biāo)簽示意圖

1 LED圓形燈管自動貼標(biāo)機(jī)的特點(diǎn)

1.1 效率高

該設(shè)備除了需人功更換料盤，其他動作均由該設(shè)備自動完成。經(jīng)實(shí)踐證明，自動貼標(biāo)機(jī)設(shè)備每小時(shí)的產(chǎn)出≥1 000根，而人工每小時(shí)的產(chǎn)出只有400根，效率提升了1.5倍。

1.2 通用性強(qiáng)

該設(shè)備可適用于粘貼200 mm×13 mm、480 mm×13 mm、6 950 mm×13 mm、1 116 mm×13 mm 和1 130mm×13 mm等不同長度的標(biāo)簽，工作前只需改動伺服參數(shù)即可。同時(shí)，設(shè)備通用的標(biāo)簽顏色可以為銀色、白色、透明色等多種顏色。特殊顏色需微調(diào)傳感器參數(shù)。

1.3 貼附精度高

設(shè)備的送標(biāo)、吸標(biāo)、貼標(biāo)采用伺服系統(tǒng)控制，經(jīng)實(shí)踐證明，控制精度可以達(dá)到-0.10～0.10 mm。

2 整體結(jié)構(gòu)研發(fā)及工作原理

2.1 整體結(jié)構(gòu)

LED圓形燈管自動貼標(biāo)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。該設(shè)備由老化機(jī)、搬運(yùn)模組、傳送模組、測試模組、定位翻轉(zhuǎn)模組、貼標(biāo)模組、打標(biāo)模組以及不良剔除模組等部分組成。

2.2 工作原理

如圖2所示，該裝置工作時(shí)，先由搬運(yùn)模組B從前工站老化機(jī)A中夾取老化后的LED圓形燈管，并放置于貼標(biāo)機(jī)的傳送模組C上，然后燈管通過被伺服驅(qū)動的鏈條，被傳送模組C輸送到測試模組D工位。該模組采用調(diào)頻變壓器檢測LED圓形燈管，并記錄電壓、電流、功率、功率因數(shù)和諧波，同時(shí)將獲得的參數(shù)儲存并輸出。若測試結(jié)果為OK，則流入下一個(gè)工站進(jìn)行貼標(biāo)；若測試結(jié)果為NG，則后段不用貼標(biāo)，直接從不良剔除模組H剔除到不良品盒內(nèi)。LED圓形燈管被傳送模組C送到貼標(biāo)模組F下方的定位翻轉(zhuǎn)模組E后，由定位模組E的兩側(cè)機(jī)構(gòu)對LED圓形燈管進(jìn)行定位，并使燈管上升旋轉(zhuǎn)180°。燈管定位完成后，貼標(biāo)模組F把標(biāo)簽與底紙進(jìn)行剝離，并吸取標(biāo)簽貼到LED圓形燈管上（測試不良品不需貼標(biāo)），再由仿形滾輪對LED圓形燈管上的標(biāo)簽進(jìn)行滾壓貼緊。貼標(biāo)完成的燈管會被傳送到打標(biāo)模組G，由噴碼機(jī)對LED圓形燈管頭進(jìn)行打標(biāo)（測試不良品無需打標(biāo)）。打標(biāo)完成的LED圓形燈管被傳送模組C送到不良剔除模組H（如果良品則不用剔除）。上述工序完成后，貼好標(biāo)簽的LED圓形燈管被傳送模組送到下一工站，待包裝入庫。

圖2 整體結(jié)構(gòu)

2.3 核心貼標(biāo)模組主體結(jié)構(gòu)

核心貼標(biāo)模組主體結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括供標(biāo)組件、配重組件、壓標(biāo)組件、定位翻轉(zhuǎn)組件1、貼標(biāo)組件、剝離滾標(biāo)組件、定位翻轉(zhuǎn)組件2、剝離動力電機(jī)、收底紙電機(jī)、收底紙組件、底紙回收組件、標(biāo)簽剝離移動位以及標(biāo)簽剝離初始位。

2.4 核心貼標(biāo)模組動作原理

2.4.1 送標(biāo)

通過進(jìn)行森林撫育技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)θ斯ぴ炝窒碌牧謪^(qū)條件進(jìn)行提升，從而改善現(xiàn)有人工林區(qū)內(nèi)的光照條件，對林區(qū)內(nèi)的衛(wèi)生狀況進(jìn)行整合，從而防止受到一些病害風(fēng)險(xiǎn)的影響，將林木病蟲害的發(fā)病率降低，使林木成長質(zhì)量得到提升，因此讓社會生態(tài)環(huán)境得到相應(yīng)的凈化。此外，在進(jìn)行森林撫育過程中，還要及時(shí)的對森林中的一些有害林木進(jìn)行清理，這樣能夠提高整體林木的抵抗能力，降低對自然災(zāi)害的影響。

如圖3所示，當(dāng)通過檢測后的LED圓形燈管通過傳送模組的輸送，進(jìn)入到貼標(biāo)模組下方后，由定位翻轉(zhuǎn)組件1和定位翻轉(zhuǎn)組件2夾住LED圓形燈管的兩端，從而將LED圓形燈管夾緊定位并上升旋轉(zhuǎn)180°，然后供標(biāo)力矩電機(jī)開始旋轉(zhuǎn)放料，將標(biāo)簽放出，同時(shí)收底紙伺服旋轉(zhuǎn)帶動收底紙組件進(jìn)行收料，并由底紙回收組件將底紙進(jìn)行收集。標(biāo)簽通過01供標(biāo)組件中的恒力電機(jī)，使標(biāo)簽保持一定的張力，不致于彎曲變形。收底紙伺服收料到指定長度后停止動作，恒力電機(jī)一直旋轉(zhuǎn)，以保證標(biāo)簽是水平拉緊狀態(tài)。

圖3 貼標(biāo)模組

2.4.2 吸標(biāo)

標(biāo)簽被送到指定位置后，壓標(biāo)組件氣缸運(yùn)動壓住標(biāo)簽，然后由貼標(biāo)組件帶動吸盤移動至標(biāo)簽上方吸住標(biāo)簽。當(dāng)剝離刀驅(qū)動電機(jī)帶動剝離刀剝離標(biāo)簽時(shí)，剝離滾標(biāo)組件從右往左運(yùn)動。按四邊形原則，剝離刀從B點(diǎn)向A點(diǎn)移動時(shí)，上層底紙長度變短，下層底紙長度變長，但底紙總長不變。為保證標(biāo)簽吸附效果，貼標(biāo)組件中的標(biāo)簽吸頭采用包膠工藝。經(jīng)過批量驗(yàn)證，使用包膠吸頭，吸標(biāo)效果非常好，不會有漏吸、吸附不佳等現(xiàn)象。

2.4.3 貼標(biāo)

貼標(biāo)組件吸取標(biāo)簽并運(yùn)動至LED圓形燈管上方后，將會下移使標(biāo)簽貼在LED圓形燈管上。因?yàn)橘N標(biāo)組件中的標(biāo)簽吸頭采用包膠工藝，所以可以保證標(biāo)簽在充分按壓后，緊密貼合在LED圓形燈管上。

2.4.4 滾動壓標(biāo)

貼標(biāo)完成后，貼標(biāo)組件破真空，標(biāo)簽吸頭離開LED圓形燈管，隨后仿形滾輪滾壓標(biāo)簽，剝離滾標(biāo)組件從左往右運(yùn)動，通過滾壓機(jī)構(gòu)將標(biāo)簽與LED圓形燈管緊密貼合在一起。經(jīng)過批量使用驗(yàn)證，仿LED圓形燈管外形的包膠滾輪滾壓標(biāo)簽效果優(yōu)秀，標(biāo)簽無褶皺彎曲變形。

3 核心貼標(biāo)模組中收卷力矩電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算

貼標(biāo)模組的核心是供料力矩電機(jī)的選型，因?yàn)槭諛?biāo)簽伺服的拉力恒定，且隨著標(biāo)簽的減少，標(biāo)簽料卷的半徑一直變小，若要保證標(biāo)簽被拉直，則標(biāo)簽放料和收料要有一定的拉力差，且拉力值恒定。因此，要求電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩需保持同步變化，否則會導(dǎo)致放料過快、長度過長或標(biāo)簽被拉斷。本文以核心貼標(biāo)模組中收卷力矩電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算舉例說明。

已知條件：標(biāo)簽送料速度v=0.3 m·s-1，開始放卷時(shí)標(biāo)簽最大直徑為D1=500 mm，放卷結(jié)束時(shí)空卷最小直徑D2=120 mm，放卷拉力為F1=15 N，固定標(biāo)簽料卷的氣漲軸的摩擦扭矩Mf=0.6 N·m。以此進(jìn)行放料力矩電機(jī)的相關(guān)計(jì)算。

3.1 扭矩計(jì)算

放卷時(shí)需要最小扭矩M1為：

代入數(shù)據(jù)計(jì)算可得M1=0.3 N·m。

放卷時(shí)最大扭矩M2為：

代入數(shù)據(jù)計(jì)算可得M2=3.15 N·m。

3.2 放卷速度計(jì)算

放卷時(shí)最大速度n1為：

代入數(shù)據(jù)計(jì)算可得n1=47.75 r·min-1。

3.3 減速比計(jì)算

通過查電機(jī)選型手冊知，力矩電機(jī)端轉(zhuǎn)速限制值n=1 500 r·min-1，則減速箱的減速比i為：

代入數(shù)據(jù)計(jì)算可得i≈31.41。

按選型手冊的建議，初選減速箱減速比i2時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速最好限制在1 000 r·min-1內(nèi)，則由式（4）可得，初選減速箱的減速比i2≈20.94。另外，考慮到力矩電機(jī)的特性，電機(jī)在堵轉(zhuǎn)的條件下，若電壓太高易導(dǎo)致電機(jī)發(fā)熱，此時(shí)系統(tǒng)熱保護(hù)動作后電機(jī)將無法正常工作。因此，力矩電機(jī)最高電壓要減去50%。查電機(jī)選型手冊可知，此時(shí)減速比小于23.56，因此初定i2為 20。

3.4 確認(rèn)電機(jī)型號

由i2=20可得電機(jī)的最大力矩M3為：

計(jì)算可得M3=0.157 5 N·m。因此，通過查電機(jī)選型手冊曲線圖可以確認(rèn)力矩電機(jī)的型號為90TP20GV22。

3.5 減速箱允許扭矩校驗(yàn)

減速箱允許扭矩M4為：

代入數(shù)據(jù)計(jì)算可得M4=3.15 N·m。通過查電機(jī)選型手冊可知，90TP20GV22型電機(jī)的最大允許轉(zhuǎn)矩為20 N·m，而3.15 N·m＜20 N·m。因此，減速箱允許轉(zhuǎn)矩滿足要求。

4 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)的自動貼標(biāo)機(jī)主要解決了標(biāo)簽過長、尺寸規(guī)格過多、貼標(biāo)面為弧面不利于自動貼標(biāo)的問題。通過市場使用反饋，采用此設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)自動貼標(biāo)，從而完全取代人工，提升了生產(chǎn)效率，提高了貼標(biāo)精度，提升了產(chǎn)品品質(zhì)，降低了產(chǎn)品成本。同時(shí)，此設(shè)備的兼容性較強(qiáng)，只需調(diào)整伺服參數(shù)即可適應(yīng)不同長度的標(biāo)簽，具有良好的市場前景和推廣價(jià)值。