基于PLC的貼標(biāo)機系統(tǒng)設(shè)計

摘 要：工業(yè)革命推動了現(xiàn)代化工業(yè)科技的發(fā)展，消費者、企業(yè)等對各類產(chǎn)品的包裝要求和客戶個性化定制要求不斷提高，更對包裝技術(shù)和包裝設(shè)備寄予了更高的期望?，F(xiàn)今手動貼標(biāo)機存在工人需求量大、精度低、效率低下等問題，而半自動貼標(biāo)機雖然效率大幅提高，但工作過程依然依賴人工，且貼標(biāo)對象單一。為推進(jìn)包裝產(chǎn)業(yè)的智能化發(fā)展，大力提升包裝產(chǎn)業(yè)的信息化水平，設(shè)計采用擁有傳動機構(gòu)、分距機構(gòu)、供標(biāo)機構(gòu)、貼標(biāo)機構(gòu)、進(jìn)給調(diào)整機構(gòu)、PLC控制機構(gòu)的貼標(biāo)機系統(tǒng)，實現(xiàn)對不同種類的產(chǎn)品貼標(biāo)，以大大提高貼標(biāo)效率及精度，減少人工成本，使企業(yè)的利益最大化。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù)；進(jìn)給調(diào)整機構(gòu)；智能倉儲；貼標(biāo)機構(gòu)；分距機構(gòu)；傳動機構(gòu)；供標(biāo)機構(gòu)

中圖分類號：TP23 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2024）10-00-02

0 引 言

隨著人們對生活質(zhì)量及健康意識的追求逐漸提升，綠色和安全成為現(xiàn)階段主流的發(fā)展方向，人們越來越注重生活中日用品、食物及藥物的安全性[1]。對于這些商品而言，一個好的標(biāo)簽可以用來介紹產(chǎn)品名稱、配料、生產(chǎn)日期、保質(zhì)期等，從而便于產(chǎn)品分類和查找、吸引顧客眼球，以提高產(chǎn)品銷量，同時也有利于市場監(jiān)督管理和智能倉儲分揀[2]。因此，貼標(biāo)簽是商品生產(chǎn)過程中必不可少的一環(huán)，而在這一環(huán)節(jié)，貼標(biāo)機的性能將直接影響商品標(biāo)簽的質(zhì)量。

目前，我國貼標(biāo)機的開發(fā)存在如下問題：

（1）在產(chǎn)品生產(chǎn)和開發(fā)領(lǐng)域出現(xiàn)了低水平無序競爭；

（2）設(shè)備更新迭代速度緩慢，難以進(jìn)行大量高新技術(shù)的開發(fā)；

（3）產(chǎn)品的創(chuàng)新能力不足[3]，例如當(dāng)前市場上貼標(biāo)機只能對單類產(chǎn)品進(jìn)行貼標(biāo)，大大縮小了企業(yè)的客戶圈，有損企業(yè)利益。

本文提出了一款高效率、高精度，適用于對多樣商品進(jìn)行貼標(biāo)的貼標(biāo)機系統(tǒng)。

1 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計

機器可分為3個主要運動模塊，如圖1所示。該機器擁有傳動機構(gòu)、分距機構(gòu)、供標(biāo)機構(gòu)、貼標(biāo)機構(gòu)、進(jìn)給調(diào)整機構(gòu)、PLC控制機構(gòu)。

1.1 傳動機構(gòu)

利用三相異步電動機和單鉸鏈板來輸送瓶類物品。單鉸鏈板傳動是一種常用的機械傳動裝置，它主要由鏈條、鉸鏈板和軸承等組成。單鉸鏈板傳動的鏈條由一系列鉸鏈板連接而成，鉸鏈板通過軸承和機器設(shè)備的傳動軸相連，將傳動軸上的動力傳遞給被傳動軸[4]。此外，鉸鏈板可以靈活轉(zhuǎn)動，使得鏈條傳動具有較大的角位移，能夠適應(yīng)較大的傳動角度和曲線傳動等特殊工況[5]。它具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動效率高、使用壽命長、維護(hù)方便等優(yōu)點，成本也相對較低。

1.2 分距機構(gòu)

為保證每個瓶子之間互不干涉且每個瓶子都能被準(zhǔn)確地貼上標(biāo)簽。被貼標(biāo)物品會通過傳送帶機構(gòu)輸送到分瓶機構(gòu)，為使瓶子能夠平穩(wěn)進(jìn)入分瓶機構(gòu)，在機構(gòu)前端設(shè)計有錐形臺[6]，分瓶機構(gòu)的橡膠輪與瓶子產(chǎn)生摩擦，讓瓶子短暫停留一段時間，直到下一個瓶子將前一個瓶子推出，從而實現(xiàn)分瓶功能。

1.3 供標(biāo)機構(gòu)

供標(biāo)機構(gòu)由如下4個構(gòu)件組成：

（1）放卷輪：其為被動輪，用于安放卷筒標(biāo)簽；

（2）導(dǎo)向輥：其由上下兩個輥組成，具有卷筒材料的導(dǎo)向和定位作用；

（3）驅(qū)動輥：其由一組主動的摩擦輪組成，通常一個為橡膠輥，一個為金屬輥，底紙在其間通過，可驅(qū)動卷筒材料，實現(xiàn)正常貼標(biāo)；

（4）收卷輪：其為帶摩擦傳動裝置的主動輪，可復(fù)卷貼標(biāo)后的底紙，收紙輪在轉(zhuǎn)動收紙時與驅(qū)動輪互不干擾，同步傳動由摩擦裝置調(diào)節(jié)。

1.4 貼標(biāo)機構(gòu)

該機構(gòu)包含有剝離板，剝離板一端有一定的角度（一般小于30°），目的是使底紙在經(jīng)過剝離板改變方向時，標(biāo)簽便于出標(biāo)、脫離底紙，實現(xiàn)同貼標(biāo)物體接觸。

1.5 進(jìn)口調(diào)整機構(gòu)

通過固定端與移動端以及進(jìn)給螺釘?shù)呐浜?，可以實現(xiàn)滾搓板上下左右移動，以適配瓶子的直徑，從而實現(xiàn)對不同商品、不同位置貼標(biāo)。

2 控制設(shè)計

2.1 PLC控制

機器的控制系統(tǒng)以PLC為核心，采集開關(guān)信息及各傳感裝置的檢測信號[1]，經(jīng)程序運算后，控制驅(qū)動器驅(qū)動伺服電機帶動貼標(biāo)裝置運動，從而實現(xiàn)瓶子的自動貼標(biāo)[7]。

2.2 控制程序設(shè)計

程序流程如圖2所示。從程序流程圖中可以看出該裝置分為調(diào)整參數(shù)、填補標(biāo)簽、分距以及貼標(biāo)等模塊。程序流程如下所示：

（1）設(shè)置參數(shù)，確定傳送帶主軸轉(zhuǎn)速、壓緊裝置電機轉(zhuǎn)速、伺服電機參數(shù)以及各種參數(shù)補償后，進(jìn)行標(biāo)簽試驗[8]。

（2）調(diào)整輸送電機，使之處于合適的范圍。起動傳送帶并通過傳感器判斷帶上是否有瓶子，如果有則讓瓶子隨著傳送帶進(jìn)入分距裝置，若無瓶子則使系統(tǒng)進(jìn)入待機狀態(tài)[9]。

（3）通過傳感器檢查系統(tǒng)是否存在異常，若無異常則貼標(biāo)，存在異常則排除異常。

（4）系統(tǒng)自動貼標(biāo)。

3 結(jié) 語

包裝機械工業(yè)作為服務(wù)型制造業(yè)，是國民經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展的重要支撐。本文采用進(jìn)給調(diào)整機構(gòu)，通過絲杠和步進(jìn)電機來實現(xiàn)用PLC程序控制固定端與移動端，并通過進(jìn)給螺絲的配合實現(xiàn)滾搓板的自由移動，保證了貼標(biāo)的穩(wěn)定性，使機器可以精準(zhǔn)把標(biāo)簽貼在不同商品的位置上[10]，減少了因人為操作失誤而引起的質(zhì)量問題，實現(xiàn)了貼標(biāo)機器的個性化、高效化和無損化。

注：本文通訊作者為韓振華。

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