基于PLC的貼標機系統設計

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

關鍵詞：PLC技術；進給調整機構；智能倉儲；貼標機構；分距機構；傳動機構；供標機構

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

0 引 言

隨著人們對生活質量及健康意識的追求逐漸提升，綠色和安全成為現階段主流的發展方向，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，一個好的標簽可以用來介紹產品名稱、配料、生產日期、保質期等，從而便于產品分類和查找、吸引顧客眼球，以提高產品銷量，同時也有利于市場監督管理和智能倉儲分揀[2]。因此，貼標簽是商品生產過程中必不可少的一環，而在這一環節，貼標機的性能將直接影響商品標簽的質量。

目前，我國貼標機的開發存在如下問題：

（1）在產品生產和開發領域出現了低水平無序競爭；

（2）設備更新迭代速度緩慢，難以進行大量高新技術的開發；

（3）產品的創新能力不足[3]，例如當前市場上貼標機只能對單類產品進行貼標，大大縮小了企業的客戶圈，有損企業利益。

本文提出了一款高效率、高精度，適用于對多樣商品進行貼標的貼標機系統。

1 機械結構設計

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、分距機構、供標機構、貼標機構、進給調整機構、PLC控制機構。

1.1 傳動機構

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，鉸鏈板可以靈活轉動，使得鏈條傳動具有較大的角位移，能夠適應較大的傳動角度和曲線傳動等特殊工況[5]。它具有結構簡單、傳動效率高、使用壽命長、維護方便等優點，成本也相對較低。

1.2 分距機構

為保證每個瓶子之間互不干涉且每個瓶子都能被準確地貼上標簽。被貼標物品會通過傳送帶機構輸送到分瓶機構，為使瓶子能夠平穩進入分瓶機構，在機構前端設計有錐形臺[6]，分瓶機構的橡膠輪與瓶子產生摩擦，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，從而實現分瓶功能。

1.3 供標機構

供標機構由如下4個構件組成：

（1）放卷輪：其為被動輪，用于安放卷筒標簽；

（2）導向輥：其由上下兩個輥組成，具有卷筒材料的導向和定位作用；

（3）驅動輥：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，可驅動卷筒材料，實現正常貼標；

（4）收卷輪：其為帶摩擦傳動裝置的主動輪，可復卷貼標后的底紙，收紙輪在轉動收紙時與驅動輪互不干擾，同步傳動由摩擦裝置調節。

1.4 貼標機構

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

1.5 進口調整機構

通過固定端與移動端以及進給螺釘的配合，可以實現滾搓板上下左右移動，以適配瓶子的直徑，從而實現對不同商品、不同位置貼標。

2 控制設計

2.1 PLC控制

機器的控制系統以PLC為核心，采集開關信息及各傳感裝置的檢測信號[1]，經程序運算后，控制驅動器驅動伺服電機帶動貼標裝置運動，從而實現瓶子的自動貼標[7]。

2.2 控制程序設計

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整參數、填補標簽、分距以及貼標等模塊。程序流程如下所示：

（1）設置參數，確定傳送帶主軸轉速、壓緊裝置電機轉速、伺服電機參數以及各種參數補償后，進行標簽試驗[8]。

（2）調整輸送電機，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入分距裝置，若無瓶子則使系統進入待機狀態[9]。

（3）通過傳感器檢查系統是否存在異常，若無異常則貼標，存在異常則排除異常。

（4）系統自動貼標。

3 結 語

包裝機械工業作為服務型制造業，是國民經濟與社會發展的重要支撐。本文采用進給調整機構，通過絲杠和步進電機來實現用PLC程序控制固定端與移動端，并通過進給螺絲的配合實現滾搓板的自由移動，保證了貼標的穩定性，使機器可以精準把標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量問題，實現了貼標機器的個性化、高效化和無損化。

注：本文通訊作者為韓振華。

參考文獻

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