全自动多功能贴标机结构设计与有限元分析

设计了“多规格一体”的贴标机构，该全自动多功能贴标机主要 三维实体设计软件 PROE 中建立该导轨模型后导入采用六面体
包括分料机构、贴标头、输送机构、双重覆标机构、收料机构、人 Solid185 进行网格划，网格划分如图 3 所示。
机界面触摸屏、电源控制及控制电箱等结构（如图 1）。
1—贴标机构 2—分料机构 3—输送机构 101—滚筒机构 102—标头调座
覆标机构为均匀厚度的铝合金。铝合金的密度为 2770 kg/
不同功能，因此想出了可以实现一机多用的全自动多功能贴标 m3，抗拉屈服极限为 280 MPa，泊松比为 0.33。采用 ANSYS
机[7-8]。根据 TRIZ 理论的组合原则和多功能原则按照设计思路 Workbench 的 static structural 模块进该结构进行静力分析。在
中图分类号：TH122
文献标识码：A
文章编号：2096-4390（2019）18-0044-02
社会快速发展和市场的需求，贴标机领域对于贴标的质量 贴标头自由度的方式，通过贴标头自由角度旋转作用，使贴标能
和效率提出了越来越高的要求。对于现有的全自动贴标机，无 能力增强，对产品覆盖作用更加充足，并且具有更加灵活的作
上进行改善，具体涉及平面、曲面、瓶型等多种规格贴标方式融 防止材料断裂；剥标机构是结合滚筒机构和牵引机构一起作用，
合在一机，可实现一机多功能。
其中剥离板一端有一定角度（一般小于 30°），其目的是使待贴
1 结构设计和工作原理
产品在经过剥离板改变方向时，标签便于出标、脱离底纸，实现
TTIZ 理论是前苏联发明家、教育家根里奇.阿奇舒勒和他的 同贴标物体接触。标头调整座的调整结构采用单杆结构,使贴标
论从产业结构、产品结构还是企业结构来看，还存在明显不足， 用。基于此原理，与传统贴标机相比，更能使得对贴纸和能源的
在一定程度上缺乏可持续发展的后劲[1]。虽然现有贴标机能够 充分利用，更加保证本设备效率以及资源成本，可不需人工时刻
完成自动贴标，但是贴标对象单一、贴标效率低等缺陷，可知在 监督解放劳动力。
还是全自动圆型贴标机都不能做到一机多用的全自动化处理[5- 调节摩擦力的摩擦制动装置，目的是控制卷筒速度及张紧力，保
6]。因此，本文运用 TRIZ 理论的组合原则和多功能原则，设计了 持平稳输纸；所述缓冲轮是卷形弹簧相连，可往复摆动的装置；
一种全自动多功能贴标机，该贴标机是在原来已有的功能设备 当装置启动时能吸收卷筒材料的张紧力，保持材料同各辊接触，
以重遵扩容工程犀牛洞大桥的工程便道为研究对象，采用数值模拟方法，研究重型车辆对下部油管道；数值模拟；ABAQUS
中图分类号：U416.1
文献标识码：A
文章编号：2096-4390（2019）18-0045-02
1 概述
输油管道的目的。按交通荷载及路面设计参数 （按 60T 考虑荷
和质量问题已经满足不了市场需求。因此，该贴标机采用增加 最大应力发生在两块板连接处。采用 Von-Misses 屈 （转下页）
2019.18 科学技术创新 - 45 -
重型车辆荷载对便道下输油管道影响的数值模拟研究
王林均 钱志宽 （贵州民族大学建筑工程学院，贵州 贵阳 550025）
摘 要：随着我国基建规模的不断增长，道路与下部埋置管道交叉的情况越来越多，这对地下管道的安全运营产生较大影响。
图 2 多功能贴标机的贴 载荷为分别为 250 N；其他标记区域为支撑位置，为固定约束。
标机构三维模型结构图 所选导轨材料为铝合金材质，其质量轻对分析结果影响不大，故
对于产品的贴标，为了满足每个功能模块的自动化进行，若 自重可忽略不计。
采用过往贴标机贴标对象单一和效率低等缺陷，对贴标的产量
经有限元分析计算后可得求解结果如图 5 所示。由图可知，
研究团队通过分析大量专利和创新案例总结出来的，近年来得 头可灵活调整 x/y/z/R 八个方向的自由度，灵活匹配多种规格的
到国内外广大学者的关注。针对现有的全自动贴标机贴标对象 标贴，解决了设备单一的问题。
单一贴标效率低等缺陷，结合 TTIZ 理论中的组合原则和多功能
2 对重要部件进行有限元分析
原则，把时间上相类似的操作联合起来并且一个物体执行多种
4—主机控制电箱 5—人机界面控制箱 台 103—收 标 机 构 104—贴 标
图 3 导轨网格划分
图 4 边界条件的设定
图 1 全自动多功能贴标机的 三维模型结构图
头 105—覆标机构 106—牵 引 添加约束和载荷边界条件如图 4 所示，其中下表面两个区
机构 107—底座
域分别受来自产品施加的压力，即集中载荷 50 N 受，设计额定
贴标速度和贴标质量上仍存在提高和完善的空间。另外，现在
输送机构是整个贴标流程的关键，该机构主要由滚筒机构、
市场上的需求贴标机而不只是贴标对象单一的功能，最需要在 剥标机构、收标机构、牵引机构及标头调整座等组成（如图 2）。
一台设备上实现多种样式的贴标[2-4]。无论是全自动平面贴标机 滚筒机构的放卷装置为被动轮，用于安放卷筒标签，通常装有可
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全自动多功能贴标机结构设计与有限元分析
赵 俊 郭建华 闫 旭 严次军 陈其珠 李贵龙 于佳丽 胡清明 （齐齐哈尔大学 机电工程学院，黑龙江 齐齐哈尔 161006）
摘 要：为解决贴标机贴标对象单一、贴标效率低等缺陷，设计了一种新型全自动多功能贴标机，主要由分料机构、贴标机构、
随着我国基础设施的不断建设完善，公路/铁路与下部埋设 载），主要针对运动车辆对便道的动态影响，它是不断移动着的、
管道交叉的工程现象越来越多，学者们对其进行了大量研究[1- 具有振动和冲击影响的动荷载，车轮作用于路面的垂直压力与
输送机构、控制装置组成。该贴标机具体涉及平面、曲面、瓶型等多种规格贴标方式融合在一机。其可通过多键式操作实现物件的
分料、输送、贴标、回收等全自动化。建立了该多功能贴标机的三维结构模型，采用有限元分析软件对相关重要部件进行强度分析
和刚度，得到其应力云图，验证该部件强度设计合理，满足设计要求。
关键词：多功能贴标机；有限元分析；应力；强度