一種自動(dòng)雙掃描雙貼標(biāo)設(shè)備的研制

李 鋒，方貴本

（南寧富桂精密工業(yè)有限公司，廣西 南寧530000）

一種自動(dòng)雙掃描雙貼標(biāo)設(shè)備的研制

李 鋒，方貴本

（南寧富桂精密工業(yè)有限公司，廣西 南寧530000）

研發(fā)的一種自動(dòng)雙掃描雙貼標(biāo)的設(shè)備，它涉及了內(nèi)存卡生產(chǎn)加工自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，包含機(jī)架、入料皮帶輸送帶、XY軸取放料機(jī)械手、空Tray出料皮帶傳輸帶、上下掃描機(jī)構(gòu)、左右出標(biāo)機(jī)構(gòu)、左右貼標(biāo)機(jī)構(gòu)、出料皮帶輸送帶。該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理且自動(dòng)化程度高，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的批量上料及兩件產(chǎn)品的同時(shí)掃描貼標(biāo)，節(jié)約人工成本的同時(shí)，還提高生產(chǎn)效率。

自動(dòng)化；掃描；貼標(biāo)

掃描及貼標(biāo)工序在內(nèi)存卡生產(chǎn)中相當(dāng)普遍，傳統(tǒng)人工操作的生產(chǎn)組裝方式存在生產(chǎn)效率低下、技術(shù)不標(biāo)準(zhǔn)，且勞動(dòng)強(qiáng)度大等諸多問題。在當(dāng)前我國人口紅利已喪失殆盡的形勢(shì)下，如何大幅度提高生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)力成本和降低勞動(dòng)強(qiáng)度，理所當(dāng)然受到業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注。

1 總體設(shè)想

1.1 貼標(biāo)工序的傳統(tǒng)人工操作流程

掃描及貼標(biāo)工序的傳統(tǒng)人工操作流程如圖1所示。內(nèi)存卡由隨流水線單件流入，人工拿起單件內(nèi)存卡后裝入Tray盤，當(dāng)一盤裝滿后，就用掃描槍逐一對(duì)各單件進(jìn)行掃描，然后整盤放回流水線，再由下工站作業(yè)員取整個(gè)Tray，撕下標(biāo)簽逐一貼到各單件上。

圖1 人工操作動(dòng)作流程

1.2 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)的總方案設(shè)計(jì)

研發(fā)的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理、使用方便、高效率的自動(dòng)掃描貼標(biāo)設(shè)備。為此，擬訂如下技術(shù)方案：

（1）導(dǎo)入新設(shè)計(jì)的Tray盤堆棧式批量供料，減少作業(yè)員添料次數(shù)；

（2）通過XY軸機(jī)械手自動(dòng)從Tray盤每次吸料6件；

（3）XY軸機(jī)械手自動(dòng)分3次送至傳輸線同時(shí)放入2件；

（4）上下掃描儀同時(shí)自動(dòng)掃描2件；

（5）左右兩貼標(biāo)機(jī)構(gòu)同時(shí)自動(dòng)貼標(biāo)2件。

即，作業(yè)員將滿載內(nèi)存卡的一迭tray放入設(shè)備，設(shè)備對(duì)內(nèi)存卡進(jìn)行自動(dòng)掃描和貼標(biāo)，并自動(dòng)送至后段接駁的流水線以流至下一工站。圖2給出了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)的流程。

圖2 自動(dòng)化作業(yè)流程圖

2 機(jī)械總體構(gòu)造及各部件功能說明

2.1 機(jī)械部分總體構(gòu)造

研發(fā)的設(shè)備是一種自動(dòng)雙掃描雙貼標(biāo)的設(shè)備，如圖3所示。主要由機(jī)架1、入料皮帶輸送帶2、XY軸取放料機(jī)械手3、空Tray出料皮帶傳輸帶4、上下掃描機(jī)構(gòu)5、左右出標(biāo)機(jī)構(gòu)6、左右貼標(biāo)機(jī)構(gòu)7、出料皮帶輸送帶8等組成。機(jī)架1為整臺(tái)設(shè)備主體支撐框架，用于固定各機(jī)械零部件及電氣組件。

圖3 自動(dòng)雙掃描雙貼標(biāo)設(shè)備結(jié)構(gòu)總圖

研發(fā)的設(shè)備采用Solidworks軟件進(jìn)行3D建模繪制[1]。相對(duì)其他軟件，自動(dòng)化設(shè)備三維建模后更適合于檢查各零件是否干涉、各部件模擬動(dòng)作[2]。

2.2 各部件的整體工序聯(lián)接及功能說明

人工將滿載產(chǎn)品的一迭tray放到入料皮帶輸送帶2；入料皮帶輸送帶2將最底面的一盤tray從一迭tray中分離并傳送至取料位，XY軸取放料機(jī)械手3自動(dòng)吸取2件產(chǎn)品并放到出料皮帶輸送帶8上；出料皮帶輸送帶8將產(chǎn)品送至掃描位，上下掃描機(jī)構(gòu)5自動(dòng)掃描后；出料皮帶輸送帶8將產(chǎn)品送至貼標(biāo)位，左右出標(biāo)機(jī)構(gòu)6將卷料標(biāo)簽的一張從底紙上剝離；左右貼標(biāo)機(jī)構(gòu)7吸取剝離后的標(biāo)簽并貼到產(chǎn)品上；出料皮帶輸送帶8將貼標(biāo)后的產(chǎn)品送至后段接駁的流水線。

當(dāng)一盤tray的產(chǎn)品均被取走后，XY軸取放料機(jī)械手3將其吸取并放到空Tray出料皮帶傳輸帶4；空Tray出料皮帶傳輸帶4上對(duì)其進(jìn)行收集暫存。

皮帶輸送機(jī)由三相異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可由PLC控制其輸送速度，更利于tray及產(chǎn)品輸送定位[3]。

3 設(shè)備入料側(cè)設(shè)計(jì)

3.1 入料輸送帶設(shè)計(jì)

入料輸送帶如圖4所示，包括頂升承接組件21、分盤組件22、皮帶輸送軌道23、到位傳感器24、定位組件25.

圖4 入料輸送帶結(jié)構(gòu)圖

其工作原理：作業(yè)員將滿載內(nèi)存卡的一迭Tray放到入料輸送帶上，分盤組件22支撐住整迭Tray，作業(yè)員按啟動(dòng)按鈕后，頂升承接組件21上升，支撐整迭Tray最底面的一盤，分盤組件22動(dòng)作去支撐整迭Tray最底面的倒數(shù)第二盤Tray，頂升承接組件21下降將最底面Tray放置在皮帶輸送軌道23上，皮帶輸送軌道23將此Tray往前運(yùn)輸，當(dāng)?shù)轿粋鞲衅?4感應(yīng)到此Tray時(shí)，皮帶輸送軌道23停止轉(zhuǎn)動(dòng)，定位組件25對(duì)此Tray壓緊定位，等待XY軸取放料機(jī)械手3進(jìn)行取料。

3.2 XY軸取放料機(jī)械手設(shè)計(jì)

XY軸取放料機(jī)械手如圖5所示。包括XY軸機(jī)械手31、Z軸氣缸升降組件32、吸嘴組件33.其工作原理：XY軸機(jī)械手31驅(qū)動(dòng)吸嘴組件33移動(dòng)至已定位好的Tray上方，Z軸氣缸升降組件32驅(qū)動(dòng)吸嘴組件33下降利用真空吸住一排6件內(nèi)存卡，Z軸氣缸升降組件32驅(qū)動(dòng)6件內(nèi)存卡一起上升，XY軸機(jī)械手31將6件內(nèi)存卡輸送至出料皮帶輸送帶8上方，Z軸氣缸升降組件32下降，吸嘴組件33破真空將兩件內(nèi)存卡放到出料輸送帶8上。

圖5 XY軸取放料機(jī)械手3結(jié)構(gòu)圖

4 出標(biāo)貼標(biāo)機(jī)構(gòu)和出料輸送帶設(shè)計(jì)

出標(biāo)、貼標(biāo)機(jī)構(gòu)和出料輸送帶的構(gòu)造組成如圖6所示。由出料輸送帶8、左右出標(biāo)機(jī)構(gòu)6和左右貼標(biāo)機(jī)構(gòu)7組成。

圖6 出標(biāo)、貼標(biāo)機(jī)構(gòu)和出料皮帶輸送帶結(jié)構(gòu)圖

4.1 出料輸送帶設(shè)計(jì)

出料輸送帶如圖7所示。包含前雙皮帶軌道81、翻轉(zhuǎn)組件82、到位觸發(fā)掃描感應(yīng)器83、定位組件84、到位觸發(fā)貼標(biāo)感應(yīng)器85、阻擋組件86、后雙皮帶軌道87.其工作原理：兩件內(nèi)存卡被放到前雙皮帶軌道81后，前雙皮帶軌道81將此兩件內(nèi)存卡輸送至翻轉(zhuǎn)組件82處，翻轉(zhuǎn)組件將此兩件內(nèi)存卡翻轉(zhuǎn)180°使其待貼標(biāo)面朝上，并送至后雙皮帶軌道87.同步的XY軸取放料機(jī)械手3繼續(xù)放兩件內(nèi)存卡。當(dāng)6件均放完，XY軸取放料機(jī)械手3返回tray上方繼續(xù)取下一排6件內(nèi)存卡，如此循環(huán)取放料。

圖7 出料皮帶輸送帶結(jié)構(gòu)圖

當(dāng)后雙皮帶軌道87輸送兩內(nèi)存卡至到位觸發(fā)掃描感應(yīng)器83感應(yīng)區(qū)域時(shí)，雙軌道上兩組上感應(yīng)器51及下感應(yīng)器52同時(shí)對(duì)兩內(nèi)存卡的上下面進(jìn)行掃描讀碼上傳。掃描完成后，后雙皮帶軌道87繼續(xù)輸送兩內(nèi)存卡至到位觸發(fā)貼標(biāo)感應(yīng)器85感應(yīng)區(qū)域時(shí)，定位組件84與阻擋組件86配合將內(nèi)存卡壓緊，待貼標(biāo)。

4.2 左右出標(biāo)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

左右出標(biāo)機(jī)構(gòu)6分別鏡像固定在出料輸送帶8左右兩邊，結(jié)構(gòu)如圖8所示。包括標(biāo)簽剝離機(jī)構(gòu)61、標(biāo)簽感應(yīng)器62、壓料帶機(jī)構(gòu)63、料帶輸送電機(jī)64、收底紙轉(zhuǎn)盤65、放料帶轉(zhuǎn)盤67.其工作原理：作業(yè)員事先將一盤料帶放在放料帶轉(zhuǎn)盤67上，按如圖纏料帶方式將料帶纏繞至收底紙轉(zhuǎn)盤65.當(dāng)左右出標(biāo)機(jī)構(gòu)6收到設(shè)備給予的出標(biāo)信號(hào)要求時(shí)，料帶輸送電機(jī)64轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)收底紙轉(zhuǎn)盤65和放料帶轉(zhuǎn)盤67轉(zhuǎn)動(dòng)，料帶勻速往前移動(dòng)。當(dāng)標(biāo)簽感應(yīng)器感應(yīng)到料帶上的標(biāo)簽前端，料帶輸送電機(jī)64轉(zhuǎn)動(dòng)固定圈數(shù)使標(biāo)簽每次準(zhǔn)確往前移動(dòng)固定距離至剝標(biāo)位，壓料帶機(jī)構(gòu)63下壓，貼標(biāo)機(jī)構(gòu)7下壓利用真空吸住標(biāo)簽，標(biāo)簽剝離機(jī)構(gòu)61對(duì)標(biāo)簽進(jìn)行剝離，標(biāo)簽則被吸附在貼標(biāo)機(jī)構(gòu)上[4]。

圖8 左右出標(biāo)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖

4.3 左右貼標(biāo)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

左右貼標(biāo)機(jī)構(gòu)7分別固定在出料輸送帶8左右兩邊軌道上方，結(jié)構(gòu)如圖9所示。包括旋轉(zhuǎn)氣缸71、升降氣缸72、吸標(biāo)頭73.其工作原理：吸標(biāo)頭73利用真空吸附住剝離后的標(biāo)簽，在升降氣缸72驅(qū)動(dòng)下下壓，在內(nèi)存卡上的吸標(biāo)頭73破真空進(jìn)行貼標(biāo)，在標(biāo)簽剝離機(jī)構(gòu)61上的吸標(biāo)頭則吸真空進(jìn)行取標(biāo)。就單個(gè)貼標(biāo)機(jī)構(gòu)而言，兩個(gè)吸標(biāo)頭單獨(dú)動(dòng)作互不干擾，當(dāng)一頭在貼標(biāo)的同時(shí)，另一頭在吸標(biāo)，完成一件的貼標(biāo)后，升降氣缸72驅(qū)動(dòng)上升，再由旋轉(zhuǎn)氣缸71將兩吸標(biāo)頭旋轉(zhuǎn)180°，以此提高貼標(biāo)效率[5]。且左右兩組貼標(biāo)機(jī)構(gòu)分別單獨(dú)負(fù)責(zé)出料皮帶輸送帶8兩軌道的貼標(biāo)，其效率更是提高一倍。

圖9 左右貼標(biāo)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)

完成貼標(biāo)后，阻擋組件86下降，出料皮帶輸送帶8將兩內(nèi)存卡輸送至設(shè)備后方接駁的流水線流至下一工站。如此自動(dòng)完成兩內(nèi)存卡的整個(gè)掃描貼標(biāo)作業(yè)，而設(shè)備則在不斷循環(huán)地對(duì)后續(xù)內(nèi)存卡進(jìn)行掃描和貼標(biāo)。

5 空Tray出料傳輸帶設(shè)計(jì)

5.1 空Tray出料輸送帶設(shè)計(jì)

空Tray出料傳輸帶如圖10所示。包括空tray有料感應(yīng)器41、皮帶輸送軌道42、空Tray到位感應(yīng)器43、頂升組件44、空Tray支撐組件45.

圖10 空Tray出料皮帶傳輸帶結(jié)構(gòu)圖

其工作原理：當(dāng)一盤Tray共4排24件內(nèi)存卡均被XY軸取放料機(jī)械手3放到出料皮帶輸送帶8后，XY軸取放料機(jī)械手3返回空tray上方，Z軸氣缸升降組件32驅(qū)動(dòng)吸嘴組件33下降利用真空吸住空tray后上升，XY軸取放料機(jī)械手3移動(dòng)至空Tray出料皮帶傳輸帶4上方，Z軸氣缸升降組件32驅(qū)動(dòng)吸嘴組件33下降破真空使空tray放置到皮帶輸送軌道42上，空tray有料感應(yīng)器41感應(yīng)到空tray，皮帶輸送軌道42將空Tray輸送到空Tray到位感應(yīng)器43感應(yīng)區(qū)，皮帶輸送軌道42的電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。頂升組件44將空Tray頂起，下降后空Tray被自動(dòng)支撐在4個(gè)空Tray支撐組件45上。下一盤Tray如此循環(huán)，并自動(dòng)堆疊在前一盤Tray的下方并由空tray支撐組件45一起支撐住。當(dāng)空Tray堆疊累積到一定高度后，由作業(yè)員全部取走。

5.2 空Tray支撐組件的特別設(shè)計(jì)

在初期設(shè)計(jì)中，空Tray的收集支撐結(jié)構(gòu)采用與入料皮帶輸送帶2的分盤組件22一樣的結(jié)構(gòu)，但動(dòng)作相反，即分盤組件氣缸將支撐塊先縮回，下方氣缸將tray頂起至高于支撐塊支撐面的高度后，分盤組件氣缸將支撐塊再伸出，下方氣缸縮回，那么tray則被支撐塊支撐住。

但在實(shí)際生產(chǎn)中，設(shè)備制作成本也是設(shè)計(jì)時(shí)需考慮的一重要因素。故需考慮如何利用簡(jiǎn)單實(shí)用又省成本的結(jié)構(gòu)去實(shí)現(xiàn)支撐功能，于是設(shè)計(jì)了如圖11所示的結(jié)構(gòu)?？誸ray支撐組件主要由支撐塊、鉸鏈銷、鉸鏈座及限位板組成。其原理為：下方氣缸將tray頂起，tray邊接觸到支撐塊斜面，頂起過程中，頂升力作用于斜面2，使支撐塊沿著鉸鏈銷向上旋轉(zhuǎn)至斜面2與限位板同一平面，此時(shí)tray被頂至脫離支撐塊的位置，支撐塊則因重力作用沿著鉸鏈銷向下旋轉(zhuǎn)至恢復(fù)支撐狀態(tài)，tray隨下方氣缸一起垂直下降后被支撐塊的支撐平面1支撐住而脫離氣缸，即tray被暫存在支撐塊上[6]。

圖11 空Tray支撐組件結(jié)構(gòu)圖

此空tray支撐組件即利用重力實(shí)現(xiàn)支撐塊的支撐狀況及縮回狀態(tài)的切換，替代了初期方案的驅(qū)動(dòng)支撐塊伸縮的兩個(gè)氣缸，共節(jié)省設(shè)備制作成本約800塊/臺(tái)。

6 結(jié)束語

自動(dòng)雙掃描雙貼標(biāo)設(shè)備現(xiàn)已調(diào)試成功，并應(yīng)用于生產(chǎn)中。此設(shè)備設(shè)計(jì)巧妙、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、成本較低，也可應(yīng)用于同行業(yè)類似工序。實(shí)際生產(chǎn)表明產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益，有較好的推廣價(jià)值。

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Equipment of Automatic Double Scanning and Double Labeling

LI Feng，F(xiàn)ANG Gui-ben
（Nanning Fu Gui Precision Industry Co.，Ltd.，Nanning Guangxi 530000，China）

This paper developed a sort of equipment of automatic double scanning and double labeling.It involves the technical field of automation about the production and processing of memory card，which includes the frame，the feeding belt conveyor，the XY-axis Pick-and-Place robot，the discharge belt conveyor of empty tray，the mechanism of up and down scanning，the left and right mechanism of feeding label，the left and right mechanism of labeling，the discharge belt conveyor of product.This equipment has reasonable and simple structure，and high automation degree，which not only can process feeding in in batches and simultaneous scanning and labeling of two product to reduce labor cost，but also can enhance productivity.

automation；scanning；labeling

TB486.3

A

1672-545X（2017）10-0095-04

2017-07-20

李 鋒（1986-），男，廣西平南人，本科，助理工程師，研究領(lǐng)域：自動(dòng)化設(shè)備設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試及管理。