一种自动双扫描双贴标设备的研制

李 锋，方贵本

（南宁富桂精密工业有限公司，广西 南宁530000）

一种自动双扫描双贴标设备的研制

李 锋，方贵本

（南宁富桂精密工业有限公司，广西 南宁530000）

研发的一种自动双扫描双贴标的设备，它涉及了内存卡生产加工自动化技术领域，包含机架、入料皮带输送带、XY轴取放料机械手、空Tray出料皮带传输带、上下扫描机构、左右出标机构、左右贴标机构、出料皮带输送带。该设备结构简单合理且自动化程度高，实现产品的批量上料及两件产品的同时扫描贴标，节约人工成本的同时，还提高生产效率。

自动化；扫描；贴标

扫描及贴标工序在内存卡生产中相当普遍，传统人工操作的生产组装方式存在生产效率低下、技术不标准，且劳动强度大等诸多问题。在当前我国人口红利已丧失殆尽的形势下，如何大幅度提高生产效率，降低劳动力成本和降低劳动强度，理所当然受到业内的广泛关注。

1 总体设想

1.1 贴标工序的传统人工操作流程

扫描及贴标工序的传统人工操作流程如图1所示。内存卡由随流水线单件流入，人工拿起单件内存卡后装入Tray盘，当一盘装满后，就用扫描枪逐一对各单件进行扫描，然后整盘放回流水线，再由下工站作业员取整个Tray，撕下标签逐一贴到各单件上。

图1 人工操作动作流程

1.2 实现自动化作业的总方案设计

研发的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单、设计合理、使用方便、高效率的自动扫描贴标设备。为此，拟订如下技术方案：

（1）导入新设计的Tray盘堆栈式批量供料，减少作业员添料次数；

（2）通过XY轴机械手自动从Tray盘每次吸料6件；

（3）XY轴机械手自动分3次送至传输线同时放入2件；

（4）上下扫描仪同时自动扫描2件；

（5）左右两贴标机构同时自动贴标2件。

即，作业员将满载内存卡的一迭tray放入设备，设备对内存卡进行自动扫描和贴标，并自动送至后段接驳的流水线以流至下一工站。图2给出了实现自动化作业的流程。

图2 自动化作业流程图

2 机械总体构造及各部件功能说明

2.1 机械部分总体构造

研发的设备是一种自动双扫描双贴标的设备，如图3所示。主要由机架1、入料皮带输送带2、XY轴取放料机械手3、空Tray出料皮带传输带4、上下扫描机构5、左右出标机构6、左右贴标机构7、出料皮带输送带8等组成。机架1为整台设备主体支撑框架，用于固定各机械零部件及电气组件。

图3 自动双扫描双贴标设备结构总图

研发的设备采用Solidworks软件进行3D建模绘制[1]。相对其他软件，自动化设备三维建模后更适合于检查各零件是否干涉、各部件模拟动作[2]。

2.2 各部件的整体工序联接及功能说明

人工将满载产品的一迭tray放到入料皮带输送带2；入料皮带输送带2将最底面的一盘tray从一迭tray中分离并传送至取料位，XY轴取放料机械手3自动吸取2件产品并放到出料皮带输送带8上；出料皮带输送带8将产品送至扫描位，上下扫描机构5自动扫描后；出料皮带输送带8将产品送至贴标位，左右出标机构6将卷料标签的一张从底纸上剥离；左右贴标机构7吸取剥离后的标签并贴到产品上；出料皮带输送带8将贴标后的产品送至后段接驳的流水线。

当一盘tray的产品均被取走后，XY轴取放料机械手3将其吸取并放到空Tray出料皮带传输带4；空Tray出料皮带传输带4上对其进行收集暂存。

皮带输送机由三相异步电机驱动，可由PLC控制其输送速度，更利于tray及产品输送定位[3]。

3 设备入料侧设计

3.1 入料输送带设计

入料输送带如图4所示，包括顶升承接组件21、分盘组件22、皮带输送轨道23、到位传感器24、定位组件25.

图4 入料输送带结构图

其工作原理：作业员将满载内存卡的一迭Tray放到入料输送带上，分盘组件22支撑住整迭Tray，作业员按启动按钮后，顶升承接组件21上升，支撑整迭Tray最底面的一盘，分盘组件22动作去支撑整迭Tray最底面的倒数第二盘Tray，顶升承接组件21下降将最底面Tray放置在皮带输送轨道23上，皮带输送轨道23将此Tray往前运输，当到位传感器24感应到此Tray时，皮带输送轨道23停止转动，定位组件25对此Tray压紧定位，等待XY轴取放料机械手3进行取料。

3.2 XY轴取放料机械手设计

XY轴取放料机械手如图5所示。包括XY轴机械手31、Z轴气缸升降组件32、吸嘴组件33.其工作原理：XY轴机械手31驱动吸嘴组件33移动至已定位好的Tray上方，Z轴气缸升降组件32驱动吸嘴组件33下降利用真空吸住一排6件内存卡，Z轴气缸升降组件32驱动6件内存卡一起上升，XY轴机械手31将6件内存卡输送至出料皮带输送带8上方，Z轴气缸升降组件32下降，吸嘴组件33破真空将两件内存卡放到出料输送带8上。

图5 XY轴取放料机械手3结构图

4 出标贴标机构和出料输送带设计

出标、贴标机构和出料输送带的构造组成如图6所示。由出料输送带8、左右出标机构6和左右贴标机构7组成。

图6 出标、贴标机构和出料皮带输送带结构图

4.1 出料输送带设计

出料输送带如图7所示。包含前双皮带轨道81、翻转组件82、到位触发扫描感应器83、定位组件84、到位触发贴标感应器85、阻挡组件86、后双皮带轨道87.其工作原理：两件内存卡被放到前双皮带轨道81后，前双皮带轨道81将此两件内存卡输送至翻转组件82处，翻转组件将此两件内存卡翻转180°使其待贴标面朝上，并送至后双皮带轨道87.同步的XY轴取放料机械手3继续放两件内存卡。当6件均放完，XY轴取放料机械手3返回tray上方继续取下一排6件内存卡，如此循环取放料。

图7 出料皮带输送带结构图

当后双皮带轨道87输送两内存卡至到位触发扫描感应器83感应区域时，双轨道上两组上感应器51及下感应器52同时对两内存卡的上下面进行扫描读码上传。扫描完成后，后双皮带轨道87继续输送两内存卡至到位触发贴标感应器85感应区域时，定位组件84与阻挡组件86配合将内存卡压紧，待贴标。

4.2 左右出标机构设计

左右出标机构6分别镜像固定在出料输送带8左右两边，结构如图8所示。包括标签剥离机构61、标签感应器62、压料带机构63、料带输送电机64、收底纸转盘65、放料带转盘67.其工作原理：作业员事先将一盘料带放在放料带转盘67上，按如图缠料带方式将料带缠绕至收底纸转盘65.当左右出标机构6收到设备给予的出标信号要求时，料带输送电机64转动带动收底纸转盘65和放料带转盘67转动，料带匀速往前移动。当标签感应器感应到料带上的标签前端，料带输送电机64转动固定圈数使标签每次准确往前移动固定距离至剥标位，压料带机构63下压，贴标机构7下压利用真空吸住标签，标签剥离机构61对标签进行剥离，标签则被吸附在贴标机构上[4]。

图8 左右出标机构结构图

4.3 左右贴标机构设计

左右贴标机构7分别固定在出料输送带8左右两边轨道上方，结构如图9所示。包括旋转气缸71、升降气缸72、吸标头73.其工作原理：吸标头73利用真空吸附住剥离后的标签，在升降气缸72驱动下下压，在内存卡上的吸标头73破真空进行贴标，在标签剥离机构61上的吸标头则吸真空进行取标。就单个贴标机构而言，两个吸标头单独动作互不干扰，当一头在贴标的同时，另一头在吸标，完成一件的贴标后，升降气缸72驱动上升，再由旋转气缸71将两吸标头旋转180°，以此提高贴标效率[5]。且左右两组贴标机构分别单独负责出料皮带输送带8两轨道的贴标，其效率更是提高一倍。

图9 左右贴标机构结构

完成贴标后，阻挡组件86下降，出料皮带输送带8将两内存卡输送至设备后方接驳的流水线流至下一工站。如此自动完成两内存卡的整个扫描贴标作业，而设备则在不断循环地对后续内存卡进行扫描和贴标。

5 空Tray出料传输带设计

5.1 空Tray出料输送带设计

空Tray出料传输带如图10所示。包括空tray有料感应器41、皮带输送轨道42、空Tray到位感应器43、顶升组件44、空Tray支撑组件45.

图10 空Tray出料皮带传输带结构图

其工作原理：当一盘Tray共4排24件内存卡均被XY轴取放料机械手3放到出料皮带输送带8后，XY轴取放料机械手3返回空tray上方，Z轴气缸升降组件32驱动吸嘴组件33下降利用真空吸住空tray后上升，XY轴取放料机械手3移动至空Tray出料皮带传输带4上方，Z轴气缸升降组件32驱动吸嘴组件33下降破真空使空tray放置到皮带输送轨道42上，空tray有料感应器41感应到空tray，皮带输送轨道42将空Tray输送到空Tray到位感应器43感应区，皮带输送轨道42的电机停止转动。顶升组件44将空Tray顶起，下降后空Tray被自动支撑在4个空Tray支撑组件45上。下一盘Tray如此循环，并自动堆叠在前一盘Tray的下方并由空tray支撑组件45一起支撑住。当空Tray堆叠累积到一定高度后，由作业员全部取走。

5.2 空Tray支撑组件的特别设计

在初期设计中，空Tray的收集支撑结构采用与入料皮带输送带2的分盘组件22一样的结构，但动作相反，即分盘组件气缸将支撑块先缩回，下方气缸将tray顶起至高于支撑块支撑面的高度后，分盘组件气缸将支撑块再伸出，下方气缸缩回，那么tray则被支撑块支撑住。

但在实际生产中，设备制作成本也是设计时需考虑的一重要因素。故需考虑如何利用简单实用又省成本的结构去实现支撑功能，于是设计了如图11所示的结构。空tray支撑组件主要由支撑块、铰链销、铰链座及限位板组成。其原理为：下方气缸将tray顶起，tray边接触到支撑块斜面，顶起过程中，顶升力作用于斜面2，使支撑块沿着铰链销向上旋转至斜面2与限位板同一平面，此时tray被顶至脱离支撑块的位置，支撑块则因重力作用沿着铰链销向下旋转至恢复支撑状态，tray随下方气缸一起垂直下降后被支撑块的支撑平面1支撑住而脱离气缸，即tray被暂存在支撑块上[6]。

图11 空Tray支撑组件结构图

此空tray支撑组件即利用重力实现支撑块的支撑状况及缩回状态的切换，替代了初期方案的驱动支撑块伸缩的两个气缸，共节省设备制作成本约800块/台。

6 结束语

自动双扫描双贴标设备现已调试成功，并应用于生产中。此设备设计巧妙、结构简单、制造方便、成本较低，也可应用于同行业类似工序。实际生产表明产生了良好的经济效益，有较好的推广价值。

[1]曹 岩.SOLIDWORKS机械设计实例精解[M].北京：机械工业出版社，2006.

[2]李学志．计算机辅助设计与绘图[M]．北京：清华大学出版社，2007.

[3]邓星钟.机电传动控制[M].武汉：华中科技大学出版社，2001.

[4]秦大同，谢里阳.现代机械设计手册（第三卷）[M].北京：化学工业出版社，2011.

[5]张福生.液压与气压传动[M].北京：机械工业出版社，2011.

[6]颜鸿森，姚燕安，王玉新，等译.机构装置的创造性设计（creative design of mechanical devices）[M].北京：机械工业出版社，2002.

Equipment of Automatic Double Scanning and Double Labeling

LI Feng，FANG 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 锋（1986-），男，广西平南人，本科，助理工程师，研究领域：自动化设备设计、安装、调试及管理。