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引言

紙盒包裝是片狀或膠囊藥品的主要包裝形式。包裝過程使用藥品紙盒包裝機來實現(xiàn)。大部分藥盒都是長方體，藥盒制成品為壓扁狀態(tài)并送到藥品包裝機上。 要完成自動裝藥動作，則首先必須使藥盒撐開，以便于送藥機械手能將藥品（例如鋁塑泡罩包 裝膠囊類藥版）和說明書送入盒中。為了實現(xiàn)這一要求，需 要在藥品紙盒包裝自動機上 設(shè)計一個開盒機構(gòu),將送進 的呈壓扁狀態(tài)的藥盒張開。 下面介紹一種開盒機構(gòu)的機 構(gòu)設(shè)計方案,經(jīng)樣機試制表 明，該機構(gòu)能較好地實現(xiàn)開盒動作。

1工藝動作過程分析

本文介紹的機構(gòu)張開紙盒的流程，帶 真空吸盤的上下吸盤支架吸住紙盒的上下兩個面，然 后下吸盤支架以r為半徑相對上吸盤支架錯動（r為 紙盒的側(cè)面高度）,從而將藥盒張開成六面體。為了方 便說明機構(gòu)運動過程，省略了氣動控制回路等輔助機 構(gòu)。選用氣閥控制真空吸盤實現(xiàn)紙盒的抓放。其工藝 動作步驟如下

第一步:上吸盤支架上的真空吸盤從紙盒架吸出 藥盒。

第二步：向機構(gòu)轉(zhuǎn)盤中心方向翻轉(zhuǎn)180。

第三步:下吸盤支架上的真空吸盤吸住藥盒的另 —面。

第四步:相對上吸盤支架等半徑錯動展開藥盒。

第五步:下吸盤支架上的吸盤放開紙盒。

第六步:上吸盤支架回轉(zhuǎn)180復(fù)位,吸盤放開紙盒 送出。

由于紙盒自身的抗折回復(fù)力，錯動角度9應(yīng)該大 于盼,實現(xiàn)一定程度的反向壓扁，確保吸盤放開后，紙 盒六面體張開規(guī)整。經(jīng)試驗, 135。的錯動角度效果較好。兩吸盤支架的錯動半徑r 取決于紙盒側(cè)面高度，從而保證紙盒展開而不易撕裂 或皺折。

2機構(gòu)的組成及原理

機構(gòu)采用垂直面上的回轉(zhuǎn)型工藝過程執(zhí)行路線， 通過上下吸盤的配合運動完成開盒過程。

軸1為整個開盒機構(gòu)的固定軸，通過 軸1固聯(lián)槽凸輪2和8,電機通過外聯(lián)傳動鏈帶動轉(zhuǎn)盤 4勻速④轉(zhuǎn)動。上吸盤支架9和小齒輪3固接為同一 構(gòu)件。扇形齒輪3,的一端做成圓柱滾子，在凸輪2輪 廓作用下間隙擺動。同時3,與齒輪3嚙合，實現(xiàn)上吸 盤支架9相對轉(zhuǎn)盤4翻轉(zhuǎn)180P及停留的工藝動作。

下吸盤支架10和滑塊7固接，滑塊在凸輪5作用 下，沿徑向方向位移。凸輪5、齒圈6在結(jié)構(gòu)上做成一 體,與轉(zhuǎn)盤4固接，勻速3轉(zhuǎn)動。扇形齒輪6嚙合內(nèi) 齒輪6,帶動滑塊7繞軸1旋轉(zhuǎn)，扇形齒輪在凸輪8作 用下回轉(zhuǎn)，從而使滑塊7法向方向相對停留，即下吸盤 相對于上吸盤錯動。故下吸盤支架10的運動為徑向 和法向兩個運動的復(fù)合,從而實現(xiàn)兩吸盤支架間的等 徑錯動的工藝要求。

3機構(gòu)運動分析

機構(gòu)運動分解成實現(xiàn)上吸盤支架9 和下吸盤支架10各自的傳動運動,則可表示分解的運動簡圖，從而更好地分析各自的機 構(gòu)運動。

實現(xiàn)上吸盤支架9運動的凸輪齒輪組合機 構(gòu)。上吸盤支架9在垂直紙面方向固接于齒輪3,為 運動輸出從動件。構(gòu)件2,3,組成擺動從動件滾子凸輪 機構(gòu)，構(gòu)件3,3,組成齒輪機構(gòu)。兩機構(gòu)串聯(lián)，順序地傳 遞運動。扇齒輪3既是凸輪機構(gòu)的擺動從動件也是 嚙合齒輪的主動件。轉(zhuǎn)盤4為主動件，由電機通過外 聯(lián)傳動鏈驅(qū)動勻速s轉(zhuǎn)動。上吸盤支架9和在轉(zhuǎn)盤4 上的小齒輪3固接,當(dāng)轉(zhuǎn)盤4轉(zhuǎn)動時，扇形齒輪T與小 齒輪3嚙合,在凸輪2的停留段相對靜止，上吸盤支架 9平動。此時上支架9吸盤的氣閥被壓入，空氣被抽 出，吸取紙盒(氣動回路省略)。當(dāng)扇形齒輪3,的一端 順著凸輪槽軌跡運動到凸輪廓線的升程段，扇形齒輪 擺動，嚙合小齒輪3轉(zhuǎn)動18(T實現(xiàn)上吸盤支架9翻轉(zhuǎn)。 紙盒展開后,小齒輪3按相同的軌跡回轉(zhuǎn)18U,將紙盒 送出。反轉(zhuǎn)機架，轉(zhuǎn)盤4不動，凸輪2以-⑥勻速轉(zhuǎn)動。 齒輪機構(gòu)主、從動件運動關(guān)系i = (zy )/Z3 = lWP/9y (1)扇齒輪的最大擺角為務(wù)，=(180吃3)々3， (2) 式中，03,即是凸輪2從動件的最大擺角。根據(jù)確定的 機構(gòu)運動循環(huán)，選用合適的從動件運動規(guī)律，則可以設(shè) 計出凸輪2的輪廓曲線。

3.2實現(xiàn)下吸盤支架10運動的機構(gòu)傳動

實現(xiàn)下吸盤支架10運動的組合機構(gòu)，下吸 盤支架10和滑塊7固連。構(gòu)件5,7組成直動從動件滾 子凸輪機構(gòu)。構(gòu)件7、7組成滑塊機構(gòu)。構(gòu)件6、6組成 齒輪機構(gòu)。構(gòu)件6、8組成擺動從動件滾子凸輪機構(gòu)。

結(jié)構(gòu)上設(shè)計成一體的凸輪5和齒輪6與轉(zhuǎn)盤4通 過螺紋連接，作為主動件勻速3轉(zhuǎn)動。釵接在曲柄上 的扇形不完全齒輪6與齒輪6嚙合，另一端沿著槽凸 輪8的凸輪軌跡運動。紙盒翻轉(zhuǎn)過來后，則下吸盤支 架10上的吸盤氣閥被壓入，吸住紙盒的另一面。當(dāng)滾 子端運動到凸輪8的升程段，在內(nèi)齒輪6的嚙合作用 下，使扇形齒輪6產(chǎn)生一個回轉(zhuǎn)的角位移，從而使曲柄 轉(zhuǎn)速相對轉(zhuǎn)盤4后滯,即下吸盤支架10相對上吸盤支 架9周向產(chǎn)生一個后滯的位移量。同時滑塊7在凸輪 5廓線作用下產(chǎn)生徑向位移，使得支架10相對支架9 徑向和周向錯動，從而展開紙盒。動作完成后氣閥控 制下吸盤支架10放開紙盒,并回復(fù)到初始位置。為了分析方便，同樣反轉(zhuǎn)機架。5、6構(gòu)件不動，凸輪 8以-3勻速轉(zhuǎn)動。齒輪機構(gòu)的主、從動運動關(guān)系為i-zs/z6= /(3) 扇齒輪6的最大擺角Od = (z696)/zs (4)式中，缶也是凸輪8從動件的最大擺角。缶為擺桿7' 的最大擺角。根據(jù)確定的機構(gòu)運動循環(huán),選用合適的從動件運 動規(guī)律，則可以設(shè)計出凸輪8的輪廓曲線。由。6,機 構(gòu)的綜合尺寸，展立紙盒工藝所要求的錯動半徑，可得 滑塊的位移線圖。選用合適的從動件運動規(guī)律，同樣 可設(shè)計出凸輪5的輪廓曲線。

3.3運動協(xié)調(diào)設(shè)計

整個機構(gòu)的動作行程控制由凸輪分配軸實現(xiàn)。該 機構(gòu)的核心構(gòu)件為2,5,8等3個凸輪。對凸輪廓線的 詳細設(shè)計可以保證該機構(gòu)的動作協(xié)調(diào)、(下轉(zhuǎn)第80頁)采取如下措施:

1. 采用優(yōu)質(zhì)抗磨損性能的材料及較高要求的熱 處理工藝,特別是內(nèi)星輪與滾柱接觸處；加大內(nèi)星輪滲 碳厚度。如外環(huán)可用 20Cr,40Cr,GCrl5,15Cr, 15MnVB, 12CrNi3o需淬火及滲碳處理。內(nèi)星輪可用以上材料, 其淬火硬度要高3HRC -5HRC以上。滲碳厚度至少 要比外環(huán)內(nèi)滾道的滲碳厚度高出3倍~ 5倍也皿, 單響為達到臨界楔角的內(nèi)星輪磨損深度。
2. 在滿足楔角的條 件下，應(yīng)盡量加大滾柱的 半徑。可以證明式(15)或 式(16)在磨損深度為常量 時，且r變化不大,甲在自 鎖角附近時，可是r單調(diào) 遞薯數(shù)，當(dāng)加大時可降 低環(huán)對磨損量的敏感程度;此外，r的增加也可減少接觸應(yīng)力，進一步減少疲 勞磨損。這在設(shè)計上是很有意義的。

上吸盤 架9		/丨	\
3皿	徑向 位移
	法向 位移
0 需 2而

為了提高生產(chǎn)率，在轉(zhuǎn)盤周向均勻布置了 4套相 同的開盒機構(gòu)，共用凸輪2、5、8控制，順序完成藥盒張 開過程。這樣在滿足工藝要求又不提高轉(zhuǎn)速的情況下 提高了機構(gòu)的效率。

4機構(gòu)的優(yōu)缺點分析

對于不同的紙盒尺寸，下吸盤支架10相對上吸盤 支架9有不同的錯動半徑r。通過對凸輪廓線的相應(yīng) 修改可以在其他機構(gòu)結(jié)構(gòu)尺寸大致保持不變的情況下 滿足一定尺寸范圍。所以該機構(gòu)對不同的紙盒產(chǎn)品有 一定的生產(chǎn)柔性。同時通過合理的布局設(shè)計,可使機(3)設(shè)計結(jié)構(gòu)上，可采用內(nèi)星輪鑲以硬質(zhì)合金塊。實踐的證明這樣結(jié)構(gòu)可提高壽命50% ~ 100% o

4結(jié)語

1. 滾柱式超越離合器自鎖失效的主要原因是楔 角增量對內(nèi)星輪的疲勞磨損量的高度敏感。在設(shè)計 上，需考慮減少內(nèi)星輪的疲勞磨損，采用優(yōu)質(zhì)性能的材 料及熱處理工藝,綜合考慮各主要參數(shù)的幾何尺寸， 以減少接觸應(yīng)力和降低楔角對內(nèi)星輪磨損的敏感度。 本文提出防止自鎖失效的幾點方法可供設(shè)計參考。
2. 本文從理論上分析了滾柱式超越離合器自鎖 失效的原理及其主要影響因素，其計算式(7)、式(8)、 式(15)、式(16)可為滾柱式離合器優(yōu)化設(shè)計、性能分析 及使用維護提供理論依據(jù)。構(gòu)做到結(jié)構(gòu)緊湊，所占空間小，生產(chǎn)效率高。對機構(gòu)尺 寸的精確分析和設(shè)計，尤其是對凸輪廓線的詳細設(shè)計, 可滿足需要的高機構(gòu)運動精度和動力學(xué)特性。缺點在 于結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜,對裝配精度要求高,可拆卸性和可維 護性不強，不便于拆卸維修。

5結(jié)論

本文分析了該機構(gòu)運動方案的運動過程,對于凸 輪廓線等細節(jié)沒有做過多的描述。該機構(gòu)將凸輪機 構(gòu),滑塊機構(gòu)及齒輪機構(gòu)巧妙的組合運用到一塊，實現(xiàn) 了紙盒展開這一復(fù)雜的動作。對于紙盒包裝機開盒機 構(gòu)運動方案設(shè)計,有一定的借鑒意義。

 

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