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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 設計一個開盒機構,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的機 構設計方案,經(jīng)樣機試制表 明，該機構能較好地實現(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 便說明機構運動過程，省略了氣動控制回路等輔助機 構。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復位,吸盤放開紙盒 送出。

由于紙盒自身的抗折回復力，錯動角度9應該大 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機構的組成及原理

機構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機構運動分析

機構運動分解成實現(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 構運動。

實現(xiàn)上吸盤支架9運動的凸輪齒輪組合機 構。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。構件2,3,組成擺動從動件滾子凸輪 機構，構件3,3,組成齒輪機構。兩機構串聯(lián)，順序地傳 遞運動。扇齒輪3既是凸輪機構的擺動從動件也是 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。 齒輪機構主、從動件運動關系i = (zy )/Z3 = lWP/9y (1)扇齒輪的最大擺角為務，=(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 機構運動循環(huán)，選用合適的從動件運動規(guī)律，則可以設 計出凸輪2的輪廓曲線。

3.2實現(xiàn)下吸盤支架10運動的機構傳動

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

結(jié)構上設計成一體的凸輪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,并回復到初始位置。為了分析方便，同樣反轉(zhuǎn)機架。5、6構件不動，凸輪 8以-3勻速轉(zhuǎn)動。齒輪機構的主、從動運動關系為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)確定的機構運動循環(huán),選用合適的從動件運 動規(guī)律，則可以設計出凸輪8的輪廓曲線。由。6,機 構的綜合尺寸，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 可設計出凸輪5的輪廓曲線。

3.3運動協(xié)調(diào)設計

整個機構的動作行程控制由凸輪分配軸實現(xiàn)。該 機構的核心構件為2,5,8等3個凸輪。對凸輪廓線的 詳細設計可以保證該機構的動作協(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，應盡量加大滾柱的 半徑?？梢宰C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力，進一步減少疲 勞磨損。這在設計上是很有意義的。

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，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 提高了機構的效率。

4機構的優(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 修改可以在其他機構結(jié)構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計,可使機(3)設計結(jié)構上，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)化設計、性能分析 及使用維護提供理論依據(jù)。構做到結(jié)構緊湊，所占空間小，生產(chǎn)效率高。對機構尺 寸的精確分析和設計，尤其是對凸輪廓線的詳細設計, 可滿足需要的高機構運動精度和動力學特性。缺點在 于結(jié)構相對復雜,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。該機構將凸輪機 構,滑塊機構及齒輪機構巧妙的組合運用到一塊，實現(xiàn) 了紙盒展開這一復雜的動作。對于紙盒包裝機開盒機 構運動方案設計,有一定的借鑒意義。

 

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