介紹和分析高速裝盒機上的紙盒打開機構(gòu)運動方案。通過工藝動作分析介紹了機構(gòu)運動方案及工作原理，通過機構(gòu)運動簡圖和運動循環(huán)圖分析了該機構(gòu)方案的運動過程。

0引言

將藥品裝盒是藥品包裝的重要組成部分，包裝過程使用高速裝盒機來實現(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，則首先必須使紙盒撐開(圖1)，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，需要在自動裝盒 機上設計一個紙盒打開機構(gòu)，將送進的呈壓扁狀態(tài)的藥盒張開。下面介紹一種紙盒打開機構(gòu)的機構(gòu)設計方案，該機構(gòu)能較好地實現(xiàn)開盒動作。

圖1張開的紙盒

1工藝動作過程分析

高速裝盒機打開紙盒的工藝流程為:將壓扁紙盒從紙盒架吸出一紙盒稍微打開一將紙盒送到傳送帶上一紙盒完全打開。
本文中我們介紹的機構(gòu)打開紙盒的流程如圖2所示，真空吸盤將紙盒從紙盒架上吸出后在擋塊處將紙盒稍微打開，然后將紙盒傳送到傳送帶上，靠傳送帶上的卡板將紙盒完全打開。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:

圖2紙盒打開運動過程

第一步:吸盤在吸紙盒位置停頓一段時間(此為吸盤吸紙盒的時間)，從紙盒架吸出紙盒，如圖2a所示。
第二步:控制吸盤向回轉(zhuǎn)中心方向移動使紙盒在擋塊作用下稍微打開(此是由于壓扁的紙盒可一起，將紙盒稍微打開有利于第三步的進行)，能粘在如圖2b所示。
第三步:控制吸盤向回轉(zhuǎn)中心方向移動，保證紙盒能夠卡在擋板和傳送鏈之間，并設計吸盤到回轉(zhuǎn)中心的距離，保證紙盒沿水平方向的速度與傳送帶的速度相配合，從而確保卡板移動到水平位置時將紙盒順利打開如圖2c所示。

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，通過吸盤傳送帶的配合運動完成紙盒打開過程。
如圖3所示，軸1為整個紙盒打開機構(gòu)的固定軸，通過軸1固聯(lián)槽凸輪3和槽凸輪6，電機通過外聯(lián)傳動鏈帶動轉(zhuǎn)盤2以勻速。轉(zhuǎn)動。吸盤支架7和滑桿5＇ 固 接，滑桿5＇在槽凸輪3作用下，沿徑向方向位移。內(nèi)齒輪4與轉(zhuǎn)盤2固接，以勻速轉(zhuǎn)動。扇形齒輪4＇嚙合內(nèi)齒輪4，在轉(zhuǎn)盤帶動下使擺桿5繞軸1旋轉(zhuǎn)，另扇形齒輪4＇在槽凸輪6作用下反向回轉(zhuǎn)，從而可以使擺桿5停止不動，為吸盤吸取紙盒留出時間。擋板8固定不動，使得紙盒進入傳送帶時能順利卡在傳送帶9上。

圖3機構(gòu)運動簡圖

3機構(gòu)運動分析

將圖3所示的機構(gòu)表示成圖4所示的機構(gòu)傳動簡圖，能更好的分析機構(gòu)運動。吸盤支架7與滑桿5＇固連。構(gòu)件3,5＇組成直動從動件滾子凸輪機構(gòu)。構(gòu)件5,5＇組成滑塊機構(gòu)。構(gòu)件4,4＇組成齒輪機構(gòu)。構(gòu)件4＇、5組成擺動從動件滾子凸輪機構(gòu)。
結(jié)構(gòu)上設計成一體的和內(nèi)齒輪4與轉(zhuǎn)盤2通過螺紋連接，作為主動件以勻速ω轉(zhuǎn)動。與擺桿5通過成滑塊機構(gòu)的滑桿5＇中間連著滾子在凸輪3作用下沿徑向移動，保證吸盤能夠到達需要的位置。鉸接在擺桿5上的扇形不完全齒輪4＇與內(nèi)齒輪4嚙合，另一端帶滾子沿著槽凸輪6的凸輪軌跡運動;當滾子端運動到凸輪6的升程段，在內(nèi)齒輪4的嚙合作用下，使扇形齒輪4＇產(chǎn)生一個回轉(zhuǎn)的角位移，從而使擺桿5停滯，此時吸盤已在凸輪3作用下到達指定位置開始吸取紙盒。在擋塊11作用下，紙盒稍微打開。當紙盒卡在擋板8和傳送帶9之間時，隨著卡板10的向前移動紙盒完全打開。動作完成后，吸盤放開紙盒，開始另一個循環(huán)。

 

圖4機構(gòu)傳動簡圖

為了分析方便，反轉(zhuǎn)機架。構(gòu)件4不動，槽凸輪6以一。勻速轉(zhuǎn)動。齒輪機構(gòu)的主、從動運動關(guān)系為：

扇齒輪4＇的最大擺角

θ4＇是凸輪6從動件的最大擺角。θ4為擺桿5相對內(nèi)齒輪4的最大擺角，由于本機構(gòu)要求在凸輪升程這段時間(即吸盒時間)內(nèi)擺桿5不動，因此θ4即為相對應時間內(nèi)齒輪4的轉(zhuǎn)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，則可以設計出凸輪6的輪廓曲線。由吸盤與紙盒架、吸盤與擋板及傳送帶的相對位置，可得滑桿5＇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3的輪廓曲線。圖5簡略地畫出了機構(gòu)的工作循環(huán)圖。

 

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3和6這兩個凸輪。對凸輪廓線的詳細設計可以保證該機構(gòu)的動作協(xié)調(diào)、位置精確度和高速性能。為了提高生產(chǎn)率，可在轉(zhuǎn)盤周向均勻布置3~6套相同的紙盒打開機構(gòu)，共用凸輪3和6總變位系數(shù)：

b.計算由小齒輪一(序號5)和小齒輪二(序號6)組成的齒輪副，計算過程如表2所示。

由于齒輪布置的對稱性，小齒輪三的變位系數(shù)與小齒輪一是完全一樣的。

表3各齒輪變位系數(shù)(m=7)

變位系數(shù)的分配按表3。這樣的分配，變位系數(shù)值均衡，能夠同時滿足兩對齒輪副的齒頂間隙和重合度的要求。需要說明的是，大齒輪實際上不變位，只是齒頂高需根據(jù)變位的要求修正一下。

4結(jié)論

新結(jié)構(gòu)步進機投產(chǎn)運行兩年來，滿負荷工作的情況下未發(fā)生任何故障。其優(yōu)點在于：
(1)機構(gòu)運動靈活，慣性小，啟動、停止沒有沖擊。
(2)整機重量輕，降低了設備的造價。
(3)裝機功率降低，能耗低，降低了運行成本。
綜合以上特點，可見該步進機設計上是完全成功的。同時造價低，運行可靠，有一定的推廣的價值。