介紹和分析高速裝盒機(jī)上的紙盒打開(kāi)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案。通過(guò)工藝動(dòng)作分析介紹了機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案及工作原理，通過(guò)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖分析了該機(jī)構(gòu)方案的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。

0引言

將藥品裝盒是藥品包裝的重要組成部分，包裝過(guò)程使用高速裝盒機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。大部分藥盒都是長(zhǎng)方體，藥盒制成品為壓扁狀態(tài)并送到藥品包裝機(jī)上。要完成自動(dòng)裝藥動(dòng)作，則首先必須使紙盒撐開(kāi)(圖1)，以便于送藥機(jī)械手能將藥品(例如鋁塑泡罩包裝膠囊類藥版)和說(shuō)明書送入盒中。為了實(shí)現(xiàn)這一要求，需要在自動(dòng)裝盒 機(jī)上設(shè)計(jì)一個(gè)紙盒打開(kāi)機(jī)構(gòu)，將送進(jìn)的呈壓扁狀態(tài)的藥盒張開(kāi)。下面介紹一種紙盒打開(kāi)機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，該機(jī)構(gòu)能較好地實(shí)現(xiàn)開(kāi)盒動(dòng)作。

圖1張開(kāi)的紙盒

1工藝動(dòng)作過(guò)程分析

高速裝盒機(jī)打開(kāi)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(kāi)一將紙盒送到傳送帶上一紙盒完全打開(kāi)。
本文中我們介紹的機(jī)構(gòu)打開(kāi)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(kāi)，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(kāi)。為了方便說(shuō)明機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程，省略了氣動(dòng)控制回路等輔助機(jī)構(gòu)，選用氣閥控制真空吸盤實(shí)現(xiàn)紙盒的抓放。其工藝動(dòng)作步驟如下:

圖2紙盒打開(kāi)運(yùn)動(dòng)過(guò)程

第一步:吸盤在吸紙盒位置停頓一段時(shí)間(此為吸盤吸紙盒的時(shí)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(dòng)使紙盒在擋塊作用下稍微打開(kāi)(此是由于壓扁的紙盒可一起，將紙盒稍微打開(kāi)有利于第三步的進(jìn)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(dòng)，保證紙盒能夠卡在擋板和傳送鏈之間，并設(shè)計(jì)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(dòng)到水平位置時(shí)將紙盒順利打開(kāi)如圖2c所示。

2機(jī)構(gòu)的組成及原理

機(jī)構(gòu)采用垂直面上的回轉(zhuǎn)型工藝過(guò)程執(zhí)行路線，通過(guò)吸盤傳送帶的配合運(yùn)動(dòng)完成紙盒打開(kāi)過(guò)程。
如圖3所示，軸1為整個(gè)紙盒打開(kāi)機(jī)構(gòu)的固定軸，通過(guò)軸1固聯(lián)槽凸輪3和槽凸輪6，電機(jī)通過(guò)外聯(lián)傳動(dòng)鏈帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤2以勻速。轉(zhuǎn)動(dòng)。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(dòng)。扇形齒輪4＇嚙合內(nèi)齒輪4，在轉(zhuǎn)盤帶動(dòng)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(dòng)，為吸盤吸取紙盒留出時(shí)間。擋板8固定不動(dòng)，使得紙盒進(jìn)入傳送帶時(shí)能順利卡在傳送帶9上。

圖3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖

3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析

將圖3所示的機(jī)構(gòu)表示成圖4所示的機(jī)構(gòu)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖，能更好的分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。吸盤支架7與滑桿5＇固連。構(gòu)件3,5＇組成直動(dòng)從動(dòng)件滾子凸輪機(jī)構(gòu)。構(gòu)件5,5＇組成滑塊機(jī)構(gòu)。構(gòu)件4,4＇組成齒輪機(jī)構(gòu)。構(gòu)件4＇、5組成擺動(dòng)從動(dòng)件滾子凸輪機(jī)構(gòu)。
結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)成一體的和內(nèi)齒輪4與轉(zhuǎn)盤2通過(guò)螺紋連接，作為主動(dòng)件以勻速ω轉(zhuǎn)動(dòng)。與擺桿5通過(guò)成滑塊機(jī)構(gòu)的滑桿5＇中間連著滾子在凸輪3作用下沿徑向移動(dòng)，保證吸盤能夠到達(dá)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(yùn)動(dòng);當(dāng)滾子端運(yùn)動(dòng)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(gè)回轉(zhuǎn)的角位移，從而使擺桿5停滯，此時(shí)吸盤已在凸輪3作用下到達(dá)指定位置開(kāi)始吸取紙盒。在擋塊11作用下，紙盒稍微打開(kāi)。當(dāng)紙盒卡在擋板8和傳送帶9之間時(shí)，隨著卡板10的向前移動(dòng)紙盒完全打開(kāi)。動(dòng)作完成后，吸盤放開(kāi)紙盒，開(kāi)始另一個(gè)循環(huán)。

 

圖4機(jī)構(gòu)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖

為了分析方便，反轉(zhuǎn)機(jī)架。構(gòu)件4不動(dòng)，槽凸輪6以一。勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。齒輪機(jī)構(gòu)的主、從動(dòng)運(yùn)動(dòng)關(guān)系為：

扇齒輪4＇的最大擺角

θ4＇是凸輪6從動(dòng)件的最大擺角。θ4為擺桿5相對(duì)內(nèi)齒輪4的最大擺角，由于本機(jī)構(gòu)要求在凸輪升程這段時(shí)間(即吸盒時(shí)間)內(nèi)擺桿5不動(dòng)，因此θ4即為相對(duì)應(yīng)時(shí)間內(nèi)齒輪4的轉(zhuǎn)角。
根據(jù)確定的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)，選用合適的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，則可以設(shè)計(jì)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(duì)位置，可得滑桿5＇的位移線圖。選用合適的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，同樣可設(shè)計(jì)出凸輪3的輪廓曲線。圖5簡(jiǎn)略地畫出了機(jī)構(gòu)的工作循環(huán)圖。

 

整個(gè)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作行程控制由凸輪分配軸實(shí)現(xiàn)。該機(jī)構(gòu)的核心構(gòu)件為3和6這兩個(gè)凸輪。對(duì)凸輪廓線的詳細(xì)設(shè)計(jì)可以保證該機(jī)構(gòu)的動(dòng)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(kāi)機(jī)構(gòu)，共用凸輪3和6總變位系數(shù)：

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

由于齒輪布置的對(duì)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(shí)滿足兩對(duì)齒輪副的齒頂間隙和重合度的要求。需要說(shuō)明的是，大齒輪實(shí)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(jìn)機(jī)投產(chǎn)運(yùn)行兩年來(lái)，滿負(fù)荷工作的情況下未發(fā)生任何故障。其優(yōu)點(diǎn)在于：
(1)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)靈活，慣性小，啟動(dòng)、停止沒(méi)有沖擊。
(2)整機(jī)重量輕，降低了設(shè)備的造價(jià)。
(3)裝機(jī)功率降低，能耗低，降低了運(yùn)行成本。
綜合以上特點(diǎn)，可見(jiàn)該步進(jìn)機(jī)設(shè)計(jì)上是完全成功的。同時(shí)造價(jià)低，運(yùn)行可靠，有一定的推廣的價(jià)值。