本文闡述了一款新型高速藥瓶自動(dòng)裝盒機(jī)的設(shè)計(jì)，通過(guò)分析高速藥瓶裝盒機(jī)的工藝流程， 包括總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、取盒開(kāi)盒機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行仿真，可滿足高速裝盒的要求。

如采用間歇式自動(dòng)裝盒機(jī)，藥板輸送帶、紙盒輸送帶等機(jī)構(gòu)在高速狀態(tài)下，一動(dòng)一停會(huì)存在不穩(wěn)定因素，且對(duì)藥瓶沖擊非常大使之受損。

本文在我司成熟的藥瓶自動(dòng)裝盒機(jī)上，對(duì)其取盒開(kāi)盒機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以提高藥瓶自動(dòng)裝盒機(jī)裝盒速度。

新型藥瓶裝盒機(jī)的功能及結(jié)構(gòu)要求

由于藥品行業(yè)的特殊性，要求裝盒機(jī)除自動(dòng)開(kāi)盒、裝盒、封盒功能外，還須具備說(shuō)明書(shū)自動(dòng)裝入功能，具體要求這里不做闡述。

主要功能為：藥瓶說(shuō)明書(shū)的自動(dòng)折疊與傳送、藥盒成型與傳送、將藥瓶與說(shuō)明書(shū)裝入藥盒、藥盒兩端紙舌封裝、打批號(hào)生產(chǎn)計(jì)數(shù)、成品輸送、對(duì)無(wú)說(shuō)明書(shū)或空盒進(jìn)行剔除及計(jì)數(shù)等。

機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括：藥瓶輸送機(jī)構(gòu)、說(shuō)明書(shū)折疊機(jī)構(gòu)、說(shuō)明書(shū)輸送機(jī)構(gòu)和紙盒開(kāi)盒機(jī)構(gòu)、說(shuō)明書(shū)和藥瓶裝盒機(jī)構(gòu)，紙盒封口機(jī)構(gòu)及打印批號(hào)機(jī)構(gòu)。圖一所示為自動(dòng)裝盒機(jī)的工藝流程圖。

圖一：自動(dòng)裝盒機(jī)的工藝流程圖

高速藥瓶裝盒機(jī)工作原理及總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

圖二為裝盒機(jī)整體結(jié)構(gòu)圖，由PLC程序控制，藥瓶通過(guò)藥瓶輸送鏈（3）輸送。與此同時(shí)，說(shuō)明書(shū)折疊裝置（1）進(jìn)行說(shuō)明折疊，通過(guò)說(shuō)明書(shū)輸送裝置（2）進(jìn)行輸送，同時(shí)紙盒儲(chǔ)料倉(cāng)（4）中的紙盒，通過(guò)開(kāi)盒機(jī)構(gòu)（5）將紙盒打開(kāi)并放置紙盒傳送鏈上。紙盒、藥瓶及說(shuō)明書(shū)同步傳送至連續(xù)推料機(jī)構(gòu)（6）處，通過(guò)連續(xù)推料機(jī)構(gòu)，將說(shuō)明書(shū)和藥瓶一起推入紙盒內(nèi)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品進(jìn)盒，而后進(jìn)入打碼機(jī)構(gòu)（7）打印批號(hào)和日期，再由封盒機(jī)構(gòu)（8）對(duì)紙盒進(jìn)行封盒，最后通過(guò)出盒機(jī)構(gòu)輸送，并完成出盒。

 

圖2 新型藥瓶裝盒機(jī)總體結(jié)構(gòu)示意圖

1.說(shuō)明書(shū)折疊機(jī)構(gòu)；2.說(shuō)明書(shū)傳送機(jī)構(gòu)；3.藥瓶輸送鏈；4.紙盒料倉(cāng)；5取盒開(kāi)盒機(jī)構(gòu)；6.推桿機(jī)構(gòu)；7.打印批號(hào)機(jī)構(gòu)；8.插舌機(jī)構(gòu)；9. 出盒機(jī)構(gòu)

藥瓶高速裝盒機(jī)取盒開(kāi)盒機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

從藥瓶裝盒機(jī)的工作原理及實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)用中可發(fā)現(xiàn)，取盒機(jī)構(gòu)是裝盒機(jī)的“瓶頸"，其效率直接影響到整臺(tái)裝盒機(jī)的效率，因此，提升高速裝盒機(jī)速度的突破口在于提升取盒機(jī)構(gòu)。

廣州利悅包裝的高速裝盒機(jī)的三頭旋轉(zhuǎn)式取盒開(kāi)盒機(jī)構(gòu)很好的解決了藥瓶裝盒機(jī)開(kāi)盒慢的瓶頸，以下為大家介紹該機(jī)構(gòu)。

首先做一個(gè)大轉(zhuǎn)盤(pán)，然后將吸盤(pán)的數(shù)量由原有的一套改為三套，三套吸盤(pán)完全均勻分布，剛好與吸盒過(guò)程中三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的位置相對(duì)應(yīng)；每個(gè)吸頭的取盒周期為大盤(pán)每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，每個(gè)吸頭完成一個(gè)取盒過(guò)程。這樣，在相同主軸轉(zhuǎn)速的情況下，該機(jī)構(gòu)的取盒效率為原有取盒機(jī)構(gòu)效率的三倍。該取盒機(jī)構(gòu)用輪系實(shí)現(xiàn)了三尖瓣線的運(yùn)動(dòng)軌跡，取盒時(shí)將紙盒向下拉，不受供盒架的位置限制，結(jié)構(gòu)緊湊。您可通過(guò) 利悅牙膏高速裝盒機(jī) 的具體案例視頻，對(duì)機(jī)構(gòu)查看了解。

圖3 新型取盒開(kāi)盒機(jī)構(gòu)

1.大轉(zhuǎn)盤(pán)；2.小轉(zhuǎn)盤(pán)；3.固定齒輪；4.轉(zhuǎn)盤(pán)齒輪；5.轉(zhuǎn)向齒輪1；6.主動(dòng)齒輪；7.轉(zhuǎn)向齒輪2；8.從動(dòng)齒輪；9.真空吸頭

新型取盒開(kāi)盒機(jī)構(gòu)原理圖見(jiàn)圖三。三套小轉(zhuǎn)盤(pán)（2）（為表示方便，圖中只顯示一個(gè)小轉(zhuǎn)盤(pán)）均勻分布在大轉(zhuǎn)盤(pán)1上。由齒輪（6）、齒輪（7）、齒輪（8）組成一行星輪系，固定齒輪（3）、轉(zhuǎn)盤(pán)齒輪（4）和轉(zhuǎn)向齒輪（5）組成另一個(gè)行星輪系，驅(qū)動(dòng)小轉(zhuǎn)盤(pán)（2）進(jìn)行公轉(zhuǎn)的同時(shí)又進(jìn)行自轉(zhuǎn)，吸頭連桿（9）安裝在從動(dòng)輪（8）上，所以從動(dòng)連桿在自轉(zhuǎn)的同時(shí)也進(jìn)行公轉(zhuǎn)，控制吸頭形成圓周運(yùn)動(dòng)，并在指定的位置實(shí)現(xiàn)指定的動(dòng)作。由于行星輪系結(jié)構(gòu)具有傳動(dòng)效率高、運(yùn)行平穩(wěn)、易于加工等特點(diǎn)。具體工作原理如下：

小轉(zhuǎn)盤(pán)（2）安裝在大轉(zhuǎn)盤(pán)（1）上，固定齒輪（3）控制轉(zhuǎn)盤(pán)（1）的自轉(zhuǎn)和主動(dòng)齒輪（6）的自轉(zhuǎn)。小轉(zhuǎn)盤(pán)（2）在隨著大轉(zhuǎn)盤(pán)（1）旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)盤(pán)齒輪（4）也控制它進(jìn)行自轉(zhuǎn)。要求轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)一周，吸頭旋轉(zhuǎn)一周，完成一個(gè)取盒周期，即大轉(zhuǎn)盤(pán)和吸頭保持同步，在一周內(nèi)，小轉(zhuǎn)盤(pán)相對(duì)大轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)兩周真空吸頭進(jìn)行公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)。所以要達(dá)到設(shè)計(jì)動(dòng)作要求，必須要控制好傳動(dòng)比。

設(shè)固定齒輪（3）的齒數(shù)為Z3，轉(zhuǎn)盤(pán)齒輪（4）的齒數(shù)為Z4，小轉(zhuǎn)盤(pán)（2）的速度為n2，大轉(zhuǎn)盤(pán)的速度為n1，滿足n2=2n1，則：

計(jì)算求得：Z3：Z4=3；

對(duì)取盒開(kāi)盒模型進(jìn)行三維造型，并運(yùn)用Solid?works軟件分析其運(yùn)動(dòng)軌跡。

圖四為小轉(zhuǎn)盤(pán)中行星齒輪機(jī)構(gòu)，圖（5）為大轉(zhuǎn)盤(pán)中齒輪傳動(dòng)。取盒開(kāi)盒機(jī)構(gòu)靠真空氣泵的通斷來(lái)控制盒子的吸與放。本取盒機(jī)構(gòu)有三套吸盤(pán)，分別有獨(dú)立的密封系統(tǒng)及氣體傳輸控制系統(tǒng)。在主軸上依次通有三道長(zhǎng)短不同的氣槽，主軸的進(jìn)氣口始終在各自對(duì)應(yīng)的氣腔里旋轉(zhuǎn)，只需獨(dú)立控制各個(gè)進(jìn)氣口的通斷，就可以控制吸頭的吸放盒。

圖四：小轉(zhuǎn)盤(pán)中行星齒輪設(shè)計(jì)；            圖五：大轉(zhuǎn)盤(pán)中齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)；

圖六是取盒開(kāi)盒機(jī)構(gòu)的裝配示意圖，整體結(jié)構(gòu)共用到16個(gè)齒輪。所有零件完成正確的裝配后，對(duì)該運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仿真：先進(jìn)行仿真參數(shù)的設(shè)置。添加原動(dòng)力，點(diǎn)擊馬達(dá)，選擇算例分析，齒輪配合，重合同軸等。將大轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)速設(shè)為60 r/min，即仿真周期1s，取盒剛好完成一個(gè)周期的取盒運(yùn)動(dòng)。因該機(jī)構(gòu)有三個(gè)吸頭，所以速度可以達(dá)到180 r/min；設(shè)置完所有參數(shù)后，點(diǎn)擊模擬運(yùn)算，可以查看機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況，當(dāng)運(yùn)動(dòng)結(jié)束后，點(diǎn)擊結(jié)果。圖七為添加馬達(dá)，圖8為仿真設(shè)置，圖9為結(jié)果顯示的速度和加速度曲線。

圖6 新型取盒開(kāi)盒機(jī)構(gòu)三維裝配示意圖

圖7 添加馬達(dá)

圖8 仿真運(yùn)動(dòng)設(shè)置

圖9 速度、加速度曲線

從仿真的運(yùn)動(dòng)過(guò)程來(lái)看，運(yùn)動(dòng)軌跡基本符合三瓣線的運(yùn)動(dòng)軌跡；

從速度曲線來(lái)看，機(jī)構(gòu)速度比較均勻，在關(guān)鍵動(dòng)作時(shí)沒(méi)有速度的跳躍，基本平穩(wěn)運(yùn)行；

從加速度曲線來(lái)看，加速度沒(méi)有突變，在速度變化處也能平穩(wěn)運(yùn)行，不會(huì)產(chǎn)生沖擊。