引言

纸盒包装是片状或胶囊药品的主要包装形式。包装过程使用药品纸盒包装机来实现。大部分药盒都是长方体，药盒制成品为压扁状态并送到药品包装机上。 要完成自动装药动作，则首先必须使药盒撑开，以便于送药机械手能将药品（例如铝塑泡罩包 装胶囊类药版）和说明书送入盒中。为了实现这一要求，需 要在药品纸盒包装自动机上 设计一个开盒机构,将送进 的呈压扁状态的药盒张开。 下面介绍一种开盒机构的机 构设计方案,经样机试制表 明，该机构能较好地实现开盒动作。

1工艺动作过程分析

本文介绍的机构张开纸盒的流程，带 真空吸盘的上下吸盘支架吸住纸盒的上下两个面，然 后下吸盘支架以r为半径相对上吸盘支架错动（r为 纸盒的侧面高度）,从而将药盒张开成六面体。为了方 便说明机构运动过程，省略了气动控制回路等辅助机 构。选用气阀控制真空吸盘实现纸盒的抓放。其工艺 动作步骤如下

第一步:上吸盘支架上的真空吸盘从纸盒架吸出 药盒。

第二步：向机构转盘中心方向翻转180。

第三步:下吸盘支架上的真空吸盘吸住药盒的另 —面。

第四步:相对上吸盘支架等半径错动展开药盒。

第五步:下吸盘支架上的吸盘放开纸盒。

第六步:上吸盘支架回转180复位,吸盘放开纸盒 送出。

由于纸盒自身的抗折回复力，错动角度9应该大 于盼,实现一定程度的反向压扁，确保吸盘放开后，纸 盒六面体张开规整。经试验, 135。的错动角度效果较好。两吸盘支架的错动半径r 取决于纸盒侧面高度，从而保证纸盒展开而不易撕裂 或皱折。

2机构的组成及原理

机构采用垂直面上的回转型工艺过程执行路线， 通过上下吸盘的配合运动完成开盒过程。

轴1为整个开盒机构的固定轴，通过 轴1固联槽凸轮2和8,电机通过外联传动链带动转盘 4匀速④转动。上吸盘支架9和小齿轮3固接为同一 构件。扇形齿轮3,的一端做成圆柱滚子，在凸轮2轮 廓作用下间隙摆动。同时3,与齿轮3啮合，实现上吸 盘支架9相对转盘4翻转180P及停留的工艺动作。

下吸盘支架10和滑块7固接，滑块在凸轮5作用 下，沿径向方向位移。凸轮5、齿圈6在结构上做成一 体,与转盘4固接，匀速3转动。扇形齿轮6啮合内 齿轮6,带动滑块7绕轴1旋转，扇形齿轮在凸轮8作 用下回转，从而使滑块7法向方向相对停留，即下吸盘 相对于上吸盘错动。故下吸盘支架10的运动为径向 和法向两个运动的复合,从而实现两吸盘支架间的等 径错动的工艺要求。

3机构运动分析

机构运动分解成实现上吸盘支架9 和下吸盘支架10各自的传动运动,则可表示分解的运动简图，从而更好地分析各自的机 构运动。

实现上吸盘支架9运动的凸轮齿轮组合机 构。上吸盘支架9在垂直纸面方向固接于齿轮3,为 运动输出从动件。构件2,3,组成摆动从动件滚子凸轮 机构，构件3,3,组成齿轮机构。两机构串联，顺序地传 递运动。扇齿轮3既是凸轮机构的摆动从动件也是 啮合齿轮的主动件。转盘4为主动件，由电机通过外 联传动链驱动匀速s转动。上吸盘支架9和在转盘4 上的小齿轮3固接,当转盘4转动时，扇形齿轮T与小 齿轮3啮合,在凸轮2的停留段相对静止，上吸盘支架 9平动。此时上支架9吸盘的气阀被压入，空气被抽 出，吸取纸盒(气动回路省略)。当扇形齿轮3,的一端 顺着凸轮槽轨迹运动到凸轮廓线的升程段，扇形齿轮 摆动，啮合小齿轮3转动18(T实现上吸盘支架9翻转。 纸盒展开后,小齿轮3按相同的轨迹回转18U,将纸盒 送出。反转机架，转盘4不动，凸轮2以-⑥匀速转动。 齿轮机构主、从动件运动关系i = (zy )/Z3 = lWP/9y (1)扇齿轮的最大摆角为务，=(180吃3)々3， (2) 式中，03,即是凸轮2从动件的最大摆角。根据确定的 机构运动循环，选用合适的从动件运动规律，则可以设 计出凸轮2的轮廓曲线。

3.2实现下吸盘支架10运动的机构传动

实现下吸盘支架10运动的组合机构，下吸 盘支架10和滑块7固连。构件5,7组成直动从动件滚 子凸轮机构。构件7、7组成滑块机构。构件6、6组成 齿轮机构。构件6、8组成摆动从动件滚子凸轮机构。

结构上设计成一体的凸轮5和齿轮6与转盘4通 过螺纹连接，作为主动件匀速3转动。钗接在曲柄上 的扇形不完全齿轮6与齿轮6啮合，另一端沿着槽凸 轮8的凸轮轨迹运动。纸盒翻转过来后，则下吸盘支 架10上的吸盘气阀被压入，吸住纸盒的另一面。当滚 子端运动到凸轮8的升程段，在内齿轮6的啮合作用 下，使扇形齿轮6产生一个回转的角位移，从而使曲柄 转速相对转盘4后滞,即下吸盘支架10相对上吸盘支 架9周向产生一个后滞的位移量。同时滑块7在凸轮 5廓线作用下产生径向位移，使得支架10相对支架9 径向和周向错动，从而展开纸盒。动作完成后气阀控 制下吸盘支架10放开纸盒,并回复到初始位置。为了分析方便，同样反转机架。5、6构件不动，凸轮 8以-3匀速转动。齿轮机构的主、从动运动关系为i-zs/z6= /(3) 扇齿轮6的最大摆角Od = (z696)/zs (4)式中，缶也是凸轮8从动件的最大摆角。缶为摆杆7' 的最大摆角。根据确定的机构运动循环,选用合适的从动件运 动规律，则可以设计出凸轮8的轮廓曲线。由。6,机 构的综合尺寸，展立纸盒工艺所要求的错动半径，可得 滑块的位移线图。选用合适的从动件运动规律，同样 可设计出凸轮5的轮廓曲线。

3.3运动协调设计

整个机构的动作行程控制由凸轮分配轴实现。该 机构的核心构件为2,5,8等3个凸轮。对凸轮廓线的 详细设计可以保证该机构的动作协调、(下转第80页)采取如下措施:

1. 采用优质抗磨损性能的材料及较高要求的热 处理工艺,特别是内星轮与滚柱接触处；加大内星轮渗 碳厚度。如外环可用 20Cr,40Cr,GCrl5,15Cr, 15MnVB, 12CrNi3o需淬火及渗碳处理。内星轮可用以上材料, 其淬火硬度要高3HRC -5HRC以上。渗碳厚度至少 要比外环内滚道的渗碳厚度高出3倍~ 5倍也皿, 单响为达到临界楔角的内星轮磨损深度。
2. 在满足楔角的条 件下，应尽量加大滚柱的 半径。可以证明式(15)或 式(16)在磨损深度为常量 时，且r变化不大,甲在自 锁角附近时，可是r单调 递薯数，当加大时可降 低环对磨损量的敏感程度;此外，r的增加也可减少接触应力，进一步减少疲 劳磨损。这在设计上是很有意义的。

上吸盘 架9		/丨	\
3皿	径向 位移
	法向 位移
0 需 2而

为了提高生产率，在转盘周向均匀布置了 4套相 同的开盒机构，共用凸轮2、5、8控制，顺序完成药盒张 开过程。这样在满足工艺要求又不提高转速的情况下 提高了机构的效率。

4机构的优缺点分析

对于不同的纸盒尺寸，下吸盘支架10相对上吸盘 支架9有不同的错动半径r。通过对凸轮廓线的相应 修改可以在其他机构结构尺寸大致保持不变的情况下 满足一定尺寸范围。所以该机构对不同的纸盒产品有 一定的生产柔性。同时通过合理的布局设计,可使机(3)设计结构上，可采用内星轮镶以硬质合金块。实践的证明这样结构可提高寿命50% ~ 100% o

4结语

1. 滚柱式超越离合器自锁失效的主要原因是楔 角增量对内星轮的疲劳磨损量的高度敏感。在设计 上，需考虑减少内星轮的疲劳磨损，采用优质性能的材 料及热处理工艺,综合考虑各主要参数的几何尺寸， 以减少接触应力和降低楔角对内星轮磨损的敏感度。 本文提出防止自锁失效的几点方法可供设计参考。
2. 本文从理论上分析了滚柱式超越离合器自锁 失效的原理及其主要影响因素，其计算式(7)、式(8)、 式(15)、式(16)可为滚柱式离合器优化设计、性能分析 及使用维护提供理论依据。构做到结构紧凑，所占空间小，生产效率高。对机构尺 寸的精确分析和设计，尤其是对凸轮廓线的详细设计, 可满足需要的高机构运动精度和动力学特性。缺点在 于结构相对复杂,对装配精度要求高,可拆卸性和可维 护性不强，不便于拆卸维修。

5结论

本文分析了该机构运动方案的运动过程,对于凸 轮廓线等细节没有做过多的描述。该机构将凸轮机 构,滑块机构及齿轮机构巧妙的组合运用到一块，实现 了纸盒展开这一复杂的动作。对于纸盒包装机开盒机 构运动方案设计,有一定的借鉴意义。

 

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