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

如采用間歇式自動裝盒機，藥板輸送帶、紙盒輸送帶等機構(gòu)在高速狀態(tài)下，一動一停會存在不穩(wěn)定因素，且對藥瓶沖擊非常大使之受損。

本文在我司成熟的藥瓶自動裝盒機上，對其取盒開盒機構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，以提高藥瓶自動裝盒機裝盒速度。

新型藥瓶裝盒機的功能及結(jié)構(gòu)要求

由于藥品行業(yè)的特殊性，要求裝盒機除自動開盒、裝盒、封盒功能外，還須具備說明書自動裝入功能，具體要求這里不做闡述。

主要功能為：藥瓶說明書的自動折疊與傳送、藥盒成型與傳送、將藥瓶與說明書裝入藥盒、藥盒兩端紙舌封裝、打批號生產(chǎn)計數(shù)、成品輸送、對無說明書或空盒進行剔除及計數(shù)等。

機械結(jié)構(gòu)主要包括：藥瓶輸送機構(gòu)、說明書折疊機構(gòu)、說明書輸送機構(gòu)和紙盒開盒機構(gòu)、說明書和藥瓶裝盒機構(gòu)，紙盒封口機構(gòu)及打印批號機構(gòu)。圖一所示為自動裝盒機的工藝流程圖。

圖一：自動裝盒機的工藝流程圖

高速藥瓶裝盒機工作原理及總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計

圖二為裝盒機整體結(jié)構(gòu)圖，由PLC程序控制，藥瓶通過藥瓶輸送鏈（3）輸送。與此同時，說明書折疊裝置（1）進行說明折疊，通過說明書輸送裝置（2）進行輸送，同時紙盒儲料倉（4）中的紙盒，通過開盒機構(gòu)（5）將紙盒打開并放置紙盒傳送鏈上。紙盒、藥瓶及說明書同步傳送至連續(xù)推料機構(gòu)（6）處，通過連續(xù)推料機構(gòu)，將說明書和藥瓶一起推入紙盒內(nèi)，實現(xiàn)產(chǎn)品進盒，而后進入打碼機構(gòu)（7）打印批號和日期，再由封盒機構(gòu)（8）對紙盒進行封盒，最后通過出盒機構(gòu)輸送，并完成出盒。

 

圖2 新型藥瓶裝盒機總體結(jié)構(gòu)示意圖

1.說明書折疊機構(gòu)；2.說明書傳送機構(gòu)；3.藥瓶輸送鏈；4.紙盒料倉；5取盒開盒機構(gòu)；6.推桿機構(gòu)；7.打印批號機構(gòu)；8.插舌機構(gòu)；9. 出盒機構(gòu)

藥瓶高速裝盒機取盒開盒機構(gòu)的設(shè)計

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

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

首先做一個大轉(zhuǎn)盤，然后將吸盤的數(shù)量由原有的一套改為三套，三套吸盤完全均勻分布，剛好與吸盒過程中三個關(guān)鍵點的位置相對應(yīng)；每個吸頭的取盒周期為大盤每轉(zhuǎn)動一周，每個吸頭完成一個取盒過程。這樣，在相同主軸轉(zhuǎn)速的情況下，該機構(gòu)的取盒效率為原有取盒機構(gòu)效率的三倍。該取盒機構(gòu)用輪系實現(xiàn)了三尖瓣線的運動軌跡，取盒時將紙盒向下拉，不受供盒架的位置限制，結(jié)構(gòu)緊湊。您可通過 利悅牙膏高速裝盒機 的具體案例視頻，對機構(gòu)查看了解。

圖3 新型取盒開盒機構(gòu)

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

新型取盒開盒機構(gòu)原理圖見圖三。三套小轉(zhuǎn)盤（2）（為表示方便，圖中只顯示一個小轉(zhuǎn)盤）均勻分布在大轉(zhuǎn)盤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)盤齒輪（4）和轉(zhuǎn)向齒輪（5）組成另一個行星輪系，驅(qū)動小轉(zhuǎn)盤（2）進行公轉(zhuǎn)的同時又進行自轉(zhuǎn)，吸頭連桿（9）安裝在從動輪（8）上，所以從動連桿在自轉(zhuǎn)的同時也進行公轉(zhuǎn)，控制吸頭形成圓周運動，并在指定的位置實現(xiàn)指定的動作。由于行星輪系結(jié)構(gòu)具有傳動效率高、運行平穩(wěn)、易于加工等特點。具體工作原理如下：

小轉(zhuǎn)盤（2）安裝在大轉(zhuǎn)盤（1）上，固定齒輪（3）控制轉(zhuǎn)盤（1）的自轉(zhuǎn)和主動齒輪（6）的自轉(zhuǎn)。小轉(zhuǎn)盤（2）在隨著大轉(zhuǎn)盤（1）旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)盤齒輪（4）也控制它進行自轉(zhuǎn)。要求轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)一周，吸頭旋轉(zhuǎn)一周，完成一個取盒周期，即大轉(zhuǎn)盤和吸頭保持同步，在一周內(nèi)，小轉(zhuǎn)盤相對大轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動兩周真空吸頭進行公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)。所以要達到設(shè)計動作要求，必須要控制好傳動比。

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

計算求得：Z3：Z4=3；

對取盒開盒模型進行三維造型，并運用Solid?works軟件分析其運動軌跡。

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

圖四：小轉(zhuǎn)盤中行星齒輪設(shè)計；            圖五：大轉(zhuǎn)盤中齒輪傳動設(shè)計；

圖六是取盒開盒機構(gòu)的裝配示意圖，整體結(jié)構(gòu)共用到16個齒輪。所有零件完成正確的裝配后，對該運動進行仿真：先進行仿真參數(shù)的設(shè)置。添加原動力，點擊馬達，選擇算例分析，齒輪配合，重合同軸等。將大轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速設(shè)為60 r/min，即仿真周期1s，取盒剛好完成一個周期的取盒運動。因該機構(gòu)有三個吸頭，所以速度可以達到180 r/min；設(shè)置完所有參數(shù)后，點擊模擬運算，可以查看機構(gòu)的運動情況，當(dāng)運動結(jié)束后，點擊結(jié)果。圖七為添加馬達，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 新型取盒開盒機構(gòu)三維裝配示意圖

圖7 添加馬達

圖8 仿真運動設(shè)置

圖9 速度、加速度曲線

從仿真的運動過程來看，運動軌跡基本符合三瓣線的運動軌跡；

從速度曲線來看，機構(gòu)速度比較均勻，在關(guān)鍵動作時沒有速度的跳躍，基本平穩(wěn)運行；

從加速度曲線來看，加速度沒有突變，在速度變化處也能平穩(wěn)運行，不會產(chǎn)生沖擊。