河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 趙慶龍 李鐸

引言

隨著制藥企業(yè)的快速發(fā)展，制藥裝備也應(yīng)跟上制藥企業(yè)發(fā)展的步伐。而包裝機(jī)械的快速發(fā)展為制藥企業(yè)的大批量生產(chǎn)提供了有力的保障，促進(jìn)了藥品現(xiàn)代化加工的進(jìn)程[1]。藥品的包裝是藥品進(jìn)入市場(chǎng)前的必要手續(xù)，以便于藥品的運(yùn)輸和儲(chǔ)藏。藥品包裝機(jī)械種類繁多，分別對(duì)應(yīng)藥品包裝的不同環(huán)節(jié)。藥品出潔凈區(qū)域后就進(jìn)入藥品的裝盒環(huán)節(jié)，而藥品裝盒機(jī)就是實(shí)現(xiàn)這一環(huán)節(jié)的機(jī)器[2-3]。隨著我國(guó)藥品行業(yè)的快速發(fā)展，以提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本為目標(biāo)的高速度、全自動(dòng)化的藥品裝盒機(jī)具有廣闊的潛在市場(chǎng)。但我國(guó)的藥品裝盒機(jī)主要是半自動(dòng)和中低速的裝盒機(jī)，急需研發(fā)高速度、全自動(dòng)化的藥品裝盒機(jī)[4]。

1 藥板裝盒機(jī)的參數(shù)及功能

1.1 藥板裝盒機(jī)的參數(shù)

藥板參數(shù)：高15mm、長(zhǎng)110mm、寬60mm；

裝盒機(jī)的生產(chǎn)能力：10～20盒/分鐘；

紙盒要求：200～450g/m2；

說(shuō)明書(shū)要求：50～60g/m2；

紙盒尺寸：封盒后，長(zhǎng)130mm、寬70mm、高 20mm。

1.2 藥板裝盒機(jī)的功能

本文設(shè)計(jì)的是某一特定的藥板裝盒機(jī)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)盒、裝填、封盒等功能。設(shè)計(jì)此裝盒機(jī)，需裝入一板藥和說(shuō)明書(shū)，得到紙盒規(guī)格：紙板大小為225g/m2，厚度為0.1mm的紙材。紙盒具體尺寸為長(zhǎng)130mm、寬70mm、高20mm。

2 藥板裝盒機(jī)總體設(shè)計(jì)

藥板自動(dòng)裝盒機(jī)的部件在整個(gè)機(jī)械中都應(yīng)有合理的位置，其總體方案設(shè)計(jì)圖如圖1所示，其主要包括機(jī)架、開(kāi)盒機(jī)構(gòu)、壓蓋機(jī)構(gòu)、折副搖翼機(jī)構(gòu)、送料機(jī)構(gòu)、吸說(shuō)明書(shū)機(jī)構(gòu)、折說(shuō)明書(shū)機(jī)構(gòu)等。

其工作原理是：將存儲(chǔ)在儲(chǔ)盒倉(cāng)中的紙盒盒坯通過(guò)吸盤(pán)將其從儲(chǔ)盒倉(cāng)吸出并通過(guò)氣缸推動(dòng)順利進(jìn)行開(kāi)盒，然后通過(guò)盒底左右副搖翼?yè)軛U對(duì)副搖翼進(jìn)行折疊，通過(guò)插舌機(jī)構(gòu)折疊盒底插舌，之后通過(guò)底部壓蓋機(jī)構(gòu)完成底部封盒，接著通過(guò)送料機(jī)構(gòu)將藥板通過(guò)推桿將藥板和說(shuō)明書(shū)推入紙盒，再通過(guò)盒頂左右副搖翼?yè)軛U對(duì)副搖翼進(jìn)行折疊，再進(jìn)行盒頂插舌，最后通過(guò)頂蓋壓蓋機(jī)構(gòu)完成頂部封盒，并將其送出，完成包裝過(guò)程。

圖1 總體裝配圖

3 關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)

3.1 開(kāi)盒機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

開(kāi)盒機(jī)構(gòu)主要包括開(kāi)盒導(dǎo)桿、吸盤(pán)以及開(kāi)盒執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2。工作時(shí)，氣缸推動(dòng)導(dǎo)桿運(yùn)動(dòng)，開(kāi)盒機(jī)構(gòu)在吸盤(pán)8吸住紙盒10后做直線運(yùn)動(dòng)，開(kāi)盒導(dǎo)桿9和氣缸活塞桿相互固定。吸盤(pán)8從儲(chǔ)盒倉(cāng)3中吸住儲(chǔ)盒倉(cāng)最底部的一個(gè)紙盒10，開(kāi)盒導(dǎo)桿8在氣缸活塞桿的牽引下做直線運(yùn)動(dòng)，直到將紙盒放置在指定的開(kāi)盒位置。開(kāi)盒導(dǎo)桿另一端與真空吸盤(pán)相連，將開(kāi)盒導(dǎo)桿設(shè)計(jì)為空心的，使真空吸盤(pán)和真空設(shè)備能夠有效接通。

圖2 開(kāi)盒機(jī)構(gòu)整體方案

3.2 封盒機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

當(dāng)開(kāi)盒機(jī)構(gòu)將紙盒開(kāi)盒完成后，相對(duì)應(yīng)的就開(kāi)始進(jìn)行底部封盒，依次完成盒底左右搖翼的折疊、盒底蓋插舌的折舌以及盒底蓋的壓入。之后在送料機(jī)構(gòu)將袋泡茶送入到紙盒內(nèi)后，開(kāi)始進(jìn)行頂部封盒，依次要完成盒頂左右搖翼的折疊、盒頂蓋插舌的折舌以及盒頂蓋的壓入。在此設(shè)計(jì)的封盒機(jī)構(gòu)的原理簡(jiǎn)圖如圖3所示。

圖3 封蓋機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖

3.3 折副搖翼機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

折副搖翼機(jī)構(gòu)如圖4所示，主要由導(dǎo)軌、機(jī)架、左連桿、右連桿、氣缸等組成。從圖3可以看出，左搖翼?yè)軛U位置與紙盒封盒完成后的盒蓋水平，位置固定不動(dòng)，只是通過(guò)在氣缸的推動(dòng)下導(dǎo)桿的擺動(dòng)使其轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行左搖翼的折疊，右搖翼?yè)軛U主要是在導(dǎo)桿的帶動(dòng)下沿著導(dǎo)軌斜向運(yùn)動(dòng)，為了防止對(duì)開(kāi)盒產(chǎn)生干涉，設(shè)置右搖翼?yè)軛U高于盒蓋45mm，兩個(gè)撥桿之間水平間距為80mm。

圖4 折副搖翼機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖

3.4 傳送機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

為了更加順利地實(shí)現(xiàn)裝盒過(guò)程，在封底盒、推料、封頂盒的過(guò)程中使傳送帶停止運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行間歇運(yùn)動(dòng)。本設(shè)計(jì)采用槽輪機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)此運(yùn)動(dòng)。傳送機(jī)構(gòu)主要由減速電機(jī)、機(jī)架、聯(lián)軸器、主動(dòng)撥盤(pán)、從動(dòng)槽輪、鎖緊螺母、同步帶輪、同步帶、擋板組成，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖5所示。

圖5 傳送機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

4 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)了一種藥品自動(dòng)裝盒機(jī)，根據(jù)藥品裝盒機(jī)的動(dòng)作要求，選用氣缸來(lái)實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)控制的目標(biāo)，根據(jù)藥板自動(dòng)裝盒機(jī)的工藝路線制定出了合理的總體方案。采用調(diào)速電機(jī)帶動(dòng)槽輪來(lái)實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)，在停止時(shí)實(shí)現(xiàn)放盒、推料及封盒過(guò)程，短暫的運(yùn)動(dòng)可以使各個(gè)機(jī)構(gòu)的位置互不重疊，消除干涉現(xiàn)象。在紙盒的儲(chǔ)盒及開(kāi)盒方面，考慮可以到把儲(chǔ)盒及開(kāi)盒的功能放在一起，采用了傾斜式儲(chǔ)盒倉(cāng)且外倉(cāng)壁上固定有氣缸，來(lái)進(jìn)行吸盒操作，在倉(cāng)口緊挨著一預(yù)開(kāi)盒板，再經(jīng)過(guò)一恰好距離的兩擋板來(lái)開(kāi)盒。在封盒的過(guò)程中，先進(jìn)行折側(cè)翼，再進(jìn)行折大舌及蓋蓋運(yùn)動(dòng)。先通過(guò)氣缸的伸縮來(lái)控制兩個(gè)撥桿運(yùn)動(dòng)進(jìn)行折側(cè)翼；再通過(guò)氣缸的伸縮來(lái)控制插刀運(yùn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行蓋蓋。

[1]林永健.我國(guó)食品和包裝機(jī)械的現(xiàn)狀及發(fā)展戰(zhàn)略研究[D].天津大學(xué),2008.

[2]江勇.袋泡茶自動(dòng)裝盒機(jī)及控制系統(tǒng)的研究[D].陜西科技大學(xué),2014.

[3]楊建龍.送料裝置中的推料機(jī)構(gòu)[P].玉環(huán)縣佳頌工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備廠,2013.

[4]陳靖菲等.間歇式藥瓶自動(dòng)裝盒機(jī)的設(shè)計(jì)[J].包裝與食品機(jī)械,2009.