自動封裝垃圾桶的設(shè)計(jì)與研制

邱蘭欄　孫未　許亞能　余德明　蒙海珠

摘要：針對傳統(tǒng)垃圾桶存在的需頻繁更換垃圾袋、垃圾打包時(shí)必須人手接觸、異味危險(xiǎn)垃圾不方便整理等諸多問題，設(shè)計(jì)出一種能實(shí)現(xiàn)垃圾桶的換袋、打包和垃圾袋的自動滑出的全自動化過程的垃圾桶。當(dāng)垃圾袋裝滿時(shí)，只需人輕輕踩下腳踏板，就可以實(shí)現(xiàn)垃圾一“鍵”打包，連續(xù)換袋和垃圾袋的自動滑出等全部功能，真正解放人們的雙手，使得處理垃圾變得簡單和富有情趣。

關(guān)鍵詞：垃圾桶 自動打包 換袋 設(shè)計(jì) 全自動化控制

中圖分類號：TS95 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）04（a）-0044-04

垃圾桶是學(xué)校、家庭、醫(yī)院、公共場所等無處不在的一種環(huán)保產(chǎn)品。目前我國的家用垃圾桶和公共垃圾桶大多以敞口為主，這樣很容易滋養(yǎng)細(xì)菌、傳播疾病、污染環(huán)境。尤其在醫(yī)院、化學(xué)實(shí)驗(yàn)室等需接觸有害垃圾的場所，危害性的垃圾暴露在流動的空氣中，對人體和環(huán)境存在潛在性的危害。雖然市面上有腳踏式的垃圾桶，它有蓋，避免了垃圾直接暴露在空氣中，但是它容積較小，一般用在辦公室及家庭，應(yīng)用面較窄，而且也需要手動打包垃圾袋和套袋，因此人還是間接與垃圾接觸。為了抑制病菌的傳播，保護(hù)人體健康，同時(shí)也為了防止一些有機(jī)垃圾的腐爛變質(zhì)，散發(fā)的惡臭對環(huán)境造成污染。因此，該文擬設(shè)計(jì)出一款自動封口，自動套袋和垃圾袋自動滑出的垃圾桶，真正解放人的雙手，減少人與垃圾的接觸，保護(hù)人體健康。

1.設(shè)計(jì)構(gòu)思

自動封裝垃圾桶由外筒、內(nèi)筒、腳踏板三大部分構(gòu)成。其中腳踏板固定在外筒底部的支撐架鉸接，通過固定在腳踏板上的鋼絲繩控制內(nèi)筒相連的兩收口機(jī)構(gòu)、兩封裝機(jī)構(gòu)和分割機(jī)構(gòu)的行程差，自動完成垃圾袋收口、封口、切割。

垃圾袋放在內(nèi)筒上部的垃圾袋存儲機(jī)構(gòu)中，其中垃圾袋的一端放在內(nèi)筒中用于存儲垃圾。當(dāng)垃圾裝滿時(shí)，我們可以踩動腳踏板，通過鋼絲繩先帶動兩收口機(jī)構(gòu)對敞口的垃圾袋進(jìn)行收口，然后帶動兩封裝機(jī)構(gòu)對兩收口處的垃圾袋用膠帶進(jìn)行封口，類似于超市的封袋口的裝置，最后分割機(jī)構(gòu)進(jìn)行垃圾袋的分割，分割后下部分的垃圾袋隨著鋼絲繩相連的垃圾桶側(cè)門滑出，上半部分成為新的垃圾袋的底部。松開腳踏板，各機(jī)構(gòu)返回原處，垃圾桶側(cè)門關(guān)閉，人們就可以繼續(xù)往垃圾桶里扔垃圾了。循環(huán)往復(fù)，直到安裝在垃圾袋存儲機(jī)構(gòu)的這卷垃圾袋全部用完。

當(dāng)垃圾袋用完后，繼續(xù)放入一卷新的垃圾袋，就可以享受垃圾桶帶給我們的便利。

2.自動封裝垃圾桶的設(shè)計(jì)

圖1為垃圾桶整體結(jié)構(gòu)示意圖，它反映出該款垃圾桶整體組成結(jié)構(gòu)。該款垃圾桶包括外桶1、桶蓋3。外桶1下部一側(cè)設(shè)有底門11，另一側(cè)設(shè)有控制底門11開合的腳踏板5，所述腳踏板5中部與固定在外桶1底部的支撐架4鉸接，一端通過鋼絲繩10與底門11連接，另一端伸出外桶1，外桶1內(nèi)設(shè)有一兩端敞口的內(nèi)桶2，所述內(nèi)桶2形狀與外桶1側(cè)壁形狀相同；桶蓋3上設(shè)有一套接垃圾袋的空心圓筒19，該處套用的垃圾袋為市面上所用的卷筒垃圾袋稍微改動得到；為了防止垃圾裝滿堵塞狀況，在桶蓋3上還設(shè)有一伸入內(nèi)桶2中防止垃圾堵塞的疏導(dǎo)桿18。

圖2為垃圾桶內(nèi)筒結(jié)構(gòu)示意圖，它反映了內(nèi)筒各機(jī)構(gòu)組成。內(nèi)桶2內(nèi)部設(shè)有兩個將垃圾袋收口的收口機(jī)構(gòu)7，兩收口機(jī)構(gòu)7間設(shè)有兩個將收口后的垃圾袋封口的封裝機(jī)構(gòu)8，兩封裝機(jī)構(gòu)8問設(shè)有一從兩個封口處中間將垃圾袋切割開的分割機(jī)構(gòu)9，它包括一刀片，所述刀片一端豎直固定在水平板靠近支架6的一端，另一端水平彎折后向內(nèi)桶2中心延伸，并與條形槽后段重疊。內(nèi)桶2底部設(shè)有一斜面12，斜面12的最低處朝向外桶1的底門11。

圖3和圖4為收口機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，它反映了收口機(jī)構(gòu)由兩收口爪13組成。參見圖3，當(dāng)平時(shí)使用時(shí)，鋼絲繩10處于放松狀態(tài)，收口爪13張開，垃圾袋位于收口爪13的兩個弧形鉤間，參見圖4，當(dāng)踩動腳踏板5時(shí)，鋼絲繩10拉伸，配合扭矩彈簧，收口爪13的兩個弧形鉤收縮，將垃圾袋束成一束。由于收口機(jī)構(gòu)7是兩個，實(shí)際上是將垃圾袋兩個位置收口。

圖5為封裝機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，它反映的是封裝機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成。當(dāng)人踩腳踏板時(shí)，鋼絲繩10拉伸時(shí)，導(dǎo)軌帶動水平板向內(nèi)桶2中心運(yùn)動，收口后的垃圾袋經(jīng)纏繞輪14的缺口進(jìn)入條形槽，依次經(jīng)其前段、中段到達(dá)后段，在前段的時(shí)候，由于垃圾袋位移變化，帶動纏繞輪14旋轉(zhuǎn)，將纏繞輪14上的膠帶與垃圾袋進(jìn)行纏繞、封口，然后封口后的垃圾袋行至中段，與切帶刀16的刀刃接觸，由于切帶刀16與撥叉15同側(cè)，豎直設(shè)置，刀刃位于條形槽上方，所以能將橫向的膠帶切斷，卻無法將垃圾袋切斷，切斷膠帶的垃圾袋繼續(xù)運(yùn)動，至條形槽后段，此時(shí)的垃圾袋，有兩層收口，兩層收口間，有兩層封口。

材料選擇。垃圾桶的材料主要有塑料、金屬（不銹鋼、不銹鐵、鋅鐵等等）、木材及混泥土。考慮到金屬材料雖易加工，但價(jià)格高、質(zhì)量大且戶外容易生銹腐蝕，不是最佳選擇。木材不易加工，易變形、腐蝕，且煙頭類垃圾放入后易引起火災(zāi)。混泥土垃圾桶一般澆筑在戶外公共場合的地面上，不易被偷盜。綜合考慮，塑料可塑性強(qiáng)，易于加工，且價(jià)格便宜，質(zhì)量輕。因此，該款垃圾桶零部件均采用塑料制成，除了分割機(jī)構(gòu)處的刀片用不銹鋼制成。

3.工作流程

當(dāng)垃圾裝滿時(shí)，人踩壓腳踏板5控制收口機(jī)構(gòu)7、封裝機(jī)構(gòu)8、分割機(jī)構(gòu)9的運(yùn)動，以及底門11的打開，都是采用不同彈性的彈簧和鋼絲繩10控制各機(jī)構(gòu)的行程，具體行程為，踩壓腳踏板5時(shí)，首先控制兩個收口機(jī)構(gòu)7工作，鋼絲繩10和彈簧帶動收口爪13收口，然后帶動封裝機(jī)構(gòu)8水平板前移，對收口后的垃圾袋通過膠帶封口，并利用條形槽中段的切帶刀16切斷膠帶、條形槽后段的刀片切斷垃圾袋。

切開后下部的垃圾袋順著內(nèi)桶2底部的斜面12從外桶1底門11掉出，上部的垃圾袋也已經(jīng)封口，可以再次使用。

4.創(chuàng)新與特色

該實(shí)用新型自動封裝垃圾桶主要的創(chuàng)新點(diǎn)如下。

（1）該產(chǎn)品只需一個原動力，即可完成打包，封裝，彈出等一系列動作。

（2）結(jié)構(gòu)簡單，無需用電。安全，環(huán)保，低能耗。

（3）該產(chǎn)品內(nèi)部大量使用軟連接，能量傳遞效率高，結(jié)構(gòu)緊湊。

（4）該產(chǎn)品使用異型垃圾袋，更換垃圾袋頻率極低。

（5）該產(chǎn)品將人與垃圾基本隔離，有效阻止了細(xì)菌的傳播。干凈衛(wèi)生。

（6）成本低廉，易于推廣。

5.結(jié)語

該文設(shè)計(jì)的垃圾桶成功的解決了人們?nèi)粘Ｉ钪兴龅降拇虬臒?，將人與垃圾基本隔離，有效地阻止了細(xì)菌的傳播；結(jié)構(gòu)簡單，無需用電，只需要人踩踏腳踏板就可以完成自動封裝的全部功能，實(shí)現(xiàn)了打包全過程，極其便利。該產(chǎn)品可以深入到我們生活的各個領(lǐng)域，使垃圾處理更加的人性化，智能化，讓我們的生活更加美好和便利。

該垃圾桶已經(jīng)獲得實(shí)用新型專利，專利號ZL 2015 20470296.3。