瓶蓋分離機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計

梁廣源+李書環(huán)

摘 要：瓶蓋分離機(jī)用于將瓶蓋從瓶身上分離開來。對瓶蓋分離機(jī)種類及功能進(jìn)行了分析，對旋擰式瓶蓋分離機(jī)進(jìn)行了方案設(shè)計，并對其主要部分進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計。

關(guān)鍵詞：瓶蓋分離機(jī)；瓶蓋夾持器；瓶身夾持器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.17.014

近年來，廢棄的塑料瓶回收以及再加工成為研究熱點(diǎn)。瓶蓋、瓶身材質(zhì)各不相同，如果不進(jìn)行分離將相互污染[1]。為此，塑料瓶蓋分離是塑料瓶加工回收不可缺少的環(huán)節(jié)。

1 瓶蓋分離機(jī)種類

國內(nèi)自動分離機(jī)械發(fā)展迅速，根據(jù)分離原理不同大致分為以下幾種：粉粹式脫蓋機(jī)、滾筒式瓶蓋分離機(jī)、切割式瓶蓋分離機(jī)和旋擰式瓶蓋分離機(jī)[2]。本文將對旋擰式脫蓋機(jī)進(jìn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計。

2 瓶蓋分離機(jī)方案設(shè)計

瓶蓋分離機(jī)功能一般包括投瓶、定位、夾緊、脫蓋、脫標(biāo)與收集。

根據(jù)功能要求，采用槽輪機(jī)構(gòu)實現(xiàn)塑料瓶轉(zhuǎn)位，具體方案設(shè)計如圖1所示。

分離機(jī)的工作原理：電動機(jī)帶動主動軸10做圓周運(yùn)動，主動軸上裝有撥盤11和齒輪9，開始工作時，槽輪6靠撥盤11上帶有的圓銷撥動轉(zhuǎn)位。槽輪6與帶有瓶身夾持器4的轉(zhuǎn)位桿3同軸。槽輪有4個槽，對應(yīng)的工位是：投瓶、夾緊脫蓋、脫標(biāo)、收集。其中，脫標(biāo)從投瓶開始，到第三個工位結(jié)束。在投瓶和夾緊之間，瓶底部設(shè)置有盤旋上升的弧形擋板5，殼體內(nèi)壁裝有弧形分布的割刀，當(dāng)塑料瓶轉(zhuǎn)位時，塑料瓶沿弧形托板運(yùn)動，瓶標(biāo)也會被割刀劃破，并逐漸掉落。到達(dá)夾緊工位時，在固定在從動軸8上的升降氣缸13作用下，伸縮桿下移，瓶蓋與瓶蓋夾持器2的內(nèi)部頂塊接觸并使夾持器雙臂夾緊瓶蓋，然后在小齒輪1作用下旋下瓶蓋，接著夾持器復(fù)位，塑料瓶再次轉(zhuǎn)位，瓶蓋掉落在收集器中。其間，在接近脫蓋工位時，兩半環(huán)狀的瓶身夾持器4在內(nèi)壁凸臺作用下，夾緊瓶身，防止塑料瓶瓶身轉(zhuǎn)動。當(dāng)脫標(biāo)和脫蓋全部完成后，塑料瓶轉(zhuǎn)位到第四個位置，瓶身夾持器4復(fù)位，塑料瓶掉落在收集器中[3]。

3 瓶蓋分離機(jī)主要部分結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 瓶身夾持器結(jié)構(gòu)設(shè)計

瓶身夾持器的結(jié)構(gòu)如圖2所示。瓶身夾持器主要有支撐板1、夾板2、滑桿3和彈簧4組成。

瓶身夾持器固定在轉(zhuǎn)位桿上，隨槽輪做間歇運(yùn)動。在轉(zhuǎn)位過程中，隨著殼體內(nèi)壁的凸臺變化得以夾緊或松開塑料瓶。當(dāng)轉(zhuǎn)位接近脫蓋工位時，內(nèi)壁的凸臺擠壓夾板2使其沿徑向移動，彈簧4收縮。支撐板1與夾板2之間空間縮小，塑料瓶被夾緊。當(dāng)凸臺逐漸減小甚至消失，夾板2復(fù)位，松開瓶身。夾持器結(jié)構(gòu)尺寸可根據(jù)塑料瓶尺寸設(shè)計[4]。

3.2 瓶蓋夾持器結(jié)構(gòu)設(shè)計

瓶蓋夾持器結(jié)構(gòu)簡圖如圖3所示。塑料瓶在弧形托板和轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)作用下，轉(zhuǎn)至夾緊工位處，升降氣缸發(fā)揮作用，使其伸縮桿下移，帶動瓶蓋夾持器下移，瓶蓋夾持器頂塊A與瓶蓋接觸并克服彈簧力上移，通過鉸鏈C處于頂塊的連桿使搖桿繞D點(diǎn)轉(zhuǎn)動，從而使夾臂B發(fā)生徑向運(yùn)動夾緊頂塊[5]。整個機(jī)構(gòu)的固定支架與升降氣缸的伸縮桿連接，升降氣缸又安裝在從動軸上。在運(yùn)行過程中，瓶蓋夾持器做圓周運(yùn)動。瓶蓋被夾緊后，受夾臂扭轉(zhuǎn)力矩作用脫離瓶身。之后升降氣缸伸縮桿上升，頂塊復(fù)位，瓶蓋夾持器松開，塑料瓶繼續(xù)轉(zhuǎn)位。

4 總結(jié)

方案結(jié)構(gòu)簡單，單一原動力符合設(shè)計的基本要求。而且，這種結(jié)構(gòu)可以通過優(yōu)化設(shè)計裝配到現(xiàn)有垃圾桶上，也可以設(shè)計成為更加輕巧、實用、體積小、用戶體驗好的塑料瓶回收箱。所以，槽輪式給料分離機(jī)械具有很好的市場前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]申潛.基于凸輪的塑料瓶自動分離機(jī)械設(shè)計與研究[D].[碩士學(xué)位論文].鄭州：鄭州大學(xué)，2014.

[2]高濤，章煜君，潘立.我國廢舊塑料回收領(lǐng)域的現(xiàn)狀與發(fā)展綜述[J].機(jī)電工程，2009，26（06）：5-8.

[3]翟萍，劉冰，張魏華等.一種塑料瓶標(biāo)簽分離回收裝置[P].中國專利，CN 103029232 A，2013（04）：10.

[4]（美）Neil Sclater，Nicholas P.Chironis著.機(jī)械設(shè)計實用機(jī)構(gòu)與裝置圖冊.鄒平譯.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[5]孫桓，陳作模，葛文杰.機(jī)械原理（第八版）[M].北京：高等教育出版社，2007：30.

作者簡介：梁廣源（1993-），男，山西汾陽人，本科在讀，研究方向：農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動化專業(yè)。endprint