自動封裝垃圾桶的設計與研制

邱蘭欄　孫未　許亞能　余德明　蒙海珠

摘要：針對傳統垃圾桶存在的需頻繁更換垃圾袋、垃圾打包時必須人手接觸、異味危險垃圾不方便整理等諸多問題，設計出一種能實現垃圾桶的換袋、打包和垃圾袋的自動滑出的全自動化過程的垃圾桶。當垃圾袋裝滿時，只需人輕輕踩下腳踏板，就可以實現垃圾一“鍵”打包，連續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。

關鍵詞：垃圾桶 自動打包 換袋 設計 全自動化控制

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

垃圾桶是學校、家庭、醫院、公共場所等無處不在的一種環保產品。目前我國的家用垃圾桶和公共垃圾桶大多以敞口為主，這樣很容易滋養細菌、傳播疾病、污染環境。尤其在醫院、化學實驗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，保護人體健康，同時也為了防止一些有機垃圾的腐爛變質，散發的惡臭對環境造成污染。因此，該文擬設計出一款自動封口，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，保護人體健康。

1.設計構思

自動封裝垃圾桶由外筒、內筒、腳踏板三大部分構成。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筒相連的兩收口機構、兩封裝機構和分割機構的行程差，自動完成垃圾袋收口、封口、切割。

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

當垃圾袋用完后，繼續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計

圖1為垃圾桶整體結構示意圖，它反映出該款垃圾桶整體組成結構。該款垃圾桶包括外桶1、桶蓋3。外桶1下部一側設有底門11，另一側設有控制底門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內設有一兩端敞口的內桶2，所述內桶2形狀與外桶1側壁形狀相同；桶蓋3上設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上還設有一伸入內桶2中防止垃圾堵塞的疏導桿18。

圖2為垃圾桶內筒結構示意圖，它反映了內筒各機構組成。內桶2內部設有兩個將垃圾袋收口的收口機構7，兩收口機構7間設有兩個將收口后的垃圾袋封口的封裝機構8，兩封裝機構8問設有一從兩個封口處中間將垃圾袋切割開的分割機構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桶2中心延伸，并與條形槽后段重疊。內桶2底部設有一斜面12，斜面12的最低處朝向外桶1的底門11。

圖3和圖4為收口機構的結構示意圖，它反映了收口機構由兩收口爪13組成。參見圖3，當平時使用時，鋼絲繩10處于放松狀態，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，當踩動腳踏板5時，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。由于收口機構7是兩個，實際上是將垃圾袋兩個位置收口。

圖5為封裝機構的結構示意圖，它反映的是封裝機構的結構組成。當人踩腳踏板時，鋼絲繩10拉伸時，導軌帶動水平板向內桶2中心運動，收口后的垃圾袋經纏繞輪14的缺口進入條形槽，依次經其前段、中段到達后段，在前段的時候，由于垃圾袋位移變化，帶動纏繞輪14旋轉，將纏繞輪14上的膠帶與垃圾袋進行纏繞、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，豎直設置，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運動，至條形槽后段，此時的垃圾袋，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?？紤]到金屬材料雖易加工，但價格高、質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。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，易于加工，且價格便宜，質量輕。因此，該款垃圾桶零部件均采用塑料制成，除了分割機構處的刀片用不銹鋼制成。

3.工作流程

當垃圾裝滿時，人踩壓腳踏板5控制收口機構7、封裝機構8、分割機構9的運動，以及底門11的打開，都是采用不同彈性的彈簧和鋼絲繩10控制各機構的行程，具體行程為，踩壓腳踏板5時，首先控制兩個收口機構7工作，鋼絲繩10和彈簧帶動收口爪13收口，然后帶動封裝機構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封口，可以再次使用。

4.創新與特色

該實用新型自動封裝垃圾桶主要的創新點如下。

（1）該產品只需一個原動力，即可完成打包，封裝，彈出等一系列動作。

（2）結構簡單，無需用電。安全，環保，低能耗。

（3）該產品內部大量使用軟連接，能量傳遞效率高，結構緊湊。

（4）該產品使用異型垃圾袋，更換垃圾袋頻率極低。

（5）該產品將人與垃圾基本隔離，有效阻止了細菌的傳播。干凈衛生。

（6）成本低廉，易于推廣。

5.結語

該文設計的垃圾桶成功的解決了人們日常生活中所遇到的打包垃圾袋的煩惱，將人與垃圾基本隔離，有效地阻止了細菌的傳播；結構簡單，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，實現了打包全過程，極其便利。該產品可以深入到我們生活的各個領域，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。

該垃圾桶已經獲得實用新型專利，專利號ZL 2015 20470296.3。