瓶蓋分離機機構設計

梁廣源+李書環

摘 要：瓶蓋分離機用于將瓶蓋從瓶身上分離開來。對瓶蓋分離機種類及功能進行了分析，對旋擰式瓶蓋分離機進行了方案設計，并對其主要部分進行了結構設計。

關鍵詞：瓶蓋分離機；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。瓶蓋、瓶身材質各不相同，如果不進行分離將相互污染[1]。為此，塑料瓶蓋分離是塑料瓶加工回收不可缺少的環節。

1 瓶蓋分離機種類

國內自動分離機械發展迅速，根據分離原理不同大致分為以下幾種：粉粹式脫蓋機、滾筒式瓶蓋分離機、切割式瓶蓋分離機和旋擰式瓶蓋分離機[2]。本文將對旋擰式脫蓋機進行機構設計。

2 瓶蓋分離機方案設計

瓶蓋分離機功能一般包括投瓶、定位、夾緊、脫蓋、脫標與收集。

根據功能要求，采用槽輪機構實現塑料瓶轉位，具體方案設計如圖1所示。

分離機的工作原理：電動機帶動主動軸10做圓周運動，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位。槽輪6與帶有瓶身夾持器4的轉位桿3同軸。槽輪有4個槽，對應的工位是：投瓶、夾緊脫蓋、脫標、收集。其中，脫標從投瓶開始，到第三個工位結束。在投瓶和夾緊之間，瓶底部設置有盤旋上升的弧形擋板5，殼體內壁裝有弧形分布的割刀，當塑料瓶轉位時，塑料瓶沿弧形托板運動，瓶標也會被割刀劃破，并逐漸掉落。到達夾緊工位時，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，接著夾持器復位，塑料瓶再次轉位，瓶蓋掉落在收集器中。其間，在接近脫蓋工位時，兩半環狀的瓶身夾持器4在內壁凸臺作用下，夾緊瓶身，防止塑料瓶瓶身轉動。當脫標和脫蓋全部完成后，塑料瓶轉位到第四個位置，瓶身夾持器4復位，塑料瓶掉落在收集器中[3]。

3 瓶蓋分離機主要部分結構設計

3.1 瓶身夾持器結構設計

瓶身夾持器的結構如圖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位桿上，隨槽輪做間歇運動。在轉位過程中，隨著殼體內壁的凸臺變化得以夾緊或松開塑料瓶。當轉位接近脫蓋工位時，內壁的凸臺擠壓夾板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。當凸臺逐漸減小甚至消失，夾板2復位，松開瓶身。夾持器結構尺寸可根據塑料瓶尺寸設計[4]。

3.2 瓶蓋夾持器結構設計

瓶蓋夾持器結構簡圖如圖3所示。塑料瓶在弧形托板和轉位機構作用下，轉至夾緊工位處，升降氣缸發揮作用，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點轉動，從而使夾臂B發生徑向運動夾緊頂塊[5]。整個機構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。在運行過程中，瓶蓋夾持器做圓周運動。瓶蓋被夾緊后，受夾臂扭轉力矩作用脫離瓶身。之后升降氣缸伸縮桿上升，頂塊復位，瓶蓋夾持器松開，塑料瓶繼續轉位。

4 總結

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

參考文獻：

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

[2]高濤，章煜君，潘立.我國廢舊塑料回收領域的現狀與發展綜述[J].機電工程，2009，26（06）：5-8.

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

[4]（美）Neil Sclater，Nicholas P.Chironis著.機械設計實用機構與裝置圖冊.鄒平譯.北京：機械工業出版社，2003.

[5]孫桓，陳作模，葛文杰.機械原理（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：農業機械化及其自動化專業。endprint