瓶盖分离机机构设计

梁广源+李书环

摘 要：瓶盖分离机用于将瓶盖从瓶身上分离开来。对瓶盖分离机种类及功能进行了分析，对旋拧式瓶盖分离机进行了方案设计，并对其主要部分进行了结构设计。

关键词：瓶盖分离机；瓶盖夹持器；瓶身夹持器

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

近年来，废弃的塑料瓶回收以及再加工成为研究热点。瓶盖、瓶身材质各不相同，如果不进行分离将相互污染[1]。为此，塑料瓶盖分离是塑料瓶加工回收不可缺少的环节。

1 瓶盖分离机种类

国内自动分离机械发展迅速，根据分离原理不同大致分为以下几种：粉粹式脱盖机、滚筒式瓶盖分离机、切割式瓶盖分离机和旋拧式瓶盖分离机[2]。本文将对旋拧式脱盖机进行机构设计。

2 瓶盖分离机方案设计

瓶盖分离机功能一般包括投瓶、定位、夹紧、脱盖、脱标与收集。

根据功能要求，采用槽轮机构实现塑料瓶转位，具体方案设计如图1所示。

分离机的工作原理：电动机带动主动轴10做圆周运动，主动轴上装有拨盘11和齿轮9，开始工作时，槽轮6靠拨盘11上带有的圆销拨动转位。槽轮6与带有瓶身夹持器4的转位杆3同轴。槽轮有4个槽，对应的工位是：投瓶、夹紧脱盖、脱标、收集。其中，脱标从投瓶开始，到第三个工位结束。在投瓶和夹紧之间，瓶底部设置有盘旋上升的弧形挡板5，壳体内壁装有弧形分布的割刀，当塑料瓶转位时，塑料瓶沿弧形托板运动，瓶标也会被割刀划破，并逐渐掉落。到达夹紧工位时，在固定在从动轴8上的升降气缸13作用下，伸缩杆下移，瓶盖与瓶盖夹持器2的内部顶块接触并使夹持器双臂夹紧瓶盖，然后在小齿轮1作用下旋下瓶盖，接着夹持器复位，塑料瓶再次转位，瓶盖掉落在收集器中。其间，在接近脱盖工位时，两半环状的瓶身夹持器4在内壁凸台作用下，夹紧瓶身，防止塑料瓶瓶身转动。当脱标和脱盖全部完成后，塑料瓶转位到第四个位置，瓶身夹持器4复位，塑料瓶掉落在收集器中[3]。

3 瓶盖分离机主要部分结构设计

3.1 瓶身夹持器结构设计

瓶身夹持器的结构如图2所示。瓶身夹持器主要有支撑板1、夹板2、滑杆3和弹簧4组成。

瓶身夹持器固定在转位杆上，随槽轮做间歇运动。在转位过程中，随着壳体内壁的凸台变化得以夹紧或松开塑料瓶。当转位接近脱盖工位时，内壁的凸台挤压夹板2使其沿径向移动，弹簧4收缩。支撑板1与夹板2之间空间缩小，塑料瓶被夹紧。当凸台逐渐减小甚至消失，夹板2复位，松开瓶身。夹持器结构尺寸可根据塑料瓶尺寸设计[4]。

3.2 瓶盖夹持器结构设计

瓶盖夹持器结构简图如图3所示。塑料瓶在弧形托板和转位机构作用下，转至夹紧工位处，升降气缸发挥作用，使其伸缩杆下移，带动瓶盖夹持器下移，瓶盖夹持器顶块A与瓶盖接触并克服弹簧力上移，通过铰链C处于顶块的连杆使摇杆绕D点转动，从而使夹臂B发生径向运动夹紧顶块[5]。整个机构的固定支架与升降气缸的伸缩杆连接，升降气缸又安装在从动轴上。在运行过程中，瓶盖夹持器做圆周运动。瓶盖被夹紧后，受夹臂扭转力矩作用脱离瓶身。之后升降气缸伸缩杆上升，顶块复位，瓶盖夹持器松开，塑料瓶继续转位。

4 总结

方案结构简单，单一原动力符合设计的基本要求。而且，这种结构可以通过优化设计装配到现有垃圾桶上，也可以设计成为更加轻巧、实用、体积小、用户体验好的塑料瓶回收箱。所以，槽轮式给料分离机械具有很好的市场前景。

参考文献：

[1]申潜.基于凸轮的塑料瓶自动分离机械设计与研究[D].[硕士学位论文].郑州：郑州大学，2014.

[2]高涛，章煜君，潘立.我国废旧塑料回收领域的现状与发展综述[J].机电工程，2009，26（06）：5-8.

[3]翟萍，刘冰，张魏华等.一种塑料瓶標签分离回收装置[P].中国专利，CN 103029232 A，2013（04）：10.

[4]（美）Neil Sclater，Nicholas P.Chironis著.机械设计实用机构与装置图册.邹平译.北京：机械工业出版社，2003.

[5]孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理（第八版）[M].北京：高等教育出版社，2007：30.

作者简介：梁广源（1993-），男，山西汾阳人，本科在读，研究方向：农业机械化及其自动化专业。endprint