一种新型吹气式理盖机的设计研究

（ a）
2． 4
分隔板
分隔板是新型吹气式理盖机特有的一个部 件。如图 4 所示， 它是由不锈钢拉丝板折弯成形， 它的作用是盖住理盖盘和出盖滑道衔接处 ， 防止 飞溅的盖子（ 可能是不符合要求的盖子 ） 落入“凹 坑” 工位。一旦有不合适的盖子 （ 方向反向 ） 进入 出盖滑道输送到旋盖机的取盖盘工位， 就会使整 个灌装线暂停， 直接影响到自动灌装生产线产量 。
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鉴于理盖机的重要性， 如何实现理盖是我们 共同关注的问题， 有不少工程技术人员对此进行 了认真研究， 提出了多种不同的设计方案。 虽然 这些设计方案各具特色， 但也存在一些不足之处： 电磁振动式理盖机由于结构复杂 、 振动噪音大、 易
收稿日期： 2011 － 08 － 04 ； 修稿日期： 2011 － 09 － 06 作者简介： 曹瑞（ 1977 － ） ， 男， 硕士， 工程师， 研究方向为机电一体化， 通信地址： 100076 北京 9200 信箱 72 分箱 25 号 北京强度环境研究 E － mail： caorui0508@ 163． com。 所，
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结束语
理盖机作为自动液体灌装生产线上必备的 、 重要的组成部分 ， 其生产率的高低 、 工作性能的 优劣直接 影 响 整 条 灌 装 线 的 生 产 ， 也对提高生 ［5］ 产企业的经济效益起着至关重要的作用 。 本 文介绍的这种通用的吹气式理盖机可在不同生 产能力的 灌 装 生 产 线 上 配 套 使 用 ， 它具有结构 简单 ， 调整方便 ， 生产率高 ， 工作可靠 ， 桶盖供送 平稳 、 无 速自动灌 装 生 产 线 的 要 求 ， 在国内液体灌装行 取得了良好的经济效益和 业得到了 推 广 应 用 ， 社会效益 。
图6
新型理盖机光电检测示意图
参考文献 ［ 1］ 严书华． 一种通用瓶盖理盖器与旋盖机的设计［ J］ ． 2007 ， 31 （ 4 ） ： 30 － 32． 机电技术， ［ 2］ 李诗龙． 新型斜斗式理盖器的设计［ J］ ． 轻工机械， 2003 ， 21 （ 2 ） ： 22 － 23． ［ 3］ 赵淮． 包装机械选用手册 ［M］ ． 北京： 化学工业出 2001． 版社， ［ 4］ 刘姗姗， 宋秋红． 屋顶包饮品纸盒灌装机气动理盖机 J］ ． 食品工业， 2007 ， 29 （ 5 ） ： 56 － 58． 构的设计研究［ ［ 5］ 雷晓静， 刘仁杰， 马丽敏． 一种塑料盖理盖系统的设 J］ ． 辽东学院学报（ 自然科学版） ， 2010 ， 17 （ 2 ） ： 计［ 129 － 132．
［3 ］
主吹气嘴筛选出来并在原位置向上吹起的不符合 要求的盖子侧向吹走 （ 吹向储盖仓中央方向后重 3 新进 行 上 述 过 程 ） ， 这 样， 盖 子 经 过 吹 气 嘴 2、 ， “凹坑” 后， 在两个吹气嘴组合的作用下 中只剩下 符合条件的盖子。吹气嘴 4 是为了确保飞溅的盖 子落入滑道入口设置的， 这样就确保了经过吹气嘴 4 最后进入出盖滑道的盖子合格率为 100% 。 2 2． 1 理盖机的主要零部件设计 理盖机底盘
（ b） 图2 传统吹气式理盖机理盖拨盘
图4
新型理盖机的分隔板
（ a）
3 3． 1
理盖机的气路和电控设计 气路设计
（ b） 图3 新型吹气式理盖机的理盖盘 图5 新型理盖机气动原理图
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— —曹瑞，崔岩 ， 一种新型吹气式理盖机的设计研究 — 石卓栋
为了保证理盖机高速、 稳定可靠地工作， 该系 统设计了 4 个吹气嘴， 如图 5 所示： 吹气嘴 1 作用 3 的作用是筛选正反盖， 是剔除双层盖， 吹气嘴 2 、 尺寸合适盖的通过， 不合适的被吹回到储盖仓底 部， 吹气嘴 4 的作用是剔除飞溅落入入口滑道前 工位的不合适的瓶盖。 3． 2 光电检测
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— —曹瑞，崔岩 ， 一种新型吹气式理盖机的设计研究 — 石卓栋
种自主研制的新型吹气式理盖机 ， 它产量大， 单机 产量为 ≥ 8000 个 / h， 它的适应性更广、 市场竞争 力更强， 既能适应不同形状和尺寸的桶盖 ， 又具有 理盖准确、 效率高、 结构简单、 制造成本低等诸多 优点 1 1． 1
17连接体 18分隔板 19出盖滑道。
1． 2
理盖机工作原理
新型吹气式理盖机的工作过程及原理： 塑料 盖由提升机输送到理盖机的储盖仓内， 理盖盘在 驱动电机的带动下以一定速度顺时针转动 ， 在离 心力的作用下， 杂乱分布的盖子沿理盖盘的斜面 “凹坑” 进入理盖盘底部外侧的 工位， 该“凹坑 ” 的 ， 深度从斜面底部沿理盖盘圆周方向由浅至深 最 后和出盖滑道对接。 在理盖盘转动过程中， 当盖 ， “凹坑 ” 子经过吹气嘴 1 后 工位只有一层盖子； 吹气嘴 2 为主吹气嘴， 它的作用是把不符合要求 的盖子吹起来（ 此处符合要求的盖子为空腔向上 的盖子， 不符合要求的盖子空腔向下， 经主吹气嘴 ， 时， 瞬时形成一个“气囊 ” 在主吹气嘴吹气的力 作用下， 盖子被吹起来 ） ， 吹气嘴 3 的作用是把由
如图 6 所示， 在理盖系统中设有 3 个光电检 其作用是 测点： 位于储盖仓斜下方的光电开关 1 ， 当储盖仓中桶盖的高度低于光电开关 1 时， 光电 开关发出信号， 提升机开始供盖， 始终保持储盖仓 中桶盖 处 于 合 理 的 高 度 （ 也 就 是 合 理 数 量 的 盖 子） ； 在出盖滑道的上下分别设有光电开关 2 和 光电开关 3 ， 光电开关 2 为上限位开关， 当盖子高 2 ， 2 ， 于光电开关 时 光电开关 发出信号 理盖机驱 光电开关 动电机停止； 当盖子低于光电开关 3 时， 3 发出信号， 理盖机驱动电机启动。
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的摩擦， 外侧美观大方。 2． 3 理盖盘 理盖盘是新型吹气式理盖机的关键部件， 它 通过连接盘与电机驱动轴相连。 工作时， 理盖盘 在驱动电机的带动下以一定的速度 （ 转速可调， 也就是理盖能力可调） 顺时针转动。
如图 2 所示， 传统吹气式理盖机的理盖拨盘 结构比较特殊， 在整个理盖盘上均匀排布着若干 个凹坑， 凹坑的底部有一通孔， 并且边缘需要倒 角， 这给加工制造带来诸多不便， 加工成本也较 高， 更换尺寸稍大的盖子时， 理盖机需要更换理盖 拨盘， 不便于多种盖子类型产品的自动化生产 。 新型吹气式理盖机进行了很大的改进， 原理 “上出盖” （ 盖子从理盖盘的上方进入出 上由原来 （ 盖子从理盖盘的下方 盖滑道） 更改为“下出盖 ” 进入出盖滑道） ， 结构上也较简单， 如图 3 所示， 新 理盖盘结构上比较规则， 是由常规的平面和圆孔组 成， 加工工艺简化， 加工成本降低。同时， 新理盖盘 在兼容盖子的形状和尺寸方面都得到大幅度的改 更有力地保证了多品种产品的自动化生产。 进，
［1 ］
械的需要
［2 ］
； 提升理盖机是通过盖子正反放置在
倾斜的提升皮带上时， 盖子的重心位置不同而进 行筛选理盖的。 这种理盖方式生产速度低、 可靠 性不太高， 调节也不方便， 同时对盖子形状尺寸也 有一定的限制； 回转式理盖机常见的有斜斗弧牙 其制造和安装较为复杂、 装 面式和斜斗台阶柱式， 配维修困难、 理盖速度可调范围小、 兼容性差； 传 统吹气式理盖机是通过理盖拨盘上的凹坑下方的 吹气孔和料斗侧壁上的吹气孔组合作用筛选盖 这种理盖方式速度高， 可靠性好， 它的缺点是 子， 加工成本高， 对盖子的适 理盖拨盘加工工艺复杂、 用范围比较小， 过大或者过小的盖子要通过更换 理盖拨盘的方式来适应， 更换理盖拨盘不方便。 为了克服上述几种方案的不足， 本文介绍一
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理盖机的结构和工作原理 理盖机结构 新型吹气式理盖机组成如图 1 所示。
理盖机底盘相当于理盖机的机架， 它安装在 上 连接体上（ 连接体固定于旋盖机顶的安装盘 ） ， 方外沿用螺栓与储盖仓相连接， 内侧通过螺栓、 螺 母和托盖导轨调整块与托盖导轨相连接， 旋转该 螺栓可调节托盖导轨和理盖盘之间的间距来适应 不同厚度的盖子， 常规的小包装塑料盖的厚度均 因此出厂前调整至合适的位置后一 在 23 ± 3mm， 般不再需要进行调节。 理盖机底盘在与出盖滑道对接端开一坡口， 使理好的盖子能通过与出盖滑道连接块相连的滑 道进入旋盖机的取盖盘工位。底盘下方焊接有法 兰盘， 一侧与驱动电机连接， 另一侧通过推力轴承 。 和驱动轴相连接 底盘的顶端带有一凸块并开
图1 新型吹气式理盖机的主要结构 1驱动电机 2理盖机底盘 3托盖导轨调整块 4储盖仓 5理盖盘 6连接盘 7储盖仓盖 8驱动轴 9托盖导轨 气嘴 4 10出盖滑道连接块 14吹气嘴 2 11调节螺母 15吹气嘴 3 12连 16吹 接螺栓 13吹气嘴 1
孔， 方便调试完毕后与旋盖机组衔接时的吊装 。 由于理盖机底盘的功能仅做机架连接用， 对 它的材质和加工工艺要求就不必太高， 该新型理 盖机底盘采用 Q235 表面镀锌处理， 这样既能满 足其使用性能要求又降低了成本 。 2． 2 储盖仓 储盖仓作为盛装塑料盖子的主要容器， 是盖 ［4 ］ 子自动排队、 自动输出的重要“仓库 ” ， 在出盖 滑道与底盘的连接处开坡口， 此处开坡口有二个 作用， 其一是方便滑道安装与盖子的输送 ， 其二是 可以通过该坡口清理混入储盖仓内的杂物 。 储盖仓的侧壁 （ 如图 1 所示 ） 安装有吹气嘴 1、 2、 4， 这三个吹气嘴和安装在托盖导轨上的吹气 嘴 3 组合在一起共同完成塑料盖的排列、 筛选和 。 剔除等整个过程 储盖仓的上方放置瓶盖， 与下方的理盖盘一 起形成一个封闭的腔体， 防止储盖仓中的盖子在 理盖盘的旋转离心力作用下飞出储盖仓， 确保理 盖机周围工作环境的安全。它由不锈钢拉丝板卷 内侧光滑， 减小了塑料盖子与储盖仓内壁 压而成， 29
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一种新型吹气式理盖机的设计研究
曹 瑞， 崔 岩， 石卓栋
（ 北京强度环境研究所， 北京 100076 ） 摘要： 对一种新型吹气式理盖机进行设计研究 。通过对吹气式理盖机的机械结构设计 ， 保证了吹气 PLC 的自动控制来实现塑料盖的理盖、 式理盖机的运行精度和可靠性。 同时结合气路系统、 排盖和输 出。 关键词： 理盖机； 吹气式理盖机； 自动上盖机； 自动生产线 中图分类号： TB486 文献标识码： A 文章编号： 1005 － 1295 （ 2011 ） 05 － 0028 － 04 doi： 10． 3969 / j． issn． 1005 － 1295． 2011． 05． 008 Research ＆ Development for A New Type Spout Applicator CAO Rui，CUI Yan，SHI Zhuodong （ Beijing Institute of Structure and Environment Engineering ，Beijing 100076 ， China） Abstract： The paper mainly focus on the research of a new type spout applicator． We design ＆ improve the mechanical structure of the spout applicator，to ensure the highly running accuration ＆ stability of the mechanics． Together with the advanced control of the air system and the latest PLC system to realize the automatic spout feeding，sorting ＆ allocation． Key words： cap sorting machine； spout applicator； automaticcovering machine； automatic product line 效率低等诸多原因而难以满足现代包装机 卡盖、 0 引言 在石油化工和食品工业中， 桶装全自动液体 包装生产线得到广泛应用。 在自动灌装生产线 上， 需要采用理盖机和供送机构将料斗中杂乱堆 积的塑料桶盖进行快速整理和排序并准确地输送 到旋盖机的取盖位置。因此理盖系统就成为整条 “咽喉” ， 灌装生产线的 其理盖的准确性和供送速 度直接影响到灌装生产线的产量