七〇二所灌裝事業(yè)部 曹 瑞 崔 巖 石卓棟

一、前言

在石油化工和食品工業(yè)中，桶裝全自動(dòng)液體包裝生產(chǎn)線非常普遍。在自動(dòng)灌裝生產(chǎn)線上，需要采用理蓋機(jī)和供送機(jī)構(gòu)將料斗中雜亂堆積的塑料桶蓋進(jìn)行快速整理和排序并準(zhǔn)確地輸送到旋蓋機(jī)的取蓋位置；因此理蓋系統(tǒng)就成為整條灌裝生產(chǎn)線的“咽喉”，其理蓋的準(zhǔn)確性和供送速度直接影響到灌裝生產(chǎn)線的產(chǎn)量。

鑒于理蓋機(jī)的重要性，如何實(shí)現(xiàn)蓋子的理蓋過程是我們共同關(guān)注的問題，有不少工程技術(shù)人員對(duì)此進(jìn)行了認(rèn)真研究，提出了多種不同的設(shè)計(jì)方案。雖然這些設(shè)計(jì)方案各具特色，但也存在一些不足之處：電磁振動(dòng)式理蓋機(jī)由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、振動(dòng)噪音大、易卡蓋、效率低等諸多原因?qū)㈦y以滿足現(xiàn)代包裝機(jī)械的需要；提升理蓋機(jī)是通過蓋子正反放置在傾斜的提升皮帶上時(shí)蓋子的重心位置不同而進(jìn)行篩選理蓋的，這種理蓋方式生產(chǎn)速度低、可靠性不太高，調(diào)節(jié)也不方便，同時(shí)對(duì)蓋子形狀尺寸也有一定的限制；回轉(zhuǎn)式理蓋機(jī)常見的有斜斗弧牙面式和斜斗臺(tái)階柱式，其制造和安裝較為復(fù)雜、裝配維修困難、理蓋速度可調(diào)范圍小、兼容性差。傳統(tǒng)吹氣式理蓋機(jī)是通過理蓋撥盤上的凹坑下方的吹氣孔和料斗側(cè)壁上的吹氣孔組合作用篩選蓋子的，這種理蓋方式速度高，可靠性好，它的缺點(diǎn)是理蓋撥盤加工工藝復(fù)雜、加工成本高，對(duì)蓋子的適應(yīng)范圍比較小，過大或者過小的蓋子要通過更換理蓋撥盤的方式來適應(yīng)，更換理蓋撥盤不方便。

為了克服上述幾種方案的不足，本文介紹一種自主研制的新型吹氣式理蓋機(jī)，它既能適應(yīng)不同形狀和尺寸的桶蓋，又具有理蓋準(zhǔn)確、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)。

二、新型吹氣式理蓋機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理和過程

1.理蓋機(jī)結(jié)構(gòu)

如圖1所示，新型吹氣式理蓋機(jī)主要由如下幾部分組成：1驅(qū)動(dòng)電機(jī)，2理蓋機(jī)底盤，3托蓋導(dǎo)軌調(diào)整塊，4儲(chǔ)蓋倉，5理蓋盤，6連接盤，7儲(chǔ)蓋倉蓋，8驅(qū)動(dòng)軸，9托蓋導(dǎo)軌，10出蓋滑道連接塊，11調(diào)節(jié)螺母，12連接螺栓，13吹氣嘴1，14吹氣嘴 2，15吹氣嘴3，16吹氣嘴4，17連接體，18分隔板，19出蓋滑道。

圖1 新型吹氣式理蓋機(jī)的主要結(jié)構(gòu)

2.理蓋機(jī)工作原理和過程

新型吹氣式理蓋機(jī)的工作過程及原理是：塑料蓋由提升機(jī)輸送到理蓋機(jī)的儲(chǔ)蓋倉內(nèi)，理蓋盤在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的帶動(dòng)下以一定速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，在離心力的作用下，雜亂分布的蓋子沿理蓋盤的斜面進(jìn)入理蓋盤底部外側(cè)的“凹坑”工位，該“凹坑”的深度從斜面底部沿理蓋盤圓周方向由淺至深，最后和出蓋滑道對(duì)接，在理蓋盤轉(zhuǎn)動(dòng)過程中。當(dāng)蓋子經(jīng)過圖1中的13號(hào)吹氣嘴后，“凹坑”工位只有一層蓋子，當(dāng)經(jīng)過14、15號(hào)吹氣嘴后，在兩個(gè)吹氣嘴的組合作用下，“凹坑”中只剩下符合條件的蓋子了，16號(hào)吹氣嘴是為了確保飛濺的蓋子落入滑道入口設(shè)置的，這樣就確保了經(jīng)過16號(hào)吹氣嘴最后進(jìn)入出蓋滑道的蓋子的合格率為100%。

三、新型吹氣式理蓋機(jī)的主要零部件設(shè)計(jì)

1.理蓋機(jī)底盤

理蓋機(jī)底盤相當(dāng)于理蓋機(jī)的機(jī)架，它安裝在連接體上（連接體固定于旋蓋機(jī)頂?shù)陌惭b盤），上方外沿用螺栓與儲(chǔ)蓋倉相連接，內(nèi)側(cè)通過螺栓、螺母和托蓋導(dǎo)軌調(diào)整塊與托蓋導(dǎo)軌相連接，旋轉(zhuǎn)該螺栓可調(diào)節(jié)托蓋導(dǎo)軌和理蓋盤之間的間距來適應(yīng)不同厚度的蓋子，常規(guī)的小包裝塑料蓋子的厚度均在23±3mm，因此出廠前調(diào)整至合適的位置后一般不再需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。

理蓋機(jī)底盤在與出蓋滑道對(duì)接端開一坡口，使理好的蓋子能通過和出蓋滑道連接塊相連的出后滑道進(jìn)入旋蓋機(jī)的取蓋盤工位。底盤下方焊接有法蘭盤，一側(cè)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，另一側(cè)通過推力軸承和驅(qū)動(dòng)軸相連接。底盤的頂端帶有一凸塊并開孔，方便調(diào)試完畢后與旋蓋機(jī)組銜接時(shí)的吊裝。

由于理蓋機(jī)底盤的功能僅做機(jī)架連接用，它的材質(zhì)和加工工藝要求就不必太高，該新型理蓋機(jī)底盤采用Q235表面鍍鋅處理，這樣既能滿足使用性能又降低了成本。

2.儲(chǔ)蓋倉

儲(chǔ)蓋倉作為盛裝塑料蓋子的主要容器，是蓋子自動(dòng)排隊(duì)、自動(dòng)輸出的重要“倉庫”，在出蓋滑道與底盤的連接處開坡口，此處開坡口的作用有二，其一是方便滑道安裝與蓋子的輸送，其二是可以通過該坡口清理混入儲(chǔ)蓋倉內(nèi)的雜物。

儲(chǔ)蓋倉的側(cè)壁（如圖1所示）安裝有13號(hào)、14號(hào)和16號(hào)吹氣嘴，這三個(gè)吹氣嘴和安裝在托蓋導(dǎo)軌上的15號(hào)吹氣嘴組合在一起共同完成了塑料蓋子的排列、篩選和剔除等整個(gè)過程。

儲(chǔ)蓋倉的上方放置儲(chǔ)蓋倉蓋子，與下方的理蓋盤一起形成一個(gè)封閉的腔體，防止儲(chǔ)蓋倉中的蓋子在電機(jī)帶動(dòng)的理蓋盤的旋轉(zhuǎn)離心力作用下飛出儲(chǔ)蓋倉，確保理蓋機(jī)周圍工作環(huán)境的安全。它由不銹鋼拉絲板卷壓而成，內(nèi)側(cè)光滑，減小了塑料蓋子與儲(chǔ)蓋倉內(nèi)壁的摩擦，外側(cè)美觀大方。

3.理蓋盤

理蓋盤是新型吹氣式理蓋機(jī)的關(guān)鍵部件，它通過連接盤與電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸相聯(lián)。工作時(shí)，理蓋盤在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的帶動(dòng)下以一定的速度（轉(zhuǎn)速可調(diào)，也就是理蓋能力可調(diào)）順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。

傳統(tǒng)吹氣式理蓋機(jī)的理蓋撥盤結(jié)構(gòu)比較特殊，如圖2所示，在整個(gè)理蓋盤上均布著若干個(gè)凹坑，凹坑的底部開一通孔，并且邊緣需要倒角，這給加工制造帶了了諸多不便，加工成本也較高，更換蓋子的尺寸稍大時(shí)，理蓋機(jī)需要更換理蓋撥盤，不便于多種蓋子類型產(chǎn)品的自動(dòng)化生產(chǎn)。

新型吹氣式理蓋機(jī)做了很大的改進(jìn)，原理上由原來“上出蓋”（蓋子從理蓋盤的上方進(jìn)入出蓋滑道）更改為“下出蓋”（蓋子從理蓋盤的下方進(jìn)入出蓋滑道），結(jié)構(gòu)上也簡(jiǎn)化了很多。如圖3所示，新理蓋盤結(jié)構(gòu)上比較規(guī)則，都是常規(guī)的平面和圓孔組成，加工工藝簡(jiǎn)化，加工成本降低。同時(shí)，新理蓋盤兼容蓋子的形狀和尺寸都大幅度的增加，更有力的保證了多品種產(chǎn)品的自動(dòng)化生產(chǎn)。

圖2 傳統(tǒng)吹氣式理蓋機(jī)理蓋撥盤

圖3 新型吹氣式理蓋機(jī)的理蓋盤

4.分隔板

分隔板是新型吹氣式理蓋機(jī)特有的一個(gè)部件。如圖4所示，它是由不銹鋼拉絲板折彎成形，它的作用就是蓋住理蓋盤和出蓋滑道銜接處，防止飛濺的蓋子（可能是不符合要求的蓋子）落入經(jīng)過篩選、剔除吹氣嘴后的“凹坑”工位。一旦有不合適的蓋子（方向反向）進(jìn)入出蓋滑道輸送到旋蓋機(jī)的取蓋盤工位，就會(huì)使整個(gè)灌裝線暫停，直接影響到自動(dòng)灌裝生產(chǎn)線的產(chǎn)量。

圖4 新型理蓋機(jī)的分隔板

四、新型吹氣式理蓋機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.氣路

為了理蓋機(jī)高速、穩(wěn)定可靠的工作，該系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了四個(gè)吹氣嘴，如圖5所示：13號(hào)氣嘴作用是剔除雙層蓋，14號(hào)、15號(hào)氣嘴的作用是篩選正反蓋，合適的通過，不合適的被吹回到儲(chǔ)蓋倉底部，16號(hào)氣嘴的作用是剔除飛濺落入入口滑道前工位的不合適的蓋子。

圖5 新型理蓋機(jī)氣動(dòng)原理圖

2.光電檢測(cè)

在理蓋系統(tǒng)中設(shè)有三個(gè)光電檢測(cè)點(diǎn)：位于儲(chǔ)蓋倉斜下方的光電開關(guān)1，其作用是當(dāng)儲(chǔ)蓋倉中桶蓋的高度低于光電開關(guān)1時(shí)，光電開關(guān)發(fā)出信號(hào)，提升機(jī)開始供蓋，始終保持儲(chǔ)蓋倉中桶蓋處于合理的高度（也就是合理數(shù)量的蓋子）；在出蓋滑道的上下分別設(shè)有光電開關(guān)2和光電開關(guān)3，光電開關(guān)2為上限位開關(guān)，當(dāng)蓋子高于光電開關(guān)2時(shí)，光電開關(guān)2發(fā)出信號(hào)，理蓋機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)停止；當(dāng)蓋子低于光電開關(guān)3時(shí)，光電開關(guān)3發(fā)出信號(hào)，理蓋機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)。

五、結(jié)束語

理蓋機(jī)作為自動(dòng)液體灌裝生產(chǎn)線上必備的、重要的組成部分，其生產(chǎn)率的高低、工作性能的優(yōu)劣直接影響整條灌裝線的生產(chǎn)，也對(duì)提高生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益起著至關(guān)重要的作用。本文介紹的這種通用的吹氣式理蓋機(jī)可在不同生產(chǎn)能力的灌裝生產(chǎn)線上配套使用，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，生產(chǎn)率高，工作可靠，桶蓋供送平穩(wěn)、無損傷，通用性廣等特點(diǎn)，滿足了各種高速自動(dòng)灌裝生產(chǎn)線的要求，在國(guó)內(nèi)液體灌裝行業(yè)得到了推廣應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。