郭志杰 顧青青 孫 波

（1.上海展合包裝機(jī)械有限公司，上海200124；2.上海理工大學(xué)醫(yī)療器械與食品學(xué)院，上海200093）

0 引言

在各類(lèi)藥瓶包裝形式中，由于螺紋蓋具有封口快捷、密封安全性好、開(kāi)啟方便以及開(kāi)啟后瓶可重新封好等優(yōu)點(diǎn)，使其在醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛[1]。對(duì)于有些藥物，鑒于多次使用的需要，常采用旋蓋封口形式，即使用帶有螺紋的瓶蓋，以旋擰的方式旋緊在帶螺紋的瓶口上，達(dá)到密封封口要求。在藥瓶包裝自動(dòng)生產(chǎn)過(guò)程中，旋蓋封口是由旋蓋機(jī)完成的，該設(shè)備通常設(shè)有理蓋、上蓋、旋蓋等主要工位[2]，通過(guò)各工作機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)配合，從而完成旋蓋封口的相應(yīng)工作。

本文現(xiàn)按完成功能對(duì)旋蓋機(jī)的主要工作機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析。

1 理蓋機(jī)構(gòu)

理蓋是通過(guò)相應(yīng)機(jī)構(gòu)將“雜亂無(wú)章”的瓶蓋整理成按一定方向或順序排列，再由送料機(jī)構(gòu)送至加工位置。常用的理蓋方式主要有電磁振蕩理蓋和豎直鏈板理蓋等。

1.1 電磁振蕩理蓋機(jī)構(gòu)

圖1為電磁振蕩理蓋機(jī)構(gòu)示意圖，其主要由料斗、螺旋形供蓋滑道、出蓋口、振動(dòng)體等構(gòu)成。

其工作原理：通過(guò)振動(dòng)體底部電磁鐵的振蕩，使料斗內(nèi)的瓶蓋沿螺旋形供蓋滑道逐個(gè)呈螺旋式爬升，而在螺旋滑道的中間設(shè)置若干個(gè)V型（或圓?。┤笨冢?dāng)蓋口朝下的瓶蓋經(jīng)過(guò)時(shí)便會(huì)掉落到桶底，而蓋口朝上的瓶蓋則順利通過(guò)，從而使瓶蓋呈現(xiàn)同一狀態(tài)至出蓋口，達(dá)到定向理蓋的目的。

圖1 電磁振蕩理蓋機(jī)構(gòu)

1.2 豎直鏈板理蓋機(jī)構(gòu)

圖2為豎直鏈板理蓋機(jī)構(gòu)示意圖。

其工作原理：在豎直鏈板輸送帶上安裝若干個(gè)擋片，用于將料斗內(nèi)的蓋子自下而上提升起來(lái)，而在提升蓋子的時(shí)候，由于蓋口部位的重量小于蓋底部位的重量，所以，只有蓋底貼住側(cè)面鏈板的瓶蓋會(huì)被連續(xù)提升起來(lái)，而蓋口貼住鏈板的瓶蓋則會(huì)因蓋底部位較重而掉進(jìn)料斗內(nèi)，從而使瓶蓋呈統(tǒng)一狀態(tài)提升至吹氣嘴處，被高壓氣體吹入落蓋軌道，實(shí)現(xiàn)理蓋目的。

圖2 豎直鏈板理蓋機(jī)構(gòu)

2 上蓋機(jī)構(gòu)

2.1 掛蓋上蓋機(jī)構(gòu)

掛蓋上蓋機(jī)構(gòu)如圖3所示。

圖3 掛蓋上蓋機(jī)構(gòu)

當(dāng)瓶蓋從理蓋機(jī)構(gòu)的落蓋軌道滑下時(shí)，由于夾蓋彈簧的作用，瓶蓋不會(huì)自動(dòng)掉出來(lái)。當(dāng)瓶子被夾瓶輸送帶夾持前行至夾蓋彈簧下方時(shí)，落蓋軌道中最下方的瓶蓋會(huì)側(cè)掛在瓶口上，此時(shí)瓶蓋受到瓶口前行的拉力，使其突破夾蓋彈簧的阻力而套放在瓶口上，從而完成一次上蓋動(dòng)作。

2.2 定位模上蓋機(jī)構(gòu)

定位模上蓋機(jī)構(gòu)如圖4所示。

瓶蓋通過(guò)皮帶輸送至瓶蓋定位模的正下方，由取蓋氣缸推動(dòng)取蓋頂桿，將瓶蓋送至瓶蓋定位模內(nèi)。此時(shí)，轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)180°，將瓶蓋轉(zhuǎn)至瓶子的上方，瓶蓋頂出氣缸推動(dòng)放蓋頂桿，從而將瓶蓋放置在瓶口上，完成一次上蓋動(dòng)作。

圖4 定位模上蓋機(jī)構(gòu)

2.3 轉(zhuǎn)臂—吸盤(pán)上蓋機(jī)構(gòu)

轉(zhuǎn)臂—吸盤(pán)上蓋機(jī)構(gòu)如圖5所示。

圖5 轉(zhuǎn)臂-吸盤(pán)上蓋機(jī)構(gòu)

瓶蓋通過(guò)皮帶輸送至真空吸盤(pán)的正下方，真空吸盤(pán)在氣缸的帶動(dòng)下，下行貼緊瓶蓋上方。此時(shí)，真空吸口開(kāi)始抽真空，吸緊瓶蓋，同時(shí)氣缸帶動(dòng)真空吸盤(pán)上行至最高點(diǎn)。然后，往復(fù)旋轉(zhuǎn)氣缸使轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)180°，將瓶蓋轉(zhuǎn)至定位轉(zhuǎn)盤(pán)中的瓶子正上方，再由氣缸帶動(dòng)真空吸盤(pán)下行。同時(shí)，真空吸口切斷真空并與大氣接通，從而使瓶蓋套放在瓶口上，完成一次上蓋動(dòng)作。

2.4 擺臂—吸盤(pán)上蓋機(jī)構(gòu)

擺臂—吸盤(pán)上蓋機(jī)構(gòu)如圖6所示。

圖6 擺臂-吸盤(pán)上蓋機(jī)構(gòu)

連接桿固定在垂直直線(xiàn)導(dǎo)軌滑動(dòng)座上，此滑動(dòng)座可以在垂直直線(xiàn)導(dǎo)軌上做上下移動(dòng)；垂直直線(xiàn)導(dǎo)軌固定在水平直線(xiàn)導(dǎo)軌滑動(dòng)上，水平直線(xiàn)導(dǎo)軌滑動(dòng)座可以在水平直線(xiàn)導(dǎo)軌上做左右移動(dòng)。當(dāng)氣缸回拉時(shí)，拉臂、擺臂主軸以及擺臂同時(shí)做逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，由于旋轉(zhuǎn)軸固定在擺臂上，從而會(huì)帶動(dòng)連接桿移動(dòng)。當(dāng)擺臂做逆時(shí)針圓弧運(yùn)動(dòng)時(shí)，連接桿會(huì)在垂直和水平導(dǎo)軌的作用下，往上的同時(shí)往左運(yùn)動(dòng)。因?yàn)槿∩w臂固定在連接桿上，所以取蓋臂也會(huì)往上的同時(shí)往左運(yùn)動(dòng)。同理，當(dāng)氣缸外推時(shí)，取蓋臂會(huì)往下同時(shí)往右運(yùn)動(dòng)。

工作時(shí)，瓶蓋由皮帶輸送至定位擋塊處，當(dāng)取蓋臂運(yùn)動(dòng)到左邊時(shí)，由真空吸口和真空吸盤(pán)完成取蓋動(dòng)作。當(dāng)取蓋臂運(yùn)動(dòng)到右邊時(shí)，真空吸口切斷真空并與大氣相通，瓶蓋吸盤(pán)放開(kāi)瓶蓋，使瓶蓋套放在瓶口上，從而完成一次上蓋動(dòng)作。

3 旋蓋機(jī)構(gòu)

外蓋的旋入、旋緊是螺旋封口不可缺少的工序。旋擰瓶蓋是由旋蓋機(jī)構(gòu)完成的，旋蓋機(jī)構(gòu)作為旋蓋機(jī)的關(guān)鍵部件，直接影響作業(yè)效率和封口質(zhì)量。為滿(mǎn)足旋緊要求，有多種扭矩控制機(jī)構(gòu)可選用。

3.1 搓滾式旋蓋機(jī)構(gòu)

搓滾式旋蓋機(jī)構(gòu)如圖7所示。

圖7 搓滾式旋蓋機(jī)構(gòu)

其工作原理：通過(guò)橡膠旋蓋輪與瓶蓋外表面產(chǎn)生摩擦力，從而擰緊瓶蓋。

夾持皮帶在夾持皮帶馬達(dá)驅(qū)動(dòng)下將上完瓶蓋的瓶子夾持往前輸送，當(dāng)瓶蓋通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)的一對(duì)橡膠旋蓋輪時(shí)，旋蓋輪在旋蓋馬達(dá)驅(qū)動(dòng)下會(huì)在瓶蓋外表面產(chǎn)生一定的搓滾摩擦力矩，此摩擦力矩使瓶蓋轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，從而將瓶蓋擰緊在有螺紋的瓶口上。

3.2 夾持式旋蓋機(jī)構(gòu)

夾持式旋蓋機(jī)構(gòu)如圖8所示。

圖8 夾持式旋蓋機(jī)構(gòu)

當(dāng)上好瓶蓋的瓶子隨工作轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)至旋蓋工位時(shí)，旋蓋頭在機(jī)箱內(nèi)氣缸的作用下向下運(yùn)行。同時(shí)，旋蓋頭在旋蓋電機(jī)的帶動(dòng)下做高速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)旋蓋頭下行到某一位置時(shí)，其內(nèi)壁會(huì)摩擦到瓶蓋的外表面，瓶蓋在此摩擦力的作用下旋轉(zhuǎn)起來(lái)，從而將瓶蓋擰緊在瓶口上。然后，瓶子隨轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)至出瓶工位，即完成一次旋蓋動(dòng)作。

在旋蓋時(shí)，既要保證旋緊，又要保證不損壞瓶口或瓶蓋，所以，對(duì)旋蓋頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)有特殊要求。旋蓋頭機(jī)構(gòu)的組成主要有2種結(jié)構(gòu)[3]。

3.2.1 杠桿式夾持旋蓋頭

圖9為杠桿式夾持旋蓋頭結(jié)構(gòu)。旋蓋頭下降抓住瓶蓋并將瓶蓋帶到瓶口上，當(dāng)瓶蓋與瓶口接觸時(shí)碰到旋蓋頭內(nèi)的橡皮膠墊，通過(guò)擋板推動(dòng)杠桿式爪子，以便將瓶蓋抓得更緊。旋蓋頭在沿下行軌運(yùn)行和轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將瓶蓋旋緊。瓶蓋旋緊后超過(guò)一定力量時(shí)，內(nèi)摩擦片打滑，旋蓋頭停止轉(zhuǎn)動(dòng)以防損壞瓶蓋和瓶子。摩擦力的大小可以通過(guò)調(diào)節(jié)螺母、緊定螺絲、彈簧座從而改變彈簧的壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)。

圖9 杠桿式夾持旋蓋頭結(jié)構(gòu)

3.2.2 夾頭式夾持旋蓋頭

圖10為夾頭式夾持旋蓋頭結(jié)構(gòu)。旋蓋夾頭由取蓋夾頭和抓蓋夾頭2片組成。取蓋夾頭、升降軸與定位凸輪及摩擦離合器固連，抓蓋夾頭、升降套與升降塊固連。定位凸輪與升降塊分別在固定凸輪（圖中未表示）的控制下均可做上下運(yùn)動(dòng)。旋蓋開(kāi)始前，2片夾頭上下錯(cuò)開(kāi)，這時(shí)并不旋轉(zhuǎn)，在旋蓋頭接近進(jìn)蓋工位時(shí)，定位凸輪控制取蓋夾頭略微下降，完成取蓋動(dòng)作。緊接著，升降塊控制抓蓋夾頭迅速下降，與取蓋夾頭一起完成抓蓋動(dòng)作，與此同時(shí)，定位凸輪擺脫擋塊的作用，摩擦離合器重新轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)升降軸使2片夾頭一起旋轉(zhuǎn)。2片夾頭抓緊蓋子旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，在定位凸輪和升降塊的控制下，又逐步下降，完成旋蓋動(dòng)作。待螺旋到底時(shí)，若夾頭仍向下旋轉(zhuǎn)，則摩擦離合器因阻力過(guò)大而打滑，避免擰壞瓶蓋和瓶子。隨后，擋塊下降重新頂住定位凸輪，使2片夾頭停止轉(zhuǎn)動(dòng)。最后，抓蓋夾頭和取蓋夾頭分別在升降塊和定位凸輪的控制下先后上升，脫離瓶蓋恢復(fù)至原始位置。

圖10 夾頭式夾持旋蓋頭結(jié)構(gòu)

4 結(jié)語(yǔ)

旋蓋機(jī)是自動(dòng)包裝生產(chǎn)線(xiàn)的主要設(shè)備之一，常用于玻璃瓶或PET瓶的螺紋蓋封口。本文介紹了旋蓋機(jī)的主要典型工作機(jī)構(gòu)，包括理蓋機(jī)構(gòu)、上蓋機(jī)構(gòu)、旋蓋機(jī)構(gòu)。通過(guò)不同的理蓋、上蓋、旋蓋機(jī)構(gòu)組合，可以構(gòu)成不同結(jié)構(gòu)的旋蓋機(jī)。當(dāng)然，隨著未來(lái)包裝市場(chǎng)的發(fā)展，我們應(yīng)隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，繼續(xù)瞄準(zhǔn)世界先進(jìn)水平，以高智能、高效率、高質(zhì)量為發(fā)展方向，加快國(guó)產(chǎn)設(shè)備的創(chuàng)新步伐，開(kāi)發(fā)出更多的高效、節(jié)能、環(huán)保的旋蓋設(shè)備。

［1］鄭濤，康利梅，梁萍.旋蓋機(jī)旋蓋失效分析［J］.包裝工程，2011，32（19）

［2］張有良，徐強(qiáng)，常曉煜，等.沖瓶稱(chēng)重灌裝旋蓋一體機(jī)的設(shè)計(jì)［J］.包裝與食品機(jī)械，201129（2）

［3］孫懷遠(yuǎn).藥劑設(shè)備原理與設(shè)計(jì)［M］.上海：華東理工大學(xué)出版社，2012