0 前言

隨著啤酒、飲料包裝生產(chǎn)線向高速化自動(dòng)化發(fā)展，殺菌機(jī)、冷溫瓶機(jī)等隧道噴淋設(shè)備對(duì)于自動(dòng)化的要求越來越高。目前多采用半自動(dòng)化出瓶輸送系統(tǒng)，無法滿足日益增長的需求[1-2]。啤酒、飲料生產(chǎn)中，主要用玻璃瓶、易拉罐、PET瓶等分裝，用不同走向的多個(gè)輸送段組成的輸送系統(tǒng)串聯(lián)殺菌機(jī)或冷溫瓶機(jī)[3]。瓶子在設(shè)備內(nèi)部輸送過程中，有一種多列的擠壓出瓶方式，應(yīng)用廣泛。通常，設(shè)備內(nèi)部出瓶輸送段過渡中，為了保證過渡平穩(wěn)，設(shè)計(jì)一靜止的平板，將兩輸送段平緩連接，生產(chǎn)時(shí)利用后面的瓶子與輸送帶摩擦形成的推力，將輸送帶上的瓶子跨過靜止的平板推到另一條輸送帶上，自動(dòng)完成瓶子輸送帶轉(zhuǎn)換，簡單而高效。但是生產(chǎn)結(jié)束或更換品種時(shí)，少量的瓶子停留在設(shè)備主傳動(dòng)鏈網(wǎng)與出瓶輸瓶線鏈板之間的靜止平板上，需要人工移動(dòng)，影響貼標(biāo)、裝箱等下游工序，并增加能耗[4]；同時(shí)，增加員工被水淋濕甚至燙傷的風(fēng)險(xiǎn)。因此，如何實(shí)現(xiàn)殺菌機(jī)、冷溫瓶機(jī)出瓶輸送系統(tǒng)自動(dòng)化是迫切需要解決的問題，本文以殺菌機(jī)出瓶系統(tǒng)為例，研究實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的方法。

1 殺菌機(jī)出瓶系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

1.1 出瓶系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

目前被各主機(jī)廠廣泛采用的普通隧道式殺菌機(jī)出瓶輸送系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，出瓶輸送段（件1）與設(shè)備內(nèi)部輸送段（件2）之間，設(shè)置有多個(gè)相同且固定在梁上的過渡板（件3），實(shí)現(xiàn)瓶子（件4）從主傳動(dòng)鏈網(wǎng)到出瓶輸送段的平緩過渡，構(gòu)成出瓶輸送系統(tǒng)。

1.2 出瓶系統(tǒng)工作原理分析

生產(chǎn)時(shí)，瓶子在輸送段傳動(dòng)鏈網(wǎng)上緩慢勻速向出瓶輸送段運(yùn)動(dòng)，在輸送段鏈網(wǎng)上，瓶子與鏈網(wǎng)之間靜摩擦產(chǎn)生的推力始終作用在其停留在過渡板的瓶子上，將前面的瓶子通過擠壓的方式跨過固定的過渡板推到出瓶輸送段上，完成瓶子的轉(zhuǎn)運(yùn)。

圖1 傳統(tǒng)殺菌機(jī)出瓶輸送系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

當(dāng)生產(chǎn)結(jié)束或更換種類時(shí)，后續(xù)沒有瓶子供給，過渡板上的瓶子無法自動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)至輸送段上，此時(shí)只能通過人工干預(yù)。

2 采用自動(dòng)推瓶裝置的出瓶段輸送系統(tǒng)

2.1 推瓶裝置結(jié)構(gòu)分析

因此需要增加推瓶裝置，包括驅(qū)動(dòng)部分、推瓶模塊以及檢測裝置，如圖2所示。

驅(qū)動(dòng)部分包括傳動(dòng)軸（件8）、減速機(jī)（件9）和固定在殺菌機(jī)墻板上的軸承座（件7）；軸通過位于殺菌機(jī)兩側(cè)墻板上軸承座固定，減速機(jī)與傳動(dòng)軸通過鍵槽連接傳動(dòng)，使得后續(xù)的推瓶模塊可以沿傳動(dòng)軸的軸線做圓周轉(zhuǎn)動(dòng)。

推瓶模塊包括推桿（件5）和擺臂（件6），擺臂和傳動(dòng)軸固定，推桿組件由兩根圓管組成，通過一組連接塊焊接成型，推桿表面需鏡面處理，以免造成瓶子表面損壞。

檢測裝置包括推桿位置檢測（件11）和瓶子位置檢測（件12）。推桿檢測為接近開關(guān)，通過檢測套在軸上的碼盤（件10）在圓周方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)位置來確定擺臂的起始和終止位置。對(duì)射式光電開關(guān)檢測瓶子的排布情況，沒有瓶流時(shí)發(fā)出信號(hào)。

2.2 推瓶裝置的工作原理

正常生產(chǎn)時(shí)，推桿處于起始位置，高于瓶口。后續(xù)瓶源擠壓力瓶流向前移動(dòng)，在停產(chǎn)收線時(shí)，一些瓶子滯留在出口過渡板上，光電開關(guān)發(fā)出信號(hào)，電機(jī)啟動(dòng)，通過減速機(jī)帶動(dòng)擺臂沿軸線方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)推桿擺動(dòng)到終止位置，將滯留瓶子推出至出瓶輸送段上，此時(shí)推桿檢測發(fā)出信號(hào)，電機(jī)反轉(zhuǎn)，推桿和擺臂自動(dòng)復(fù)位。

2.3 采用推瓶裝置優(yōu)勢

由上分析可知，自動(dòng)推瓶裝置設(shè)計(jì)有檢測裝置，連桿轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，構(gòu)建了生產(chǎn)檢測、瓶子推動(dòng)、連桿復(fù)位閉環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)過渡位置的瓶子的自動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)，避免人工干預(yù)，提高整線的自動(dòng)化、智能化水平。

圖2 推瓶裝置

檢測裝置利用計(jì)時(shí)的方式檢測瓶子的間隔，可以有效覆蓋更換瓶型和結(jié)束生產(chǎn)兩種最常用模式下，智能啟停推動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)。

電機(jī)減速機(jī)帶動(dòng)連桿轉(zhuǎn)動(dòng)，以長軸推動(dòng)瓶子，實(shí)現(xiàn)瓶子的慢速、連續(xù)移動(dòng)，連桿表面鏡面處理，不會(huì)造成瓶子劃傷、傾倒。

連桿復(fù)位檢測裝置與轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)聯(lián)動(dòng)控制，保證機(jī)推動(dòng)機(jī)構(gòu)不工作時(shí)，連桿處于安全位置待命，不會(huì)對(duì)包裝物的正常生產(chǎn)產(chǎn)生影響。

在實(shí)際生產(chǎn)中，往往無法確定余下的瓶子的停留位置，可將自動(dòng)推瓶裝置設(shè)計(jì)成可調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)，即使瓶子停留在靠近過渡板附近設(shè)備內(nèi)部主傳動(dòng)鏈網(wǎng)上，推瓶裝置同樣可以將余下的尾瓶推至出瓶輸送段上。