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畢業(yè)設計報告(論文) 論文(設計)題目 自動旋蓋機理蓋器的設計 作者所在系別 機械工程系 作者所在專業(yè) 機械設計制造及其自動化 作者所在班級 作 者 姓 名 作 者 學 號 指導教師姓名 指導教師職稱 副教授 完 成 時 間 2012 年 06 月 畢業(yè)論文 畢業(yè)設計(論文)任務書(理工類) 學生姓名： 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 學 號： 指導教師： 職 稱： 副教授 完成時間： 畢業(yè)設計(論文)題目：自動旋蓋機理蓋器的設計 縱向課題（ ） 理論研究（ ）教師科研 課 題 橫向課題（√ ） 應用研究（ ） 教師自擬課題（ ） 應用設計（ √）題目來源 學生自擬課題（ ） 題目類型 其 他（ ） 注：請直 接在所屬 項目括號 內打 “√” 總體設計要求及技術要點： 1980 年以后， 電動閥投入使用， 隨著酒閥的自動化程度的提高， 整機的傳動 系統(tǒng)、液、氣控制系統(tǒng)、送蓋系統(tǒng)都做了改進。目前， 世界含氣飲料灌裝壓蓋設備 朝“高速度、高精度， 自動化灌裝” 、“由繁到簡”、“高質量、保鮮灌裝” 、“低噪音” 、“兼用化” 五個方面發(fā)展。 旋蓋機的主要功能是將塑料旋蓋，端正牢固地密封在塑料瓶口上。主要結構有傳動、 理蓋、送蓋滑道、旋蓋頭等幾個部分。 封蓋傳動 由主驅動渦輪減速箱輸出軸上的齒輪來驅動封蓋機工作。 旋蓋頭 封蓋機每旋轉一周，各沖頭在凸輪的控制下升降一個行程，由旋蓋頭自身的 旋轉將瓶蓋旋緊在瓶口上使膠墊變形而達到密封。 理蓋器 瓶蓋料斗底部有一理蓋攪拌器，傳動靠一部 0.25KW 的電動機帶動渦輪減速 器實現(xiàn)理蓋。理蓋器的送蓋速度應大于 150 個/分。 瓶蓋滑道 經過理蓋起的處理瓶蓋通過滑道送往壓蓋沖頭的下端，而且經過一個翻蓋 自動剔除裝置，確保正蓋連續(xù)送給。在滑道最下端有一個空氣噴嘴，能夠將瓶蓋順利 吹入抓蓋頭內。 工作環(huán)境及技術條件： 在環(huán)境溫度在 20 度的情況下，能一次將配料成分純凈水和 CO2 氣體混合成符合 人們口感要求的液體飲料，灌裝于飲料瓶中并封蓋.在此過程中,減少了成品被污染的 機會,使產品質量大大提高.減輕工人勞動強度. 畢業(yè)論文 1．理蓋器設計。 根據(jù)要求，確定上轉盤、下轉盤、出蓋口的結構。重點解決正蓋輸出反蓋擋回 的問題。提供形式為圖紙。 2．上、下滑道設計。 設計上、下滑道板，支板，出蓋口等部件，重點解決瓶蓋連續(xù)送給問題，反蓋自 動剔除問題，提供形式為圖紙。 3．理蓋器的調整。 重點解決不同高度的防盜蓋自動問題，提供形式為圖紙。 時間進度安排： 第一階段：搜集資料，學習一些相關知識。寫出開題報告，文獻綜述，英文翻譯。 （第 5－第 7 周） 。 第二階段：旋蓋理蓋部分設計（第 8-第 12 周） 第三階段：檢驗，修正（第 13-第 14 周） 第四階段：總結，論文編寫。 （第 15-第 17 周） 第五階段：準備答辯。 指導教師簽字： 年 月 日 教研室主任意見： 教研室主任簽字： 年 月 日 畢業(yè)論文 摘 要 旋蓋機理蓋系統(tǒng)作為旋蓋機的重要組成部分，其作用是將雜亂堆積的皇冠瓶蓋進行 快速整理和排序并準確地輸送到旋蓋位置，其理蓋的準確性和速度直接影響到灌裝生產 線的產量。本文首先介紹了理蓋器設計，接著介紹了上、下滑道設計，隨后針對正蓋輸 出反蓋擋回的問題，瓶蓋連續(xù)送給問題以及反蓋自動剔除問題進行改進完善，最后對文 章進行總結。 關鍵詞 自動旋蓋機 理蓋系統(tǒng) 理蓋器 畢業(yè)論文 Abstract Capping mechanism cover system as an important part of the capping machine, its role is to be disorderly deposits crown cap for rapid collation and sort and accurate transmission to the capping position, its cover sorting accuracy and speed affects directly the filling production line output. This paper introduces the design of the cover, and then describes the design, the glide path，after the positive cover output reverse cover retaining back problems, and the cover cap continuous to automatic elimination problems is improved. Finally, the summary of the article. Capping mechanism cover system as an important part of the capping machine, its role is to be disorderly deposits crown cap for rapid collation and sort and accurate transmission to the capping position, its cover sorting accuracy and speed affects directly the filling production line output. This paper introduces the design of the cover, and then describes the design, the glide path，after the positive cover output reverse cover retaining back problems, and the cover cap continuous to automatic elimination problems is improved. Finally, the summary of the article. Key Words automatic capping machine cover arranging system cap sorter 畢業(yè)論文 目 錄 摘 要 ABSTRACT 第 1 章 緒論 ..................................................................................................................................1 1.1 課題背景 ............................................................................................................................1 1.2 主要研究內容 ....................................................................................................................2 1.3 設計方案與技術要求 ........................................................................................................2 第 2章 自動旋蓋機的發(fā)展 ..........................................................................................................3 2.1 自動旋蓋機的發(fā)展背景 ....................................................................................................3 2.2 我國的發(fā)展現(xiàn)狀 ................................................................................................................4 第 3章 理蓋器的發(fā)展 ..................................................................................................................6 3.1 理蓋器的用途 ....................................................................................................................6 3.2 我國的發(fā) 展 現(xiàn)狀 ...............................................................................................................6 3.3 國 外 發(fā) 展 現(xiàn) 狀 ..................................................................................................................6 3.4 瓶 蓋 的 種 類 ......................................................................................................................7 3.5 理蓋器的種類 ....................................................................................................................8 第 4 章 理蓋器的設計 ................................................................................................................10 4.1 理蓋器的結構和工作過程 ..............................................................................................10 4.2 瓶蓋定向原理 ..................................................................................................................14 第 5 章 上、下滑道的設計 ........................................................................................................18 5.1 反蓋自動剔除原理 ..........................................................................................................18 5.2 保證蓋子的正確性 ..........................................................................................................18 第 6 章 主要參數(shù)的計算 ............................................................................................................20 6.1 生產能力 ..........................................................................................................................20 6.2 底盤轉速 ..........................................................................................................................20 6.3 上轉盤與下轉盤之間的間距 ..........................................................................................21 6.4 儲蓋筒傾角 ......................................................................................................................22 畢業(yè)論文 第 7章 結論 ................................................................................................................................23 致 謝 ......................................................................................................................................24 參考文獻 ......................................................................................................................................25 畢業(yè)論文 0 第 1 章 緒論 1.1 課題背景 自動旋蓋機理蓋器是一種應用在飲料包裝生產工廠的設備機器。它的作用是通過一 系列的整理，傳送，實現(xiàn)飲料瓶蓋的自動化供料，其中瓶蓋的狀態(tài)是統(tǒng)一朝上或朝下的， 然后通過輸出滑道供料給其他裝置。在液體飲料自動灌裝生產線上，需要采用理蓋器和 供送機構將料斗中雜亂堆置的酒瓶蓋整理成定向正確的瓶蓋流，供送到封口機的機頭處； 因此，理蓋器和供送機構就成為整條灌裝生產線的“咽喉”，其理蓋的準確性和供送速 度直接影響到灌裝生產線的產量。理蓋系統(tǒng)由于處于飲料生產的一環(huán)，缺它不可：使用 它，可以提高工廠的作業(yè)效率，減少人力成本，實現(xiàn)無人化，自動化操作，同時也提高 安全性，所以它的重要性與日俱增，研究它的重要性也迫在眉睫。目前很多企業(yè)都缺少 相應的理蓋器產品，市場前景很大，相對于國外的理蓋器技術，目前發(fā)展具有自主產權 的理蓋器技術意義重大。 液體罐裝機械有相當一部分用于食品行業(yè)，尤其是飲料制造業(yè)，以 PET 瓶為包裝容 器的飲料包裝，占整個飲料行業(yè)包裝市場的 60％以上。近年來，隨著食品飲料工業(yè)向大 規(guī)模高效率方向發(fā)展，國際上先進的灌裝線生產能力一般都在 3 0 0—5 0 0 瓶／min， 旋蓋機是自動灌裝生產線的主要設備之一，用于 PET 瓶的螺紋封口，理蓋系統(tǒng)作為旋蓋 機的重要組成部分，其作用是將雜亂堆積的瓶蓋進行快速整理和排序并準確地輸送到旋 蓋位置，因此，理蓋系統(tǒng)就成為整條灌裝生產線的“咽喉”，而理蓋的準確性和供送速 度直接影響到該灌裝生產線的產量。常用的理蓋形式有電磁振動式和回轉式，其中電磁 振動式理蓋器由于結構復雜、振動噪音大、瓶蓋磨損大、效率低等原因難以滿足現(xiàn)代包 裝機械的需要； 理蓋形式可整理金屬蓋、塑料蓋等，但還存在結構復雜、裝配維修困難、理蓋速度可調 范圍小等不足。有必要設計一種結構簡單、效率高、調速范圍大、制造、安裝方便的理 蓋系統(tǒng)。 飲料灌裝線理蓋器由于處于飲料生產的一環(huán)，缺它不可：使用它，可以提高工廠的 作業(yè)效率，減少人力成本，實現(xiàn)無人化，自動化操作，同時也提高安全性，所以它的重 要性與日俱增，研究它的重要性也迫在眉睫。鑒于理蓋器的重要性，有不少工程技術人 員對此進行了認真的研究，提出來多種不同的設計方案。雖然這些設計方案各有特色， 但也存在一些不足之處：如“斜斗式理蓋器” ，不能用于瓶蓋高度大于直徑的場合，定向 正確的瓶蓋在通過“瓶蓋定向通道”時，可能會出現(xiàn)卡蓋現(xiàn)象，瓶蓋尺寸改變時，瓶蓋 定向通道的間隙調整不太方便等。 包裝是食品生產中必不可少的一個環(huán)節(jié)，而啤酒及其他碳酸飲料在人們的生活中已 占據(jù)了重要的地位，從而也帶動了灌裝機械的發(fā)展。 畢業(yè)論文 1 目前很多企業(yè)都缺少相應的理蓋機產品，市場前景很大，相對于國外的理蓋機技術， 目前發(fā)展具有自主產權的理蓋機技術意義重大。 1.2 主要研究內容 第一部分是根據(jù)要求，確定上轉盤、下轉盤、出蓋口的結構。重點解決正蓋輸出反 蓋擋回的問題。 第二部分是設計上、下滑道板，支板，出蓋口等部件，重點解決瓶蓋連續(xù)送給問題， 反蓋自動剔除問題。 第三部分是對理蓋器的整體進行調整與完善。 1.3 設計方案與技術要求 皇冠蓋理蓋器作為供送系統(tǒng)的一種，在灌裝機械方面有廣泛的應用。在日常生活中， 生產量大的瓶裝啤酒、汽水、白酒等基本上采用的是皇冠蓋，這就使我們研究皇冠蓋理 蓋的方法有一定的普遍性。 通過對理蓋器的設計 將雜亂堆積的皇冠瓶蓋進行快速整理和 排序并準確地輸送到旋蓋位置，有效提高灌裝生產線的工作效率。 畢業(yè)論文 2 第 2章 自動旋蓋機的發(fā)展 2.1 自動旋蓋機的發(fā)展背景 包裝機械是為商品進入市場提供保護、方便流通、促進銷售及提高附加值而完成生 產過程的技術裝備。它是包裝工業(yè)，同時也是機械工業(yè)的重要組成部分，可以說沒有現(xiàn) 代化的包裝機械，就沒有現(xiàn)代化的包裝工業(yè)。液體灌裝是包裝的重要組成部分，液體灌 裝機械有相當大的部分用于食品行業(yè)，尤其是飲料行業(yè)。灌裝就是將特定量的液態(tài)產品 加注到一定容積和形狀的容器中，以便于貯存、運輸和使用的一種產品包裝形式。隨著 包裝工業(yè)的發(fā)展，特別是化工、飲料工業(yè)的迅猛發(fā)展，我國對高品質罐裝機械的需求量 不斷增加。伴隨人們的需求不斷變化，灌裝容器的形狀和樣式也千變萬化。灌裝形式的 多樣化，對灌裝機械的自動化、現(xiàn)代化提出了挑戰(zhàn)。目前國內灌裝生產線中廣泛使用的 旋開蓋封口機大多為直線式旋蓋機，由皮帶對蓋頂部搓壓摩擦而將蓋旋緊，而且多為單 頭。這種結構緊湊，機構簡單，但在使用實踐中，旋蓋力度較難把握，生產效率較低。 如果能夠實現(xiàn)自動選蓋、旋蓋，旋蓋力度合適，則可以適合目前市場上大多數(shù)塑料瓶蓋 的旋緊和效率要求。 我國罐裝機械制造行業(yè)起步較晚，20世紀60年代前，基本上是空白，那時國內啤酒 廠和汽水廠都是使用美國和日本30～40年代的設備，設備陳舊，工藝落后。70年代我國 先后引進了一些國外灌裝生產線，在一些飲料生產企業(yè)提高技術裝備的同時，也促進了 我國罐裝機械的發(fā)展。一些企業(yè)在消化吸收國外技術的基礎上，仿制開發(fā)了各種中、小 型灌裝設備。80年代，我國采用技術貿易方式，引進日本三菱公司18000瓶/h寒氣飲料灌 裝線制造技術，推出了國產化生產線，技術進步成為當時國內灌裝生產線的主流和代表； 隨后又在消化吸收的基礎上自行研制出20000瓶/h的啤酒罐生產線，產品技術和質量指標 達到國際80年代末水平，滿足了國內中型啤酒廠的需求。直到2001年廣東輕工業(yè)集團公 司、安徽龍津啤酒有限責任公司和江南大學生物工程學院等單位共同開發(fā)出我國首條啤 酒無菌灌裝設備，用于純生啤酒的灌裝。可見，我國灌裝機械的艱難。我國現(xiàn)有的旋蓋 機得到大量應用，發(fā)展迅猛，每年以10%以上的平均增長速度發(fā)展，高于同期國民經濟增 長速度，產品水平上了新臺階，開始出現(xiàn)規(guī)?；?、成套化、自動化的趨勢，傳動復雜、 技術含量高的設備開始出現(xiàn)。但是與國外先進水平仍然存在一定差距，高新技術應用少， 新材料、新工藝推廣慢?；旧线€處于消化吸收國外先進技術的基礎上，然后進行改造 和仿制，自主開發(fā)和創(chuàng)新能力有限。 旋蓋機是自動灌裝機械系統(tǒng)中的主要部件，主要用于玻璃瓶或 PET 瓶的螺紋蓋封口。 由于螺紋蓋具有封口快捷、開啟方便及開啟后可以重新封好等優(yōu)點，使其在許多產品的 包裝中應用越來越廣泛，諸如飲料、酒類、調味料、化妝品及藥品等瓶包裝的封口就大 畢業(yè)論文 3 量采用螺紋蓋封口。因此，設計一臺常壓式自動灌裝旋蓋機具有一定的實際意義和良好 的經濟效益。 2.2 我國的發(fā)展現(xiàn)狀 我國罐裝機械制造行業(yè)起步較晚，20世紀60年代前，基本上是空白，那時國內啤酒 廠和汽水廠都是使用美國和日本30～40年代的設備，設備陳舊，工藝落后。70年代我國 先后引進了一些國外灌裝生產線，在一些飲料生產企業(yè)提高技術裝備的同時，也促進了 我國罐裝機械的發(fā)展。一些企業(yè)在消化吸收國外技術的基礎上，仿制開發(fā)了各種中、小 型灌裝設備。80年代，我國采用技術貿易方式，引進日本三菱公司18000瓶/h寒氣飲料灌 裝線制造技術，推出了國產化生產線，技術進步成為當時國內灌裝生產線的主流和代表； 隨后又在消化吸收的基礎上自行研制出20000瓶/h的啤酒罐生產線，產品技術和質量指標 達到國際80年代末水平，滿足了國內中型啤酒廠的需求。直到2001年廣東輕工業(yè)集團公 司、安徽龍津啤酒有限責任公司和江南大學生物工程學院等單位共同開發(fā)出我國首條啤 酒無菌灌裝設備，用于純生啤酒的灌裝?？梢?，我國灌裝機械的艱難。我國現(xiàn)有的旋蓋 機得到大量應用，發(fā)展迅猛，每年以10%以上的平均增長速度發(fā)展，高于同期國民經濟增 長速度，產品水平上了新臺階，開始出現(xiàn)規(guī)?；?、成套化、自動化的趨勢，傳動復雜、 技術含量高的設備開始出現(xiàn)。但是與國外先進水平仍然存在一定差距，高新技術應用少， 新材料、新工藝推廣慢?；旧线€處于消化吸收國外先進技術的基礎上，然后進行改造 和仿制，自主開發(fā)和創(chuàng)新能力有限。 旋蓋機是自動灌裝機械系統(tǒng)中的主要部件，主要用于玻璃瓶或 PET 瓶的螺紋蓋封口。 由于螺紋蓋具有封口快捷、開啟方便及開啟后可以重新封好等優(yōu)點，使其在許多產品的 包裝中應用越來越廣泛，諸如飲料、酒類、調味料、化妝品及藥品等瓶包裝的封口就大 量采用螺紋蓋封口。因此，設計一臺常壓式自動灌裝旋蓋機具有一定的實際意義和良好 的經濟效益。如圖 2.2 所示： 畢業(yè)論文 4 圖 2.2 hyxg-1 型全自動旋蓋機 畢業(yè)論文 5 第 3章 理蓋器的發(fā)展 3.1 理蓋器的用途 理蓋器利用蓋子重量的不均衡性將符合條件的蓋子提升，不符合條件的蓋子落下再 提升，直到符合提升條件，所以理蓋這部分直接將要理順的瓶蓋直接倒入放蓋槽就可以， 設備直接通過理蓋傳送帶將符合條件的蓋子理順提升到傳送帶里，放蓋裝置將理順的蓋 子直接掛靠在隨傳送帶移動的瓶子頂端，然后用定位裝置將蓋子定位，即完成理蓋落蓋 的過程，全部理蓋落蓋過程不需要人工干預。 理蓋器一般主要由兩部分構成，自動理蓋部分跟落蓋部分。它包括瓶蓋提升輸送帶 及料倉，所述提升輸送帶設有承載瓶蓋的橫向擋條，所述提升輸送帶有一部份區(qū)段的傾 斜角度和擋條之間具有以下配合關系：處于該區(qū)段的反蓋重心位于擋條之外，處于該區(qū) 段的正蓋重心位于擋條之內。本發(fā)明利用瓶蓋的重心與其幾何中心不重合的特點，使反 蓋在自身重力的作用下，在提升輸送帶的上述區(qū)段跌出擋條，自由落回料倉，完成理蓋， 因此，對瓶蓋影響較小，在理蓋時瓶蓋不易破損，并且可以同時對多個蓋子整理，能成 倍地提高理蓋效率。 3.2 我國的發(fā) 展 現(xiàn)狀 縱觀國內理蓋機的設計、制造和生產使用情況，其發(fā)展前景是很光明的，特別是目 前國內已擁有一批專門從事理蓋機科研、設計和制造的技術隊伍，以及制造理蓋機的單 位，積累了一定的生產使用經驗，為發(fā)展、完善和提高理蓋機的生產技術水平，打下了 良好的基礎，因此，發(fā)展國產理蓋機具有很多有利條件 。 發(fā)展國產理蓋機有如下幾個有利條件：國內已擁有一批專業(yè)科技隊伍；已有一批專 業(yè)制造單位；國產機型已基本能滿足生產需要；已能生產與理蓋機配套的控制元器件； 國產理蓋機價格較便宜；國產理蓋機的備品備件容易解決；售后服務較周到及時。 但現(xiàn)實中也依然存在很多不足，最主要就是體現(xiàn)在我們的自主研發(fā)能力較德國、日 本等發(fā)達國家而言尚且太過薄弱，實際上許多中小企業(yè)如今正深陷在仿造國外理蓋機的 泥潭中。 今天的整體機械自動化設備越來越復雜，速度越來越快，理蓋機面臨的挑戰(zhàn)是越來 越多，首先其一就是作業(yè)效率的問題，這是每個國家科研工作者們共同面臨的問題。 3.3 國 外 發(fā) 展 現(xiàn) 狀 60 年 代 始 ， 在 工 業(yè) 發(fā) 達 的 德 國 、 意 大 利 、 日 本 等 國 家 ， 已 相 繼 研 出 半 自 動 、 全 自 動 理 蓋 機 ， 后 來 在 結 構 和 機 型 方 面 ， 還 不 斷 作 了 改 進 和 完 善 ， 其 中 最 顯 著 的 是 磁 力 回 轉 式 王 冠 理 蓋 機 ， 作 為 供 送 系 統(tǒng) 的 一 種 ， 在 灌 裝 機 械 方 面 有 廣 泛 的 應 用 。 畢業(yè)論文 6 到 70 年 代 ， 西 德 勒 斯 （ MOLLERS） 公 司 于 1976 年 在 瓶 蓋 同 向 排 列 設 計 上 ， 為 了 快 速 ， 連 續(xù) 的 生 產 ， 發(fā) 明 了 在 瓶 蓋 進 入 旋 蓋 機 前 用 專 門 的 設 備 將 其 同 向 列 ， 單 列 輸 出 的 技 術 。 從 80 年 代 初 期 開 始 ， 我 國 大 型 飲 料 企 業(yè) 先 后 從 日 本 、 西 德 和 意 大 利 等 國 家 引 進 了 幾 十 臺 飲 料 自 動 化 理 蓋 機 設 備 。 其 中 除 了 從 西 德 勒 斯 （ MOLLERS） 公 司 和 意 大 利 OCME 公 司 引 進 幾 臺 外 ， 其 余 大 部 分 理 蓋 機 均 系 從 日 本 OKURA 公 司 和 不 二 公 司 進 口 的 。 縱 觀 國 內 理 蓋 機 的 設 計 、 制 造 和 生 產 使 用 情 況 ， 其 發(fā) 展 前 景 是 很 光 明 的 ， 特 別 是 目 前 國 內 已 擁 有 一 批 專 門 從 事 理 蓋 機 科 研 、 設 計 和 制 造 的 技 術 隊 伍 ， 以 及 制 造 理 蓋 機 的 單 位 ， 積 累 了 一 定 的 生 產 使 用 經 驗 ， 為 發(fā) 展 、 完 善 和 提 高 理 蓋 機 的 生 產 技 術 水 平 ， 打 下 了 良 好 的 基 礎 ， 因 此 ， 發(fā) 展 國 產 理 蓋 機 具 有 很 多 有 利 條 件 。 發(fā) 展 國 產 理 蓋 機 有 如 下 幾 個 有 利 條 件 ： 國 內 已 擁 有 一 批 專 業(yè) 科 技 隊 伍 ； 已 有 一 批 專 業(yè) 制 造 單 位 ； 國 產 機 型 已 基 本 能 滿 足 生 產 需 要 ； 已 能 生 產 與 理 蓋 機 配 套 的 控 制 元 器 件 ； 國 產 理 蓋 機 價 格 較 便 宜 ； 國 產 理 蓋 機 的 備 品 備 件 容 易 解 決 ； 售 后 服 務 較 周 到 及 時 。 但 現(xiàn) 實 中 也 依 然 存 在 很 多 不 足 ， 最 主 要 就 是 體 現(xiàn) 在 我 們 的 自 主 研 發(fā) 能 力 較 德 國 、 日 本 等 發(fā) 達 國 家 而 言 尚 且 太 過 薄 弱 ， 實 際 上 許 多 中 小 企 業(yè) 如 今 正 深 陷 在 仿 造 國 外 理 蓋 機 的 泥 潭 中 。 今 天 的 整 體 機 械 自 動 化 設 備 越 來 越 復 雜 ， 速 度 越 來 越 快 ， 理 蓋 機 面 臨 的 挑 戰(zhàn) 是 越 來 越 多 ， 首 先 其 一 就 是 作 業(yè) 效 率 的 問 題 ， 這 是 每 個 國 家 科 研 工 作 者 們 共 同 面 臨 的 問 題 。 3.4 瓶 蓋 的 種 類 目 前 飲 料 行 業(yè) 常 見 的 瓶 蓋 種 類 主 要 有 兩 種 ， 一 是 PET 塑 料 蓋 ， 二 是 皇 冠 蓋 。 3.4.1 PET 塑料蓋 PET 瓶蓋主要由塑料材料制成，廣泛應用于液體灌裝食品行業(yè)，尤其是飲料制造業(yè)。 以 P E T 瓶為包裝容器的飲料包裝，占整個飲料行業(yè)包裝市場的 6 0％以上。近年來，隨 著食品飲料工業(yè)向大規(guī)模高效率方向發(fā)展，國際上先進的灌裝線生產能力一般都在 300—500 瓶／m i n，旋蓋機是自動灌裝生產線的主要設備之一，能用于 P E T 瓶的螺紋 封口，塑料蓋理蓋系統(tǒng)作為旋蓋機的重要組成部分，其作用是將雜亂堆積的瓶蓋進行快 速整理和排序并準確地輸送到旋蓋位置，因此，理蓋系統(tǒng)就成為整條灌裝生產線的“咽 喉” ，而理蓋的準確性直接影響到灌裝生產線的產量。如圖 3.1 所示： 畢業(yè)論文 7 圖 3.1 PET 塑料瓶蓋 3.4.2 皇 冠 蓋 目前通用的皇冠蓋亦稱王冠蓋，主要應用于酒類飲料中，特別是啤酒行業(yè)，啤酒瓶 采用可循環(huán)利用的玻璃瓶，與之最為匹配的就是皇冠蓋。因為皇冠蓋有其獨特的優(yōu)勢： 第一皇冠蓋加工工藝簡單，方便于大批量的生產，成本較低。第二能夠進行回收循環(huán)利 用，減少了資源的浪費，有利于生態(tài)平衡和可持續(xù)發(fā)展。第三冠蓋邊緣的波褶形蓋裙能 保證啤酒瓶的密封，使啤酒保持長時間的質量合格，口感順滑。 鐵統(tǒng)的皇冠蓋的基材為 0.23-0.28mm 厚的鍍鉻或鍍錫鋼板，經沖壓成型。冠蓋邊緣 帶有 21-24 個波褶形蓋裙。另外還要在基材上涂一層防銹漆，以防止啤酒與瓶蓋接觸導 致瓶蓋生銹。冠蓋內側帶有 pvc 粒料和漿料的墊片。封蓋時，蓋裙的相鄰折角相互夾持 并向瓶口的凹槽內彎曲緊緊包住瓶口。這樣，密封效果非常好。并且加工工藝簡單，成 本較低。如圖 3.2 所示： 圖 3.2 皇冠蓋 3.5 理蓋器的種類 常 用 的 理 蓋 形 式 有 電 磁 振 動 式 和 回 轉 式 ， 因 此 ， 理 蓋 器 也 可 分 成 兩 大 類 電 磁 振 動 畢業(yè)論文 8 類 和 回 轉 類 。 3.5.1 電 磁 類 理 蓋 器 電 磁 振 動 式 理 蓋 器 主 要 利 用 瓶 蓋 的 外 形 特 征 和 本 身 的 材 質 屬 性 (它 的 材 料 為 錫 游 離 鋼 或 馬 口 鐵 )， 并 且 利 用 電 磁 原 理 使 理 蓋 轉 盤 周 邊 形 成 均 勻 的 磁 場 ， 利 用 磁 力 對 瓶 蓋 進 行 方 向 的 選 定 ， 進 而 實 現(xiàn) 蓋 子 的 定 位 、 定 向 ， 并 把 理 出 的 正 向 蓋 逐 步 送 到 滑 道 ， 供 給 壓 蓋 機 構 。 但 是 由 于 結 構 復 雜 、 振 動 噪 音 大 、 瓶 蓋 磨 損 大 、 效 率 低 等 原 因 難 以 滿 足 現(xiàn) 代 包 裝 機 械 的 需 要 ， 并 且 需 要 先 進 的 制 造 與 生 產 水 平 。 3.5.2 回 轉 式 理 蓋 器 回 轉 式 理 蓋 器 主 用 是 通 過 利 用 理 蓋 器 的 上 下 轉 盤 進 行 轉 動 ， 作 復 合 式 運 動 ， 加 以 一 定 合 理 的 定 向 篩 選 方 式 進 行 理 該 。 常 見 的 定 向 篩 選 方 式 有 “E”形 缺 口 方 式 （ 如 圖 3.3） 和 斜 斗 式 （ 如 圖 3.4） 所 示 ： 圖 3.3 “E”形 缺 口 圖 3.4 斜斗式 畢業(yè)論文 9 第 4 章 理蓋器的設計 理蓋裝置是自動封蓋機的重要組成部分,它保證向封蓋機的封蓋頭提供穩(wěn)定的定向正 確的瓶蓋流，并直接影響封蓋機的適應性、可靠性和產量。由于結構復雜、振動噪音大、 易卡蓋、效率低等諸多原因將難以滿足現(xiàn)代包裝機械的需要。由于不同產品所使用的包 裝容器差異較大，瓶蓋的幾何形狀和尺寸也不盡相同，設計一種既能適應不同形狀和尺 寸的瓶蓋，又具有高效率、高可靠性的理蓋裝置是非常必要的。 4.1 理蓋器的結構和工作過程 理蓋器一般主要由兩部分構成，自動理蓋部分跟落蓋部分。它包括瓶蓋提升輸送帶 及儲蓋筒，所述提升輸送帶設有承載瓶蓋的橫向擋條，所述提升輸送帶有一部份區(qū)段的 傾斜角度和擋條之間具有以下配合關系：處于該區(qū)段的反蓋重心位于擋條之外，處于該 區(qū)段的正蓋重心位于擋條之內。利用瓶蓋的重心與其幾何中心不重合的特點，使反蓋在 自身重力的作用下，在提升輸送帶的上述區(qū)段跌出擋條，自由落回料倉，完成理蓋。 本文所介紹的自動旋蓋機理蓋器主要由儲蓋筒、上轉盤、下轉盤、支架及其其他一 些零件組成。 4.1.1 上轉盤 上轉盤是自動旋蓋機理蓋器的關鍵部分，它通過連接盤與電機驅動軸相聯(lián)。工作時， 上轉盤在驅動電機的帶動下以一定的速度（轉速可以調，也就是理該能力可以調節(jié)）順 時針轉動。 上轉盤的結構上比較規(guī)則，都是常規(guī)的平面和圓孔組成，加工工藝比較簡單，加工 成本低。同時，上轉盤兼容蓋子的形狀和尺寸都有大幅度的增加，更有力的保證了多種 產品的自動化生產。 在上轉盤上設置有一個由許多錐形凸起和相對應的錐形環(huán)槽構成的特殊通道。由于 瓶蓋具有一端開口，且中空的幾何構形，對蓋口朝上的瓶蓋將很容易穿過通道；而對蓋 口朝下的瓶蓋將受到錐形凸起的阻礙，并隨圓盤帶到上半區(qū)域后滑落進散堆中，再重新 定向。 上轉盤是瓶蓋定向的重要組成部分。如圖 4.1 所示： 畢業(yè)論文 10 圖 4.1 上轉盤 4.1.2下轉盤 下轉盤與上轉盤一樣，是自動旋蓋機理蓋器的關鍵部分，與上轉盤共同組成了進行 正蓋通過反蓋剔除的關鍵部件。 上轉盤與下轉盤由 3 ～4 個可調間隔套聯(lián)結。上轉盤內側有 3 ～4 個凸爪，其底面 沿邊緣有若干個錐形凸起。底板具有相對應的錐形環(huán)槽。因此在上轉盤與下轉盤之間形 成一特殊通道，其間隙由可調間隔套保證。當瓶蓋充入儲蓋筒后，通過微型電機帶動上 轉盤和下轉盤轉動，蓋口朝上的瓶蓋穿過通道進入集蓋槽，再通過滑道供給封蓋頭或瓶 口。蓋 口朝下的瓶蓋將由下轉盤帶進上半圓區(qū)域，滑落進入儲蓋筒中重新進行選擇。 如圖 4.2 所示： 畢業(yè)論文 11 圖 4.2 下轉盤 4.1.3 理蓋器支架 理蓋器支架相當于理蓋器的機架，它安裝在連接體上（連接體固定在旋蓋機機頂?shù)?安裝盤） ，上方外沿用螺栓與儲料筒相聯(lián)，內側通過螺栓、螺母和托蓋導軌調整塊與托蓋 導軌相連接，旋轉該螺栓可以調節(jié)托蓋導軌和上轉盤之間的間距來適應不同厚度的蓋子， 常規(guī)的啤酒瓶皇冠蓋厚度一定，因此在出廠前調整至合適的位置后一般不用再調節(jié)。 理蓋器支架在與出蓋滑道對接端開一坡口，使理好的蓋子能夠通過和出蓋滑道連接 塊相連接的出口滑道進入旋蓋機的取蓋工位。底座下方焊接有法蘭盤，一側與驅動電機 連接，另一側通過推力軸承和驅動軸相連接。支架的頂端帶有一凸塊并開孔，方便調試 完畢后與旋蓋機組銜接時的吊裝。 畢業(yè)論文 12 由于理蓋器支架的功能僅僅作為機架連接用，它的材質和加工工藝要求就不必太高， 該理蓋器支架整體采用 Q235 表面鍍鋅處理，這樣既能滿足使用性能又降低了成本。 4.1.4 儲蓋筒 儲蓋筒作為盛裝瓶蓋的主要容器，是蓋子自動排隊、自動輸出的重要“倉庫” 。儲蓋 筒的上方放置儲蓋筒蓋子，與下方的理蓋器上轉盤一起形成一個封閉的腔體，防止儲蓋 筒中的蓋子在電機帶動的上轉盤的旋轉離心力的作用下飛出儲蓋筒，確保理蓋器的周圍 工作環(huán)境的安全。儲蓋筒傾斜放置，在重力、慣性力或離心力作用下使其集中于平面接 合處， 瓶蓋將從任意狀態(tài)轉變到表面的幾何形狀所決定的某種穩(wěn)定狀態(tài)。保證瓶蓋連續(xù) 輸送至理蓋器的上轉盤中，進行瓶蓋定向。 儲料筒由有機玻璃制成，干凈透明，保證工作人員能從外部時刻觀察到內部的瓶蓋 數(shù)量及其工作情況，對出現(xiàn)的問題及時進行處理。儲蓋筒內側光滑，減小了瓶蓋與儲蓋 筒內壁之間的摩擦。外側美觀大方。如圖 4.3 所示： 圖 4.3 儲蓋筒 4.1.5 出蓋口 出蓋口是連接理蓋器整體的主要部件，存在于上下轉盤與滑道的連接處。其作用主 要是保證瓶蓋正常順利的從出蓋口通過，進入滑道中，是瓶蓋通過進入滑道的出口，因 此名為" 出蓋口"。 出蓋口的寬度是經過嚴格測量的，要與瓶蓋的直徑相匹配，保證合格瓶蓋能順利通 過，而不合格的則不能通過，具有一定的檢驗作用。如圖 4.4 所示： 畢業(yè)論文 13 圖 4.4 出蓋口 4.2 瓶蓋定向原理 理蓋器的工作原理是：利用皇冠蓋的外形特征和本身的材質屬性（它的材料為錫游 離鋼或馬口鐵）來實現(xiàn)蓋子的定位、定向，并把理出的正向蓋逐步送到滑道，供給壓蓋 機構。 我們所處理的皇冠蓋標準尺寸及外形如圖所示，蓋緣標準褶數(shù) 21 個，其整個蓋子的 重心靠上。 瓶蓋在定向之前，通常都是雜亂地散堆在儲蓋筒中的。散料體通常具有這樣的特點， 當把它們放入傾斜放置的兩相交平面中，在重力、慣性力或離心力作用下使其集中于平 面接合處，物料將從任意狀態(tài)轉變到表面的幾何形狀所決定的某種穩(wěn)定狀態(tài)。其中一個 畢業(yè)論文 14 平面稱為基本定向平面，另一個平面稱為導向定向平面。通常被定向的物體也可能不止 一個穩(wěn)定態(tài)，因此有一次定向和二次定向的要求。 傾斜放置的圓形儲蓋筒和上下轉盤也具有上述兩平面相同的功能。實踐表明，圓盤 回轉時，散落在料斗中的瓶蓋視其高徑比 h／D 值而大多以某一主要方位排列。這一現(xiàn) 象是由于瓶蓋力求排列得使其在理蓋環(huán)攪動瓶蓋時相互移動的阻力為最小所致 。h／D>1 的瓶蓋大多是沿圓盤弦的方位排列，其值愈大，沿弦方位定向的瓶蓋就愈多； h／D≤1 的瓶蓋多半以其端面排列在圓盤平面上，即要么是蓋口要么是蓋底與底盤平面 接觸，因此瓶蓋經過一次定向后還需二次定向。由于瓶蓋有一個共同的特點：重心位于 軸心線且靠近蓋底，因此蓋底與圓盤平面接觸的概率將大于蓋口與平面接觸的概率。這 種定向又稱為主 動定向。如圖 4.5 所示： 圖 4.5 儲蓋筒定向簡圖 瓶蓋經過初步定向后，尚需進行最終定向，即將蓋口朝上的瓶蓋選出而將蓋口朝下 的瓶蓋剔除重新定向。在上轉盤與下轉盤之間設置有由許多錐形凸起和相對應的錐形環(huán) 槽構成的特殊通道。由于瓶蓋具有一端開口，且中空的幾何構形，對蓋口朝上的瓶蓋將 很容易穿過通道；而對蓋口朝下的瓶蓋將受到錐形凸起的阻礙，并隨圓盤帶到上半區(qū)域 后滑落進散堆中，再重新定向。這種定向稱為被動定向。如圖 4.6 所示： 畢業(yè)論文 15 圖 4.6 瓶蓋通道的幾何結構 瓶蓋隨轉盤移動到料斗出口并呈單排排列時，瓶蓋的方向只有兩個，即蓋口向上 ( 正蓋) 和蓋口向下( 反蓋 )兩種情況。由于瓶蓋有一個共同的特點：重心位于軸心線且靠 近蓋底，因此蓋底與轉盤平面接觸的概率將大于蓋口與轉盤接觸的概率，即正蓋數(shù)量大 于反蓋數(shù)量。 當凹面對著上轉盤時，即為反蓋時，蓋子的褶裙剛好卡在上轉盤的凸臺處而不能滑 到下面的斜面間隙處，并隨圓盤帶到上半區(qū)域后使其落入儲蓋筒中，重新下一個循環(huán)。 當凹面對著上轉盤時，即為正蓋時，這時蓋子由于凸面圓角不會卡在理蓋環(huán)的凸臺 處， 而在隨上轉盤旋轉的同時，在離心力的作用下，逐漸滑入下面的斜面處，并隨著盤 轉到理蓋器的上部的出口處，脫離轉盤在慣性的作用下進入滑道里去，然后沿著滑道流 入壓蓋頭的壓頭處以便壓蓋。如圖 4.7 和 4.8 所示： 圖 4.7 凹槽 畢業(yè)論文 16 圖 4.8 由于雜亂堆放的瓶蓋在儲料筒中的定向具有隨機性，這種隨機性除了瓶蓋的幾何參 數(shù)外，還與重心位置、瓶蓋在基本定向平面和導向定向平面的投影輪廓、通道間隙、瓶 蓋的表面特征等有關。因此，要保證對十分固定的節(jié)拍工作的封蓋機均勻加料，需在理 蓋器出 口設置緩沖集料倉，用以貯備一定量的瓶蓋，以補償料斗定向加料裝置的平均生 產能力與其瞬時值之間的不定差值。 畢業(yè)論文 17 第 5 章 上、下滑道的設計 上、下滑道的合理設計能保證瓶蓋連續(xù)送給，通過把少數(shù)反蓋進行剔除，把理出的 正向蓋逐步送到滑道，保證正常的封蓋傳送。 5.1 反蓋自動剔除原理 考慮到瓶蓋的移動速度快，上下轉盤剔除反蓋會有遺漏，在垂直滑道選蓋撥輪位置 對反蓋進行二次剔除。蓋口背向撥輪齒即為反蓋，撥輪齒卡住反蓋停止移動，撥輪齒間 距的大小應保證正蓋通過時撥輪齒能順利進人瓶蓋，與瓶蓋口的間隙又不能過大，保持 齒間距 為合適尺寸。 瓶蓋隨轉盤移動到料斗出口并呈單排排列時，瓶蓋的方向只有兩個，即蓋口向上 ( 正蓋) 和蓋口向下( 反蓋 )兩種情況。由于瓶蓋有一個共同的特點：重心位于軸心線且靠 近蓋底，因此蓋底與轉盤平面接觸的概率將大于蓋口與轉盤接觸的概率，即正蓋數(shù)量大 于反蓋數(shù)量。 在瓶蓋通過滑道進入封蓋機下道工序之前，在滑道的末端安裝可調空氣噴嘴，利用 撥條除引導正蓋進入滑道外，還有一個鑒別正、反蓋的作 用，把反蓋撥入儲料筒，重新 排序，這里要求說明的是為什么要加第二道工序呢 ? 因為第一道工序難免由于個別蓋子 不標準，如直徑偏小或高度偏低而呈反蓋時進入斜面間隙混在正蓋序列中，所以經過第 二道工序就保證了進入滑道后均為正蓋，萬無一失。 5.2 保證蓋子的正確性 5.2.1 保證進入滑道的蓋子均為正蓋 這個從前面的原理敘述中可以知道，此理蓋器采用了兩道工序對正蓋進行了篩選， 第一道工序是通過上線轉盤的凸臺及凹面和皇冠蓋凹面的朝向來實現(xiàn)剔除反蓋，這里的 間隙 占與蓋子的高度和上線轉盤凸面的高度有關，要求凸面的取值能使正蓋順利進入斜 面間 隙而使反蓋不能進入。 第二道工序，在瓶蓋通過滑道進入封蓋機下道工序之前， 在滑道的末端安裝可調空氣噴嘴，利用撥條除引導正蓋進入滑道外，還有一個鑒別正、 反蓋的作 用，把反蓋撥入儲料筒，重新排序，這里要求說明的是為什么要加第二道工序 呢? 因為第 一道工序難免由于個別蓋子不標準，如直徑偏小或高度偏低而呈反蓋時進入 斜面間隙混在正蓋序列中，所以經過第二道工序就保證了進入滑道后均為正蓋，萬無一 失 。 5.2.2 保證進入滑道的正蓋表面無明顯的劃傷和形狀變形 由于正反蓋選擇是利用上下轉盤的相互轉動，來進行正蓋通過反蓋擋回的進入到滑 道里去的，所以蓋子在這過程中無相對運動，或者相對運動程度輕，表面避免了因摩擦 畢業(yè)論文 18 而引起的劃傷。 反蓋被擋回重新選擇也在彈性推頭的推動下，隨著下轉盤的旋轉重新落回儲料筒的。 在此過程之中并無無相對運動，不存在表面劃傷， 并在上轉盤的右側缺口處隨慣性拋出， 前面裝有緩沖裝置，使蓋子得到足夠緩沖并落人儲料筒中，避免了因強烈的撞擊而造成 的形狀的變形。 畢業(yè)論文 19 第 6 章 主要參數(shù)的計算 6.1 生產能力 圓盤轉動一圈，被動定向機構至多可容納多少個瓶蓋，儲料筒就供給多少個瓶蓋。 儲料筒定向加料裝置每分鐘最大生產能力按式 ( 1 ) 確定： ( 1 ) nd D2max??? 式中：D 指圓盤直徑( mm) D 指蓋口外徑( mm)； 由于瓶蓋在料斗內定向具有隨機性，因此，實際儲料筒定向加料裝置的平均生產能 力Ⅱ將總是小于按式( 1 )計算的最大可能值。定向加料裝置生產能力的實際值與最大理 論值之比稱為理蓋效率 P，這樣： ( 2 ) ndp2max ??? 實際上，理蓋效率 P 就是定向裝置的選取概率，被動定向時一般為：??xqpnii??1 式中：p 是由于第 i 種原因，蓋未被選取的概率。 這些原因中有：瓶蓋處于不正確定向的位置；瓶蓋的附著性過高；轉盤速度過高致 使來不及選取等。通常理蓋器的實際生產能力應高于生產線所需要的瓶蓋數(shù)的 1 3 0 ％ 左右。 6.2 底盤轉速 底盤的轉速越小，生產能力也越小，過小則不能滿足封蓋機要求：過大，不利于瓶 蓋的下滑。因此轉速是理蓋器設計中最重要的參數(shù)之一。為了保證封蓋機的實際產量 W( p c ／ h ) ，那么： ( 3 ) 602 WndD???? 另一方面，又要保證未選出的瓶蓋能向下滑動，那么： ( 4 ) ????cossi 2mgrmg? 畢業(yè)論文 20 其中： 60 2,1023nDr?????? 則 ( 5 ) ??31cossi???gn??? 式中： α 為儲料筒傾角； μ 為瓶蓋對下轉盤的摩擦系數(shù)。 因此，圓盤轉速應滿足： ( 6 ) ??310cossin23062???? DgnWDpd ???? 6.3 上轉盤與下轉盤之間的間距 理蓋環(huán)與底盤之間的間距是實現(xiàn)瓶蓋二次定向的重要參數(shù)。為保證蓋口朝上的瓶蓋 順暢通過而蓋口朝下的瓶蓋不能通過，必須選取合適的間距。為了使蓋口朝下的瓶蓋不 通過， 則有： htgdL???2 ( 7 )t? 為了保證蓋口朝上的瓶蓋能順暢通過，則有： htg dL??2cos? 故 ( 8 )2cos? th?? 故間隙 L 應滿足： ( 9 ) ??tg dhtgdh22cos??? 畢業(yè)論文 21 式中：h—瓶蓋高度（mm） ； θ—上轉盤錐形凸起之錐角( o ) 。 6.4 儲蓋筒傾角 儲蓋筒傾斜放置，在重力、慣性力或離心力作用下使其集中于平面接合處，瓶蓋將 從任意狀態(tài)轉變到表面的幾何形狀所決定的某種穩(wěn)定狀態(tài)。保證瓶蓋連續(xù)輸送至理蓋器 的上轉盤中，進行瓶蓋定向。 儲蓋筒對水平面的傾角應保證尚未落出通道的瓶蓋向下滑動，因此，傾角應比瓶蓋 摩擦角大 1～2 倍。一般取 α＝ 4 5 o～ 5 5 o。 畢業(yè)論文 22 第 7章 結論 瓶蓋理蓋器和旋蓋機構作為各種酒類自動灌裝生產線上必備的、重要的組成部分， 其生產率的高低、工作性能的優(yōu)劣直接影響整條灌裝線的生產，也對提高釀酒企業(yè)的經 濟效益起著至關重要的作用。本文介紹的瓶蓋理蓋器和具有結構簡單、緊湊，篩選瓶蓋 準確、 效率高，制造、維修簡單、方便，瓶蓋供送平穩(wěn)、無損傷，通剛性廣 ( 可以適 合多種類型的酒瓶瓶蓋)等特點。此外，通過合理選擇振動頻率、合理設計吸合間隙和減 振機構，可以減少理蓋器的振動和噪聲；從而進一步體現(xiàn)出這種理蓋器的優(yōu)越性。在消 化吸收國外先進技術的同時，我們若能揭示其內在的關系和規(guī)律，抓住問題的關鍵，就 能做到學有進步，給我們以后的設計打下基礎。本次設計分析了蓋子本身形狀的特點和 蓋子材質的特點，利用這些特點理蓋，使整個王冠蓋理蓋方法有了新的突破，這種方法 結構簡單、緊湊，上轉盤和下轉盤之間無相對運動，對瓶蓋標簽損傷??；此外，簡便實 用，效率高?？蓾M足高速封蓋機需要，容易進行大批量生產；適于 h／D ≤1 瓶蓋或其他 自動裝配機上蓋形零件的定向等特點。但必須注意，在提高理蓋器速度的前提下，除要 考慮理蓋上下轉盤相應尺寸增大的同時還要從動作的平穩(wěn)性等方面引起重視，加以考慮。 ，如果滿足了高速自動灌裝生產線的各項要求，在國內飲料灌裝行業(yè)得到推廣應用，一 定會取得良好的經濟效益和社會效益。 畢業(yè)論文 23 致 謝 感謝我的論文指導老師劉立偉副教授對我的幫助，在本文的寫作過程中，我自始至 終的得到了劉老師的精心指導，從論文開題、答疑解惑、圖紙繪制修改到最終定稿，無 不傾注了她的心血和智慧，在這里我要向劉老師致以最衷心的謝意。同時，劉老師淵博 的學識、敏銳而深刻的學術直覺、嚴謹求實的研究作風、勤奮努力的工作態(tài)度，都使我 由衷欽佩，是我以后的學習楷模。 通過畢業(yè)論文的這個機會，好好地總結一下我在學校所學的各門課程，將它們分