江阴乐帕克智能机械有限公司
摘要：伴随现代科学技术的不断发展和进步，酒类灌装生产线上的瓶盖理盖器与旋盖已经成为生产当中的重点组成部分之一。酒类瓶盖理盖器与旋盖的设计对于提高酒类产业的生产技术和未来发展都有着较为重要的作用。如何设计酒类瓶盖理盖器与旋盖机构，也是机械制造领域中重点研究的方向。本文从酒类瓶盖理盖器设计中的结构和滑道设计入手，浅析酒类瓶盖在滑道上的运动，并对酒类瓶盖旋盖设计方式进行相关探讨，为促进未来酒类生产业的机械化发展提供参考。
关键词：酒类产业；瓶盖理盖器；旋盖设计
引言：酒类灌装生产线对于理盖器和旋盖设计的需求较大，在生产线上，通常需要采用理盖器和供送机构将料斗中杂乱堆置的酒瓶盖整理成规整的输送流。由此可见，瓶盖理盖器和供送机构即是整个酒类灌装生产线上的重要命脉，瓶盖理盖器与旋盖的设计，直接影响着酒类灌装生产线的生产效率。准确、高效、成本低、多适用性的酒类瓶盖理盖器与旋盖设计，对提高酒类生产线产量和效率，降低生产成本来说，有着重要的促进意义。
一、机械设计中酒类瓶盖理盖器设计概述
（一）结构设计
酒类瓶盖的理盖器，通常是由料斗、呈螺旋形的供盖滑道、出盖口、支撑板弹簧、减震器橡胶弹簧、电磁铁、调节器和基座构成的[1]。其工作原理主要是在支撑板弹簧与电磁铁的相互作用之下，促使料斗做出反复扭转和上下震动的重复运动。这种工作原理，实际上是一种复合式的运动过程，料斗的扭转和震动，将促使瓶盖沿着螺旋供盖滑道从料斗的底部逐渐向上移动，这个移动的过程当中，瓶盖由于受力的影响将会进行自动排队和定向。最终盖口朝上的瓶盖将会到达出盖口，进入输送槽当中，通过翻转变为盖口朝下的状态，符合酒类瓶盖的生产要求，被依次送入到封口机当中，来完成后续的酒瓶封口工作。这种机械结构的设计，能够有效利用磁铁引力和震动的作用，将瓶盖整理成为有序的，可进行后续封口工作的状态。
（二）滑道设计
在酒类瓶盖理盖器与旋盖设计当中，滑道的设计是十分重要的。滑道设计当中，圆筒状态下的料斗底面是扁圆锥形的，这种结构设计是为了在震动中推动瓶盖向上移动，其内壁是没有螺旋形供盖滑道的[2]。当其进行复合式运用的时候，酒瓶瓶盖会沿着这个底面，移动到料斗底面与内壁的交界处，在惯性、离心力与摩擦力的相互作用之下，瓶盖就会沿着螺旋形的供道由底部逐渐向上运动。料斗中的酒瓶瓶盖是杂乱无章的，但当其运动到螺旋形供盖滑道上之后，将会产生盖口向上或向下两种情况，这就完成了对酒瓶瓶盖的第一次定向。此外，螺旋形供盖滑道上会有“E”形状的缺口，这种缺口可以被盖口向上的酒瓶盖顺利的通过，而盖口向下的瓶盖则会被阻挡下去，重新进行一轮运动。这种设计能够完成对酒瓶爱的第二次定向，使酒瓶盖形成一种盖口向上的状态。
二、机械设计中酒类瓶盖在滑道上的运动受力分析
（一）电磁铁通电时的瓶盖受力分析
由于电磁铁的特性，当电磁铁通电时，其所产生的力量将会对酒瓶瓶盖的运动产生一定影响。通常情况下，电磁铁通电之后，滑道受到电磁力作用的影响，将会以加速度a2向下运动，而此时，电磁铁通电的瞬时，瓶盖的受力情况可用一组方程式来表示，即：
Ma2cosβ=mgsinα+F
Ma2sinβ+N=mgcosα
其中m代表酒瓶瓶盖的质量，a1代表滑道加速度，α代表滑道升角，β代表瓶盖抛射角，f为瓶盖与滑道之间的摩擦力。
这种情况下的酒瓶瓶盖会受到电磁铁的吸引，滑道以加速度的方式运行，因此α需要满足以上条件方程式，酒瓶瓶盖的运动状态将会随着电磁铁的引力条件变化。
（二）电磁铁断电时的瓶盖受力分析
通常情况下，料斗在受到电磁铁和支撑板弹簧的相互作用时，若电磁铁断电，由于弹簧的作用，料斗内壁上的滑道会以加速度a1向上运动。此时的酒瓶瓶盖受力情况可以用以下方程式表示，即：
Ma1xosβ+mgsinα=F=μN
Ma1sinβ+mgcosα=N
其中m代表酒瓶瓶盖的质量，a1代表滑道加速度，α代表滑道升角，β代表瓶盖抛射角，f为瓶盖与滑道之间的摩擦力，μ代表摩擦系数，n则代表滑道对瓶盖的反作用力。
酒瓶瓶盖会由于电磁铁与支撑板弹簧所以供的相互作用力，α满足方程式的需求，此时酒瓶瓶盖的运动状态也会随之变化。
（三）瓶盖在滑道上的运动分析
由于理盖器内弹簧力的作用，当滑道以加速度a1向上运动的时候，将会带动料斗内的酒瓶瓶盖向上运动；而在电磁力产生的引力条件下，滑道以加速度a2向下运动时，酒瓶瓶盖则会在惯性作用之下脱离滑道，做出瞬时微小的前跃进。例如本人在江阴乐帕克智能机械有限公司技术生产部从事机械设计及外协加工工作时，公布了瓶盖整理及上盖装置发明专利，本发明公开了一种瓶盖整理及上盖装置，包括推送结构、抓取结构和上盖机构，推送结构、抓取结构和上盖机构前后依次衔接，推送结构包括上料口和理料槽，理料槽下方设有顶杆，理料槽前方设有推料板，抓取结构包括多根并排设置的滚筒，滚筒之间留有间隙，每条理料槽对应一条间隙，滚筒上方设置第一气缸、第二气缸和抓杆，第一气缸和第二气缸控制抓杆的前后、上下移动；上盖机构包括固定支架和设置在固定支架上的上盖平台，所述上盖平台为包含用于容纳两排瓶子的双通道的连续上料平台。该装置结构合理，适用于特种形态的瓶盖的整理、抓取和上盖，不易造成瓶盖的堆积卡死，定位精准，上盖效率高，使用便捷。利用的就是瓶盖在滑道上的运动受力分析原理。
三、酒类瓶盖旋盖机构设计
（一）旋合式封口由瓶盖旋盖机完成
酒瓶瓶盖通过理盖器、运输槽和送盖机等处理，即可完成瓶盖的定向，随后酒瓶瓶盖将会被送入到封口机当中进行下一步的密封工作[3]。在对就类瓶盖旋盖机的设计中，酒瓶的封口由滚压势、旋合式、压盖式等多种封口形式，旋合式封口则是酒瓶较为常用的一种封口方式。旋合式封口主要是由瓶盖旋盖机构负责完成的，其过程包括取盖、对中、旋盖、脱瓶以及复位等等。旋盖机构采用三爪式，由离合器、调节螺钉、旋盖弹簧、爪和传动轴等部件构成。其在工作时，首先使用三爪抓紧瓶盖，利用传动轴旋转并向下移动，传动轴下端的橡胶皮头压住瓶盖，带动瓶盖旋转，是瓶盖对酒瓶口旋合，借此完成旋合封口过程。
（二）结合实际需要调整旋盖紧密度
弹簧的压力与摩擦离合器的存在，可以在工作当中根据实际的需要来调整旋盖机构的旋盖紧密度，用来适应不同高度酒瓶的封口需求，是一种十分便捷的旋盖机构设计。而传动轴上的调节螺钉，也具有十分强大的调节作用，通过调节螺钉，在酒瓶封口工作当中，可以改变传动轴下端面到待封瓶口之间的距离，根据不同种类和不同高度的酒瓶封口需求，可以对其进行统一的调节。这种机械设计，对酒类瓶盖自动灌装生产线的运行，有着重要的推动作用。
四、结论
在各类酒类自动灌装生产线当中，酒瓶瓶盖理盖器和旋盖机构，是其必备的重要组成部分。其强大的调节性、准确性和稳定性，促进了酒类灌装生产线的大力发展，提高和促进了酒类企业的经济效益。酒瓶瓶盖理盖器和旋盖机构的机械设计，使其在工作当中具有维修简单、高效、通用性广泛等优势。并且通过结合酒类企业的实际需求，合理选择减震机构，控制震动频率，也会相应的降低理盖器的噪音对环境的影响。机械设计当中，酒瓶理盖器和旋盖机构的设计，对酒类生产加工行业的发展，做出了卓越贡献。未来人们还应对机械专业设计加大研究和探索，促进机械技术在生产加工领域中的应用和发展。
参考文献：
[1]张有良，孙建华，戴明利，苟向民，王剑峰，陈毅.铝箔防盗盖理盖器的创新设计[J].包装与食品机械，2016，34（04）：40-42.
[2]严书华.一种通用瓶盖理盖器与旋盖机构的设计[J].机电技术，2007（04）：30-32.
[3]李诗龙.新型斜斗式理盖器的设计[J].轻工机械，2003（02）：22-24.