郭志杰 顾青青 孙 波

（1.上海展合包装机械有限公司，上海200124；2.上海理工大学医疗器械与食品学院，上海200093）

0 引言

在各类药瓶包装形式中，由于螺纹盖具有封口快捷、密封安全性好、开启方便以及开启后瓶可重新封好等优点，使其在医药等领域的应用非常广泛[1]。对于有些药物，鉴于多次使用的需要，常采用旋盖封口形式，即使用带有螺纹的瓶盖，以旋拧的方式旋紧在带螺纹的瓶口上，达到密封封口要求。在药瓶包装自动生产过程中，旋盖封口是由旋盖机完成的，该设备通常设有理盖、上盖、旋盖等主要工位[2]，通过各工作机构的协调配合，从而完成旋盖封口的相应工作。

本文现按完成功能对旋盖机的主要工作机构进行分析。

1 理盖机构

理盖是通过相应机构将“杂乱无章”的瓶盖整理成按一定方向或顺序排列，再由送料机构送至加工位置。常用的理盖方式主要有电磁振荡理盖和竖直链板理盖等。

1.1 电磁振荡理盖机构

图1为电磁振荡理盖机构示意图，其主要由料斗、螺旋形供盖滑道、出盖口、振动体等构成。

其工作原理：通过振动体底部电磁铁的振荡，使料斗内的瓶盖沿螺旋形供盖滑道逐个呈螺旋式爬升，而在螺旋滑道的中间设置若干个V型（或圆弧）缺口，当盖口朝下的瓶盖经过时便会掉落到桶底，而盖口朝上的瓶盖则顺利通过，从而使瓶盖呈现同一状态至出盖口，达到定向理盖的目的。

图1 电磁振荡理盖机构

1.2 竖直链板理盖机构

图2为竖直链板理盖机构示意图。

其工作原理：在竖直链板输送带上安装若干个挡片，用于将料斗内的盖子自下而上提升起来，而在提升盖子的时候，由于盖口部位的重量小于盖底部位的重量，所以，只有盖底贴住侧面链板的瓶盖会被连续提升起来，而盖口贴住链板的瓶盖则会因盖底部位较重而掉进料斗内，从而使瓶盖呈统一状态提升至吹气嘴处，被高压气体吹入落盖轨道，实现理盖目的。

图2 竖直链板理盖机构

2 上盖机构

2.1 挂盖上盖机构

挂盖上盖机构如图3所示。

图3 挂盖上盖机构

当瓶盖从理盖机构的落盖轨道滑下时，由于夹盖弹簧的作用，瓶盖不会自动掉出来。当瓶子被夹瓶输送带夹持前行至夹盖弹簧下方时，落盖轨道中最下方的瓶盖会侧挂在瓶口上，此时瓶盖受到瓶口前行的拉力，使其突破夹盖弹簧的阻力而套放在瓶口上，从而完成一次上盖动作。

2.2 定位模上盖机构

定位模上盖机构如图4所示。

瓶盖通过皮带输送至瓶盖定位模的正下方，由取盖气缸推动取盖顶杆，将瓶盖送至瓶盖定位模内。此时，转轴旋转180°，将瓶盖转至瓶子的上方，瓶盖顶出气缸推动放盖顶杆，从而将瓶盖放置在瓶口上，完成一次上盖动作。

图4 定位模上盖机构

2.3 转臂—吸盘上盖机构

转臂—吸盘上盖机构如图5所示。

图5 转臂-吸盘上盖机构

瓶盖通过皮带输送至真空吸盘的正下方，真空吸盘在气缸的带动下，下行贴紧瓶盖上方。此时，真空吸口开始抽真空，吸紧瓶盖，同时气缸带动真空吸盘上行至最高点。然后，往复旋转气缸使转臂旋转180°，将瓶盖转至定位转盘中的瓶子正上方，再由气缸带动真空吸盘下行。同时，真空吸口切断真空并与大气接通，从而使瓶盖套放在瓶口上，完成一次上盖动作。

2.4 摆臂—吸盘上盖机构

摆臂—吸盘上盖机构如图6所示。

图6 摆臂-吸盘上盖机构

连接杆固定在垂直直线导轨滑动座上，此滑动座可以在垂直直线导轨上做上下移动；垂直直线导轨固定在水平直线导轨滑动上，水平直线导轨滑动座可以在水平直线导轨上做左右移动。当气缸回拉时，拉臂、摆臂主轴以及摆臂同时做逆时针旋转，由于旋转轴固定在摆臂上，从而会带动连接杆移动。当摆臂做逆时针圆弧运动时，连接杆会在垂直和水平导轨的作用下，往上的同时往左运动。因为取盖臂固定在连接杆上，所以取盖臂也会往上的同时往左运动。同理，当气缸外推时，取盖臂会往下同时往右运动。

工作时，瓶盖由皮带输送至定位挡块处，当取盖臂运动到左边时，由真空吸口和真空吸盘完成取盖动作。当取盖臂运动到右边时，真空吸口切断真空并与大气相通，瓶盖吸盘放开瓶盖，使瓶盖套放在瓶口上，从而完成一次上盖动作。

3 旋盖机构

外盖的旋入、旋紧是螺旋封口不可缺少的工序。旋拧瓶盖是由旋盖机构完成的，旋盖机构作为旋盖机的关键部件，直接影响作业效率和封口质量。为满足旋紧要求，有多种扭矩控制机构可选用。

3.1 搓滚式旋盖机构

搓滚式旋盖机构如图7所示。

图7 搓滚式旋盖机构

其工作原理：通过橡胶旋盖轮与瓶盖外表面产生摩擦力，从而拧紧瓶盖。

夹持皮带在夹持皮带马达驱动下将上完瓶盖的瓶子夹持往前输送，当瓶盖通过高速旋转的一对橡胶旋盖轮时，旋盖轮在旋盖马达驱动下会在瓶盖外表面产生一定的搓滚摩擦力矩，此摩擦力矩使瓶盖转动起来，从而将瓶盖拧紧在有螺纹的瓶口上。

3.2 夹持式旋盖机构

夹持式旋盖机构如图8所示。

图8 夹持式旋盖机构

当上好瓶盖的瓶子随工作转盘转至旋盖工位时，旋盖头在机箱内气缸的作用下向下运行。同时，旋盖头在旋盖电机的带动下做高速旋转，当旋盖头下行到某一位置时，其内壁会摩擦到瓶盖的外表面，瓶盖在此摩擦力的作用下旋转起来，从而将瓶盖拧紧在瓶口上。然后，瓶子随转盘转至出瓶工位，即完成一次旋盖动作。

在旋盖时，既要保证旋紧，又要保证不损坏瓶口或瓶盖，所以，对旋盖头内部结构有特殊要求。旋盖头机构的组成主要有2种结构[3]。

3.2.1 杠杆式夹持旋盖头

图9为杠杆式夹持旋盖头结构。旋盖头下降抓住瓶盖并将瓶盖带到瓶口上，当瓶盖与瓶口接触时碰到旋盖头内的橡皮胶垫，通过挡板推动杠杆式爪子，以便将瓶盖抓得更紧。旋盖头在沿下行轨运行和转动时将瓶盖旋紧。瓶盖旋紧后超过一定力量时，内摩擦片打滑，旋盖头停止转动以防损坏瓶盖和瓶子。摩擦力的大小可以通过调节螺母、紧定螺丝、弹簧座从而改变弹簧的压力来实现。

图9 杠杆式夹持旋盖头结构

3.2.2 夹头式夹持旋盖头

图10为夹头式夹持旋盖头结构。旋盖夹头由取盖夹头和抓盖夹头2片组成。取盖夹头、升降轴与定位凸轮及摩擦离合器固连，抓盖夹头、升降套与升降块固连。定位凸轮与升降块分别在固定凸轮（图中未表示）的控制下均可做上下运动。旋盖开始前，2片夹头上下错开，这时并不旋转，在旋盖头接近进盖工位时，定位凸轮控制取盖夹头略微下降，完成取盖动作。紧接着，升降块控制抓盖夹头迅速下降，与取盖夹头一起完成抓盖动作，与此同时，定位凸轮摆脱挡块的作用，摩擦离合器重新转动，经升降轴使2片夹头一起旋转。2片夹头抓紧盖子旋转过程中，在定位凸轮和升降块的控制下，又逐步下降，完成旋盖动作。待螺旋到底时，若夹头仍向下旋转，则摩擦离合器因阻力过大而打滑，避免拧坏瓶盖和瓶子。随后，挡块下降重新顶住定位凸轮，使2片夹头停止转动。最后，抓盖夹头和取盖夹头分别在升降块和定位凸轮的控制下先后上升，脱离瓶盖恢复至原始位置。

图10 夹头式夹持旋盖头结构

4 结语

旋盖机是自动包装生产线的主要设备之一，常用于玻璃瓶或PET瓶的螺纹盖封口。本文介绍了旋盖机的主要典型工作机构，包括理盖机构、上盖机构、旋盖机构。通过不同的理盖、上盖、旋盖机构组合，可以构成不同结构的旋盖机。当然，随着未来包装市场的发展，我们应随着科学技术的进步，继续瞄准世界先进水平，以高智能、高效率、高质量为发展方向，加快国产设备的创新步伐，开发出更多的高效、节能、环保的旋盖设备。

［1］郑涛，康利梅，梁萍.旋盖机旋盖失效分析［J］.包装工程，2011，32（19）

［2］张有良，徐强，常晓煜，等.冲瓶称重灌装旋盖一体机的设计［J］.包装与食品机械，201129（2）

［3］孙怀远.药剂设备原理与设计［M］.上海：华东理工大学出版社，2012