CN111674762A - 一种智能分类垃圾箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能分类垃圾箱，本发明提供的垃圾箱结构简单、工作性能稳定，其特征在于利用滚筒内外轴运动可分离的特点，分别驱动转盘与转板这两个不同的部件，控制垃圾运动的轨迹。在研究机械化自动分类的方向上，为实现分类定位和操作的功能，本发明利用滚筒内外轴的运动可分离的特点，使得滚筒内轴带动转盘旋转，完成转盘开口与对应垃圾桶开口在空间上的定位衔接；滚筒外轴带动转板旋转，实现了垃圾运动轨迹的控制。由此可见，本发明有效地提出了应对自动分类问题的解决方案，并可以应用到其余物料分类上。本发明通过转盘和转板的组合设计既实现了垃圾暂存空间的构成，也优化了垃圾的分离动作，节省了空间。

Description

一种智能分类垃圾箱

技术领域

本发明属于智能垃圾分类技术领域，具体涉及一种垃圾分类箱的分类装置的结构设计。

背景技术

当下，随着传统制造业与服务业的结合，电子运用技术愈加地广泛，由此催生出来的垃圾属性发生改变，分类回收的难度逐渐增加且人为分类水平不一，无法为后续的垃圾处理减轻负担。

现有的垃圾桶分类模式较单一，多集中在可回收垃圾的处理上；且在垃圾桶的智能管理以及AI智能识别垃圾技术上做了很多改进，但这些垃圾桶的施力点不在结构的分类上，不仅会增加额外的成本投入，还需充分考虑人机之间的交互是否影响垃圾分类的效果。现有的一些结构在垃圾运动的轨迹控制上多为直线式，在垃圾桶的容量、占用空间与整体工作效率几个方面很难取得平衡。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种智能分类垃圾箱，本发明的主要目的在于针对转盘和转板的组合设计，提供了一种分类旋转结构，简洁紧凑、空间利用率高，以解决现有技术中结构不紧凑以及分类效率不高的问题。

技术方案：一种智能分类垃圾箱，包括转盘运动的整体结构和转板运动的整体结构；

所述的转盘运动的整体结构包括转盘、转盘轴承、法兰盘联轴器、滚筒内轴、转盘齿轮以及各定位和支撑零件；所述的转盘通过螺钉与法兰盘联轴器的底盘相连接，为实现法兰盘联轴器在滚筒内轴上的轴向和周向固定，可利用紧定螺钉将其与滚筒内轴相连接；在驱动滚筒内轴运动的传动上，由转盘电机通过齿轮组减速、传递扭矩来实现，由此驱使转盘转动；

转盘通过法兰盘联轴器固定在滚筒内轴上，在旋转的过程中，将转盘放置在转盘轴承的内圈上，内圈承受着转盘的载荷且随着转盘一起转动，转盘轴承的外圈在两两垂直的方向上开4个螺纹孔；转盘轴承在水平方向上通过角码固定在竖直支撑板上，在垂直方向上则通过角码固定在箱体上，且为实现有效的装配，各角码选用或加工成有腰孔的结构；

转盘齿轮通过滚筒内轴处的轴肩进行轴向定位，使套筒的一端作用于转盘齿轮的端面，另一端与角接触球轴承的内圈相接触，完成转盘齿轮的轴向固定；并利用平键进行转盘齿轮的周向固定，装拆方便，对中性好；为保证电机齿轮与转盘齿轮相啮合，安装转盘电机的水平支撑板需要进行弯曲处理，即会在转盘电机的安装处形成一个凸台；水平支撑板通过角码固定在竖直支撑板上，且竖直支撑板也通过角码固定在箱体上，保证了整体结构的稳定性；此外，安装在转盘电机上的齿轮通过平键以及紧钉螺钉实现轴向和周向固定；

滚筒内轴受到转盘齿轮运动的力矩作用，在轴上安装轴承件可以保证轴的使用强度，其中，一端安装角接触轴承座，并通过螺钉与箱体进行固定；另一端安装的角接触球轴承由套筒和法兰盘进行固定，套筒固定角接触球轴承的内圈，法兰盘固定角接触球轴承的外圈；

所述的转板运动的整体结构包括转板、滚筒外轴、转板齿轮，转板按照一定的形状裁剪后进行弯曲加工，利用螺钉将其固定在铣过轴面的滚筒外轴上，为使得连接牢靠，在进行滚筒轴的选型时，其壁厚需要厚一些，且薄壁上的螺纹孔可以做成通孔，增加螺纹连接的长度；

转板电机通过齿轮组减速、传递扭矩带动滚筒外轴旋转，且该电机通过前法兰盘安装固定在弓形支撑板上，弓形支撑板的表面按转板电机和滚筒外轴的尺寸进行圆孔加工以适应各部件的安装，弓形支撑板在竖直方向上的高度需要适应于转板电机在装配过程中的尺寸需求，而其自身的安装则通过角码固定在箱体上，为了增加弓形支撑板的刚度，亦可在板的两侧安装肋板；此外，安装在转板电机上的齿轮通过平键以及紧钉螺钉实现轴向和周向固定；

滚筒外轴的壁厚相对较薄，转板齿轮在安装上不宜采用键连接，转板齿轮需选用带有凸台的结构，通过紧定螺钉实现该齿轮的轴向和周向固定。

进一步的，所述的智能分类垃圾箱中的投放口可由转盘和转板形成的封闭空间的大小确定，且在该封闭空间上方的箱体内安装摄像头，实现垃圾图像的信息采集；垃圾箱的两侧还设有箱门，便于后续人员的装配需求。

进一步的，所述的智能分类垃圾箱中的垃圾桶，为使得转盘开口面积尽可能大一些，且迎合转板的运动轨迹，则设计一近似梯形的开口，其宽度与垃圾桶的内部宽度保持一致；与此同时，垃圾桶在位置分布上，其长宽应与转盘开口的长边、宽边保持一致。

所述的智能分类垃圾箱的工作方法，垃圾箱整体的工作步骤如下：

1.使用者将垃圾从投放口投入，垃圾落入两转板形成的封闭空间中，经摄像头完成图像采集后，相应的模块进行图像识别、发出分类动作指令；

2.转盘电机控制转盘旋转一定的角度，使得转盘开口处于对应类别垃圾桶口的正上方，若当前垃圾应落入两转板形成的封闭空间下方垃圾箱，则此时完成分类收集，否则，转板不动作，且垃圾仍处于两转板形成的封闭空间中；

3.转板电机控制转板旋转一周至初始位置，垃圾在被带动旋转的过程中落入指定垃圾桶内；

4.转盘电机带动转盘复位，分类运动结束。

有益效果：本发明的具体优势如下：

1.本发明提供了一种可靠的垃圾分类方案，该种垃圾箱结构简单、工作性能稳定，其特征在于利用滚筒内外轴运动可分离的特点，分别驱动转盘与转板这两个不同的部件，控制垃圾运动的轨迹。

2.在研究机械化自动分类的方向上，为实现分类定位和操作的功能，本发明利用滚筒内外轴的运动可分离的特点，使得滚筒内轴带动转盘旋转，完成转盘开口与对应垃圾桶开口在空间上的定位衔接；滚筒外轴带动转板旋转，实现了垃圾运动轨迹的控制。由此可见，本发明有效地提出了应对自动分类问题的解决方案，并可以应用到其余物料分类上。

3.本发明通过转盘和转板的组合设计既实现了垃圾暂存空间的构成，也优化了垃圾的分离动作，节省了空间。且两者在材料的选择和加工上，均属于低成本制造，具有良好的经济效益。

4.发明通过改变轴上零部件的定位、安装方式以及形状尺寸等或者等效成其他零部件；通过利用不同的轴来控制转盘和转板的运动。

5.发明在中心旋转理念的基础上，通过滚筒装置的引入，保留了结构安排的整体性，在滚筒内外轴上安装转盘和转板结构可实现垃圾桶的定位功能与垃圾的分类效果。

6.现有发明的各零部件在空间上的安装都集中在某单个旋转结构上，缺乏结构安排的协调性，且一些结构存在着悬臂控制轴旋转的现象，有着不稳定效果的可能性。而本发明利用滚筒在空间维度上的延伸性以及转盘对分类空间的整体分割，使控制件与被控制件布局排列紧凑，映射关系良好。此外，滚筒内轴两端均有支撑，保证了整体运动的稳定性。

附图说明

图1是本发明的整体装配示意图；

图2是本发明的转盘与转板主体结构的爆炸图；

图3是本发明的主体安装结构图；

图4是本发明的转盘与转盘轴承位置关系示意图；

图5是本发明固定轴承的法兰盘结构示意图；

图6是本发明的垃圾桶摆放示意图；

其中，1-箱体，2-箱门，3-摄像头，4-投放口，5-垃圾桶，6-转板电机，7-角接触轴承座，8-电机齿轮，9-转板齿轮，10-滚筒内轴，11-滚筒外轴，12-转板，13-法兰盘联轴器，14-转盘，15-转盘轴承，16-转盘齿轮，17-套筒，18-角接触球轴承，19-法兰盘，20-转盘电机，21-弓形支撑板，22-竖直支撑板，23-水平支撑板，24-角码。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征，从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

如图1所示，

从图1本发明的整体装配示意图来看，整体的安装布置处于垃圾箱的中心位置，且围绕着滚筒结构展开，实现垃圾分类的运动载体是转盘14和转板12。转盘运动的整体结构包括转盘14、转盘轴承15、法兰盘联轴器13、滚筒内轴10、转盘齿轮16以及各定位和支撑零件。转盘14通过螺钉与法兰盘联轴器13的底盘相连接，为实现法兰盘联轴器13在滚筒内轴10上的轴向和周向固定，可利用紧定螺钉将其与滚筒内轴10相连接。在驱动滚筒内轴10运动的传动方案上，由转盘电机20通过齿轮组减速、传递扭矩来实现，由此驱使转盘14转动。

转盘14通过法兰盘联轴器13固定在滚筒内轴10上，在旋转的过程中，如图4所示，为了保持运动的稳定性，将转盘14放置在转盘轴承15的内圈上，内圈承受着转盘14的载荷且随着转盘14一起转动，转盘轴承15的外圈在两两垂直的方向上开4个螺纹孔，如图4所示，转盘轴承15在水平方向上通过角码24固定在竖直支撑板22上，在垂直方向上则通过角码24固定在箱体1上。且为实现有效的装配，各角码选用或加工成有腰孔的结构。

转盘齿轮16通过滚筒内轴10处的轴肩进行轴向定位，使套筒17的一端作用于转盘齿轮16的端面，另一端与角接触球轴承18的内圈相接触，完成转盘齿轮16的轴向固定；并利用平键进行转盘齿轮16的周向固定，装拆方便，对中性好。为保证电机齿轮8与转盘齿轮16相啮合，如图3所示，安装转盘电机20的水平支撑板23需要进行弯曲处理，即会在转盘电机20的安装处形成一个凸台。水平支撑板23通过角码24固定在竖直支撑板22上，且竖直支撑板22也通过角码24固定在箱体1上，保证了整体结构的稳定性。此外，安装在转盘电机20上的齿轮通过平键以及紧钉螺钉实现轴向和周向固定。

滚筒内轴10受到转盘齿轮16运动的力矩作用，在轴上安装轴承件可以保证轴的使用强度。其中，一端安装角接触轴承座7，并通过螺钉与箱体1进行固定；另一端安装的角接触球轴承18由套筒17和法兰盘19进行固定，套筒17固定角接触球轴承18的内圈，法兰盘19固定角接触球轴承18的外圈。

转板运动的整体结构包括转板12、滚筒外轴11、转板齿轮9。转板12按照一定的形状裁剪后进行弯曲加工，利用螺钉将其固定在铣过轴面的滚筒外轴11上。为使得连接牢靠，在进行滚筒轴的选型时，其壁厚需要厚一些，且薄壁上的螺纹孔可以做成通孔，增加螺纹连接的长度。

转板电机6通过齿轮组减速、传递扭矩带动滚筒外轴11旋转，且该电机通过前法兰盘安装固定在弓形支撑板21上，弓形支撑板21的表面按转板电机6和滚筒外轴11的尺寸进行圆孔加工以适应各部件的安装，弓形支撑板21在竖直方向上的高度需要适应于转板电机在装配过程中的尺寸需求。而其自身的安装则通过角码24固定在箱体1上。为了增加弓形支撑板21的刚度，亦可在板的两侧安装肋板。此外，安装在转板电机6上的齿轮通过平键以及紧钉螺钉实现轴向和周向固定。

滚筒外轴11的壁厚相对较薄，转板齿轮9在安装上不宜采用键连接，转板齿轮9需选用带有凸台的结构，通过紧定螺钉实现该齿轮的轴向和周向固定。

图6是本发明的垃圾桶摆放示意图，根据现有的型号进行垃圾桶5的选择，为使得转盘14开口面积尽可能大一些，且迎合转板12的运动轨迹，则设计一近似梯形的开口，其宽度与垃圾桶5的内部宽度保持一致。与此同时，垃圾桶在位置分布上，其长宽应与转盘开口的长边、宽边保持一致。

分类垃圾箱的投放口4可由转盘14和转板12形成的封闭空间的大小确定，且在该封闭空间上方的箱体1内安装摄像头3，实现垃圾图像的信息采集。垃圾箱的两侧还设有箱门2，便于后续人员的装配需求。

本发明的智能分类垃圾箱的工作步骤如下：

1.使用者将垃圾从投放口投入，垃圾落入两转板形成的封闭空间中，经摄像头完成图像采集后，相应的模块进行图像识别、发出分类动作指令；

2.转盘电机控制转盘旋转一定的角度，使得转盘开口处于对应类别垃圾桶口的正上方，若当前垃圾应落入两转板形成的封闭空间下方垃圾箱，则此时完成分类收集，否则，转板不动作，且垃圾仍处于两转板形成的封闭空间中；

3.转板电机控制转板旋转一周至初始位置，垃圾在被带动旋转的过程中落入指定垃圾桶内；

4.转盘电机带动转盘复位，分类运动结束。

本发明的分类垃圾箱以滚筒上连接的各个部件为依托，实现垃圾的自动分类。滚筒结构由内外轴通过轴承组合而成。此处，将滚筒竖直放置以装配各零部件，在滚筒外轴11上铣好平面，并通过螺钉将裁剪弯曲好的转板12固定到铣好的平面上。与此同时，滚筒外轴11的上方还利用螺纹连接装配转板齿轮9，以实现转板电机6驱动齿轮组，从而带动转板12自由转动。

滚筒内轴10与法兰盘联轴器13连接，且法兰盘联轴器13固定在转盘14上，由此实现滚筒的竖直固定，并通过滚筒内轴10两端的角接触轴承座7和角接触球轴承18来承受滚筒自身产生的轴向力，维持整个结构的稳定。此外，由于内外轴运动是分离的，在滚筒自身的整体安装上，滚筒外轴11的下端面应与安装在滚筒内轴10上的法兰盘联轴器13的上端面相分离，避免不必要的摩擦损伤。

滚筒内轴10的运动由安装在该轴上的转盘齿轮16转动传递，而滚筒内轴10又与转盘14相连接，即可实现转盘电机20驱动转盘14旋转，旋转的转盘14由转盘轴承15承受其载荷。

Claims (4)

1.一种智能分类垃圾箱，其特征在于：包括转盘运动的整体结构和转板运动的整体结构；

所述的转盘运动的整体结构包括转盘(14)、转盘轴承(15)、法兰盘联轴器(13)、滚筒内轴(10)、转盘齿轮(16)以及各定位和支撑零件；所述的转盘(14)通过螺钉与法兰盘联轴器(13)的底盘相连接，为实现法兰盘联轴器(13)在滚筒内轴(10)上的轴向和周向固定，可利用紧定螺钉将其与滚筒内轴(10)相连接；在驱动滚筒内轴(10)运动的传动上，由转盘电机(20)通过齿轮组减速、传递扭矩来实现，由此驱使转盘(14)转动；

转盘(14)通过法兰盘联轴器(13)固定在滚筒内轴(10)上，在旋转的过程中，将转盘(14)放置在转盘轴承(15)的内圈上，内圈承受着转盘(14)的载荷且随着转盘(14)一起转动，转盘轴承(15)的外圈在两两垂直的方向上开4个螺纹孔；转盘轴承(15)在水平方向上通过角码(24)固定在竖直支撑板(22)上，在垂直方向上则通过角码(24)固定在箱体(1)上，且为实现有效的装配，各角码选用或加工成有腰孔的结构；

转盘齿轮(16)通过滚筒内轴(10)处的轴肩进行轴向定位，使套筒(17)的一端作用于转盘齿轮(16)的端面，另一端与角接触球轴承(18)的内圈相接触，完成转盘齿轮(16)的轴向固定；并利用平键进行转盘齿轮(16)的周向固定，装拆方便，对中性好；为保证电机齿轮(8)与转盘齿轮(16)相啮合，安装转盘电机(20)的水平支撑板(23)需要进行弯曲处理，即会在转盘电机(20)的安装处形成一个凸台；水平支撑板(23)通过角码(24)固定在竖直支撑板(22)上，且竖直支撑板(22)也通过角码(24)固定在箱体(1)上，保证了整体结构的稳定性；此外，安装在转盘电机(20)上的齿轮通过平键以及紧钉螺钉实现轴向和周向固定；

滚筒内轴(10)受到转盘齿轮(16)运动的力矩作用，在轴上安装轴承件可以保证轴的使用强度，其中，一端安装角接触轴承座(7)，并通过螺钉与箱体(1)进行固定；另一端安装的角接触球轴承(18)由套筒(17)和法兰盘(19)进行固定，套筒(17)固定角接触球轴承(18)的内圈，法兰盘(19)固定角接触球轴承(18)的外圈；

所述的转板运动的整体结构包括转板(12)、滚筒外轴(11)、转板齿轮(9)，转板(12)按照一定的形状裁剪后进行弯曲加工，利用螺钉将其固定在铣过轴面的滚筒外轴(11)上，为使得连接牢靠，在进行滚筒轴的选型时，其壁厚需要厚一些，且薄壁上的螺纹孔可以做成通孔，增加螺纹连接的长度；

转板电机(6)通过齿轮组减速、传递扭矩带动滚筒外轴(11)旋转，且该电机通过前法兰盘安装固定在弓形支撑板(21)上，弓形支撑板(21)的表面按转板电机(6)和滚筒外轴(11)的尺寸进行圆孔加工以适应各部件的安装，弓形支撑板(21)在竖直方向上的高度需要适应于转板电机在装配过程中的尺寸需求，而其自身的安装则通过角码(24)固定在箱体(1)上，为了增加弓形支撑板(21)的刚度，亦可在板的两侧安装肋板；此外，安装在转板电机(6)上的齿轮通过平键以及紧钉螺钉实现轴向和周向固定；

滚筒外轴(11)的壁厚相对较薄，转板齿轮(9)在安装上不宜采用键连接，转板齿轮(9)需选用带有凸台的结构，通过紧定螺钉实现该齿轮的轴向和周向固定。

2.根据权利要求1所述的智能分类垃圾箱，其特征在于：所述的智能分类垃圾箱中的投放口(4)可由转盘(14)和转板(12)形成的封闭空间的大小确定，且在该封闭空间上方的箱体(1)内安装摄像头(3)，实现垃圾图像的信息采集；垃圾箱的两侧还设有箱门(2)，便于后续人员的装配需求。

3.根据权利要求1所述的智能分类垃圾箱，其特征在于：所述的智能分类垃圾箱中的垃圾桶(5)，为使得转盘(14)开口面积尽可能大一些，且迎合转板(12)的运动轨迹，则设计一近似梯形的开口，其宽度与垃圾桶(5)的内部宽度保持一致；与此同时，垃圾桶在位置分布上，其长宽应与转盘开口的长边、宽边保持一致。

4.一种根据权利要求1所述的智能分类垃圾箱的工作方法，其特征在于：所述垃圾箱整体的工作步骤如下：

1.使用者将垃圾从投放口投入，垃圾落入两转板形成的封闭空间中，经摄像头完成图像采集后，相应的模块进行图像识别、发出分类动作指令；

2.转盘电机控制转盘旋转一定的角度，使得转盘开口处于对应类别垃圾桶口的正上方，若当前垃圾应落入两转板形成的封闭空间下方垃圾箱，则此时完成分类收集，否则，转板不动作，且垃圾仍处于两转板形成的封闭空间中；

3.转板电机控制转板旋转一周至初始位置，垃圾在被带动旋转的过程中落入指定垃圾桶内；

4.转盘电机带动转盘复位，分类运动结束。

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