CN112224695A - 一种改进型的可回收饮料瓶的智能分类装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及垃圾分类处理设备，具体是一种改进型的可回收饮料瓶的智能分类装置，与现有技术不同的是在筛选机构上方设置一个暂时存放的承接板和限放机构，限放机构控制每次只有一个饮料瓶落入筛选机构，当筛选完成后，限放机构旋转90°，将下一个饮料瓶投入筛选机构进行筛选本发明解决了一次投放多个饮料瓶时无法筛选的问题。

Description

一种改进型的可回收饮料瓶的智能分类装置

技术领域

本发明涉及垃圾分类处理设备，具体是一种改进型的可回收饮料瓶的智能分类装置。

背景技术

2017年，我国生活垃圾填埋平均年增长率达到8%，全球因垃圾填埋产生的温室气体年排放量高达14.5亿吨，我国受影响人口达1227万人，2018年我国可再生资源回收总量为2.97亿吨，同比增长10%，但从回收的垃圾种类来看，主要是工业垃圾，城市生活垃圾回收利用率较低，不足5%。截至2019年5月，上海全市居住区生活垃圾分类投放点已经改造完成约1.03万个，其中6个区已经全面完成改造任务，并且取得显著成效，垃圾分类已经成为大势所趋。

本发明人曾以公开号CN107444800B公开一种可回收饮料瓶的智能分类装置，包括机架，所述机架的上方设置投放口，所述机架内、与所述投放口对应设置分选机构，当饮料瓶投入后，分选机构可按照金属、塑料和玻璃对饮料瓶进行智能分类并分别分别放到机架下方的塑料瓶存放桶、玻璃瓶存放桶、金属瓶存放桶中。所述分选机构包括转筒、摆分器、转筒驱动装置、控制装置、隔板等，但其结构较为复杂，制造难度大，不支持多个可回收饮料瓶一次性投放，因此尚有改进的必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、工作可靠、低成本、支持多个饮料瓶一次性投放的可回收饮料瓶的智能分类装置。

本发明的设计思路是根据每种材料特有的物理性质，将不同材料的物理性质作为其特征，使其物理特征转换为数字信号与储存的数据进行比较，将比较的结果以电信号形式输出，控制筛选机构产生不同的动作，以此达到对三种回收材料进行区分筛选的目的。为此，本发明采取的技术方案是：

一种改进型的可回收饮料瓶的智能分类装置，包括壳体，所述壳体的上方设置投放口，所述壳体的下方插设玻璃瓶存放桶，塑料瓶存放桶、金属瓶存放桶，与现有技术不同的是，所述壳体内、所述投放口下方的机架上固设倾斜的承接板，所述承接板下端开设容可回收饮料瓶穿越的窗口，对应所述窗口下方的机架上枢设限放滚筒，所述限放滚筒包括两片圆形端板，两片所述圆形端板的外侧分别固接第一轴，两片所述圆形端板之间固接四片十字正交的限放板形成四个饮料瓶限放位；初始位置时所述窗口正对其中一个限放位；固设在所述机架上的第一伺服电机通过涡轮蜗杆及齿轮组连接所述第一轴；所述承接板下表面装设光电开关，当正对所述窗口的限放位滚入一个饮料瓶时所述光电开关向控制装置发出电信号，控制装置控制所述第一伺服电机使所述限放滚筒转过90度，第二个限放位正对所述窗口，当第二个限放位也滚入一个饮料瓶时所述光电开关向控制装置发出电信号，控制装置控制所述第一伺服电机使所述限放滚筒再次转过90度，第一个限放位的饮料瓶向下滚落，第一个限放位放空；如此循环往复，直到不再有饮料瓶穿过所述窗口为止，此时正对所述窗口的限放位没有滚入的饮料瓶，所述光电开关不向控制装置发出电信号，所述第一伺服电机不旋转，整个装置处于等待状态。

进一步地，还包括承接向下滚落饮料瓶的筛选机构，所述筛选机构包括装设在所述承接板下表面的电容式传感器、枢设在限放滚筒下方的所述机架上的第二轴、一端与所述第二轴固接的筛板、固设在所述机架上分隔所述塑料瓶存放桶和金属瓶存放桶的第一隔板、固设在所述机架上分隔所述玻璃瓶存放桶和金属瓶存放桶的第二隔板、固设在所述机架上的第二伺服电机，所述第二伺服电机通过涡轮蜗杆及齿轮组连接所述第二轴，所述电容式传感器能够向控制装置发出电信号，控制装置控制所述第二伺服电机使所述筛板处于竖直位置、自由端靠近所述第二隔板顶端并与水平面的夹角大致为-15度的位置或与水平面的夹角大致为+45度的位置。

进一步地，在所述玻璃瓶存放桶相对的两个内侧壁上固装多个软板以防止玻璃瓶破碎。

进一步地，所述光电开关选用LJ12A3-50-Z/BX型常开光电传感器。

进一步地，所述电容式传感器选用LJC30A3-15-Z/BX型常开电容传感器。

进一步地，在电源输入端设计稳压二极管，吸收电源开关瞬间产生的瞬时纹波干扰信号，之后设计滤波电路以消耗高频谐波和工频干扰；对传感器的控制检测系统进行隔离屏蔽设计，并调整线路的整体布局；将交流信号线与直流信号线分开、信号线和电源线分开。

与现有技术相比，本发明解决了现有装置浪费电能、垃圾投放不方便、无法分类、无法一次投放多个垃圾的问题。采用光电传感器和变介质传感器相结合的方案，比传统单一的信号采集方案更加准确、迅速、简单可靠，大大减少手动分类带来的劳动量增加、环境污染等问题；采用普通直流电机结合电感式传感器控制运动，起动和调速性能好，调速范围广平滑，过载能力较强，受电磁干扰影响小。

目前市面上大多是普通的垃圾桶，智能化垃圾桶较为热门，但相关产品厂家较少，因此有很大的发展空间，在实际应用上，该产品虽然不能满足所有的垃圾分类，但对特定场合，特定的垃圾有着精确分类。该可回收饮料瓶的智能分类装置，使用简单，不易损坏，成本较低，在公园、自动贩卖机、高速服务区等公共地方具备较大的投放市场。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是去掉壳体后本发明的结构示意图。

图3是去掉壳体后本发明另一视角的结构示意图。

图4是图3的局部放大图。

图5是本发明限放滚筒的结构示意图。

图6是本发明第二轴固接筛板的结构示意图。

图7本发明玻璃瓶存放桶的结构示意图。

图8是本发明碰到金属饮料瓶时的状态示意图。

图9是本发明碰到玻璃饮料瓶时的状态示意图。

图10是本发明碰到塑料饮料瓶时的状态示意图。

具体实施方式

如图1-10所示的一种改进型的可回收饮料瓶的智能分类装置，包括壳体100，所述壳体100的上方设置投放口101，所述壳体100的下方插设玻璃瓶存放桶102，塑料瓶存放桶103、金属瓶存放桶104，所述壳体100内、所述投放口下方的机架1上固设倾斜的承接板2，所述承接板2下端开设容可回收饮料瓶穿越的窗口21，对应所述窗口21下方的机架1上枢设限放滚筒3，所述限放滚筒3包括两片圆形端板31，两片所述圆形端板31的外侧分别固接第一轴33，两片所述圆形端板31之间固接四片十字正交的限放板32形成四个饮料瓶限放位；初始位置时所述窗口21正对其中一个限放位；固设在所述机架1上的第一伺服电机4通过涡轮蜗杆及齿轮组连接所述第一轴33；所述承接板2下表面装设光电开关6，当正对所述窗口21的限放位滚入一个饮料瓶时所述光电开关6向控制装置发出电信号，控制装置控制所述第一伺服电机4使所述限放滚筒3转过90度，第二个限放位正对所述窗口21，当第二个限放位也滚入一个饮料瓶时所述光电开关6向控制装置发出电信号，控制装置控制所述第一伺服电机4使所述限放滚筒3再次转过90度，第一个限放位的饮料瓶向下滚落，第一个限放位放空；如此循环往复，直到不再有饮料瓶穿过所述窗口21为止，此时正对所述窗口21的限放位没有滚入的饮料瓶，所述光电开关6不向控制装置发出电信号，所述第一伺服电机4不旋转，整个装置处于等待状态。还包括承接向下滚落饮料瓶的筛选机构，所述筛选机构包括装设在所述承接板2下表面的电容式传感器57、枢设在限放滚筒3下方的所述机架1上的第二轴51、一端与所述第二轴51固接的筛板52、固设在所述机架1上分隔所述塑料瓶存放桶103和金属瓶存放桶104的第一隔板53、固设在所述机架1上分隔所述玻璃瓶存放桶102和金属瓶存放桶104的第二隔板54、固设在所述机架1上的第二伺服电机55，所述第二伺服电机55通过涡轮蜗杆及齿轮组连接所述第二轴51，所述电容式传感器57能够向控制装置发出电信号，控制装置控制所述第二伺服电机55使所述筛板52处于竖直位置、自由端靠近所述第二隔板54顶端并与水平面的夹角大致为-15度的位置或与水平面的夹角大致为+45度的位置。

壳体在保证功能的前提下出于节约资源和减轻重量的考虑，采用PVC塑料和可回收金属制成。为保证长时间工作的可靠性和对动力减速增扭的需求，传动机构选用蜗轮蜗杆和齿轮组合传动，动力经过蜗轮蜗杆和齿轮减速增扭传递给筛板及限放滚筒。

动力系统设计及校核计算：

选用J36SY21B直流伺服电机提供动力，其额定转矩

额定转速n=5100r/min。

机构运动主要处于急加速和急减速的状态，主要阻力矩为机构自身的惯性力矩，饮料瓶质量较小且在滚筒内自由滚动，所以以下计算不考虑饮料瓶的影响，仅考虑装置自身惯性力矩。

惯性力矩计算公式：

式中：T—惯性力矩，

；I—转动惯量，kg

；

—角加速度，rad/

。

低速轴、高速轴、蜗杆的转动惯量使用圆柱体转动惯量公式计算：

式中：m—圆柱质量，kg；

—半径，m。

大齿轮、小齿轮、涡轮的转动惯量使用空心圆柱转动惯量计算公式计算：

式中：

—外圆半径，m；

—内圆半径，m。

滚筒转动惯量计算公式为：

筛板角加速度：

筛板0.5s内转动90°，计算得筛板、低速轴、大齿轮角加速度

；小齿轮、高速轴、涡轮角加速度

；蜗杆角加速度

。

详细计算数据如下表所示：

总惯性力矩：

结果显示，动力及传动系统设计符合要求且无过多能量损失。

针对玻璃瓶易碎的特点，特别在所述玻璃瓶存放桶102相对的两个内侧壁上固装多个可减少碰撞和震动的软板105以防止玻璃瓶破碎。

所述光电开关6选用LJ12A3-50-Z/BX型常开光电传感器。光电传感器在物体接近时工作，控制主要电路的开启，平常保持断开状态以节省电能。

具体参数如下表：

所述电容式传感器57选用LJC30A3-15-Z/BX型常开电容传感器。电容传感器根据不同材料对应的介电常数向控制装置传递信号，系统以此区分垃圾的材料，并进行筛选分类具体参数如下表：

抗干扰设计：在电源输入端设计稳压二极管，吸收电源开关瞬间产生的瞬时纹波干扰信号，之后设计滤波电路以消耗高频谐波和工频干扰；对传感器的控制检测系统进行隔离屏蔽设计，并调整线路的整体布局；将交流信号线与直流信号线分开、信号线和电源线分开。

多个可回收饮料瓶一次性投放进本装置后，会先被暂时存储在壳体上方的槽内，限放滚筒控制每次下落一件饮料瓶，进入下方的筛板进行筛选。饮料瓶进入限放滚筒中，光电传感器立刻得到信号做出响应，接通电路，电容传感器采集材料特征数据信号，系统对信号进行判断，结果若为塑料，则使筛板由竖直状态逆时针旋转45°，饮料瓶落入最右侧箱。若为玻璃材料，则筛板逆时针旋转105°，玻璃瓶进入最左侧储存箱。若为金属，筛板保持竖直状态不动，金属罐进入中间储存箱。每次筛选后，筛板会恢复到竖直位置。

Claims (6)

1.一种改进型的可回收饮料瓶的智能分类装置，包括壳体（100），所述壳体（100）的上方设置投放口（101），所述壳体（100）的下方插设玻璃瓶存放桶（102），塑料瓶存放桶（103）、金属瓶存放桶（104），其特征在于，所述壳体（100）内、所述投放口下方的机架（1）上固设倾斜的承接板（2），所述承接板（2）下端开设容可回收饮料瓶穿越的窗口（21），对应所述窗口（21）下方的机架（1）上枢设限放滚筒（3），所述限放滚筒（3）包括两片圆形端板（31），两片所述圆形端板（31）的外侧分别固接第一轴（33），两片所述圆形端板（31）之间固接四片十字正交的限放板（32）形成四个饮料瓶限放位；初始位置时所述窗口（21）正对其中一个限放位；固设在所述机架（1）上的第一伺服电机（4）通过涡轮蜗杆及齿轮组连接所述第一轴（33）；所述承接板（2）下表面装设光电开关（6），当正对所述窗口（21）的限放位滚入一个饮料瓶时所述光电开关（6）向控制装置发出电信号，控制装置控制所述第一伺服电机（4）使所述限放滚筒（3）转过90度，第二个限放位正对所述窗口（21），当第二个限放位也滚入一个饮料瓶时所述光电开关（6）向控制装置发出电信号，控制装置控制所述第一伺服电机（4）使所述限放滚筒（3）再次转过90度，第一个限放位的饮料瓶向下滚落，第一个限放位放空；如此循环往复，直到不再有饮料瓶穿过所述窗口（21）为止，此时正对所述窗口（21）的限放位没有滚入的饮料瓶，所述光电开关（6）不向控制装置发出电信号，所述第一伺服电机（4）不旋转，整个装置处于等待状态。

2.根据权利要求1所述的一种改进型的可回收饮料瓶的智能分类装置，其特征在于，还包括承接向下滚落饮料瓶的筛选机构，所述筛选机构包括装设在所述承接板（2）下表面的电容式传感器（57）、枢设在限放滚筒（3）下方的所述机架（1）上的第二轴（51）、一端与所述第二轴（51）固接的筛板（52）、固设在所述机架（1）上分隔所述塑料瓶存放桶（103）和金属瓶存放桶（104）的第一隔板（53）、固设在所述机架（1）上分隔所述玻璃瓶存放桶（102）和金属瓶存放桶（104）的第二隔板（54）、固设在所述机架（1）上的第二伺服电机（55），所述第二伺服电机（55）通过涡轮蜗杆及齿轮组连接所述第二轴（51），所述电容式传感器（57）能够向控制装置发出电信号，控制装置控制所述第二伺服电机（55）使所述筛板（52）处于竖直位置、自由端靠近所述第二隔板（54）顶端并与水平面的夹角大致为-15度的位置或与水平面的夹角大致为+45度的位置。

3.根据权利要求1所述的一种改进型的可回收饮料瓶的智能分类装置，其特征在于，在所述玻璃瓶存放桶（102）相对的两个内侧壁上固装多个软板（105）以防止玻璃瓶破碎。

4.根据权利要求1所述的一种改进型的可回收饮料瓶的智能分类装置，其特征在于，所述光电开关（6）选用LJ12A3-50-Z/BX型常开光电传感器。

5.根据权利要求2所述的一种改进型的可回收饮料瓶的智能分类装置，其特征在于，所述电容式传感器（57）选用LJC30A3-15-Z/BX型常开电容传感器。

6.根据权利要求3或4所述的一种改进型的可回收饮料瓶的智能分类装置，其特征在于，在电源输入端设计稳压二极管，吸收电源开关瞬间产生的瞬时纹波干扰信号，之后设计滤波电路以消耗高频谐波和工频干扰；对传感器的控制检测系统进行隔离屏蔽设计，并调整线路的整体布局；将交流信号线与直流信号线分开、信号线和电源线分开。

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