CN112743708A - 一种pet瓶回收处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于垃圾回收处理领域，公开了一种PET瓶回收处理装置，包括夹持爪机构、拧瓶盖机构、去标签机构、压缩瓶身机构；夹持爪机构用于夹持PET瓶；拧瓶盖机构用于拆除PET瓶的瓶盖；去标签机构用于去PET瓶的瓶身上的标签；压缩瓶身机构用于压缩PET瓶的瓶身，当刮除标签后，夹持爪机构松开PET瓶，所述PET瓶落入压缩瓶身机构的压缩室内且位于压缩室背板和压缩推板之间，从而被压缩推板挤压压缩。本发明提供的一种PET瓶回收处理装置，能够克服人工去除PET瓶瓶盖和标签的繁琐困难，实现瓶盖、标签与瓶身的分离回收，从而提高回收材料的纯度和利用率，解决人力资源占用大、去除效率低的问题。

Description

一种PET瓶回收处理装置

技术领域

本发明属于垃圾回收处理领域，更具体地，涉及一种PET瓶回收处理装置。

背景技术

PET(苯二甲酸乙二醇酯)因成本低、性能良好且而被广泛应用于塑料包装等领域。PET瓶因具有质量轻、强度高、阻隔保鲜效果好、耐气候老化性好、携带方便等优点，在水及饮料包装领域得到广泛应用。然而，大部分PET制品都是一次性消费品，是最难回收利用的塑料之一，即难以通过热熔或者溶液处理进行资源化或者再成型循环利用。近年来，大量废弃PET制品污染环境问题日益突出，也成为世界各国环境保护面临的难题之一。标签通常采用聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)和丙烯(PP)和纸材制成，瓶盖为PE材料，分离了瓶盖和标签再处理PET瓶可以更好地提高回收材料的纯度和利用率，而现在去除瓶盖和标签等前置处理过程都是人手动去除，人力资源占用较大，去除效率低下。因此，研制一套PET瓶回收处理装置很有必要。

根据日本PET瓶回收协会(The Council for PET Bottle Recycling)的一项最新数据显示，2017年，日本的消费者和企业合共收集了92％旧PET瓶，并且84.8％的废塑实现了回收利用。日本的目标是到2030年实现PET瓶的100％回收率。目前，日本的PET回收率已经高过欧洲(59.8％)和美国(29.2％)一大截。日本的3R政策要求人们先把瓶子清洗、去盖和去标签之后才能转交给回收再造公司，现在这种意识已经深入人心，因此对于机器化去除标签和瓶盖研究较少。国内大多采用粉碎后沉降法来去标签，这种方法可以大批量处理PET瓶但耗能大，消耗水资源多，而且得反复多次才能得到较为纯净的PET，相对效率不高。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种PET瓶回收处理装置，其目的在于克服人工去除PET瓶瓶盖和标签的繁琐困难，提高回收材料的纯度和利用率，解决人力资源占用大、去除效率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种PET瓶回收处理装置，用于回收PET瓶，包括夹持爪机构、拧瓶盖机构、去标签机构、压缩瓶身机构；

夹持爪机构用于夹持PET瓶；

拧瓶盖机构用于拆除PET瓶的瓶盖，包括一对相对运动的夹具，工作时，该一对相对运动的夹具通过相对运动夹持瓶盖并施加扭矩从而旋脱瓶盖；

去标签机构用于去PET瓶的瓶身上的标签，包括直线运动的刀筒及设于刀筒上的刀片，刀筒的运动方向与PET瓶的轴线平行；去除标签时，夹持爪机构转动以使刀筒与瓶身对齐，然后通过刀筒的直线往复运动带动刀片刮除标签；

压缩瓶身机构用于压缩PET瓶的瓶身，包括压缩室，所述压缩室包括压缩室背板和可往复运动的压缩推板；当刮除标签后，夹持爪机构松开PET瓶，所述PET瓶落入压缩室内且位于压缩室背板和压缩推板之间，从而被压缩推板挤压压缩。

进一步地，夹持爪机构包括两个爪指、两个爪指前杆、两个爪指后杆、横梁以及可直线往复运动的第一滑块；

每个爪指各固连一个爪指前杆，每个爪指前杆各枢接一个爪指后杆；两个爪指后杆直接或间接地枢接在第一滑块上；两个爪指前杆的中部分别枢接在横梁的不同位置，从而通过第一滑块的直线往复运动带动两个爪指开合，实现PET瓶的夹紧和松脱动作。

进一步地，还包括舵机、第一轴、立式轴承座以及支座；横梁与所述支座固连；所述立式轴承座固定于一机架上，用于支撑第一轴；第一轴一端连接舵机，另一端连接支座，从而通过舵机驱动支座旋转来带动夹持爪机构旋转。

进一步地，拧瓶盖机构还包括圆柱齿轮、拧瓶盖电机和两个齿条；圆柱齿轮连接拧瓶盖电机的输出轴；两个齿条平行且啮合于圆柱齿轮两侧；所述一对相对运动的夹具分别设置于两个齿条上，从而在拧瓶盖电机驱动下随两个齿条相对、反向运动。

进一步地，每个夹具上均设有摩擦片。

进一步地，刀片的长度方向与刀筒的轴向平行。

进一步地，压缩瓶身机构还包括压缩室底板；压缩室底板与压缩室背板之间预留有缝隙，该缝隙不小于PET瓶被压缩后的尺寸。

进一步地，缝隙下方设有收集压缩后的PET瓶的容器或者传送带。

进一步地，还包括网，斜向下设于夹持爪机构下方，且末端连接压缩室。

进一步地，还包括振动传感器，用于检测网的振动，当夹持爪机构旋转PET瓶倾倒废液时冲击网引起网的振动，当检测到振动传感器的信号低于预设的阈值时，视为废液已经倾倒干净。

总体而言，本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1、本发明的PET瓶回收处理装置包括了夹持爪机构、拧瓶盖机构、去标签机构、压缩瓶身机构，能够兼容自动化及半自动化操作，大大提高了PET回收效率，并且能够实现瓶盖、标签与瓶身的分离，符合垃圾分类的环保趋势，能够解决PET处理能耗。该PET瓶回收处理装置既可以通过编程实现全自动操作，也可以通过手动控制各个机构顺序动作实现半自动操作，夹持爪机构(I)和压缩瓶身机构(IV)还可以对接PET瓶运输流水线实现废PET的全流程自动装载及回收操作，适用场景广泛。

2、通过爪指、爪指前杆、爪指后杆、横梁以及可直线往复运动的第一滑块组成的连杆式驱动机械爪，可以方便地实现PET瓶的自动夹取及卸除。并且第一滑块可对接的直线驱动机构没有特殊限制，丝杠、气缸、直线电机等常见直线往复驱动部件均可适用，设计灵活性高。

3、通过舵机驱动支座旋转来带动夹持爪机构旋转，可以在拧瓶盖工位、去标签工位和倾倒废液工位之间灵活切换，操作简便、灵活性高。

4、通过平行齿条带动夹具产生扭矩旋脱瓶盖，结构简单、易于设计，且具有良好的工作稳定性。

5、夹具上设置摩擦片可以增大与瓶盖的摩擦，减少打滑，更易于瓶盖的脱除。

6、刀片的长度方向与刀筒的轴向平行，更容易切断标签。

7、在压缩室上预留缝隙可以实现压缩后PET瓶的及时排出，提高工作效率、节约设备空间。

8、缝隙下方设置收集压缩后的PET瓶的容器或者传送带可以实现压缩后PET瓶与后续工位、工序的无缝对接，或者实现压缩后PET瓶的即时收集。

9、利用网可以实现脱落PET瓶的定向收集，使其顺利进入压缩室，并且网的功能还可以做多重扩展，例如可以实现瓶、液分离，网眼大于瓶盖还可以实现瓶盖的原位脱落收集同时实现瓶、盖分离。

10、利用振动传感器对网的功能进行进一步拓展，还能实现废液倾倒的感应，从而实现废液倾倒与去标签工序的感应式自动化衔接。

附图说明

图1为本发明优选实施例的PET瓶回收处理装置的整体结构立体示意图。

图2为图1的主视图。

图3为图1的机构分解示意图。

图4为图3中的夹持爪机构示意图。

图5为图4的另一视角。

图6为图3中的拧瓶盖机构示意图。

图7为图3中的去标签机构示意图。

图8为图3中的压缩瓶身机构示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中(括号内为铝型材型号)：

I-夹持爪机构 II-拧瓶盖机构 III-去标签机构

IV-压缩瓶身机构

1-拧瓶盖电机 2-固定上板 3-电器盒

4-转轴臂固定板 5-舵机固定板 6-铝型材(220)

7-铝型材(310) 8-铝型材A(100) 9-铝型材(150)

10-铝型材B(100) 11-饮料瓶 12-网

13-液体瓶盖盒 14-标签纸收集盒 15-铝型材(300)

16-爪指 17-爪指前杆 18-爪指后杆

19-爪电机上层片 20-横梁 21-第一法兰

22-立式轴承座 23-第一轴 24-第二法兰

25-联轴片 26-舵机 27-型材

28-导轨 29-竖小板 30-第一角铝

31-爪电机支承板 32-第二角铝 33-被动侧转臂

34-轴承座 35-第二轴 36-轴固定座

37-第一电机固定板 38-第一滑块 39-第二电机固定板

40-爪电机 41-前移限位块 42-滑块固定板

43-第二滑块 44-铝方管竖直夹板 45-摩擦片固定板

46-摩擦片 47-铝方管 48-固定侧板

49-圆柱齿轮 50-导向轴支座法兰支架 51-齿条

52-直线导轨 53-20-20铝型材 54-刀筒

55-刀片 56-第三滑块 57-丝杠导轨

58-电机丝杠 59-铝型材 60-滑块连接板

61-第四滑块 62-第一压缩室侧板 63-压缩推板

64-水平推板 65-压缩室底板 66-压缩室顶板

67-压缩室背板 68-纸箱 69-第二压缩室侧板

70-压缩瓶身电机 71-去标签电机

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如附图1-3所示，为本发明的一种PET瓶回收处理装置优选实施例的不同视角的示意图，其包括夹持爪机构I、拧瓶盖机构II、去标签机构III、压缩瓶身机构IV；

请参照图4、5，在本实施例中，夹持爪机构I包括：两个爪指16、两个爪指前杆17，每个爪指16各安装一个爪指前杆17，；两个爪指后杆18，每个爪指前杆17各安装一个爪指后杆18；爪电机上层片19，安装于爪指后杆18的底部，且与爪指后杆18固定连接；横梁20，平行安装于爪电机上层片19下方，爪指前杆17中部枢接在上层片19上；爪电机支承板31，平行安装于横梁20的下方，与横梁20通过铜柱连接；两个型材27，安装于爪电机支承板31上；第一电机固定板37，安装于爪电机支承板31上，同时与爪电机支承板31和型材27垂直；第二电机固定板39，与第一电机固定板37平行安装；导轨28，安装于第一电机固定板37与第二电机固定板39之间；爪电机40，爪电机40与第一电机固定板37固定安装，丝杠位于第一电机固定板37与第二电机固定板39之间且与两者垂直；第一滑块38，位于导轨28上方，第一滑块38被丝杠穿过，通过丝杠在导轨28上运动；竖小板29，垂直于爪电机支撑板31，通过第一角铝30与爪电机支撑板31连接；第一法兰21，与竖小板29固定安装；第一轴23，安装于第一法兰21、立式轴承座22、第二法兰24中，与竖小板29垂直；联轴片25，安装于舵机26与第二法兰24中间，用于连接第一轴23和舵机26；舵机固定板5，平行于竖小板29；转臂轴固定板4，垂直于立式轴承座22与舵机固定板5，且与它们固定连接；被动侧转臂33，垂直于横梁20，通过第二角铝32与横梁20连接；轴承座34，与被动侧转臂33固定安装；第二轴35，安装于轴承座34与轴固定座36之间。在其他实施例中(未图示)，爪电机40+丝杠滑块组成的直线运动副，也可以替换成直线电机+滑块或者气缸+气缸活塞杆上固定的滑块组成的直线运动副；进一步地，本发明中的其他机构中的直线运动实现方式同样可以进行上述替换。

请参照图6，在本实施例中，拧瓶盖机构II包括两个平行的20-20铝型材53；固定上板2，与两个20-20铝型材53固定连接；固定侧板48，垂直于固定上板2，与两个20-20铝型材53固定连接；拧瓶盖电机1，安装于固定上板2上方；导向轴支座法兰支架50，与拧瓶盖电机1位于固定上板2两侧，与拧瓶盖电机1固定连接；两个齿条51，啮合平行安装于圆柱齿轮49的两侧；圆柱齿轮49，安装于导向轴支座法兰支架50下方，且与其固定连接；两个铝方管47，安装于齿条51下方，每个铝方管47与一个齿条51固定连接，两个铝方管47关于圆柱齿轮49轴线对称安装；4个铝方管竖直夹板44，每个铝方管47与两个平行的铝方管竖直夹板44固定安装；两个摩擦片固定板45，垂直于铝方管竖直夹板44，每个摩擦片固定板45与两个铝方管竖直夹板44、一个铝方管47固定安装；摩擦片46(优选为聚氨酯摩擦片)，每个摩擦片固定板45与一个摩擦片46固定安装；两个滑块固定板42，每个滑块固定板42与一个固定侧板48固定连接；两个直线导轨52，每个直线导轨52与一个滑块固定板42固定连接；两个第二滑块43，每个第二滑块43与一个铝方管竖直夹板44固定安装，且两个第二滑块43关于电机轴线对称；4个前移限位块41，每个直线导轨52两侧各安装一个前移限位块41。拧下来的瓶盖既可以单独收集，也可以与废液一同收集后另行过滤获得。

请参照图7，在本实施例中，去标签机构III包括丝杠导轨57，安装于两个铝型材(300)15上；第三滑块56，安装于丝杠导轨57上；刀筒54，轴线方向与丝杠方向平行，刀筒54与第三滑块56固定安装；4个刀片55，安装于刀筒54的槽内，刀片55的长度方向与刀筒54轴向平行。

请参照图8，在本实施例中，压缩瓶身机构IV包括电机丝杠58；第四滑块61，安装于电机丝杠58上；滑块连接板60，安装于第四滑块61上方；铝型材59，安装于滑块固定板60上方；压缩推板63，与铝型材59固定安装，压缩推板63与丝杠垂直；第一压缩室侧板62；第二压缩室侧板69；水平推板64；压缩室底板65；压缩室顶板66；压缩室背板67；纸箱68，安装于压缩室底板65下方；电器盒3，安装于铝型材上，用于容纳电气元件；液体瓶盖盒13，安装于两个铝型材(220)6上；网12，安装于液体瓶盖盒上方；标签纸收集盒14，安装于两个铝型材(310)7上。

下面介绍本发明的工作原理及操作过程：当装置接通电源，按下总开关后，将PET瓶11送至夹持爪机构I的爪指16处，启动开关(优选地，可以在PET瓶的对应位置设置触发式的限位开关，例如在爪指16处设置对应于瓶颈的限位开关，当瓶颈放至爪指16处会自动触动限位开关从而启动整个装置)，爪电机40转动，通过丝杠的移动使夹持爪夹紧瓶颈，夹紧后，爪电机40停止转动。

接下来，拧瓶盖机构II工作，具体地，步进电机1(优选地，还可以配置减速器)带动圆柱齿轮49转动，从而驱动一对齿条51朝相反的方向运动，两齿条51下方的一对夹具(摩擦片固定板45+摩擦片46)在反向相对运动了一小段距离之后开始夹紧瓶盖，并由于该反向的相对运动产生扭矩，当齿轮驱动力矩足够时，夹具会带动瓶盖旋转，当行程足够时，瓶盖会被完全旋开，从而拧开瓶盖。

当齿条51走完一定的行程之后(此行程被预先设置为能保证瓶盖被拧开)，步进电机1停止转动。之后，舵机26转动，使夹持爪机构I带动PET瓶11大钝角翻转，翻转到某一预定角度后，舵机26停止转动，瓶中的水由于重力而流出，从而废液被倒出。

由于废液进入废液收集箱过程中会经过网12，引起网12振动，当检测到振动传感器的信号低于某一阈值时，可以认为废液已经倾倒干净，则舵机26反向转动，使PET瓶11翻转至水平姿态，即使瓶身与刀筒54同轴，此时，舵机26停止转动。

然后，开始进行去标签操作。具体地，去标签机构III的去标签电机71转动，间歇性改变转动方向，驱动丝杠使刀筒54穿过瓶子且带动刀筒54沿着瓶子轴线来回移动，刀筒54上的刀片55经过反复刮擦标签，从而将标签刮破，从而去除标签，随后丝杠导轨57带动刀筒54退回到原位置。接下来，舵机26转动，使PET瓶11转回原来竖直姿态，爪电机40反向转动，使夹持爪机构I松开PET瓶，PET瓶沿网12下滑进入到压缩室。当夹持爪机构I回到原位置后，爪电机40停止转动。压缩瓶身机构IV的压缩瓶身电机70开始转动，通过丝杠的移动带动压缩推板63运动，压缩推板63对瓶子施加压力，将PET瓶压缩到一定大小的体积后，PET瓶通过压缩室后方设置的缝隙掉落到纸箱68中。压缩瓶身电机70反向转动使压缩推板63复位。至此，一个PET瓶11的回收处理过程完成。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种PET瓶回收处理装置，用于回收PET瓶，其特征在于，包括夹持爪机构(I)、拧瓶盖机构(II)、去标签机构(III)、压缩瓶身机构(IV)；

夹持爪机构(I)用于夹持PET瓶；

拧瓶盖机构(II)用于拆除PET瓶的瓶盖，包括一对相对运动的夹具，工作时，该一对相对运动的夹具通过相对运动夹持瓶盖并施加扭矩从而旋脱瓶盖；

去标签机构(III)用于去PET瓶的瓶身上的标签，包括直线运动的刀筒(54)及设于刀筒(54)上的刀片(55)，刀筒(54)的运动方向与PET瓶的轴线平行；去除标签时，夹持爪机构(I)转动以使刀筒(54)与瓶身对齐，然后通过刀筒(54)的直线往复运动带动刀片(55)刮除标签；

压缩瓶身机构(IV)用于压缩PET瓶的瓶身，包括压缩室，所述压缩室包括压缩室背板(67)和可往复运动的压缩推板(63)；当刮除标签后，夹持爪机构(I)松开PET瓶，所述PET瓶落入压缩室内且位于压缩室背板(67)和压缩推板(63)之间，从而被压缩推板(63)挤压压缩。

2.如权利要求1所述的一种PET瓶回收处理装置，其特征在于，夹持爪机构(I)包括两个爪指(16)、两个爪指前杆(17)、两个爪指后杆(18)、横梁(20)以及可直线往复运动的第一滑块(38)；

每个爪指(16)各固连一个爪指前杆(17)，每个爪指前杆(17)各枢接一个爪指后杆(18)；两个爪指后杆(18)直接或间接地枢接在第一滑块(38)上；两个爪指前杆(17)的中部分别枢接在横梁(20)的不同位置，从而通过第一滑块(38)的直线往复运动带动两个爪指(16)开合，实现PET瓶的夹紧和松脱动作。

3.如权利要求2所述的一种PET瓶回收处理装置，其特征在于，还包括舵机(26)、第一轴(23)、立式轴承座(22)以及支座；横梁(20)与所述支座固连；所述立式轴承座(22)固定于一机架上，用于支撑第一轴(23)；第一轴(23)一端连接舵机(26)，另一端连接支座，从而通过舵机(26)驱动支座旋转来带动夹持爪机构(I)旋转。

4.如权利要求1所述的一种PET瓶回收处理装置，其特征在于，拧瓶盖机构(II)还包括圆柱齿轮(49)、拧瓶盖电机(1)和两个齿条(51)；圆柱齿轮(49)连接拧瓶盖电机(1)的输出轴；两个齿条(51)平行且啮合于圆柱齿轮(49)两侧；所述一对相对运动的夹具分别设置于两个齿条(51)上，从而在拧瓶盖电机(1)驱动下随两个齿条(51)相对、反向运动。

5.如权利要求4所述的一种PET瓶回收处理装置，其特征在于，每个夹具上均设有摩擦片。

6.如权利要求1所述的一种PET瓶回收处理装置，其特征在于，刀片(55)的长度方向与刀筒(54)的轴向平行。

7.如权利要求1所述的一种PET瓶回收处理装置，其特征在于，压缩瓶身机构(IV)还包括压缩室底板(65)；压缩室底板(65)与压缩室背板(67)之间预留有缝隙，该缝隙不小于PET瓶被压缩后的尺寸。

8.如权利要求7所述的一种PET瓶回收处理装置，其特征在于，缝隙下方设有收集压缩后的PET瓶的容器或者传送带。

9.如权利要求1～8任一项所述的一种PET瓶回收处理装置，其特征在于，还包括网(12)，斜向下设于夹持爪机构(I)下方，且末端连接压缩室。

10.如权利要求9所述的一种PET瓶回收处理装置，其特征在于，还包括振动传感器，用于检测网(12)的振动，当夹持爪机构(I)旋转PET瓶倾倒废液时冲击网(12)引起网(12)的振动，当检测到振动传感器的信号低于预设的阈值时，视为废液已经倾倒干净。

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