УСТРОЙСТВО ДЛЯ УКЛАДКИ ИЗДЕЛИЙ В ТАРУ Российский патент 1997 года по МПК B65B5/10 

Изобретение относится к технике укладки в тару штучных изделий и может быть использовано в линиях приведения рыбных консервов в товарное состояние для укладки консервных банок в ящики.

Известно множество банкоукладочных машин, исполнительные органы которых совершают различного рода возвратное движение. Условно эти машины можно разделить на четыре группы:
машины, захваты которых совершают возвратно-поступательные движения (рабочий ход: движение захвата с банками к ящику движение захвата с банками над ящиком вниз; холостой ход: движение захвата без банок над ящиком вверх - горизонтальное перемещение захвата без банок к формирователю движение захвата без банок над формирователем вниз) /1/;
машины, захваты которых совершают возвратно-потупательные движения в сочетании с возвратно-поворотными (рабочий ход: движение захвата с банками над формирователем вверх горизонтальное поворотное перемещение захвата с банками к ящику движение захвата с банками над ящиком вниз; холостой ход: движение захвата без банок над ящиком вверх горизонтальное поворотное перемещение захвата без банок к формирователю движение захвата без банок над формирователем вниз) /2/;
машины, захваты и формирователи которых совершают возвратно-поступательные движения (рабочий цикл: подъем захвата с банками над формирователем, под которым установлен ящик, горизонтальное перемещение свободного от банок формирователя опускание захвата с банками в ящик - подъем захвата без банок над ящиком горизонтальное перемещение свободного от банок формирователя в позицию "над ящиком" формирование слоя банок на формирователе опускание без банок на формирователе опускание захвата без банок на формирователь) /3/;
машины, у которых формирователи, захваты и стволы для ящиков совершают возвратно-поступательные движения (рабочий цикл: движение формирователя или подвижной гребенки с банками вверх к каретке с захватом совмещенные во времени движение формирователя без банок вниз и горизонтальное перемещение каретки с захватом и банками в позицию "над ящиком" формирование слоя банок на формирователе и совмещенные с ним подъем и последующее опускание ствола с ящиком) /4/.

Одним из основных недостатков вышеперечисленных групп банкоукладочных машин является невысокая их производительность. Объясняется это тем, что при работе машин с возвратным движением исполнительных органов возникают ударные и инерционные нагрузки, которые приводят к необходимости увеличения продолжительности рабочего цикла, что и снижает их производительность. Надежное функционирование таких машин обеспечивается при условии, если продолжительность рабочего цикла не менее 7,5 с. Соответственно при схеме укладки 3x4 банки в слое производительность машины составляет

где Q производительность машины, банок/мин.

Z число банок в слое;
τ_p период рабочего цикла, с.

Эта производительность ниже производительности автоматизированной рыбоконсервной линии.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для укладки плоских изделий в тару /5/. Данное устройство содержит питатель изделий, захват с вакуум-присосами, механизм перемещения изделий от питателя к захвату в виде подвижной платформы, соединенной с кареткой, а также опорное приспособление для тары.

Основным недостатком данного устройства, как и предыдущих, также является низкая его производительность из-за ударных нагрузок, возникающих на границе интервалов горизонтального перемещения каретки и вертикального перемещения платформы. Результатом нагрузок является увеличение периода рабочего цикла и наличие внецикловых потерь рабочего времени (простоев), что и приводит к снижению производительности устройства. Кроме того, в данном устройстве операция формирования слоя изделий выполняется после завершения холостого хода каретки и платформы, т.е. не совмещена во времени с другими операциями, что также приводит к увеличению периода рабочего цикла. Например, при укладке в ящики рыбных консервов (пресервов) по схеме 3x4 банки в слое, операция формирования слоя в зависимости от схемы питателя банок занимает от 2,5 до 3с рабочего времени и при последовательном ее выполнении с другими операциями значительно удлиняет период рабочего цикла и также снижает производительность устройства.

Как следует из вышесказанного, повысить производительность известного устройства можно двумя путями:
уменьшением ударных нагрузок к соответствующей этому уменьшению интенсификации операций, составляющих процесс укладки;
совмещением во времени операции формирования слоя изделий с другими операциями рабочего цикла.

Задачей данного изобретения является повышение производительности устройства.

Это достигается тем, что в устройстве для укладки штучных изделий в тару, содержащем питатель изделий, природные захваты с вакуум-присосами, механизм перемещения изделий от питателя к захватам, включающий выходное звено, и опорное приспособление для тары, выходное звено механизма перемещения изделий от питателя к захватам выполнено в виде несущего вертикального вала, смонтированного с возможностью возвратно-поступательного перемещения по вертикали, а также пульсирующего вращательного движения, при этом на верхнем конце вала закреплена вилка для взаимодействия с изделиями. Причем механизм перемещения изделий от питателя к захватам выполнен в виде совокупности синусного и зубчатого механизмов, ведущие звенья которых соответственно выполнены в виде закрепленных на валах кривошипа и зубчатого колеса с неполным числом зубьев, причем зубья последнего составляют зубчатый сектор, при этом синусный механизм кинематически связан с несущим вертикальным валом, а выполненное в виде шестерни выходное звено зубчатого механизма закреплено на несущем вертикальном валу соосно с осью вращения последнего.

При этом синусный механизм соединен с несущим вертикальным валом посредством смонтированного на нижнем конце последнего упорного подшипника, на несущем вертикальном валу соосно с осью его вращения закреплен цилиндр с фасонным вырезом, а на валу зубчатого колеса с неполным числом зубьев -тормозной диск, с секторным вырезом, взаимодействующим с фасонным вырезом цилиндра.

Секторный вырез тормозного диска выполнен адекватным круговому зубчатому сектору зубчатого колеса с неполным числом зубьев, при этом оба сектора совмещены по вертикали.

С целью обеспечения синхронности работы синусного и зубчатого механизмов валы кривошипа и зубчатого колеса с неполным числом зубьев выполнены кинематически связанными.

Ширина зубьев шестерни и длина цилиндра с фасонным вырезом соответствует выражению b l≥ 2r, где b ширина зуба шестерни; l длина цилиндра с фасонным вырезом; r длина кривошипа синусного механизма.

Вилка взаимодействия с изделиями закреплена на несущем вертикальном валу консольно, на пальцах вилки в соответствии со схемой размещения изделий в слое смонтированы диски, копирующие рельеф дна изделия (банки), причем поверхность дисков выполнена из материала с большим коэффициентом трения.

Выполнение выходного звена механизма перемещения изделий от питателя к захватам в виде вертикального вала, несущего вилку для взаимодействия с изделиями и установленного с возможностью подъемно-опускного перемещения и пульсирующего вращения, позволяет совместить во времени операцию формирования слоя изделий на питателе с рабочим (поступательное движение вилки с изделиями вверх) и холостым (поступательное и поворотное на 360^o движение вилки при перемещении ее без изделий вниз) ходами вилки. Что исключает влияние операции формирования слоя изделий на период рабочего цикла и создает условия для повышения производительности устройства. Предлагаемое выполнение устройства позволяет, кроме того, совместить во времени операции переноса изделий от питателя к опорному приспособлению для тары и укладки изделий в тару с холостым и рабочим ходами вилки, что также исключает влияние указанных операций на период рабочего цикла. Период рабочего предлагаемого устройства будет лимитироваться лишь временем кинематического цикла вилки для взаимодействия с изделиями.

Выполнение механизма перемещения изделий от питателя к захватам в виде совокупности синусного и зубчатого механизмов дает определенные преимущества, содержание которых в следующем. При работе синусного механизма, обеспечивающего подъемно-опускное перемещение несущего вала и вилки, исключаются ударные нагрузки. Зубчатый механизм функционирует при холостом ходе вилки, обеспечивает ее поворот на 360^o, в результате чего вилка при ее перемещении вниз не препятствует формированию очередного слоя изделий на питателе. Благоприятно, что вилка совершает вращение без технологической нагрузки (в период отсутствия на ней изделий), имея постоянную угловую скорость. Совокупность указанных механизмов, обеспечивая совмещение операций, позволяет также интенсифицировать процесс переноса изделий от питателя к захватам, т. е. уменьшить период рабочего цикла и повысить производительность устройства.

В предлагаемом устройстве кинематическая связь синусного механизма с несущим вертикальным валом обеспечивается посредством упорного подшипника, последний связывает кулису (исполнительное звено в виде рамки) непосредственно синусного механизма, совершающую подъемно-опускное перемещение, с нижним концом несущего вала, совершающего подъемно-опускное перемещение и пульсирующее вращение. Применение упорного подшипника упрощает указанную кинематическую связь, обеспечивает надежность функционирования кинематически связанных элементов и исключает асинхронность при подъемно-опускном перемещении исполнительного звена синусного механизма и несущего вала с вилкой для изделий. Включение в кинематическую связь с несущим вертикальным валом зубчатого механизма и тормозного устройства (цилиндра с фасонным вырезом, закрепленного на несущем валу на разных уровнях с шестерней, и тормозного диска, закрепленного на валу ведущего зубчатого колеса с неполным числом зубьев) позволяет при простоте кинематической цепи обеспечить пульсирующее вращение несущего вала с вилкой для изделий.

Выполнение секторного выреза в тормозном диске адекватным круговому зубчатому сектору ведущего колеса и совмещение секторов по вертикали (в плане) исключает возможность поворота несущего вала при рабочем ходе (движении с банками, вверх) и обеспечивает возможность поворота несущего вала на 360^o при холостом ходе (движение без банок, вниз). Зубчатый механизм в сочетании с дисковым тормозом при простоте кинематической цепи способен обеспечить пульсирующее вращение вала с вилкой для взаимодействия с изделиями.

В предлагаемом устройстве валы кривошипа и зубчатого колеса с неполным числом зубьев кинематически связаны посредством пары конических зубчатых колес. Связь ведущих звеньев при минимальном числе кинематических пар позволяет обеспечить необходимую согласованность подъемно-опускного перемещения и пульсирующего вращения несущего вертикального вала с вилкой в каждом кинематическом цикле. Другими словами, погрешность в согласованности перемещений, вращения и выстоев выходного звена механизма переноса изделий от питателя к захватам сводится к минимуму.

Выполнение условия l b≥ 2r имеет следующие преимущества:
при рабочем ходе несущего вала не нарушается взаимодействие рабочей поверхности тормозного диска с рабочей поверхностью фасонного выреза цилиндра;
при холостом ходе несущего вала обеспечивается взаимодействие зубьев ведущего колеса с зубьями ведомой шестерни. Следовательно, данное условие определяет достаточно минимальные размеры цилиндра и шестерни, от которых зависят длина несущего вала с вилкой и габариты всего механизма перемещения изделий от питателя к захватам.

При консольном креплении вилки на несущем валу пальцы вилки и вал при рабочем и холостом ходах не препятствуют формированию очередного слоя на питателе, что обеспечивает благоприятную возможность для совмещения операций процесса укладки и уменьшения периода рабочего цикла. Рельефная поверхность дисков, выполненная из материала с большим коэффициентом трения, обеспечивает фиксированное положение изделий на пальцах вилки при переносе их от питателя к захвату.

Все вышесказанное позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого устройства критерию "существенные отличия".

На фиг.1 изображена кинематическая схема устройства; на фиг.2 - устройство, вид спереди; на фиг.3 то же вид сверху; на фиг.4 то же, вид слева.

Устройство для укладки штучных изделий в тару содержит питатель 1 изделий, карусель 2 с приводными захватами 3, установленную с возможностью периодического поворота, механизм 4 перемещения изделий от питателя к захватам, опорное приспособление 5 для тары и привод 6.

Питатель 1 изделий состоит из накопителя 7 (фиг.3), ворошителя 8 и формирователя 9 для изделий.

Накопитель 7 выполнен в виде ствола с полированной поверхностью, установленной с наклоном в сторону формирователя 9. Ворошитель 8 выполнен в виде двух связанных между собой реек, являющихся выходным звеном центрального кривошипно-коромыслового механизма. Рейки расположены по боковым кромкам накопителя 7, возвратно-поворотное движение реек способствует перемещению изделий по накопителю в направлении к формирователю. Формирователь 9 имеет форму вилки, которая основанием состыкована с накопителем. Каждый палец вилки состоит из жестко связанных между собой направляющих горизонатальной и вертикальной, при этом каждая пара соседних пальцев формирователя образует "ручей" для изделий. На концах пальцев формирователя укреплены фигурные упоры 10 для изделий (по два на каждый "ручей").

Карусель 2 выполнена в виде закрепленной на вертикальном валу крестовины, на свободном конце каждого плеча которой посредством вертикального стержня 11 закреплен приводной захват 3 с вакуум-присосами 12. Прерывистое поворотное движение карусели обеспечивается мальтийским механизмом 13 внешнего зацепления.

Механизм 4 перемещения изделий от питателя к захватам представляет собой совокупность двух механизмов синусного 14 с ведущим кривошипом 15 и зубчатого 16 с ведущим зубчатым колесом 17 с неполным числом зубьев. Выходное звено 18 механизма 4 выполнено в виде несущего вертикального вала, совершающего подъемно-опускное перемещение и пульсирующее вращение, на верхнем конце которого консольно закреплена вилка 19 для взаимодействия с изделиями, а по длине вала на разных уровнях закреплены шестерня 20 и цилиндр 21 с фасонным вырезом 22.

Кинематическая связь синусного механизма 14 с несущим вертикальным валом 18 обеспечивается посредством упорного подшипника 23, смонтированного на нижнем конце несущего вала и связывающего последний непосредственно с кулисой 24 синусного механизма.

Кулиса 24 выполнена в виде связанной с кривошипом 15 посредством ролика рамки, установленной с возможностью возвратно-поступательного движения (фиг. 2). Возможно иное выполнение кулисы, например в виде рамки с направляющим стержнем и ползуном вместо ролика.

Вал 25 кривошипа 15 и вал 26 зубчатого колеса 17 с неполным числом зубьев кмнематически связаны посредством пары конических зубчатых колес 27, при этом на валу 26 закреплен тормозной диск 28 для взаимодействия с фасонным вырезом 22 цилиндра 21. Зубья колеса 17 образуют круговой зубчатый сектор 29, а тормозной диск 28 имеет секторный вырез 30, оба сектора выполнены адекватными и совмещены по вертикали.

На пальцах вилки 19, взаимодействующей с изделиями, в соответствии со схемой размещения изделий в слое смонтированы диски 31, копирующие рельеф дна изделий, при этом в горизонтальных направляющих пальцев формирователя 9 имеются фигурные вырезы для прохода дисков.

Опорное приспособление 5 для тары содержит стол для ящика, рычажную систему 32 вертикального перемещения ствола и шаговый пневмопривод.

Кинематическая связь карусели 2, оснащенной приводными захватами, и механизма 4, предназначенного для перемещения изделий от питателя к захватам, с приводом 6 устройства обеспечивается посредством зубчатых колес и цепной передачи.

Каждый "ручей" формирователя 9 снабжен конечным выключателем (датчиком наличия изделий). Все конечные выключатели соединены последовательно и сблокированы системой автоматического управления с приводом 6 устройства для начала рабочего хода вилки 19 только при наличии в "ручьях" формирователя полного комплекта изделий.

Для исключения остановки несущего вертикального вала 18 в период после снятия вилкой 19 изделия с формирователя 9 до окончания формирования нового ряда изделий предусмотрен конечный выключатель 33, вмонтированный в одном из крайних пальцев формирователя 9 (фиг.3), для взаимодействия с которым служит упор 34, закрепленный на вилке 19. Нормально замкнутые контакты конечного выключателя 33 соединены параллельно с контактами датчиков наличия банок.

Над входной частью формирователя 9 перпендикулярно его пальцам установлена подпружиненная пленка 35, служащая для предотвращения опрокидывания изделий, находящихся на накопителе, но контактирующих с крайними банками в "ручьях" формирователя, при подъеме комплекта изделий вилкой 19.

Для обеспечения остановки механизма 4 переноса изделий от питателя к захватам при работающем электродвигателе привода 6 последний снабжен электромагнитной муфтой 36.

Устройство работает следующим образом. Предварительно включается в работу ворошитель 8 и транспортер подачи изделий на накопитель 7, а на опорное приспособление 5 подается пустой ящик. После образования полного комплекта изделий на формирователе 9 включается в работу привод 6, обеспечивающийся функционирование механизма 4 и карусели 2.

В интервале рабочего хода механизма 4 перемещения изделий от питателя к захватам круговой зубчатый сектор 29 находится вне зацепления с шестерней 20, а тормозной диск 28 взаимодействует с фасонным вырезом 22 цилиндра 21, что исключает возможность поворотного движения несущего вертикального вала 18, при этом последний совершает подъемное перемещение, генерируемое посредством синусного механизма 14. Пальцы вилки 19, проходя между пальцами формирователя 9, захватывают дисками 31 изделия и поднимают их к захвату 3, находящемуся в позиции над формирователем. В период контакта изделий с вакуум-присосами 12 в полости каждого вакуум-присоса создается разрежение, необходимое для захвата и удерживания изделия.

В интервале холостого хода механизма 4 перемещения изделий от питателя к захватам тормозной диск 28 не взаимодействует с фасонным вырезом 22 цилиндра 21, а зубья кругового зубчатого сектора 29 находятся в зацеплении с зубьями шестерни 20, что обеспечивает поворот несущего вертикального вала 18 на 360 ^o, при этом синусный механизм генерирует опускное перемещение несущего вертикального вала. По завершении холостого хода механизма 4 вилка 19 оказывается под формирователем в положении, соответствующем началу ее рабочего хода.

В период подъемно-опускного перемещения вилки 19 реализуется операция образования очередного слоя изделий на формирователе 9, при опускании вилки карусель 2 совершает поворотное движение, при котором захват с изделиями перемещается в позицию "над ящиком", а на его место (в позицию над формирователем) устанавливается захват без изделий. При очередном рабочем ходе вилки 19 опорное приспособление 5 для тары подает ящик посредством рычажной системы 32 с шаговым пневмоприводом на величину шага вверх к захвату с изделиями. В положении, когда захват оказывается в ящике, разрежение в вакуум-присосах 12 сменяется атмосферным давлением и изделия устанавливаются на дно ящика или на расположенный ниже ряд изделий, уже находящихся в ящике.

В начале рабочего хода вилки 19 упор 34 нажимает на конечный выключатель 33 и размыкает его контакты. При этом, если формирователь 9 заполнен изделиями, вилка 19 продолжает рабочий ход, если же ряд изделий не сформирован, механизм 4 перемещения изделий от питателя 1 к захватам 3 посредством электромагнитной муфты 36 останавливается при работающем электродвигателе привода 6. По окончании формирования комплекта изделий на формирователе вмонтированные в фигурные упоры 10 контакты датчиков наличия изделий замыкаются и механизм 4 автоматически включается в работу.

При снятии вилкой 19 изделий с формирователя 9 подпружиненная планка 35 исключает опрокидывание тех изделий, которые находятся на накопителе, но контактирует с крайними изделиями в "ручьях" формирователя.

При загрузке ряда изделий в ящик опорное приспособление 5 для тары опускает ящик посредством рычажной системы 32 с шаговым пневмоприводом на расстоянии, равное шагу плюс высота изделий, а после наполнения ящика выводит его из устройства, подавая под загрузку пустой ящик.

Выполнение выходного звена механизма перемещения изделий от питателя к захватам в виде несущего вертикального вала с вилкой, совершающего подъемно-опускное перемещение и пульсирующее вращение, позволяет совместить во времени операцию формирования слоя изделий с другими операциями процесса укладки и исключить ударные нагрузки на границах интервалов подъемно-опускного перемещения вилки. В результате появляется возможность интенсификации процесса укладки, при которой повышается производительность устройства.

Использование: изобретение относится к укладочной технике и может быть использовано, например, в линиях приведения готовой продукции в товарное состояние для укладки консервных банок в транспортную тару. Сущность изобретения: в механизме перемещения изделий выходное звено выполнено в виде несущего вертикального вала, который смонтирован с возможностью возвратно-поступательного перемещения по вертикали и пульсирующего вращательного движения. На верхнем конце этого вала укреплена вилка для взаимодействия с изделиями. При этом механизм перемещения изделий от питателя к захватам представляет собой совокупность двух механизмов - синусного с ведущим кривошипом и зубчатого с ведущим зубчатым колесом с неполным числом зубьев. Кроме механизма перемещения устройство содержит также питатель изделий, карусель с приводными захватами, опорное приспособление для тары и привод. Опорное приспособление для тары включает ствол для ящика, рычажную систему вертикального перемещения ствола и шаговый пневмопривод. Карусель установлена с возможностью периодического поворота и выполнена в виде закрепленной на вертикальном валу крестовины, на свободном конце каждого плеча которой закреплен приводной захват с вакуум-присосами. Данное устройство может быть использовано для укладки в тару штучных изделий, имеющих одинаковую форму и одинаковые номинальные размеры. 6 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для укладки штучных изделий в тару, содержащее питатель изделий, приводные захваты с вакуум-присосами, механизм перемещения изделий от питателя к захватам, включающий выходное звено и опорное приспособление для тары, отличающееся тем, что выходное звено механизма перемещения изделий от питателя к захватам выполнено в виде несущего вертикального вала, смонтированного с возможностью возвратно-поступательного перемещения по вертикали и пульсирующего вращательного движения, при этом на верхнем конце вала укреплена вилка для взаимодействия с изделиями. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что механизм перемещения изделий от питателя к захватам выполнен в виде совокупности синусного и зубчатого механизмов, ведущие звенья которых соответственно выполнены в виде закрепленных на валах кривошипа и зубчатого колеса с неполным числом зубьев, причем зубья последнего составляют круговой зубчатый сектор, при этом синусный механизм кинематически связан с несущим вертикальным валом, а выполненное в виде шестерни выходное звено зубчатого механизма закреплено на несущем вертикальном валу соосно с осью вращения последнего. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что синусный механизм соединен с несущим вертикальным валом посредством смонтированного на нижнем конце вала упорного подшипника, при этом на вертикальном валу соосно с осью его вращения закреплен цилиндр с фасонным вырезом, а на валу зубчатого колеса с неполным числом зубьев тормозной диск с секторным вырезом, взаимодействующий с вырезом цилиндра. 4. Устройство по пп.2 и 3, отличающееся тем, что секторный вырез тормозного диска выполнен адекватным круговому зубчатому сектору зубчатого колеса с неполным числом зубьев, при этом оба сектора совмещены по вертикали. 5. Устройство по пп.2 и 3, отличающееся тем, что валы кривошипа и зубчатого колеса с неполным числом зубьев выполнены кинематически связанными. 6. Устройство по пп.2 и 3, отличающееся тем, что ширина зубьев шестерни и длина цилиндра с фасонным вырезом соответствуют выражению
b l ≥ 2r,
где b ширина зуба шестерни;
l длина цилиндра с фасонным вырезом;
r длина кривошипа синусного механизма. 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вилка для взаимодействия с изделиями закреплена на несущем вертикальном валу консольно, на пальцах вилки смонтированы диски, поверхность которых аналогична рельефу дна изделия и выполнена из материала с большим коэффициентом трения.