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

Изобретение относится к оборудованию для укладки штучных изделий и может быть использовано преимущественно в линиях приведения готовой рыбной продукции в товарное состояние на операциях послойной укладки консервных и пресервных банок в транспортную тару.

Известно устройство для укладки изделий (бутылок) в тару, содержащее захватную головку, пантограф для обеспечения перемещения головки и пневмосистему /1/.

Недостатком этого устройства является невысокая точность функционирования захватной головки в моменты укладки изделий в тару, что является результатом перемещения головки посредством гибких элементов (цепей). Отклонение же фактической траектории движения головки от заданной приводит к деформации тары и потере производительности из-за внецикловых простоев.

Известна также "Установка для укладки в стопу прокладок с яйцами", содержащая питатель изделий в виде подающего транспортера, стол для формирования комплекта изделий, и приспособление для перемещения изделий, выходное звено которого включает две рамки, смонтированные на параллельных горизонтальных валах с возможностью поворота на 180^o, фиксатор для удержания рамок в горизонтальном положении и маховик, связанный посредством зубчатой передачи с одним из горизонтальных валов /2/.

Данная установка является наиболее близкой к заявляемому устройству и может служить в качестве прототипа.

В указанном устройстве механизм перемещения изделий с питателя на стол (в позицию формирования комплекта) усложнен наличием фиксатора для удержания поворотных рамок в горизонтальном положении и наличием маховика для уравновешивания движущихся масс.

Наличие фиксатора и маховика приводит к необходимости во избежание возникновения жестких ударов на границах интервалов возвратно-поворотного движения рамок, увеличения длительности кинематического и рабочего циклов, что снижает производительность устройства.

Опыт работы аналогичных устройств для групповой укладки штучных изделий в тару показывает, что они достаточно стабильно функционируют при времени рабочего цикла не менее 10 с. Следовательно, при схеме укладки 3х4 изделия в слое (наиболее распространенная схема укладки рыбных в ящики) производительность одного устройства составит
Q = 60•z/τ = 60•12/10 = 72,
где Q производительность устройств, банок/мин;
Z число банок в слое, шт;
τ время (период) рабочего цикла, с.

Такая производительность оказывается значительно меньше производительности автоматизированной рыбоконсервной линии.

Кроме того, при смещении фиксатора (при нарушении его установки в процессе работы или наладки) возникает неопределенность движения, т.е. поворот рамок на угол, не равный 180^o, в результате чего может произойти заклинивание или поломки механизма переноса изделий с питателя в позицию укладки. Это приводит к внецикловым потерям рабочего времени и снижению производительности устройства. При повороте рамок на угол более 180^o может иметь место деформация изделий (банок)и тары, что, помимо потерь времени на устранение брака, снижает качество укладки изделий.

Целью изобретения является повышение производительности устройства, а также повышение надежности его функционирования.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для послойной укладки изделий в тару, содержащем питатели, опорное приспособление для тары, и механизм для перемещения изделий, выходное звено которого выполнено в виде двух рамок, укрепленных на горизонтальных валах, механизм перемещения изделий дополнительно снабжен зубчато-рычажным механизмом и горизонтальной рамой.

При этом зубчато-рычажный механизм выполнен состоящим из пары шестерен, укрепленных на горизонтальных валах, зубчатой рейки, соединяющей эти шестерни, а также из пары секторных зубчатых колес, укрепленных на приводных валах с возможностью вращения в противоположных направлениях для поочередного зацепления с шестернями, а горизонтальная рама шарнирно укреплена на обеих рамках механизма перемещения изделий и посредством стержней соединена с захватами для изделий, образуя с рамками параллелограммный механизм.

При этом расстояние между укрепленными на горизонтальной раме захватами равно половине расстояния между питателями изделий, опора для тары установлена на середине расстояния между питателями изделий и параллельными горизонтальными валами с укрепленными на них рамками, а расстояние между осью каждого из валов осью параллельного валу стержня соответствующей рамки равно расстоянию между валом и опорным приспособлением для тары. Причем захваты для изделий укреплены посредством V-образных стержней на боковинах H-образной горизонтальной рамы, шарнирно укрепленной на рамках зубчато-рычажного механизма. При этом каждое секторное зубчатое колесо выполнено с дугой зацепления 180^o, а колеса укреплены на приводных валах таким образом, что их дуги зацепления диаметрально смещены относительно друг друга.

Введение в кинематическую связь горизонтальных валов таких конструктивных элементов, как зубчатая рейка, соединяющая шестерни, укрепленные на валах, а также ведущие секторные зубчатые колеса для поочередного зацепления с шестернями позволяет иметь определенные преимущества. Поскольку рамки, укрепленные на горизонтальных валах, и горизонтальная рама с захватами для изделий образует параллелограмный механизм, наличие зубчатой рейки и секторных зубчатых колес позволяет, во-первых, исключить влияние малых углов передачи на силовую работоспособность зубчато-рычажного механизма, во-вторых, исключить неопределенность горизонтальной рамы с захватами после прихода (поворота) рамок в положение, соответствующее границе интервалов. В параллелограмном механизме устройства рамки поочередно выполняет роль ведущего кривошипа. В положении рамок на границе интервалов движения, когда одна из рамок лежит на линии центров, а другая на продолжении этой линии (при этом рамки и рама с захватами лежа на одной линии), т.е. при угле передачи, равным 0^o, одно из секторных зубчатых колес выходит из зацепления, а другое входит в зацепление с соответствующей ведомой им шестерней. В результате функции рамок меняются, ведущая рамка становится ведомой, а ведомая ведущей. Заметим, что одна рамка становится ведущей из положения ее на продолжении линии центров, в этом положении угол между рамкой и горизонтальной рамкой с захватами (угол передачи) равен 0^o. Такая смена выполняемых рамками функций исключает возможность влияние малых углов передачи на силовую работоспособность устройства, поскольку для рамки, которая становится ведущей, угол передачи, как таковой, перестает иметь место, а для рамки, которая оказывается ведомой, негативное влияние малых углов передачи на движение звеньев механизма исключается зубчатой рейкой, связывающей шестерни горизонтальных валов. Введение зубчатой рейки в кинематическую связь горизонтальных валов позволяет, кроме того, при отсутствии фиксаторов или упоров для удержания рамок в горизонтальном положении исключить неопределенность движения рамы с захватами. Дело в том, что из положения рамок и горизонтальной рамы с захватами на любой из границ интервалов, т.е. при нулевом значении угла передачи, ведомая рамка при отсутствии упора или зубчатой рейки может начать поворотное движение в направлении, противоположном повороту ведущей рамки, что приведет к поворотному перемещению рамы с захватами и нарушит ее плоскопараллельное движение. Другими словами, рама с захватами может начать поворотное движение вместо необходимого плоскопараллельного ее перемещения. В предлагаемом устройстве такая неопределенность движения рамы с захватами исключается наличием зубчатой рейки в кинематической связи горизонтальных валов.

Выполнение горизонтальной рамы, несущей захваты для изделий, в виде H -образного конструктивного элемента позволяет выполнить ее менее металлоемкой, при этом боковинами рамы, с которыми посредством V образных стержней жестко связаны захваты, могут непосредственно служить стержни рамок, параллельные горизонтальным валам. Это упрощает связь между выходным звеном зубчато-рычажного механизма и горизонтальной рамой с захватами.

Выполнение ведущих секторных зубчатых колес (колес с неполным числом зубьев) с дугами зацепления 180^o и установка колес на выполненных с возможностью вращения в противоположных направлениях приводных валах с диаметральным смещением дуг относительно друг друга обеспечивают возвратно-поворотное движение рамок с углом размаха 180^o при постоянной угловой скорости рамок, численно равной
w_р = 2Φ/τ_к = 2•3,14/10 = 0,628,
где ω_р угловая скорость рамок, рад/с;
Φ угол размаха (поворота) рамок, v = π_рад;
τ_к время (период) кинематического цикла, τ_к=10 с.

При постоянной угловой скорости рамок исключаются инерционные нагрузки в интервале поворота рамок на угол размаха, что позволяет интенсифицировать процесс укладки и повысить производительность устройства.

Размещение в пространстве питателей изделий, захватов для изделий, опорного приспособления для тары и рамок в соответствии с предложенными размерами позволяет работать двумя захватами на один ящик, причем работа двумя захватами возможна как при укладке только одних изделий (без разделения слоев изделий прокладками), так и при укладке картонных прокладок между слоями укладываемых изделий. Компоновка зубчато- рычажного (передаточного) механизма с двумя захватами, работающими на укладку изделий в один ящик, дает возможность повысить производительность устройства без уменьшения периода его кинематического цикла.

Вышесказанное позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого устройства критерию изобретения "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; на фиг.5 то же, вид справа; на фиг.6 отсекатель вакуума.

Устройство для послойной укладки изделий в тару содержит питатели 1 изделий, зубчато-рычажный механизм 2 с захватами 3 для изделий, опорное приспособление 4 для тары и привод 5. Каждый питатель 1 изделий состоит из накопителя 6 (фиг.1), формирователя 7 и ворошителя 8. Накопитель выполнен в виде стола с полированной плоской рабочей поверхностью, установленного с наклоном в сторону формирователя 7. Формирователь оснащен продольными разделительными пластинами, образующими "ручей" для изделий, при этом каждый "ручей" снабжен конечным выключателем (датчиком наличия изделий). Все конечные выключатели соединены последовательно и сблокированы системой автоматического управления с приводом 5 для подвода захвата формирователю только при наличии в "ручьях" формирователя полного комплекта изделий. Ворошитель 8 выполнен в виде двух связанных между собой реек, которые являются выходным звеном центрального кривошипно-коромыслового механизма. Рейки расположены по боковым кромкам накопителя 6, возвратно-поворотное движение реек интенсифицирует процесс перемещения изделий по накопителю в направлении формирователю. Над входной частью каждого формирователя 7 перпендикулярно его "ручьям" установлена подпружиненная планка 9, служащая для предотвращения опрокидывания изделий, находящихся на накопителе, но контактирующих с крайними изделиями в "ручьях" формирователя при подъеме комплекта изделий вакуум-присосами. Зубчато-рычажный механизм 2 включает укрепленные на приводных валах 10 и 11 ведущие секторные зубчатые колеса 12 и 13, шестерни 14 и 15, укрепленные соответственно на параллельных горизонтальных валах 16 и 17 и кинематически связанные зубчатой рейкой 18, две пары конических зубчатых колес 19 и 20 для кинематической связи валов 10 и 11 и выходное звено, выполненное в виде рамок 21 и 22, укрепленных на валах 16 и 17. Секторные зубчатые колеса 12 и 13 служат для поочередного зацепления соответственно с шестернями 14 и 15, а конические колеса 19 и 20 для обеспечения вращения вала 11 в направлении, противоположном вращению вала 10. Захваты 3 для изделий укреплены посредством V-образных стержней 23 на боковинах 24 H-образной горизонтальной рамы 25, которая шарнирно укреплена на рамках 21 и 22. Каждый захват 3 выполнен в виде пустотелой плиты, на нижней поверхности которой смонтированы вакуум-присосы 26 (фиг.2), выполненные из упругодеформируемого материала, например из резины, при этом полость пустотелой плиты посредством герметичной трубки 27 соединена с соответствующим отсекателем 28 вакуума. Отсекатель 28 вакуума (фиг.6) состоит из корпуса 29, в цилиндрической полости которой размещен плунжер 30, оснащенный наконечником 31, и пружина 32, пробки 33 и втулки 34. Корпус 29 отсекателя вакуума имеет фасонный вырез 35 для крепления отсекателя к соответствующему V-образному стержню 23. В стенке корпуса выполнены два сквозных отверстия 36 и 37, причем отверстие 36 посредством герметичной трубки 27 соединяет цилиндрическую полость корпуса отсекателя с полостью захвата 3, а отверстие 37 служит для соединения полости с атмосферой по цепи: захват 3 герметичная трубка 27 отверстие 36 цилиндрическая полость корпуса отсекателя отверстие 37. Сообщение полости захвата с атмосферой обеспечивается в результате взаимодействия наконечника 31 плунжера 30 с упором 38, укрепленным на раме устройства. Каждый отсекатель 28 вакуума крепится на соответствующем V-образном стержне 23 посредством хомута 39, для чего стенка корпуса отсекателя в месте расположения фасонного выреза 35 выполнена утолщенной и имеет глухие резьбовые отверстия. Секторные зубчатые колеса 12 и 13 выполнены с дугами зацепления 180^o и укреплены соответственно на приводных валах 10 и 11 так, что дуги зацепления диаметрально смещены относительно друг друга. Опорное приспособление 4 для тары содержит стол для фиксированного положения ящика в горизонтальной плоскости и пневмомеханизм вертикального перемещения стола. Стол установлен симметрично относительно формирователей 7 и относительно параллельных горизонтальных валов 16 и 17, несущих рамки 21 и 22, т.е. находится на середине между ними, при этом расстояние между осями вала 16 и боковины 24 рамки 21, как и между осями вала 17 и боковины 24 рамки 22, равно расстоянию от оси любого из указанных валов до центра опорного приспособления 4 для тары. Для исключения остановки зубчато-рычажного механизма 2 в период после захвата изделий вакуум-присосами 26 и снятия их с формирователя до образования нового ряда изделий, т.е. до замыкания цепи датчиков наличия изделий, предусмотрены конечные выключатели 40 и 41, укрепленные в верхней горизонтальной части рамы устройства (фиг.3), нормально замкнутые контакты которых соединены параллельно с контактами датчиков наличия изделий соответствующих формирователей 7. Для обеспечения остановки зубчато-рычажного механизма 2 при работающем электродвигателе привода 5 последний снабжен электромагнитными муфтами 42 и 43.

Устройство работает следующим образом. Предварительно включаются в работу транспортеры подачи изделий на накопители 6, при этом начинают функционировать ворошители 8, а на опорное приспособление 4 подается пустой ящик. После образования на каждом формирователе 7 полного комплекта изделий включается в работу привод 5, обеспечивающий функционирование зубчато-рычажного механизма 2, которое сопровождается плоскопараллельным перемещением горизонтальной рамы 25 с захватами 3. Укрепленные на приводных валах 10 и 11 секторные зубчатые колеса 12 и 13, вращаясь в противоположных направлениях (одно колесо в направлении по часовой, а другое против часовой стрелки), поочередно входят в зацепление с укрепленными на параллельных горизонтальных валах 16 и 17 шестернями 14 и 15 в результате чего рамки 21 и 22 совершают возвратно-поворотное движение с углом размаха 180^o, при этом каждый захват 3 при рабочем и холостом ходах перемешается по дуговой траектории с центром кривизны последней на геометрической оси соответствующего горизонтального вала. Рамки 21 и 22 совершают свое поворотное движение синхронно, поскольку шестерне (например, шестерне 15), которая в текущий момент находится вне зацепления с соответствующим секторным зубчатым колесом (с колесом 13), посредством зубчатой рейки 18 сообщается поворотное движение от шестерни 14, находящейся в зацеплении с секторным зубчатым колесом 12. Синхронность поворотного движения рамок 21 и 22 обеспечивается также их шарнирной связью с боковинами 24 H-образной горизонтальной рамы 25 с захватами 3. При установившемся процессе укладки изделий о завершении поворота рамок 21 и 22, т.е. при подходе их к границе интервалов, один захват опускается над формирователем, другой над ящиком. При контакте с изделиями вакуум-присосы 26 захвата, опустившегося на формирователь, деформируются и захватывают изделия, находящиеся "в ручьях" формирователя. Захват, опустившийся в ящик, девакуумируется в результате воздействия наконечника 31 отсекателя 28 вакуума на упор 38. При взаимодействии наконечника 31 с упором 38 плунжер 30 отсекателя 28 вакуума, сжимая пружину 32, перемещается в направлении к пробке 33 и перестает изолировать отверстие 36 от отверстия 37, при этом разряжение в вакуум-присосах 26 сменяется атмосферным давлением и изделия устанавливаются на дно ящика или на расположенный ниже ряд изделий, уже находящихся в ящике. В начале интервала поворота рамок 21 и 22 в обратном направлении наконечник 31 перестает взаимодействовать с упором 38 и плунжер 30 отсекателя 28 вакуума под воздействием пружины 32 возвращается в исходное положение, в результате чего полость захвата изолируется от атмосферы. В каждом интервале поворота рамок 21 и 22 на 180^o H -образная горизонтальная рама 25 с захватами 3 совершает плоскопараллельное перемещение, при этом один захват выполняет рабочий ход (с изделиями), а другой холостой ход (без изделий), причем захват, удерживающий изделия, перемещается к опорному приспособлению 4 (к ящику), а захват, ранее освободившийся от изделий, к соответствующему формирователю. Поскольку за время кинематического цикла зубчато-рычажного механизма 2 каждый захват 3 завершает свой рабочий ход, приходящийся на одну из половин интервала циклы, в предлагаемом устройстве практически нет холостых ходов. В момент перед занятием рамками 21 и 22 горизонтального положения рамка, захват 3 которой опускается без изделий над формирователем (например, рамка 21), нажимает на конечный выключатель 40 и размыкает его контакты. При этом, если формирователь 7, над которым находится захват без изделий, заполнен изделиями, зубчато-рычажный механизм 2 продолжает движение, если же ряд изделий не сформирован, механизм 2 посредством электромагнитной муфты 42 останавливается при работающем электродвигателе привода 5. По окончании формирования изделий на формирователе контакты датчиков наличия изделий замыкаются и механизм 2 автоматически включается в работу. Аналогично рассмотренному функционирует другой захват, при этом рамка 22 взаимодействует с конечным выключателем 41, а отключение зубчато- рычажного механизма 2 от привода 5 устройства обеспечивается посредством электромагнитной муфты 43. При загрузке ряда изделий в ящик опорное приспособление 4 опускает ящик на расстояние, равное высоте изделия, а после наполнения ящика выводит его из устройства, сигнализируя о необходимости подачи под загрузку пустого ящика.

За время кинематического цикла зубчато-рычажного механизма каждый захват завершает свой рабочий ход, приходящийся на одну из половин интервала цикла, поэтому в предлагаемом устройстве практически нет холостых ходов. В результате обеспечивается наибольшее (равное единице) значение коэффициента непрерывности, что повышает КПД устройства. Оснащение устройства двумя захватами, совершающими движения с постоянной скоростью, позволяет повысить производительность устройства как за счет увеличения числа захватов, так и за счет интенсификации процесса укладки. Производительность предлагаемого устройства при схеме укладки 3х4 изделия в слое и времени кинематического цикла 7,5 с составит
Q = 60•z/τ_к = 60•2•12/7,5 = 192 изд/мин.,
где m число захватов.

Следовательно, при равенстве времени кинематических циклов производительность предлагаемого устройства в 2 раза больше производительности известных банкоукладочных машин. Введение зубчатой рейки в кинематическую связь горизонтальных валов исключает влияние малых углов передачи на силовую работоспособность зубчато-рычажного механизма, что позволяет повысить надежность функционирования устройства.

Устройство для послойной укладки изделий в тару относится к оборудованию для укладки искусственных объектов обработки, например консервных (пресервных) банок в ящики. Сущность изобретения: устройство содержит питатели изделий, зубчато-рычажный механизм с захватами для изделий, опорное приспособление для тары и привод. Каждый питатель изделий состоит из накопителя, формирователя и ворошителя. Зубчато-рычажный механизм включает укрепленные на приводах валах ведущие секторные колеса, шестерни, укрепленные соответственно на параллельных горизонтальных валах и кинематически связанные зубчатой рейкой, две пары конических зубчатых колес для кинематической связи валов и входное звено, выполненное в виде рамок, укрепленных на колесах. Секторные зубчатые колеса служат для поочередного зацепления соответственно с шестернями, конические колеса - для обеспечения вращения вала в направлении, противоположном вращению вала. Отсекатель вакуума состоит из корпуса, в цилиндрической полости которого размещены плунжер, оснащенный наконечником, и пружина, пробки и втулки. В стенке корпуса выполнены два сквозных отверстия, причем отверстие посредством герметичной трубки соединяет цилиндрическую полость корпуса отсекателя с полостью захвата, а отверстие служит для соединения полости с атмосферой. Каждый отсекатель вакуума крепится на соответствующем V-образном стержне посредством хомута, для чего стенка корпуса отсекателя в месте расположения фасонного выреза выполнена утолщенной и имеет глухие резьбовые отверстия. 3. з. п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для послойной укладки изделий в тару, содержащее питатели, опорное приспособление для тары и механизм перемещения изделий, выходное звено которого выполнено в виде двух рамок, укрепленных на горизонтальных валах, отличающееся тем, что механизм перемещения изделий дополнительно снабжен зубчаторычажным механизмом и горизонтальной рамой, при этом зубчато-рычажный механизм выполнен состоящим из пары шестерен, укрепленных на горизонтальных валах, зубчатой рейки, соединяющей эти шестерни, а также из пары секторных зубчатых колес, укрепленных на приводных валах с возможностью вращения в противоположных направлениях для поочередного зацепления с шестернями, а горизонтальная рама шарнирно укреплена на обеих рамках механизма перемещения изделий и посредством стержней соединена с захватами для изделий, образуя с рамками параллелограммный механизм. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что расстояние между захватами для изделий равно 1/2 расстояния между питателями изделий, опорное приспособление для тары установлено на середине расстояния между питателями и между параллельными горизонтальными валами с укрепленными на них рамками, а расстояние между осью каждого из валов и осью параллельного валу стержня соответствующей рамки равно расстоянию между валом и опорным приспособлением для тары. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что горизонтальная рама имеет Н-образную форму, а стержни для соединения ее с захватами выполнены V-образными, при этом стержни соединяют захваты с боковинами рамы. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждое из секторных зубчатых колес выполнено с дугой зацепления 180^o, при этом колеса укреплены на приводных валах так, что их дуги зацепления диаметрально смещены относительно друг друга.