УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРУППОВОЙ УКЛАДКИ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 1999 года по МПК B65B5/10 

Изобретение относится к упаковочному оборудованию и может быть использовано в линиях производства консервов и пресервов для групповой укладки банков в ящики и на поддоны.

Известно устройство, содержащее питатель изделий, укрепленный на горизонтальном валу ротор с радиальными захватами, кинематически связанный с валом ротора посредством дополнительных валов, и опору для тары [1]. К основным недостаткам данного устройства относится ненадежность в работе. Объясняется этом тем, что на границах интервалов откидывания захватов и возвращения их в рабочее положение (т.е. в моменты начала и окончания поворота захватов относительно осей дополнительных валов) возникают удары. Кроме того, в интервале возвращения захватов в рабочее положение после откидывания возникают инерционные нагрузки.

Из известных устройств для укладки штучных изделий в тару наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее установленный на горизонтальном валу ротор и дополнительные валы, закрепленные на роторе параллельно его валу. Последние снабжены приводом периодического вращения. Устройство содержит также кулисы, расположенные перпендикулярно продольной оси вала ротора, и захваты, каждый из которых кинематически связан с валом ротора. При этом каждый захват жестко закреплен на соответствующей кулисе [2] . Основным недостатком данного устройства является недостаточно высокая надежность в работе. Объясняется этом тем, что в моменты начала и окончания движения захватов относительно ротора возникают удары, зависящие от начального положения кулис с захватами. Так, если начальное (рабочее) положение кулисы соответствует середине ее прямого или обратного хода, то имеют место "жесткие" удары, поскольку скорость захвата мгновенно изменяется от нулевого до максимального значения в момент начала движения и наоборот, от максимального до нулевого значения в момент окончания движения. Если же начальное положение кулисы соответствует одному из ее крайних положений, то имеют место "мягкие" удары, вызываемые мгновенным изменением ускорения при нулевых значениях скорости захвата в моменту начала и конца движения. Этот недостаток характерен для прототипа, поскольку начальное положение кулисы и жестко связанного с ней захвата может быть выполнено только по одному из рассмотренных вариантов.

При частоте вращения ротора прототипа П_р=0,1 с^-1 (6 об/мин), что при четырех захватах и схеме укладки 3 х 4 банки в слое соответствует производительности 288 банок/мин, угловая скорость дополнительного вала составит

где n_д.в - частота вращения дополнительного вала.

n_д.в = n_р•i = 0,1 • 5 = 0,5 c^-1 (30 об/мин),
i - передаточное число между неподвижным зубчатым сектором и шестерней, жестко закрепленной на дополнительном валу, i = 5 (из условия бесконтактного выхода захвата из ящика).

Мгновенное изменение угловой скорости захвата, жестко связанного с кулисой, начальное положение которой соответствует середине хода, будет равно


где ω_з - угловая скорость захвата, равная угловой скорости кулисы; характерный параметр кулисного механизма (по опытным данным предпочтительно λ = 0,78); r - длина кривошипа, закрепленного на дополнительном валу, r = 0,21 м; d - расстояние между дополнительным валом и центром качания кулисы, d = 0,27 м; ϕ - угол поворота кривошипа, град (ϕ = 0 для положения кулисы на середине ее хода). Мгновенное изменение угловой скорости захвата в моменты начала и конца его движения соответственно от 0 до 11,13 рад/с и от 11,13 рад/с до 0 приводит к такому мгновенному изменению ускорения, при котором возникает "жесткий" удар.

Для случая, когда в момент начала движения кулиса занимает одно из своих крайних положений, мгновенное изменение ускорения захвата составит


где ϕ₁ - угол поворота кривошипа, определяющий крайнее положение кулисы (при λ = 0,78 ϕ₁= 38,94 град). Мгновенное изменение ускорения захвата (при нулевом значении скорости) в моменты начала и конца движения соответственно от 0 до 12,13 рад/с² и от 12,13 рад/с² до 0 приводит к возникновению "мягкого" удара.

Таким образом, наличие ударов снижает надежность работы устройства, что приводит к внецикловым простоям и снижению производительности.

Задачей настоящего изобретения является уменьшение ударных нагрузок, повышение надежности и производительности устройства.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве для групповой укладки изделий, содержащем установленный на горизонтальном валу ротор, дополнительные валы, закрепленные на роторе параллельно его валу и снабженные приводом периодического вращения, и захваты, кинематически связанные с валом ротора посредством дополнительных валов с возможностью движения в плоскости, перпендикулярной продольной оси вала ротора, кинематическая связь каждого захвата с валом ротора содержит кулачково-рычажный механизм, ведущий кулачок которого жестко закреплен на соответствующем дополнительном валу, а ведомое звено шарнирно связано с толкателем кулачка и в средней части сопряжено с направляющей, смонтированной на роторе, при этом на свободном конце ведомого звена жестко закреплен захват.

При этом толкатели кулачков снабжены направляющими, жестко закрепленными на роторе.

Кроме того, в предлагаемом устройстве направляющие для ведомых звеньев закреплены на осях, установленных на роторе параллельно дополнительным валом с возможностью вращения.

Заявляемое устройство отличается от прототипа иной формой кинематической связи захватов с валом ротора, содержащей кулачково-рычажный механизм, элементами которого являются закрепленный на дополнительном валу ведущий кулачок, взаимодействующий с последним толкатель и ведомое звено, несущее захват, при этом ведомое звено шарнирно связано с толкателем, а в средней части сопряжено с направляющей, смонтированной на роторе с возможностью вращения.

Введение пятизвенного кулачково-рычажного механизма (состоящего из четырех подвижных и одного неподвижного звеньев) с ведомым звеном поворотного типа в кинематическую связь захватов с валом ротора позволяет обеспечить более благоприятный закон изменения скорости захватов, поскольку характер первой и второй передаточных функций ведомого звена, т.е. аналогов угловой скорости и углового ускорения захвата, будет определяться профилем ведущего кулачка. Таким образом, создается возможность для безударного движения захватов относительно ротора при выходе их из ящика и возвращении в рабочее положение.

Предлагаемое устройство для групповой укладки изделий поясняется чертежами, где на:
- фиг. 1 изображено устройство, вид спереди;
- фиг. 2 - то же, вид сверху;
- фиг. 3 - то же, вид слева;
- фиг. 4 - то же, вид справа;
- фиг. 5 - то же, вид сзади;
- фиг. 6 - механизм захвата.

Устройство содержит ротор 1, укрепленный на горизонтальном валу 2 с радиальными захватами 3, питатель 4 изделий, опору 5 для тары и привод 6.

Каждый захват 3 жестко закреплен на конце ведомого (выходного) звена 7 кулачково-рычажного механизма (фиг. 6), другой конец которого шарнирно соединен с толкателем 8 ведущего кулачка 9, закрепленного на дополнительном валу 10, при этом ведомое звено в средней его части сопряжено с направляющей 11, закрепленной на оси 12, расположенной параллельно дополнительному валу и шарнирно соединенной с ротором, дополнительный вал 10 смонтирован в подшипниковых опорах, расположенных внутри ротора 1, на конце вала размещен фиксатор 13 для взаимодействия с тормозным диском 14 и шестерня 15 для взаимодействия с зубчатым сектором 16, при этом тормозной диск закреплен на опоре 17 (фиг. 3) вала 2 ротора 1, а зубчатый сектор 16 смонтирован на тормозном диске. Ведущий кулачок 9 выполнен в виде диска, имеющего со стороны его боковой поверхности замкнутый фигурный паз 18, имитирующий теоретический профиль, а толкатель 8 снабжен роликом для взаимодействия с пазом кулачка, при этом кулачок закреплен соосно относительно продольной оси дополнительного вала, а толкатель сопряжен с направляющей 19, жестко закрепленной на роторе, которая обеспечивает центральное расположение толкателя относительно центра вращения дополнительного вала.

Захват 3 выполнен вилкообразным и закреплен на стержне 20 (фиг. 6), который жестко связан с концом ведомого звена 7, выходящим за пределы ротора 1. Пальцы захвата 3 расположены относительно стержня 20 под прямым углом, взаимное расположение звена 7 и стержня 20 в пространстве таково, что пальцы в рабочем положении захвата направлены нормально к поверхности ротора 1. Такая компоновка ведомого звена, стержня и захвата обеспечивает возможность свободного прохода последнего в ящик при укладке изделий и бесконтактного выхода из ящика при движении относительно ротора. Рабочее положение захвата 3 определяется положением толкателя 8 при максимальном радиус-векторе профиля кулачка 9.

Фиксатор 13 выполнен в виде тормозной колодки со сквозным отверстием для посадки на вал 10, причем колодка имеет фасонный вырез, радиус кривизны которого равен радиусу тормозного диска, а в теле колодки по периметру сквозного отверстия имеются сквозные пазы для шлицевых зубьев вала 10. На фиксаторе 13 со стороны его фасонного выреза смонтирован приводной ролик для взаимодействия с пазом 21 диска 14 (фиг. 6). Рабочая поверхность тормозного диска 14 имеет форму круглого цилиндра, паз 21 роликов фиксаторов выполнен в теле диска по его рабочей поверхности, профиль паза выполнен криволинейным, при этом один участок паза соответствует интервалу поворота вала 10 и захвата 3 на угол, равный 360^o (т.е. интервалу движения захвата относительно ротора), а другой участок - интервалу движения захвата в рабочем положении. Первый участок паза 21 совмещен с зубчатым сектором 16, при этом зубчатый сектор крепится к тормозному диску 14 со стороны, противоположной ротору 1. Тормозной диск 14 имеет центральное отверстие, служащее для свободного прохода вала 2 ротора 1, и сквозные вырезы в виде дуг для крепления диска к опоре 17 с возможностью поворота его относительно оси вала 2 ротора при монтаже и наладке.

Пальцы захватов 3 и стержни 20 выполнены трубчатыми из материала с малой массовой плотностью, при этом полости пальцев и стержня 20 каждого захвата сообщаются между собой. Пальцы захватов 3 снабжены вакуум-присосами 22, выполненными из эластичного материала. Полости пальцев через пустотелый стержень 20 посредством герметичной трубки, вала 2 ротора 21 и коллектора 23 связаны с источником вакуума, при этом трубка выполнена из вакуумной резины, закреплена скобками на концевой части ведомого звена 7 и образует петлю на участке между ведомым звеном и валом ротора. Подшипниковые опоры дополнительных валов 10 и осей 12 для направляющих 11 смонтированы на радиально расположенных спицах, жестко связанных с валом 2 ротора 1, при этом опоры имеют в основаниях продольные вырезы для болтов и крепятся к спицам с возможностью перемещения их в радиальном направлении. Этим обеспечивается регулировка расстояния между осями вала 2 ротора 1 и дополнительных валов 10, между осями 12 для направляющих 11 и осями дополнительных валов при наладке устройства. В цилиндрической стенке ротора 1 имеются сквозные вырезы 24, через которые проходят элементы захватов 3 при движении последних относительно ротора. Фиксаторы 13 и шестерни 15 закрыты защитным кожухом 25 цилиндрической формы, который днищем крепится к опоре 17.

Питатель 4 состоит из накопителя 26, формирователя 27 и ворошителя 28 изделий (фиг. 2). Накопитель 26 изделий выполнен в виде прямоугольного стола с полированной плоской рабочей поверхностью, укрепленного с наклоном в сторону формирователя 27 для изделий, при этом стол закреплен с возможностью регулирования его высоты при помощи винтовых муфт. Формирователь 17 ряда изделий выполнен в виде вилки, основание которой состыковано с накопителем 26 и закреплено на его раме. Каждый палец формирователя состоит из двух перпендикулярно расположенных одна относительно другой направляющих, горизонтальной и вертикальной, при этом рабочие поверхности горизонтальных направляющих всех пальцев формирователя расположены в одной плоскости, нормальной к поверхности ротора 1, а в теле горизонтальных направляющих имеются сквозные фигурные вырезы для прохода вакуум-присосов 22, смонтированных на пальцах захватов 3. Формирователь 27 закреплен с возможностью установки его в различных плоскостях, расположенных по нормали относительно ротора 1, для чего вилка выполнена поворотной относительно оси крепления ее на раме накопителя 26, а стыковка пальцев формирователя с накопителем изделий выполнена подвижной в направлении от накопителя к ротору, и наоборот. Каждая пара соседних пальцев формирователя 27 образует "ручей" для изделий. На концах пальцев формирователя укреплены фигурные упоры для изделий (по два на каждый "ручей"). Один из упоров в каждом "ручье" снабжен датчиком наличия изделий, при этом все датчики соединены последовательно и сблокированы системой автоматического управления с приводом 6 ротора 1 для подвода захватов 3 к формирователю 27 только при наличии в "ручьях" формирователя полного комплекта изделий. Для исключения остановки ротора 1 в период после захвата изделий вакуум-присосами 22 и снятия их с формирователя до окончания формирования нового ряда изделий предусмотрен конечный выключатель, вмонтированный в боковину паза 21 тормозного диска 14, нормально замкнутые контакты которого соединены параллельно с контактами датчиков наличия изделий. Над входной частью формирователя 27 перпендикулярно его пальцам установлена подпружиненная планка 29 (фиг. 2), служащая для предотвращения опрокидывания изделий, находящихся на накопителе, но контактирующих с крайними изделиями в "ручьях" формирователя, при подъеме комплекта изделий вакуум-присосами. Ворошитель 28 изделий состоит из двух параллельных реек, расположенных вдоль боковых кромок накопителя 26. Возвратно-поворотное движение реек ворошителя, воздействующих на изделия, облегчает вход последних в "ручьи" формирователя. Для обеспечения остановки ротора 1 при работающем электродвигателе привода 6 последний снабжен электромагнитной муфтой 30.

Устройство работает следующим образом.

Включаются в работу ворошитель 28 и транспортер подачи изделий на накопитель 26, в позицию загрузки подается пустой ящик. После образования полного комплекта изделий на формирователе 27 включается в работу привод 6, обеспечивающий вращение ротора 1 с захватами 3. Пальцы захватов 3, проходя между пальцами формирователя 27, захватывают вакуум-присосами 22 изделия, находящиеся в "ручьях" формирователя, и переносят их в позицию загрузки. При вращении ротора 1 приводные ролики фиксаторов 13, перемещаясь в пазу 21 тормозного диска 14, перемещают фиксаторы, на которых они смонтированы, вдоль осей дополнительных валов 10. В позиции загрузки зубья шлицев дополнительного вала 10 выходят из зацепления со шлицами фиксатора 13, в результате чего последний перестает запирать захват 3 в рабочем положении. По окончании выхода шлицев из зацепления шестерня 15 входит в зацепление с зубчатым сектором 16, в вакуум-присосах 22 разрежение сменяется атмосферным давлением и изделия устанавливаются на дно ящика или на расположенный ниже ряд изделий, уже находящийся в ящике.

Вал 10 продолжает поворачиваться вместе с ротором 1, при этом, поскольку шестерня 15 взаимодействует с зубчатым сектором 16, обеспечивается поворот на 360^o укрепленного на валу 10 ведущего кулачка 9, который посредством толкателя 8 и направляющей 11 сообщает ведомому звену 7 сложное плоское движение относительно оси 12. В результате этого захват 3 выходит из ящика, перемещается от ящика к ротору 1, проходит мимо опоры 5, не имея контакта с последней, и до подхода к формирователю 27 возвращается в рабочее положение. После поворота кулачка 9 на 360^o, что соответствует приходу захвата 3 в рабочее положение, шестерня 15 перестает взаимодействовать с зубчатым сектором 16, а шлицы фиксатора 13 входят в зацепление с зубьями шлицев вала 10, в результате чего захват 3 запирается в рабочем положении. При повороте кулачка 9 ведомое звено 7 совершает поворотное движение относительно направляющей 11, в результате чего захвату 3 сообщается движение по замкнутой плоской кривой.

При подходе захвата 3 к формирователю 27 ролик фиксатора 13 нажимает на конечный выключатель, вмонтированный в паз 21 тормозного диска 14, и размыкает его контакт. Если формирователь 27 заполнен изделиями, ротор 1 продолжает вращение, если же ряд изделий не сформирован, ротор 1 посредством электромагнитной муфты 30 останавливается при работающем электродвигателе привода 6, по окончании формирования комплекта изделий на формирователе контакты датчиков наличия изделий замыкаются, и ротор 1 автоматически включается в работу. После загрузки ряда изделий в ящик опора 5 опускает ящик на расстояние, равное высоте изделия, а после наполнения ящика выводит его из устройства, сигнализируя о подаче под загрузку пустого ящика. В устройстве каждая ось 12 жестко связана с направляющей 11, взаимодействующей с ведомым звеном 7, и шарнирно связана с ротором 1. Возможна иная компоновка оси 12 с направляющей 11, при которой направляющая 11 шарнирно соединена с осью 12, а последняя жестко закреплена на роторе.

Выполнение кинематической связи захватов с валом ротора посредством кулачково-рчажных механизмов позволит исключить ударные нагрузки и таким образом повысить надежность функционирования устройства. В результате будут уменьшены внецикловые простои устройства, что повысит его производительность при достигнутой интенсификации процесса укладки изделий.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки
1. Авт. св. СССР N 501015, кл. B 65 B 5/10, 1973.

2. Авт. св. СССР N 1359200, кл. B 65 B 5/10, 1987.

Устройство для групповой укладки изделий относится к упаковочному оборудованию и может быть использовано на завершающих операциях рыбоконсервных и пресервных линий. Устройство содержит ротор, укрепленный на горизонтальном валу с радиальными захватами, питатель изделий, опору для тары и привод. Каждый захват жестко закреплен на конце ведомого (выходного) звена кулачково-рычажного механизма, другой конец которого шарнирно соединен с толкателем ведущего кулачка. Последний закреплен на дополнительном валу. Ведомое звено в средней его части сопряжено с направляющей, закрепленной на оси. Последняя расположена параллельно дополнительному валу и шарнирно соединена с ротором. Дополнительный вал смонтирован в подшипниковых опорах, расположенных внутри ротора. На его конце размещены фиксатор для взаимодействия с тормозным диском и шестерня для взаимодействия с зубчатым сектором. Тормозной диск закреплен на опоре вала ротора, а зубчатый сектор смонтирован на тормозном диске. Ведущий кулачок выполнен в виде диска, имеющего на боковой поверхности замкнутый фигурный паз, а толкатель снабжен роликом для взаимодействия с пазом кулачка. Изобретение позволяет уменьшить ударные нагрузки, повысить производительность устройства. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для групповой укладки изделий, содержащее установленный на горизонтальном валу ротор, дополнительные валы, закрепленные на роторе параллельно его валу и снабженные приводом периодического вращения, и захваты, кинематически связанные с валом ротора посредством дополнительных валов с возможностью движения в плоскости, перпендикулярной продольной оси вала ротора, отличающееся тем, что кинематическая связь каждого захвата с валом ротора содержит кулачково-рычажный механизм, ведущий кулачок которого жестко закреплен на соответствующем дополнительном валу, а ведомое звено шарнирно связано с толкателем кулачка и в средней части сопряжено с направляющей, смонтированной на роторе, при этом на свободном конце ведомого звена жестко закреплен захват. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что толкатели кулачков снабжены направляющими, жестко закрепленными на роторе. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что направляющие для ведомых звеньев закреплены на осях, установленных на роторе параллельно дополнительным валам с возможностью вращения.