УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАХВАТА, РАСКРЫТИЯ И УДЕРЖАНИЯ МЕШКОВ

Полезная модель относится к оборудованию для расфасовки сыпучей продукции в матерчатые мешки, в частности, к устройствам для захвата, раскрытия и удержания мешков, например, к расфасовочным машинам, и может быть использовано в пищевой, перерабатывающей, химической и других отраслях промышленности.
Известно устройство для удержания мешков, содержащее привод перемещения в виде пневмоцилиндра, каждый шток которого соединен с одним из двух рычагов, установленных шарнирно на несущем элементе. При этом обеспечивается удержание мешка посредством его прижатия концами рычагов к наполнительному патрубку или воронке за счет усилия, создаваемого пневмоцилиндром (Демский А.Б., Гончаров А.И. Фасовочно-упаковочное оборудование зерноперерабатывающих предприятий. - M.: ВО «Агропромиздат», 1987 г. - С.114-119, рис.39).
Недостатком указанного устройства является ограниченность функциональных возможностей только удержанием мешка, предварительно раскрытого и надетого на наполнительный патрубок. Кроме того, удержание мешка осуществляется только концами двух рычагов, то есть в двух точках, что не обеспечивает достаточную надежность удержания мешка. Причиной ограниченности функциональных возможностей устройства является отсутствие в его составе захватных устройств, связанных с приводом, обеспечивающих захват и раскрытие мешка, а также его удержание в нескольких точках, расположенных по периметру горловины мешка.
Наиболее близким техническим решением является механизм для захвата и раскрытия мешков к расфасовочным машинам (Патент РФ №2028257, кл. В65В 67/12, 1995 г.), содержащий захваты в виде шарнирно установленных на несущем элементе рычагов с расположенными на них штырями и иглами для входа в раскрытую горловину мешка, снабженные приводом их перемещения.
Данное устройство обеспечивает не только захват и раскрытие горловины мешка, но и его удержание захватами, что расширяет функциональные возможности устройства. Кроме того, повышается, надежность устройства за счет применения набора захватов, штыри и иглы которых удерживают мешок по периметру горловины в ряде точек. Однако, работу данного устройства обеспечивает сравнительно сложная кинематическая схема, затрудняющая применение автоматизированного привода (например, пневматического) для перемещения захватов. Кроме того, захваты и их привод жестко связаны с наполнительной воронкой, что не позволяет их использовать как отдельное устройство, например, для захвата мешка, то есть снижаются функциональные возможности. Наличие в конструкции захватов игл, прокалывающих материал стенок мешка, ускоряют его износ, а использование одних штырей для раскрытия и удержания мешка из-за их точечного касания со стенками мешка не обеспечивает устройству требуемой надежности.
Технический результат полезной модели заключается в расширении функциональных и эксплуатационных возможностей за счет автоматизации работы устройства посредством применения привода перемещения захватов в виде шарнирного механизма из набора рычагов и тяг, смонтированного на отдельной раме и связанного с регулируемым пневмоцилиндром, что позволяет использовать устройство для захвата, раскрытия и удержания мешков как при обслуживании наполнительных патрубков и воронок на загрузочной позиции расфасовочных машин, так и автономно, например, для закрытия и удержания мешков при транспортировке к прошивочной машине; в повышении надежности устройства за счет применения для удержания мешков захватов в виде штырей с втулками из фрикционного материала, контактирующих со стенками мешка рифленой поверхностью по периметру его горловины, при этом дополнительно обеспечивается сохранность материала стенок мешка.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для захвата, раскрытия и удержания мешков, содержащем несущий элемент, рычаги, установленные на нем шарнирно, с захватами в виде штырей для входа в горловину мешка и привод их перемещения, состоящий из пневмоцилиндра, на штоке которого закреплена планка, причем каждый из концов планки посредством тяги и осевых шарниров соединен с плечом одного из двух рычагов, в соответствии с предлагаемой полезной моделью, несущий элемент выполнен в виде рамы, смонтированной на пневмоцилиндре, привод перемещения захватов снабжен дополнительной тягой, шарнирно связанной со свободными плечами двух рычагов и расположенной параллельно планке штока, образуя с ней, а также с тягами штока и рычагами плоский шарнирный механизм в виде многоугольника, закрепленный посредством шарниров рычагов на раме, с возможностью изменения его контура при перемещении штока пневмоцилиндра, для чего шарниры, смонтированные в местах соединения плечей рычагов с тягами штока и дополнительной тягой, выполнены с возможностью возвратно-поступательного перемещения их осей и подпружинены в направлении этого перемещения, соосно шарнирам, связанным с тягой, установлены захваты в виде штырей, расположенных перпендикулярно плоскости шарнирного механизма, при этом на каждом штыре установлена сменная втулка из фрикционного материала, на цилиндрической поверхности которой выполнены рифли, причем шарнирный механизм при выдвинутом штоке пневмоцилиндра выполнен с возможностью расположения штырей в ряд, в котором расстояние между крайними штырями, смонтированными в направляющих, с возможностью их возвратно-поступательного перемещения, соответствует размеру горловины сложенного мешка, а при втянутом штоке - с возможностью расположения штырей по периметру горловины раскрытого мешка.
При этом пневмоцилиндр привода перемещения захватов снабжен регулятором скорости движения его штока и регулятором величины хода штока.
Причем сменная втулка выполнена в виде конуса и установлена на штыре основанием в сторону входа в горловину мешка.
Отличиями заявляемого устройства является его конструктивное исполнение, при котором несущий элемент выполнен в виде рамы, смонтированной на пневмоцилиндре, а элемент привода перемещения захватов выполнен в виде шарнирного механизма, образованного дополнительной тягой, шарнирно связанной со свободными плечами двух рычагов, планкой, тягами штока и рычагами, все шарниры которого, связанные с тягами, снабжены захватами в виде штырей, расположенных соосно соответствующему шарниру и перпендикулярно плоскости шарнирного механизма, закрепленного посредством шарниров рычагов на раме с возможностью изменения его контура при перемещении штока пневмоцилиндра, что при выдвинутом штоке обеспечивает возможность расположения штырей в ряд, в котором расстояние между крайними штырями соответствует размеру горловины сложенного мешка, а при втянутом штоке - расположение штырей по периметру горловины раскрытого мешка с возможностью его удержания захватами, причем штыри, установленные в местах соединения плечей рычагов с тягами штока, выполнены с возможностью возвратно-поступательного перемещения параллельно их оси и подпружинены в направлении этого перемещения, что позволяет использовать предлагаемое устройство для захвата, раскрытия и удержания мешков как при обслуживании расфасовочного оборудования, так и отдельно, как универсальное самостоятельное устройство, при этом существенно расширяются его функциональные возможности. Кроме того, подпружиненные шарниры исключают возможность заклинивания звеньев шарнирного механизма при его срабатывании. В целом упрощается конструкция привода захватов, что позволяет автоматизировать работу устройства и, тем самым, дополнительно расширить его эксплуатационные возможности. Крепление шарнирного механизма на раме позволяет при необходимости снимать его с пневмоцилиндра, что делает более удобным его сборку, ремонт и хранение.
Выполнение захватов, при котором на каждом штыре установлена сменная втулка из фрикционного материала, на поверхности которой выполнены рифли, позволяет повысить надежность удержания мешка захватами за счет увеличения фрикционного взаимодействия между поверхностями втулок и стенками мешка, при этом исключается возможность повреждения материала стенок мешка. Износившиеся или загрязненные втулки легко заменяются на новые, что повышает эксплуатационные качества устройства.
Выполнение пневмоцилиндра привода перемещения захватов, при котором он снабжен регулятором скорости движения его штока и регулятором величины хода штока обеспечивает настройку устройства, что в целом необходимо для его надежного функционирования.
Выполнение сменной втулки в виде конуса и установленной на штыре основанием в сторону входа в горловину мешка, расширяет площадь поверхности втулки, контактирующей со стенками мешка, и одновременно отгибает горловину мешка в сторону от его центра, что дополнительно повышает надежность его удержания захватами.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами конструкции устройства для захвата, раскрытия и удержания мешков и регуляторов пневмоцилиндра привода перемещения захватов.
На фиг.1 изображена конструкция устройства, вид в плане при выдвинутом штоке пневмоцилиндра; на фиг.2 - вид А на фиг.1, показаны штыри, расположенные в ряд; на фиг.3 - конструкция устройства, вид в плане при вдвинутом штоке пневмоцилиндра; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.3, показана конструкция подвижного шарнира и связанного с ним штыря со сменной втулкой (увеличено); на фиг.5 - разрез В-В на фиг.1, показана конструкция подвижного штыря и соответствующего подвижного шарнира (увеличено); на фиг.6 - регулятор скорости движения штока и регулятор величины хода штока пневмоцилиндра; на фиг.7 изображена конструкция сменной конусной втулки и показано ее расположение на штыре (увеличено).
Устройство для захвата, раскрытия и удержания мешков содержит несущий элемент в виде рамы 1 (фиг.1 и 3), которая смонтирована на пневмоцилиндре 2 двухстороннего действия. На раме 1 посредством осевых шарниров 3 установлены симметрично оси устройства два рычага 4. На штоке 5 пневмоцилиндра 2 закреплена планка 6. Каждый из концов планки 6 через осевые шарниры 7 связан с концами тяг 8, которые другим концом посредством подвижных шарниров 9 соединены с соответствующими плечами Г рычагов 4. С плечами Д рычагов 4 через подвижные шарниры 10 связана дополнительная тяга 11, которая расположена параллельно планке 6. Указанные звенья расположены по замкнутому контуру и связаны между собой шарнирно, с возможностью углового перемещения относительно друг друга без заклинивания (так как шарниры 9 и 10 выполнены подвижными). Таким образом, они образуют шарнирный механизм 12 (обведен пунктиром) в виде многоугольника, закрепленный посредством шарниров 3 рычагов 4 на раме 1 и связанный со штоком 5 пневмоцилиндра 2. Каждый шарнир 10 (фиг.4) содержит ось 13, которая размещена в пазе Е, выполненном в дополнительной тяге 11, и через сухарь 14 находится под воздействием пружины 15 сжатия. В верхней части оси 13 установлено плечо Д рычага 4. Ось 13 закреплена в нижней части регулировочной гайкой 16 и шайбой 17, посредством которых обеспечивается возможность возвратно-поступательного перемещения оси 13 в пазе Е. Соосно оси 13 в виде ее продолжения выполнен штырь 18, исполняющий функцию захвата. Шарниры 7 конструктивно выполнены аналогично шарнирам 10 совместно со штырем 18, но с неподвижной осью 13. Каждый шарнир 9 (фиг.5) содержит ось 19, которая размещена в пазе Ж, выполненном в соответствующей тяге 8, и через сухарь 14 находится под воздействием пружины 15 сжатия. Ось 19 закреплена в верхней части регулировочной гайкой 16 и шайбой 17, посредством которых обеспечивается возможность возвратно-поступательного перемещения оси 19 в пазе Ж. Здесь же, на оси 19 установлено плечо Г рычага 4. На каждой тяге 8 закреплена посредством винтов (не показано) корпусная накладка 20, в которой выполнен направляющий паз И, где размещен направляющий элемент 21, находящийся под воздействием пружины 22 сжатия. На направляющем элементе 21 соосно оси 19 установлен штырь 18. Дополнительно в корпусной накладке 20 выполнено отверстие К, ось которого совпадает с направлением возвратно-поступательного перемещения направляющего элемента 21 и штыря 18. Таким образом, все штыри 18 расположены соосно соответствующим осям шарниров 7, 9, 10 и перпендикулярно плоскости шарнирного механизма 12. При этом на каждом штыре 18 установлена сменная втулка 23 в виде цилиндра из фрикционного материала (например, резины), которые закреплены посредством шайб 17, 24 и шплинта 25 (фиг.4) или регулировочной гайки 26 (фиг.5). На цилиндрической поверхности втулки 23 выполнены рифли 27, которые обеспечивают повышение ее фрикционного взаимодействия (сцепляемости) со стенками удерживаемого мешка Л (показан условно тонкой линией на фиг.2 и 3). Шарниры 3 конструктивно выполнены аналогично шарнирам 9, но с неподвижной осью 19, установленной в раме 1 и рычаге 4 (не показано). Такое конструктивное выполнение шарнирного механизма 12 обеспечивает при выдвинутом штоке 5 пневмоцилиндра 2 возможность расположения связанных с ним штырей 18 в ряд, в котором расстояние между крайними штырями 18 соответствуют размеру М горловины сложенного мешка Л (фиг.2), а при втянутом штоке 5 - обеспечивает возможность расположения штырей 18 по периметру горловины раскрытого мешка Л (фиг.3).
Пневмоцилиндр 2 снабжен регулятором 28 (обведен пунктиром на фиг.6) скорости движения штока 5 в обоих направлениях (может быть использован соответствующий регулятор, приведенный в Отраслевых руководящих материалах «Выбор, расчет и эксплуатация пневматических приводов и систем управления станков, прессов и других машин» / А.И.Кудрявцев [и др.] - М.: НИИМАШ, 1969. - С.85, рис.85). Регулятор 28 состоит из регулируемого пневмодросселя 29 и обратного клапана 30, установленных на линиях, соединяющих полости пневмоцилиндра 2 с пневмораспределителем 31. Кроме того, пневмоцилиндр 2 снабжен регулятором 32 (обведен пунктиром на фиг.6) величины хода штока 5, который состоит из двух регулируемых упоров 33 и 34, установленных соответственно в штоковой и бесштоковой полостях пневмоцилиндра 2 с возможностью фиксированного осевого перемещения.
На фиг.7 показана сменная втулка 35, выполненная в виде конуса, которая установлена и закреплена на штыре 18 основанием Н в сторону входа в горловину мешка Л посредством, например, шайбы 24 и шплинта 25. Втулка 35 обеспечивает более надежное удержание мешка Л.
Устройство для захвата, раскрытия и удержания мешков работает следующим образом (фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6 и 7).
Первоначально осуществляется настройка на требуемую величину изменения контура шарнирного механизма 12, наиболее приемлемую для работы устройства в целом. Она выполняется регулятором 32 величины хода штока 5 пневмоцилиндра 2, который устанавливается посредством осевого перемещения упоров 33 и 34. Регулируемым упором 33 устанавливается величина выдвижения, а регулируемым упором 34 - величина втягивания (обратного хода) штока 5. Настройка скорости срабатывания шарнирного механизма 12, а, следовательно, плавности перемещения штырей 18, выполняется регулятором 28 скорости движения штока 5, которая задается регулированием дросселей 29, установленных в соответствующей выхлопной линии, а пневмоклапанов 30 в соответствующей подводящей линии пневмораспределителя 31 (фиг.6). Кроме того, выполняется настройка шарниров 10 и 9 на возвратно-поступательное перемещение соответствующих осей 13 и 19 в пазах Е и Ж. Она осуществляется посредством подбора шайб 17, пружин 15 с сухарями 14 и регулировки затяжки соответствующих гаек 16 (фиг.4 и 5). Аналогичная настройка выполняется и для направляющих элементов 21 соответствующих штырей 18 (фиг.5), которая осуществляется посредством подбора пружин 22 и шайб 17, 24, а также регулировкой затяжки гайки 26 на сменной втулке 23 или 35. Установка или замена сменных втулок 23 и 35 на штыре 18 осуществляется при снятых шплинте 25 или гайке 26, а также шайбе 24 (фиг.4 и 5) с последующей их установкой.
Режимы работы устройства устанавливаются путем соответствующего переключения пневмораспределителя 31, посредством которого осуществляется управление пневмоцилиндром 2. Для работы устройства в режиме захвата мешка Л шток 5 пневмоцилиндра 2 перемещается в выдвинутое положение, вследствие чего все звенья шарнирного механизма 12: планка 6, тяги 8, рычаги 4 и дополнительная тяга 11, оказываются сдвинутыми (фиг.1). При этом шарнирный механизм 12 обеспечивает расположение штырей 18 в ряд, в котором расстояние между крайними штырями 18 со сменными втулками 23 или 35 соответствует размеру М горловины сложенного мешка Л (фиг.2). В таком положении устройство может выполнять функцию захвата мешка Л, а также дополнительные операции по его переносу (подаче), например, к расфасовочной машине или по сопровождению затаренного (загруженного) мешка Л на позицию прошивки в закрытом виде (не показано). Эти операции позволяет выполнять автономность устройства, которая обеспечивается закреплением шарнирного механизма 12 на раме 1 посредством шарниров 3, а рамы 1 - на пневмоцилиндре 2. Для захвата мешка Л один из крайних штырей 18, расположенных в корпусной накладке 20 сдвигается в направляющем пазе И посредством перемещения направляющего элемента 21 через отверстие К. Перемещение может выполняться оператором вручную специальным толкателем или автоматизированным приводом, например, дополнительным пневмоцилиндром (не показано). При необходимости аналогичным образом могут быть сдвинуты оба крайних штыря 18. При этом расстояние между крайними штырями 18 становится меньше размера М горловины мешка Л и все штыри 18 вводятся в горловину мешка Л. После этого воздействие на элемент 21 прекращается, и он под действием пружины 22 возвращается в исходное положение вместе со штырем 18, который упирается в стенку мешка Л, при этом завершая его захват.
Для работы устройства в режиме раскрытия мешка Л шток 5 пневмоцилиндра 2 переводится во втянутое положение, что вызовет перемещение планки 6, вследствие которого и посредством шарниров 7 и тяг 8 произойдет поворот плечей Г и Д рычагов 4 в шарнирах 3. Причем поворот плечей Д через подвижные шарниры 10 переместит дополнительную тягу 11, после чего шарнирный механизм 12 примет вид многоугольника (фиг.3). При этом штыри 18 расположатся по периметру горловины мешка Л, в которую они введены, обеспечивая тем самым его раскрытие.
Удержание мешка Л осуществляется за счет силы фрикционного взаимодействия поверхности втулок 23, установленных на штырях 18, со стенками мешка Л, которое обеспечивается шарнирным механизмом 12 в виде многоугольника, подпружиненными штырями 18 и рифлями 27 на поверхности втулки 23. Использование сменной конусной втулки 35 позволяет дополнительно отклонять ее конусной поверхностью стенки мешка Л от его центра, что увеличивает силу фрикционного взаимодействия и, тем самым, повышает надежность удержания мешка Л.
Использование предлагаемого устройства по сравнению с имеющимися обеспечивает существенное расширение функциональных и эксплуатационных возможностей за счет того, что оно снабжено шарнирным механизмом с захватами в виде штырей, связанным с пневмоцилиндром, который обеспечивает их различное расположение относительно горловины мешка, позволяя тем самым осуществлять ряд вспомогательных операций с мешком, необходимых для его затаривания в автоматическом режиме. Закрепление шарнирного механизма на раме, смонтированной на пневмоцилиндре, делает устройство автономным, то есть не связанным жестко с каким-либо агрегатом, поэтому оно может быть использовано для обслуживания как расфасовочной машины, так и другой техники, например, для сопровождения затаренного и закрытого захватами устройства мешка на транспортере к прошивочной машине. Применение в устройстве регулятора скорости движения штока пневмоцилиндра и регулятора величины его хода значительно повышают удобство и качество настройки шарнирного механизма, а, следовательно, и удобство эксплуатации устройства в целом. Установка на захватных штырях сменных втулок из фрикционного материала с рифленой поверхностью обеспечивает значительное улучшение их фрикционного качества, а следовательно сцепления захватов со стенками мешка, тем самым повышается надежность его удержания предлагаемым устройством. Выполнение сменных втулок в виде конуса дополнительно повышает надежность удержания мешка предлагаемым устройством.