СПОСОБ НАПОЛНЕНИЯ МЕШКОВ ГРАНУЛИРОВАННЫМ ПРОДУКТОМ И СООТВЕТСТВУЮЩАЯ МАШИНА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD FOR FILLING BAGS WITH GRANULATED PRODUCT AND MACHINE FOR ITS IMPLEMENTATION

Область техники
Изобретение относится к машине для наполнения мешков гранулированным продуктом, содержащей станцию заполнения, приводное средство и опорное устройство для удержания на нем мешков, которое образует узел, расположенный под указанной станцией заполнения для удержания основания мешка, расположенного на указанной станции заполнения, для приема в него упомянутого гранулированного продукта в процессе функционирования. Указанное опорное устройство содержит опорную поверхность, поворотный вал, на котором смонтирована указанная опорная поверхность, первый и второй концы. Указанная опорная поверхность, указанный поворотный вал и указанное приводное средство функционально соединены друг с другом таким образом, что указанная опорная поверхность может поворачиваться периодически вокруг указанного поворотного вала посредством указанного приводного устройства.
Кроме того, изобретение также относится к способу наполнения мешков гранулированным продуктом, включающему следующие этапы: размещение мешка на опорной поверхности опорного устройства, указанный мешок располагают под станцией заполнения для наполнения мешков для приема ими указанного гранулированного продукта, наполнение указанного мешка указанным гранулированным продуктом.
Уровень техники
В отрасли промышленности по наполнению мешков гранулированными продуктами постоянно проводятся изыскания для увеличения скорости наполнения мешков для снижения производственных затрат.
В изобретении под гранулированным продуктом понимается продукт, размер гранул которого превышает 50 мкм. Более того, под заявленным в качестве изобретения устройством, почасовая производительность которого превышает 1800 мешков в час, следует понимать высокопроизводительную или высокоскоростную машину.
Одним из серьезных ограничений при увеличении скорости наполнения мешка является аккумулирование воздуха внутри мешка во время его наполнения. Это является значительной проблемой, влияющей на качество заполнения мешка, поскольку при скоплении воздуха внутри мешка необходимо использовать мешок большего размера, который будет заполнен не полностью. Кроме того, после наполнения такой мешок легко деформируется и принимает неправильную форму, что затрудняет его укладку на поддоны.
Для решения этой проблемы используют известные машины, имеющие стационарную станцию заполнения и подвижную опорную поверхность, расположенную под станцией заполнения, на которую опирается основание мешка во время его наполнения. Эта опорная поверхность может перемещаться вверх и вниз в вертикальном направлении. Во время наполнения мешок встряхивается в результате движения дна вверх-вниз. Такое решение технической проблемы приводит к потреблению значительного количества энергии. Кроме того, верхняя часть мешка легко деформируется, и, следовательно, мешок не наилучшим образом заполнен с геометрической точки зрения. При этом имеются те же трудности при укладке таких мешков на поддоны.
В патентном документе ES 2388510 А1 охарактеризовано другое решение для предотвращения накопления воздуха при наполнении мешка. Это техническое решение предусматривает то, что на станции заполнения конвейерная лента, на которую опирается мешок во время его наполнения, смонтирована таким образом, чтобы периодически поворачиваться относительно вала вращения. По окончании процесса наполнения, т.е. когда мешок заполнен, конвейерная лента встряхивает основание мешка, уплотняя гранулированный продукт и придавая ему однородную форму. В этом случае конечная форма мешка получается более правильной, а размещение заполненных мешков на поддонах упрощается. Однако этот способ не позволяет наполнять мешки при высоких скоростях.
Раскрытие сущности изобретения
Одной из задач группы изобретений является создание машины для наполнения мешков гранулированным продуктом указанного выше типа, которая позволяет наполнять мешки с высокой скоростью заполнения. Тем не менее, несмотря на высокую скорость, машина должна потреблять меньше энергии и обеспечивать легкую укладку мешков на поддоны, как только они заполнены и закрыты. Эта задача достигается посредством типа машины для наполнения мешков гранулированным продуктом типа, охарактеризованной в разделе «Область техники» и отличающейся тем, что указанное приводное средство содержит двигатель и устройство управления, причем указанное устройство управления регулирует угол установки указанного двигателя, чтобы позволить указанной опорной поверхности поворачиваться периодически и с переменной амплитудой между любыми положениями из следующих: верхним положением указанного первого конца и нижним положением указанного второго конца, и нижним положением указанного первого конца и верхним положением указанного второго конца, для перемещения основания мешка, который расположен на упомянутой станции заполнения в процессе функционирования, во время наполнения. Из «Уровня техники» известны технические решения, у которых амплитуда поворота постоянна, что приводит к тому, что опорная поверхность проходит часть своего пути совершенно неэффективным образом. Напротив, в машине, согласно изобретению, амплитуда поворота корректируется для осуществления способа наполнения указанного мешка. Другими словами, при перемещении только по оптимальной траектории частота встряхиваний опорной поверхности, на которую опираются мешки, может быть значительно увеличена, поскольку траектория поворота может быть лучше скорректирована для осуществления способа наполнения. Когда опорная поверхность быстро поворачивается, она встряхивает основание поддерживаемых на ней мешков, так что воздух удаляется из мешков гораздо быстрее. Таким образом, гранулированный материал, содержащийся в мешках, уплотняется гораздо быстрее, и мешки возможно быстрее заполнить, тем самым снижая производственные затраты.
Изобретение дополнительно включает в себя ряд предпочтительных признаков, которые включены в зависимые пункты формулы изобретения и полезный эффект от которых будет охарактеризован далее, в подробном описании варианта осуществления изобретения.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения указанный двигатель представляет собой серводвигатель, который облегчает перемещение указанной опорной поверхности с более высокой точностью.
Предпочтительно, указанное приводное средство дополнительно содержит механизм коленчатого вала, который функционально соединен с указанным опорным устройством и с указанным двигателем для передачи движения от указанного двигателя на указанное опорное устройство. Это позволит выполнить поворот опорной поверхности простым и надежным способом.
Предпочтительно, указанное опорное устройство имеет выступ, расположенный поперек направления поступательного движения мешков, который выступает из указанного первого конца и расположен на расстоянии от указанной станции заполнения и впереди относительно направления движения мешков, так что при функционировании, когда указанный мешок готов к наполнению, перед началом наполнения указанного мешка, указанный выступ удерживает основание указанного мешка на расстоянии от указанной станции заполнения. В результате такого конструктивного выполнения, когда мешок помещают у входа на станцию заполнения и перед началом его наполнения, его основание поддерживают или удерживают в этом выступе. Это обеспечивает то, что мешок образует угол относительно вертикального направления. Таким образом, все еще пустой мешок не находится по существу в вертикальном положении, практически не опираясь на опорную поверхность. В некоторых случаях это предотвращает образование первичных складок на дне мешка. Как только начинается наполнение, эти складки затрудняют получение мешка правильной формы или необходимой геометрической формы. Вследствие этого неправильная геометрическая форма ухудшает расположение мешка на поддоне.
В варианте осуществления изобретения, который направлен на улучшение ориентации мешков во время транспортировки от станции к станции, указанное опорное устройство представляет собой конвейерную ленту. Мешки перемещают от станции к станции, закрепленные своим отверстием, но, благодаря нижней конвейерной ленте, они не могут переворачиваться из-за довольно неточного расположения опоры основания.
Предпочтительно, указанная машина дополнительно содержит станцию сварки мешков и станцию охлаждения мешков, которые расположены над указанным опорным устройством и дальше от указанной станции заполнения в направлении поступательного движения мешков вперед, причем указанная опорная поверхность распространяется между указанными станциями заполнения, сварки и охлаждения, так что каждый из указанных мешков удерживается, указанная опорная поверхность образует узел, выполненный с возможностью периодически осуществлять поворот вокруг указанного поворотного вала с помощью указанного приводного средства. В этом конструктивном выполнении заполненные мешки на станциях сварки и охлаждения уравновешивают движение опорной поверхности, встряхивающей основание наполняемого мешка. В результате снижается потребление электроэнергии за счет конструктивной компоновки. Кроме того, это обеспечивает более быстрый поворот, что облегчает повышение скорости наполнения без образования складок на дне мешка. Кроме того, поворот происходит во время операции наполнения мешка, который находится на станции заполнения. Таким образом, скорость цикла изменяется без потери возможности получения той формы мешка, которую можно легко разместить на поддонах.
Предпочтительно, указанный первый конец расположен перед указанной станцией заполнения в направлении поступательного движения мешков, а указанный второй конец расположен за указанной станцией заполнения в направлении поступательного движения мешков вперед, что позволяет более эффективно уравновешивать опорную поверхность.
В другом варианте осуществления изобретения упомянутая станция сварки и упомянутая станция охлаждения расположены на одинаковом расстоянии от упомянутого поворотного вала. Таким образом, оптимизируется уравновешивание опорного устройства, когда ожидающий наполнения мешок пуст.
В другом варианте осуществления изобретения, задачей которого является улучшение и ускорение герметизации мешка, на станции охлаждения предусмотрено средство для приведения в действие подачи газа, предназначенное для вдувания охлаждающего газа в область, соответствующую местам сварки мешка, в процессе работы.
Изобретение также относится к способу наполнения мешков гранулированным продуктом указанного выше типа, который отличается тем, что он дополнительно включает следующие этапы: обеспечение периодического поворота указанной опорной поверхности относительно поворотного вала во время указанного этапа наполнения посредством приводного средства, содержащего двигатель и устройства управления, и управление угловым положением указанного двигателя посредством указанного устройства управления для поворота указанной опорной поверхности периодическим образом и с переменной амплитудой для перемещения основания упомянутого мешка между любыми положениями из следующих: верхним положением указанного первого конца и нижним положением указанного второго конца, а также нижним положением указанного первого конца и верхним положением упомянутого второго конца. Этот способ позволяет значительно увеличить частоту ударений опорной поверхности, на которую опираются мешки, поскольку траектория поворота может быть наилучшим образом скорректирована для осуществления способа наполнения указанного мешка. Аналогично, как упоминалось ранее, когда опорная поверхность быстро поворачивается, она ударяется об основание поддерживаемых на ней мешков, так что воздух удаляется из мешков намного быстрее, что приводит к тому, что гранулированный материал, содержащийся в мешках, уплотняется намного быстрее. Это позволяет быстрее наполнять мешки, тем самым снижая себестоимость производства.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения указанная опорная поверхность поворачивается периодически и с переменной амплитудой между любыми положениями из следующих: верхним положением, в котором указанный первый конец и указанный второй конец находятся на одной высоте, и нижним положением указанного первого конца и верхним положением указанного второго конца, что позволяет встряхивать мешок, который наполняется.
Предпочтительно, указанный способ дополнительно включает этап сварки и этап охлаждения для сварки и охлаждения соответствующих мешков, во время которых каждый из мешков, который находится на каждом из указанных этапов, опирается своим основанием на указанную опорную поверхность указанного опорного устройства для поддержания мешков, которое образует узел, причем указанная опорная поверхность поворачивается периодически вокруг упомянутого поворотного вала с помощью указанного приводного средства. Эти этапы выполняют одновременно с этапом наполнения, что увеличивает производительность. Кроме того, мешки, установленные на указанных станциях сварки и охлаждения, помогают уравновесить опорную поверхность таким образом, что поворот опорной поверхности может выполняться быстрее, тем самым улучшая время наполнения.
Предпочтительно, указанный этап управления угловым положением указанного двигателя определяет амплитуду поворота между указанным верхним положением указанного первого конца и нижним положением указанного второго конца, а также указанным нижним положением указанного первого конца и верхним положением указанного второго конца, так что указанная амплитуда уменьшается по мере заполнения указанного мешка. Предпочтительно указанная амплитуда уменьшается постоянным образом. Опять же, это позволяет быстрее наполнять мешки.
Предпочтительно, указанный этап управления угловым положением указанного двигателя устанавливает максимальное положение поворота, в котором указанный первый конец и указанный второй конец выровнены с указанным поворотным валом, так что во время указанного поворота указанная опорная поверхность поворачивается периодически между любым положением из указанного максимального положения поворота и указанного нижнего положения указанного первого конца и верхнего положения указанного второго конца. Таким образом, частота поворота может быть увеличена.
Предпочтительно, указанный способ дополнительно содержит этап фиксации основания указанного мешка, который осуществляют перед указанным этапом наполнения в направлении поступательного движения мешков вперед, при котором перед началом наполнения указанного мешка основание указанного мешка удерживают на расстоянии от указанного этапа наполнения. Таким образом предотвращают образование складок на дне мешка.
Аналогичным образом, изобретение также включает в себя другие особенности конструктивных элементов, охарактеризованных в подробном описании варианта осуществления изобретения и на прилагаемых иллюстрациях.
Краткое описание чертежей
Дополнительные преимущества и особенности группы изобретений станут более понятны из нижеприведенного описания, в котором без каких-либо ограничений объема испрашиваемой правовой охраны раскрыты предпочтительные варианты осуществления изобретения со ссылкой на следующие прилагаемые чертежи:
Фиг. 1 - изображение в аксонометрической проекции машины для наполнения мешков гранулированным продуктом, согласно изобретению, на котором опорная поверхность мешков расположена в верхнем положении, а упомянутый первый конец и упомянутый второй конец находятся на одной высоте;
Фиг. 2 - изображение в аксонометрической проекции машины, согласно изобретению, на котором вторая конвейерная лента для выгрузки мешков расположена дальше по направлению от опорной поверхности;
Фиг. 3 - изображение в схематическом виде боковой проекции машины, изображенной на фиг. 2, на котором изображена амплитуда поворота;
Фиг. 4 - изображение в схематическом виде боковой проекции машины, изображенной на фиг. 2, на котором дополнительно представлены станции заполнения, сварки и охлаждения;
Фиг. 5-7 - графики, изображающие амплитуду поворота в зависимости от времени, в соответствии с различными режимами работы.
Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
Вариант осуществления машины 1 для наполнения мешков 100 гранулированным продуктом, согласно изобретению, изображен на иллюстрациях.
В верхней части машина 1 содержит станцию заполнения 2, станцию сварки 4 и станцию охлаждения 6, расположенные дальше от станции заполнения 2 в направлении поступательного движения мешков 100 вперед. Эти станции схематически отображены только на фиг. 4. Более предпочтительно, чтобы на станции сварки 4 было смонтировано сварочное устройство 26, состоящее из сварочного устройства, выполненного с возможностью запечатывания мешков термосваркой или ультразвуковой сваркой. Также предпочтительным образом на станции охлаждения может быть предусмотрено средство 22 для приведения в действие подачи газа для вдувания охлаждающего газа в область, соответствующую местам сварки мешка 100 во время работы.
Некоторыми известными неограничивающими объем испрашиваемой правой охраны примерами машин, имеющих эти станции заполнения, сварки и охлаждения, являются машины для наполнения предварительно сформованных мешков или машины, в которых мешки изготавливают в самой машине из слоистого материала и которые известны в данной области техники под аббревиатурой FFS, что означает Формование-Наполнение-Укупорка. Конструктивные особенности этих станций известны специалистам в данной области техники, поэтому отсутствует необходимость подробно описывать их компоненты.
Машина 1, согласно изобретению, кроме того, имеет опорное устройство 8 для поддержания мешков 100, которое образует узел, и приводное средство 18 для приведения в действие опорного устройства 8, как будет описано ниже. В этом варианте осуществления изобретения опорным устройством 8 является конвейерная лента. Тем не менее, возможны такие решения, как неподвижная опорная поверхность или другие решения, которые облегчают перемещение мешков 100 между каждой из станций машины, такие как, например, полированная поверхность, ролики или другие механизмы.
Опорное устройство 8 расположено под станциями заполнения, сварки и охлаждения 2, 4, 6. Во время эксплуатации машины 1 в обычных условиях основание каждого из мешков 100, расположенных на каждой из указанных станций заполнения, сварки и охлаждения 2, 4, 6, может, таким образом, поддерживаться на опорном устройстве 8.
Опорное устройство 8 содержит в качестве своих основных элементов первый конец 14, второй конец 16, поворотный вал 12 и опорную поверхность 10. Первый конец 14 опорного устройства 8 расположен перед станцией заполнения 2, а второй конец 16 расположен за станцией заполнения 2 в соответствии с направлением поступательного движения мешков 100 вперед. В частности, как изображено на фиг. 1, первый конец 14 расположен перед поворотным валом 12 по направлению движения, а второй конец 16 расположен за поворотным валом 12 по направлению движения. Кроме того, как изображено на фиг. 4, станция сварки 4 и станция охлаждения 6 расположены на одинаковом расстоянии от поворотного вала 12. В результате основание мешков 100 на станции заполнения 2 и станции сварки 4 удерживается перед поворотным валом 12 по направлению движения, а основание мешка 100 на станции охлаждения 6 удерживается за поворотным валом 12 по направлению движения. Это позволяет лучше сбалансировать машину и быстрее завершить цикл во время работы.
Как изображено на фиг. 1-4, опорная поверхность 10 проходит между станциями заполнения, сварки и охлаждения 2, 4, 6 таким образом, что каждый из мешков 100 опирается на опорную поверхность 10. Кроме того, опорная поверхность 10 смонтирована на поворотном валу 12 и образует узел, выполненный с возможностью периодического поворота вокруг поворотного вала 12 с помощью приводного средства 18. Этот поворот опорной поверхности 10 возможен благодаря тому, что опорная поверхность 10, поворотный вал и приводное средство функционально связаны друг с другом. В частности, приводное средство 18 содержит двигатель 30, в частности, серводвигатель, который функционально соединен с механизмом 28 коленчатого вала. Этот механизм 28 коленчатого вала является частью приводного средства 18 и также функционально соединен с опорным устройством 8. Движение, обеспечиваемое двигателем 30, таким образом, передается от вала двигателя 30 к опорному устройству 8 посредством механизма 28 коленчатого вала.
Аналогичным образом, приводное средство 18 содержит устройство 32 управления, которое управляет угловым положением двигателя 30. В результате опорная поверхность 10 может поворачиваться периодически и с переменной амплитудой α между любыми положениями, а именно из верхнего положения указанного первого конца 14 и нижнего положения указанного второго конца 16, нижнего положения указанного первого конца 14 и верхнего положения указанного второго конца 16, для перемещения основания мешка 100, который находится на указанной станции заполнения 2, в процессе функционирования, во время наполнения. Это поворотное движение обозначено двунаправленной стрелкой, изображенной на фиг. 3. Символ а обозначает амплитуду движения.
Это поворотное движение имеет несколько взаимоусиливающих эффектов. Во-первых, это помогает уплотнить гранулированный продукт и улучшить заполнение. Кроме того, благодаря повороту на этапе наполнения и уплотнения гранулированного продукта при его попадании в мешок, наполнение также происходит быстрее. Этот эффект также сокращает время цикла по сравнению с системами, известными из уровня техники. Наконец, заполнение также является более однородным, и, следовательно, геометрическая форма заполненного мешка получается также более правильной. Это облегчает укладку мешков на поддоны.
В некоторых вариантах осуществления изобретения для уменьшения возможного риска образования складок у основания мешка опорное устройство 8 имеет выступ 20, выполненный поперек направления движения мешков 100 вперед. Этот выступ 20 распространяется от первого конца 14 и расположен на расстоянии от станции заполнения 2 и до нее по направлению движения мешков 100 вперед, то есть перед станцией заполнения 2. Это расположение отображено на фиг. 3.
Когда машина 1 функционирует, основание мешка 100, который готов к наполнению, в частности, перед началом наполнения указанного мешка 100, удерживают в выступе, на расстоянии от указанной станции заполнения 2. Это предотвращает непосредственное опирание основания мешка 100 на опорную поверхность 10, когда мешок все еще пуст, и исключает образование складок. Следовательно, когда мешок 100 начинает наполняться, после определенного уровня заполнения мешка вес гранулированного продукта приводит к тому, что основание мешка превышает выступ 20. Затем мешок 100 поворачивают и помещают на опорную поверхность 10.
Способ наполнения мешков 100 гранулированным продуктом, согласно изобретению, описан далее.
Способ включает этап наполнения, этап сварки и этап охлаждения для охлаждения мешков 100, которые являются последовательными и совместными. Другими словами, во время нормального функционирования машины 1, в то время как один мешок 100 заполняют на станции заполнения 2, другой мешок 100 запечатывают на станции сварки 4, и, наконец, мешок 100, который был введен первым, ожидает на станции охлаждения 6, чтобы обеспечить правильное закрытие мешка.
Во время работы каждый из мешков 100, расположенных на каждом из упомянутых этапов, опирается у основания на опорное устройство 8 для поддержания мешков 100, которое образует узел, т.е. оно выполнено из одной детали. Как было охарактеризовано ранее, опорное устройство 8 смонтировано с возможностью поворота вокруг поворотного вала 12.
Поворотный вал 12 расположен между этапом сварки и этапом охлаждения. Следовательно, этапы наполнения и сварки производят на одной стороне упомянутого поворотного вала 12, а этап охлаждения осуществляют на другой стороне поворотного вала 12.
С помощью приводного средства 18, описанного выше, способ дополнительно включает этап, на котором опорная поверхность 10 поворачивается. Кроме того, он также включает в себя другой этап управления угловым положением двигателя 30 с помощью устройства управления 32 для того, чтобы опорная поверхность 10 поворачивалась периодически и с переменной амплитудой а относительно поворотного вала 12. Это поворотное перемещение производят между любыми положениями из следующих: верхним положением первого конца 14 и нижним положением указанного второго конца 16, а также нижним положением первого конца 14 и верхним положением указанного второго конца 16. Основание мешка 100, которое расположено на станции заполнения 2 во время этапа наполнения для заполнения мешка 100, может, таким образом, перемещаться, т.е. в течение периода, в течение которого гранулированный продукт попадает в мешок 100.
На фиг. 5-7 изображены неограничивающие объем испрашиваемой правовой охраны графики, иллюстрирующие несколько режимов работы, на графиках изображена амплитуда а вращательного движения во время функционирования машины. Поскольку машина, согласно настоящему изобретению, не имеет ограничений по пневматическому или эксцентриковому приводу, возможно настроить несколько режимов работы для достижения оптимального заполнения мешков. Например, на фиг. 5 изображено непеременное инкрементное перемещение опорной поверхности 10. Этот тип конструктивного выполнения предпочтительно используют для заполнения мешков твердыми продуктами, которые требуют нескольких встряхиваний. Напротив, если мешки постепенно заполняют мягкими продуктами, которые требуют многократных встряхиваний и настройки поворота в зависимости от состояния заполнения мешка, предпочтительно использовать режим настройки, подобный тому, который изображен на фиг. 7.
Предпочтительно, чтобы устройство управления 32 было выполнено с возможностью поворота опорной поверхности 10 между верхним положением, в котором первый конец 14 и второй конец 16 находятся на одной высоте, а также нижним положением первого конца 14 и верхним положением второго конца 16. Кроме того, вращением управляют с помощью устройства управления 32, чтобы амплитуда а поворотного движения между указанными положениями постоянно уменьшалась по мере постепенного заполнения мешка 100.
Способ дополнительно включает этап фиксации основания мешка 100, на котором перед началом наполнения мешка 100 основание мешка 100 удерживают на расстоянии от этапа наполнения, перед этапом наполнения, в направлении поступательного движения мешков 100 вперед, чтобы предотвратить ненужные складки перед началом наполнения мешка.
Более того, как только мешок 100 на станции заполнения наполнен, а мешок 100 на станции сварки 4 запечатан, а сварной шов мешка 100 на станции охлаждения достаточно охлажден, три мешка 100 перемещают в направлении перемещения вперед, которое обозначено стрелкой, изображенной на иллюстрациях. Следовательно, мешок 100, который находится на станции охлаждения, выгружают на вторую неподвижную конвейерную ленту 24, которая выгружает запечатанный мешок 100.