ЛИНЕЙНЫЙ АВТОМАТ ДЛЯ РОЗЛИВА
LINEAR DISPENSING MACHINE

Линейный аппарат для розлива относится к устройствам для наполнения бутылок жидкими или полужидкими веществами и может применяться для автоматической или полуавтоматической фасовки тихих невязких жидкостей в бутылки на линиях розлива.
Известен ряд технических решений, предназначенных для розлива воды или пищевых жидкостей в бутылки. Ниже приведены краткие характеристики некоторых из них.
Известно устройство для розлива жидких продуктов в разливочных машинах (RU 2291102 C2, МПК В67С 3/26, опубл. 10.01.2007], которое содержит сопло, установленное на вертикальной оси и снабженное нижним выпускным отверстием и тарельчатым клапаном, выполненным с возможностью перемещения внутри сопла для открытия и закрытия выпускного отверстия для направления жидкого продукта в контейнер, имеющий соответствующее горлышко, расположенное в зоне заполнения под выпускным отверстием, и отклоняющее средство, установленное вблизи выпускного отверстия и предназначенное для отвода конденсата и/или частиц жидкого продукта и их слива вне зоны заполнения.
Недостатком устройства для розлива жидких продуктов в разливочных машинах является то, что в описании заявки отсутствуют сведения о возможных способах монтажа устройства в разливочные машины, что ограничивает его промышленную применимость и делает необходимым разработку способа адаптации устройства для розлива к уже имеющемуся оборудованию.
Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению и выбранным в качестве прототипа признан мини-завод для розлива жидких продуктов в пластиковые бутылки (RU 51994 U1, МПК B67D 1/00, опубл. 10.03.2006). Завод содержит машину для изготовления бутылок с печью для нагрева заготовок, с блоком роздува бутылок, фасовочно-укупорочную машину роторного типа, этикетировочную машину, машину для упаковки бутылок в термоусадочную пленку, транспортер бутылок, термоусадочную камеру. На заводе установлена фасовочно-укупорочная машина роторного типа и этикетировочная машина, машина для изготовления бутылок дополнительно снабжена блоком раздува бутылок и двумя блоками выноса бутылок, расположенными оппозитно, а транспортер бутылок выполнен в виде стола, снабженного пневмоцилиндром с пластиной на конце для подачи бутылок в машину для упаковки в термоусадочную пленку, при этом фасовочно-укупорочные машины расположены под блоками выноса бутылок, этикетировочные машины расположены на выходе фасовочно-укупорочных машин в одной с ними плоскости, термоусадочная камера расположена в одной плоскости с фасовочно-укупорочными машинами, а все оборудование мини-завода смонтировано на платформе как единый механизм, причем блоки роздува бутылок, фасовочно-укупорочные, этикетировочные машины расположены симметрично относительно оси симметрии компоновки линии завода.
К основному недостатку мини-завода для розлива жидких продуктов следует отнести его низкую технологичность и надежность, связанную с наличием в его конструкции множества подвижных и вращающихся узлов и агрегатов. Кроме того, фасовочно-укупорочная машина роторного типа, являющаяся одним из основных агрегатов мини-завода, описанная авторами изобретения, раскрыта только на функциональном уровне, при этом в материалах заявки не приведены конкретные способы ее реализации, что ограничивает возможность использования на практике как известной фасовочно-укупорочной машины, так и мини-завода в целом.
Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является расширение технических возможностей аппарата для розлива с одновременным снижением трудоемкости и времени розлива тихих невязких жидкостей в бутылки.
Указанная задача решена тем, что линейный аппарат для розлива содержит станину в виде рамы, в верхней части которой закреплен бак, снабженный клапаном подачи продукта и датчиками верхнего и нижнего уровней продукта, при этом в нижней части рамы закреплен пневмошкаф, а в ее средней части установлен ленточный конвейер для подвода и отвода тары с приводом от мотор-редуктора. На левой и правой стойках рамы закреплены пневмоцилиндры управления розливом двухстороннего действия, на штоках которых закреплена траверса с установленными на ней головками розлива, каждая из которых выполнена в виде подключенного к баку гибкого шланга, на конце которого на муфтах последовательно закреплены расходомер, седельный пневмоуправляемый клапан и трубка. На входе ленточного конвейера установлены датчик входного затора бутылок и планка-отсекатель потока бутылок на входе, а на выходе ленточного конвейера установлены датчик счета бутылок на выходе и планка-отсекатель потока бутылок на выходе, при этом упомянутые планки закреплены на штоках пневмоцилиндров; дополнительно вдоль конвейера на уровне горлышка тары на пневмоцилиндрах установлены подвижные в поперечном направлении относительно конвейера планка-каплесборник и рейка с закрепленными на ней кронштейнами-вилками для фиксации бутылок перед началом розлива. На боковой поверхности рамы закреплен блок управления, выполненный на основе промышленного контроллера, при этом к его измерительным входам подключены датчики, а его силовые выходы подключены, соответственно, к клапану подачи продукта, мотор-редуктору, пневмоцилиндрам и седельным пневмоуправляемым клапанам. Количество головок розлива может варьироваться от двух до восьми, соответственно, измерительный вход, к которому подключены расходомеры и силовой выход с подключенными к нему седельными пневмоуправляемыми клапанами, выполняются многоканальными с числом каналов, совпадающими с количеством головок розлива.
Положительным техническим результатом, обеспечиваемым раскрытой выше совокупностью признаков изобретения, является возможность расширения технических возможностей аппарата по наполнению тары жидкостями, за счет одновременного розлива продукта в несколько бутылок и применения средств автоматики, а именно, датчиков, линейного конвейера, управляемого мотор-редуктором, клапанов и пневмоцилиндров, подключенных к промышленному контроллеру. Применение в конструкции аппарата упомянутых узлов позволяет также автоматизировать процесс наполнения тары жидкостями на линиях розлива, снизить трудоемкость технологического процесса налива и повысить точность дозирования наливаемого в тару продукта.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен внешний вид аппарата для розлива спереди; на фиг. 2 представлен внешний вид аппарата для розлива сбоку; на фиг. 3 представлен внешний вид аппарата для розлива в изометрической проекции; на фиг. 4 представлен внешний вид конструкции головок розлива; на фиг. 5 представлена структурная схема блока управления аппаратом.
Линейный автомат для розлива устроен следующим образом.
Основу аппарата составляет станина в виде рамы 1, в верхней части которой закреплен бак 2, снабженный клапаном подачи продукта 3 и датчиками верхнего и нижнего уровней 4 и 5 продукта, в нижней части рамы 1 закреплен пневмошкаф 6, а в ее средней части установлен ленточный конвейер 7 для подвода и отвода тары с приводом от мотор-редуктора 8. На левой и правой стойках 9 рамы 1 закреплены пневмоцилиндры управления розливом 10 двухстороннего действия, на штоках которых закреплена траверса 11 с установленными на ней головками розлива, каждая из которых выполнена в виде подключенного к баку 2 гибкого шланга 12, на конце которого на муфтах последовательно закреплены расходомер 13, седельный пневмоуправляемый клапан 14 и трубка 15. На входе ленточного конвейера 7 установлены датчик входного затора бутылок 16 и планка-отсекатель потока бутылок на входе 17, а на выходе ленточного конвейера 7 установлены датчик счета бутылок на выходе 18 и планка-отсекатель потока бутылок на выходе 19, при этом упомянутые планки 17 и 19 закреплены на штоках пневмоцилиндров. Дополнительно вдоль конвейера на уровне горлышка тары на пневмоцилиндрах установлены подвижные в поперечном направлении относительно конвейера планка-каплесборник 20 и рейка с закрепленными на ней кронштейнами-вилками 21 для фиксации бутылок перед началом розлива.
На боковой поверхности рамы 1 закреплен блок управления 22, выполненный на основе промышленного контроллера, при этом к его измерительным входам 23, 24, 25, 26, 27 подключены датчики верхнего и нижнего уровней 4 и 5 продукта, расходомеры 13, датчик входного затора бутылок 16 и датчик счета бутылок на выходе 18, а его силовые выходы 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35 подключены, соответственно, к клапану подачи продукта 3, мотор-редуктору 8, пневмоцилиндрам управления розливом 10, седельным пневмоуправляемым клапанам 14, пневмоцилиндрам планок-отсекателей потока бутылок на входе и выходе 17 и 19, а также к пневмоцилиндрам планки-каплесборника 20 и рейки с кронштейнами-вилками 21.
Количество головок розлива может варьироваться от двух до восьми, соответственно, измерительный вход 25, к которому подключены расходомеры 13 и силовой выход 31, к которому подключены седельные пневмоуправляемые клапаны 14 выполнены многоканальными с числом каналов, совпадающими с количеством головок розлива. Датчик входного затора бутылок 16 целесообразно выполнить оптическим, состоящим из излучателя и оптически связанного с ним фотоэлемента, а датчик счета бутылок на выходе 18 целесообразно выполнить ультразвуковым, работающим в диффузионном режиме с размещением передатчика и приемника сигнала в одном корпусе.
В качестве промышленного контроллера блока управления может быть применен контроллер Delta DVP32ES200R (U1) с блоком питания ISD401M21B (U6], содержащий память программ объемом 16к шагов и регистр данных объемом 10к слов, с подключенными к нему дискретным модулем ввода-вывода (U2] DVP08XP211R, аналоговыми модулями ввода DVP04AD-E2 (U3, U4) и панелью оператора ELP-04 (U5).
Линейный аппарат для розлива работает следующим образом.
Первоначально аппарат готовят к работе, подключая мотор-редуктор 8, клапаны и пневмоцилиндры к пневмошкафу 6 и силовым выходам блока управления 22, а к его измерительным входам подключают датчики. Затем с помощью панели оператора U5 настраивают параметры технологического процесса розлива, сохраняя их в памяти контроллера, после чего аппарат готов к работе.
В начале процесса розлива оператор устанавливает первую партию наполняемой тары на ленточный конвейер 7, при этом число бутылок должно соответствовать или несколько превышать числу головок розлива. Далее с помощью панели оператора U5 нажатием кнопки «Пуск» оператор активирует аппарат. При этом в соответствии с управляющей программой промышленным контроллером с помощью датчиков и исполнительных механизмов, к которым относятся мотор-редуктор 8, клапаны и пневмоцилиндры, реализуется следующая циклограмма.
Вдвигается планка-отсекатель потока бутылок на входе 17 освобождая пространство для движения тары к головкам розлива и выдвигается планка-отсекатель потока бутылок на выходе 19, блокируя выход тары за пределы зоны розлива и обеспечивая их накопление непосредственно над головками розлива, затем включается мотор-редуктор 8 и активируется ленточный конвейер 7. После чего выполняется цикл ожидания срабатывания датчика входного затора бутылок 16, которое происходит, когда последняя бутылка из партии перекроет световой поток от излучателя датчика. После срабатывания датчика 16 выдвигается планка-отсекатель потока бутылок на входе 17, выключается мотор-редуктор 8 и останавливается ленточный конвейер 7, отводится от концов трубок 15 планка-каплесборник 20, освобождая пространство над горлышками тары, и выдвигается рейка с кронштейнами-вилками 21, фиксируя горлышки бутылок перед началом процесса розлива. Далее пневмоцилиндры управления розливом 10 опускают траверсу 11 с головками розлива до достижения трубками 15 дна бутылок, затем с помощью линий силового выхода 29 индивидуально открываются седельные пневмоуправляемые клапаны 14 каждой из головок розлива, после чего начинается налив продукта в тару. Одновременно с этим контроллером осуществляется опрос расходомеров 13 для определения достижения предельного предварительно настроенного расхода по каждой разливочной головке. При наливе продукта в тару пневмоцилиндры управления розливом 10 осуществляют контролируемый по скорости подъем траверсы 11 с головками розлива с точкой останова чуть выше горлышек бутылок для полного заполнения тары продуктом. После окончания налива седельные пневмоуправляемые клапаны 14 закрываются, пневмоцилиндры управления розливом 10 поднимают траверсу 11 с головками розлива в исходное положение, одновременно с этим отводится рейка с кронштейнами-вилками 21, освобождая горлышки бутылок, выдвигается планка-каплесборник 20, перекрывая пространство над горлышками тары, вдвигается планка-отсекатель потока бутылок на выходе 19, освобождая выход тары за пределы зоны розлива, после чего включается мотор-редуктор 8 и активируется ленточный конвейер 7. На последней стадии цикла работы автомата контроллер опрашивает датчик 18, выполняя счет бутылок на выходе. После выхода последней (максимально возможной восьмой) бутылки выдвигается планка-отсекатель потока бутылок на выходе 19 и циклограмма работы автомата повторяется заново.
Параллельно с выполнением основного цикла промышленный контроллер анализирует уровень продукта в баке 2 с помощью датчиков нижнего и верхнего уровней 4 и 5. При срабатывании датчика 4 контроллер с помощью силового выхода 28 открывает клапан подачи продукта 3, а при срабатывании датчика 5 закрывает его. Оператор во время налива продукта в тару контролирует правильность работы автомата и пополняет пустыми бутылками ленточный конвейер 7. Для окончания работы автомата оператор нажимает на панели оператора U5 кнопку «Стоп».
Таким образом, рассмотренный в настоящей заявке линейный аппарат розлива является высокотехнологичным программно управляемым устройством позволяющим автоматизировать процесс наполнения тары жидкостями на наливных линиях и повысить точность дозирования наливаемого продукта за счет применения средств автоматики, а именно датчиков, мотор-редуктора, линейного конвейера, клапанов и пневмоцилиндров, подключенных к промышленному контроллеру. Кроме того, автомат позволяет значительно сократить время фасовки за счет обеспечения одновременного наполнения нескольких бутылок.