ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ УПАКОВОЧНЫЙ АВТОМАТ

Полезная модель относится к упаковочному оборудованию и может быть использована для упаковки штучных изделий на предприятиях пищевой, химической и других отраслей промышленности.
Наиболее близким к полезной модели является автомат заверточный марки Л5-03Л, УДК 621.798.4-52:663.674, ОКП 51 3223 5001 06, выпускаемый Черкасским машиностроительным заводом им. Г.И. Петровского, (опубликован: Шипинский В.Г., Оборудование и оснастка упаковочного производства, часть II, Средства технологического оснащения/ - Гомель, «Гомельский государственный технический университет им. П.О. Сухого», 2013 г., стр. 13,2-ой абзац сверху - стр. 17).
Известный автомат заверточный, включающий в себя загрузочный конвейер, подающий последовательно расположенные изделия, подлежащие упаковке, бабинодержатель с полимерной пленкой, устройство продольной сварки полимерной пленки с механизмом продвижения формируемого рукава вместе с находящимися в нем упаковываемыми изделиями, механизм поперечной сварки полимерной пленки, включающий в себя сварочные линейки, выполняющие поперечные швы в сложенной полимерной пленке между каждым из следующих друг за другом упаковываемых изделий в ряду, оснащен одним приводом с двигателем, который обеспечивает работу загрузочного конвейера, механизма продвижения формируемого рукава в устройстве продольной сварки полимерной пленки и механизма поперечной сварки полимерной пленки, что не может обеспечить точность синхронизации работы указанных механизмов и, как следствие, ведет к снижению качества упаковки продукта.
В основе полезной модели лежит задача повышения качества упаковки продукта.
Для решения этой задачи горизонтальный упаковочный автомат для упаковки штучных изделий в полимерную пленку, включающий в себя бабинодержатель с полимерной пленкой, загрузочный конвейер, подающий последовательно расположенные изделия, подлежащие упаковке, устройство продольной сварки полимерной пленки с механизмом продвижения формируемого рукава вместе с находящимися в нем упаковываемыми изделиями, механизм поперечной сварки полимерной пленки, включающий в себя сварочные линейки, выполняющие поперечные швы в сложенной полимерной пленке между каждым из следующих друг за другом упаковываемых изделий в ряду, привод автомата с двигателем, в отличии от известного решения, загрузочный конвейер, механизм продвижения формируемого рукава в устройстве продольной сварки полимерной пленки и механизм поперечной сварки полимерной пленки оснащены каждый отдельным двигателем с приводом, причем совместная работа всех трех двигателей осуществляется посредством электронного управляющего устройства выполнением следующего соотношения связанных между собой параметров:
, где
V - максимальная скорость сварочных линеек,
K
V - скорость сварочных линеек в момент взаимодействия их с полимерной пленкой определяется по формуле:
, где
R - радиус круговой траектории, описываемой сварочными линейками,
П
V - скорость движения полимерной пленки определяется по формуле:
, где
L - длина одного пакета,
Т - период времени одного оборота сварочных линеек,
, где
N - число изделий, подлежащих упаковке за одну минуту,
К
А - ускорение сварочных линеек при разгоне и торможении,
α - угол поворота сварочных линеек при контакте их с полимерной пленкой в момент поперечного запечатывания пакета,
β - угол поворота сварочных линеек на участке их круговой траектории, соответствующей разгону и торможению, определяется по формуле:
Отличительными признаками предлагаемого устройства является то, что загрузочный конвейер, механизм продвижения формируемого рукава в устройстве продольной сварки полимерной пленки и механизм поперечной сварки полимерной пленки оснащены каждый отдельным двигателем с приводом, причем совместная работа всех трех двигателей осуществляется посредством электронного управляющего устройства выполнением следующего соотношения связанных между собой параметров:
, где
V - максимальная скорость сварочных линеек,
K
V - скорость сварочных линеек в момент взаимодействия их с полимерной пленкой определяется по формуле:
, где
R - радиус круговой траектории, описываемой сварочными линейками,
П
V - скорость движения полимерной пленки определяется по формуле:
, где
L - длина одного пакета,
Т - период времени одного оборота сварочных линеек,
, где
N - число изделий, подлежащих упаковке за одну минуту,
К
А - ускорение сварочных линеек при разгоне и торможении,
α - угол поворота сварочных линеек при контакте их с полимерной пленкой в момент поперечного запечатывания пакета,
β - угол поворота сварочных линеек на участке их круговой траектории, соответствующей разгону и торможению, определяется по формуле:
Полезная модель иллюстрируется чертежами.
На фиг. 1 изображен главный вид устройства в аксонометрии, на фиг. 2 - вид А, соответствующий виду А на фиг. 1, на фиг. 3 - графическое изображение зависимости скорости вращения сварочных линеек от угла поворота сварочных линеек.
Горизонтальный упаковочный автомат состоит из загрузочного конвейера 1, бабинодержателя полимерной пленки 2 с механизмом для продвижения полимерной пленки, устройства продольной сварки полимерной пленки с механизмом продвижения формируемого рукава 3 вместе с находящимися в нем упаковываемыми изделиями, механизма поперечной сварки полимерной пленки 4, включающего в себя сварочные линейки 5, первого двигателя 6 и его привода 7, приводящего в движение загрузочный конвейер 1, устройства обратной связи 8 по положению загрузочного конвейера, второго двигателя 9 и его привода 10, приводящего в движение механизмом продвижения формируемого рукава в устройстве продольной сварки полимерной пленки 3, устройства обратной связи 11 по положению полимерной пленки, третьего двигателя 12 и его привода 13, приводящего в движение механизм поперечной сварки полимерной пленки 4, устройства обратной связи 14 по положению механизма поперечной сварки 4, электронного управляющего устройства 15, приемного конвейера 16.
Горизонтальный упаковочный автомат работает следующим образом.
K
к
Как показано на фиг. 1, загрузочный конвейер 1, приводимый в движение первым двигателем 6, непрерывно подает последовательно расположенные изделия, подлежащие упаковке, к устройству продольной сварки полимерной пленки 3 с механизмом продвижения формируемого рукава. Последний представляет собой формующее устройство (на рисунке не показано) и две или более пары тянущих роликов. Полимерная пленка из рулона, проходя через механизм для продвижения полотна с полимерной пленкой 2, складывается в продольном направлении, образуя бесконечный рукав, продольные кромки которого запечатываются двумя или более парами роликов устройства продольной сварки полимерной пленки 3 с механизмом продвижения формируемого рукава, приводимого во вращение от второго двигателя 9, которые плотно прижимают кромки рукава друг к другу, и которые впоследствии запаиваются. Рукав полимерной пленки с расположенными внутри него на одинаковом расстоянии друг от друга штучными изделиями поступает к механизму поперечной сварки 4, который имеет сварочные линейки 5, приводимые во вращение третьим двигателем 12. При вращении сварочных линеек 5 по круговой траектории навстречу друг другу выполняются поперечные швы путем сжатия рукава полимерной пленки парой сварочных линеек и сопровождения ее с постоянной скоростью V на угле поворота сварочных линеек при контакте их с полимерной пленкой α в момент поперечного запечатывания пакета, как показано на фиг. 2. Сварочные линейки имеют режущую кромку или нож (на рисунке не показан), который разрезает рукав в поперечном направлении, формируя отдельные пакеты с расположенными внутри них изделиями. Сварочные линейки имеют нагрев для работы с термосвариваемой полимерной пленкой в качестве упаковочного материала. Пакеты одинаковой заданной длины L с расположенными внутри них изделиями, подлежащими упаковке, поступают на приемный конвейер 16, который приводится в движение от отдельного двигателя, и обеспечивает отвод готовой продукции от упаковочной машины. Упаковочная машина работает циклично и непрерывно. Циклы, в каждом из которых формируется один пакет с готовой продукцией, следуют один за другим без перерыва. Длительность цикла определяется заданным числом изделий, подлежащих упаковке N пакетов за одну минуту. В течение одного цикла двигатель 6 должен обеспечить передвижение загрузочного конвейера точно на один шаг, равный расстоянию между двумя последовательно расположенными штучными изделиями. Второй двигатель 9 должен за время одного цикла обеспечить продвижение упаковочного материала на заданную длину одного пакета L. Таким образом, двигатели 6 и 9 вращаются равномерно с постоянными скоростями, которые пропорциональны значениям L, N и шагу загрузочного конвейера. Точный отсчет текущей длины продвижения полимерной пленки и текущего положения загрузочного конвейера производится с помощью устройств обратной связи 11 и 8 соответственно. Третий двигатель 12 обеспечивает за один цикл ровно один оборот пары сварочных линеек 5, вращающихся в направлениях, указанных стрелками на фиг. 2, однако третий двигатель 12 должен во время контакта сварочных линеек с пленкой на угле а поддерживать постоянную скорость V, а далее, в течение цикла, сначала увеличить скорость до максимальной V, а затем снова уменьшить до значения V, как показано графически на фиг. 3. Точный отсчет текущего положения сварочных линеек обеспечивается при помощи устройства обратной связи 14. Решение, позволяющее получить полностью синхронную работу всех трех двигателей, как описано выше, заключается в следующем. В электронное управляющее устройство 15 вводятся оперативные данные - число изделий, подлежащих упаковке за одну минуту N, длина пакета L, радиус круговой траектории, описываемой сварочными линейками R, угол поворота сварочных линеек при контакте их с полимерной пленкой в момент поперечного запечатывания пакета α и ускорение сварочных линеек при разгоне и торможении Ак. Исходя из этих данных, электронное управляющее устройство рассчитывает скорость загрузочного конвейера 1 и передает ее значение на привод 7 первого двигателя 6 и рассчитывает скорость роликов механизма продвижения формируемого рукава устройства продольной сварки полимерной пленки 3 и передает ее значение на привод 10 второго двигателя 9, двигатели 6 и 9 в установившемся режиме вращаются с постоянной скоростью. Для того, чтобы сварочные линейки могли выполнить за время цикла в точности один оборот, определено универсальное соотношение для любых оперативных и конструктивных данных, вводимых оператором:
, где
V - максимальная скорость сварочных линеек,
К
K
в результате выполнения выведенного соотношения параметров вычисляются и передаются в привод 13 третьего двигателя 12 значение максимальной скорости сварочных линеек V, значение ускорения сварочных линеек при разгоне и торможении А и значение скорости сварочных линеек V в момент взаимодействия их с полимерной пленкой. Вычисленные скорости передаются в вышеперечисленные приводы один раз за цикл в качестве параметров элементарных команд позиционирования по трапецеидальному профилю, который графически показан на фиг. 3, что не требует хранить в памяти электронного управляющего устройства 15 библиотеку с ограниченным числом таблиц позиционирования или применять сложные сервоприводы для получения нужного закона вращения сварочных линеек, один из вариантов которого для примера изображен на графике на фиг. 3. В нашем случае число вариантов позиционирования не ограничено. Так как все заданные скорости приводов не есть результат измерений, а есть результат вычислений, точность которых практически не ограничена, то в результате в установившемся режиме работы поддерживается максимально возможная точность синхронизации между всеми приводами упаковочной машины, а также появляется возможность применения простых и недорогих преимущественно асинхронных приводов вместе с устройствами позиционной обратной связи.
Пример.
2
Требуется упаковать изделия в полимерную пленку с производительностью N=110 изделий в минуту при длине одного пакета L=145 мм, при этом радиус круговой траектории, описываемой сварочными линейками, R=99 мм, угол поворота сварочных линеек при контакте их с упаковочной пленкой во время запечатывания пакета α=20°, a ускорение сварочных линеек при разгоне и торможении установлено равным Ак=10000 град/сек. Тогда электронное управляющее устройство вычисляет скорость движения полимерной пленки Vп=265 мм/сек, скорость сварочных линеек в момент взаимодействия их с полимерной пленкой Vк=153 град/сек. В результате максимальная скорость сварочных линеек V=984 град/сек. Вычисленные скорости Vк и V позволяют электронному управляющему устройству управлять третьим двигателем, приводящим в движение механизм поперечной сварки, включающий в себя сварочные линейки.
Графическое изображение зависимости скорости вращения сварочных линеек от угла поворота сварочных линеек в соответствии с изложенным примером показано на фиг. 3. За 0° принято положение полного смыкания сварочных линеек при поперечном запечатывании пакета. Вся фаза поперечного запечатывания пакета соответствует углу α, находящемуся в области контакта сварочных линеек с полимерной пленкой, при этом сварочные линейки вращаются со скоростью Vк, фаза ускоренного движения сварочных линеек соответствует углу β, при этом происходит разгон сварочных линеек с ускорением Ак, последующее их движение со скоростью V и торможение сварочных линеек с тем же численным значением ускорения Ак.
Таким образом, работа третьего двигателя, приводящего в движение механизм поперечной сварки полимерной пленки, включающий в себя сварочные линейки, сводится к выполнению соотношения связывающего между собой максимальную скорость сварочных линеек, скорость сварочных линеек в момент взаимодействия их с полимерной пленкой, ускорение сварочных линеек на участке их круговой траектории, соответствующей разгону и торможению, и скорость полимерной пленки, что способствует точности синхронизации работы двигателей.