УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТСАДКИ ИЗДЕЛИЙ С НАЧИНКОЙ

Предлагаемая полезная моделей относится к пищевой промышленности и касается устройства для отсадки изделий с начинкой.
Известно устройство для производства изделия в виде оболочки с начинкой, защищенное патентом RU 2223651 C2, опубл. 20.02.2004 г., A21C 9/06, которое содержит: отрезное устройство (диафрагму), состоящую из затворных элементов (ножей) и привода закрытия диафрагмы, сводящего и разводящего ножи; привода подъема диафрагмы, перемещающего ее вверх и вниз; приемного устройства и привода приемного устройства, перемещающего его вверх и вниз. Привод закрытия диафрагмы состоит из исполнительного двигателя и кулачкового механизма, определяющего кинематику перемещения ножей. Привод подъема-опускания диафрагмы состоит из исполнительного двигателя и кривошипно-шатунного механизма. Одновременно двигатель подъема диафрагмы, через кулачковый механизм, перемещает приемное устройство.
К недостаткам данного устройства можно отнести то, что кинематика перемещения ножей задается кулачковым механизмом, приводы подъема диафрагмы и приемного устройства механически связаны, причем последний приводится с помощью кулачкового механизма. Кулачковый механизм между двигателем и рабочими органами, имеет свою логику, что приводит к сложности переналадки устройства. Переналадки в процессе работы происходят регулярно и вызваны необходимостью перехода с изделия на изделие, и с поднастройкой устройства в процесс производства одного изделия. Для переналадки оператору необходимо остановить работу устройства, изменить механические регулировки или даже заменить кулачковый механизм. Все это лишает устройство гибкости, сказывается на качестве и сужает ассортимент выпускаемой продукции.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой полезной модели является устройство для отсадки изделий с начинкой, описанное в патенте на изобретение «Способ производства многослойных продуктов питания в оболочке» JP 8112056A, опубл. 07.05.1996 г., кл. A21C 11/16, A23G 3/20, принятое за ближайший аналог (прототип).
Устройство для отсадки изделий с начинкой, по прототипу, содержит диафрагму, состоящую из ножей, привод открытия-закрытия диафрагмы, сводящего и разводящего ножи, привод подъема диафрагмы, перемещающего ее вверх и вниз, приемного устройства и привод приемного устройства, перемещающего его вверх и вниз. Привод закрытия диафрагмы осуществляется исполнительным двигателем через кривошипно-шатунный механизм. В процессе сведения и разведения ножей (открытия и закрытия диафрагмы) двигатель меняет направление и скорость вращения. При этом кинематика движения ножей, определяется только двигателем (серводвигателем), который в свою очередь управляется контроллером. Привод подъема диафрагмы состоит из исполнительного двигателя и кулачкового механизма, перемещения вверх-вниз диафрагмы. Одновременно двигатель подъема диафрагмы, через кулачковый механизм, перемещает приемное устройство.
Преимуществами и общими признаками с предлагаемой полезной моделью является выполнение привода закрытия-открытия диафрагмы с серводвигателем без кулачкового механизма, управляемого контроллером, что соответствует современному уровню и тенденциям развития техники.
Однако при этом, описанное в качестве прототипа устройство, не лишено недостатков:
- во-первых, наличие механической связи между приводом подъема-опускания диафрагмы и приводом подъема-опускания приемного устройства;
- во-вторых, выполнение привода подъема-опускания диафрагмы и привода подъема-опускания приемного устройства с кулачковыми механизмами.
Наличие механической связи и кулачковых механизмов, имеющих свою механическую логику, не позволяет выполнить переналадку в автоматическом режиме, только с помощью смены программы в контроллере. Необходима ручная наладка. Каждая ручная наладка обязательно требует остановки оборудования и занимает несколько минут, то есть обычные десять контрольных замеров займут 20-30 минут. При каждом замере надо сделать не менее пяти изделий, при производстве первых четырех изделий - устройство выходит на рабочий режим и только пятое изделие становиться показательным, а предыдущие являются браком. Мало того, что выходит массовый брак, за это время исходный продукт сам может измениться и первое изделие не будет соответствовать пятидесятому по плотности, текучести и всем органолептическим качествам. В итоге сравнить первое изделие и последнее становится затруднительным.
В задачу предлагаемой полезной модели положено усовершенствование устройства для отсадки изделий с начинкой.
Технический результат от использования полезной модели заключается в упрощении наладки, расширении ассортимента и повышении качества выпускаемой продукции.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для отсадки изделий с начинкой, содержащем диафрагму, приемное устройство, привод открытия-закрытия диафрагмы с управляющим двигателем, выполненным в виде серводвигателя, привод подъема-опускания диафрагмы с управляющим двигателем, привод подъема-опускания приемного устройства, контроллер для синхронизации работы управляющих двигателей, привод подъема-опускания приемного устройства дополнительно содержит управляющий двигатель, при этом управляющий двигатель привода подъема-опускания диафрагмы и управляющий двигатель привода подъема-опускания приемного устройства выполнены в виде серводвигателей, серводвигатели приводов связаны между собой программно.
На фиг.1 приведен чертеж машины с устройством для отсадки изделий с начинкой, вид сбоку.
На фиг.2 приведен чертеж машины с устройством для отсадки изделий с начинкой, вид спереди.
На фиг.3 приведен чертеж диафрагмы с приводом открытия-закрытия устройства для отсадки изделий с начинкой.
На фиг.4 приведены схемы работы устройства для отсадки изделий с начинкой.
Конструктивно предлагаемое устройство для отсадки изделий с начинкой на фиг.1-3 содержит:
1 - диафрагму;
2 - приемное устройство;
3 - привод открытия-закрытия диафрагмы;
4 - управляющий двигатель привода открытия-закрытия диафрагмы;
5 - привод подъема-опускания диафрагмы;
6 - управляющий двигатель привода подъема-опускания диафрагмы;
7 - привод подъема-опускания приемного устройства;
8 - управляющий двигатель привода подъема-опускания приемного устройства;
9 - контроллер.
Схемы синхронизации работы рабочих органов устройства для отсадки изделий с начинкой приведены на фиг.4, где:
A - схема работы привода открытия-закрытия диафрагмы;
B - схема работы привода подъема-опускания диафрагмы;
C - схема работы привода подъема-опускания приемного устройства;
ОЗ
V - скорость открытия-закрытия диафрагмы;
ПО
V - скорость подъема-опускания диафрагмы;
t - время задержки открытия ножей диафрагмы.
Привод открытия-закрытия диафрагмы 3 выполнен с управляющим двигателем 4 в виде серводвигателя.
Привод подъема-опускания приемного устройства 7 содержит управляющий двигатель 8.
Контроллер 9 синхронизирует работу управляющих двигателей 4, 6, 8.
Управляющий двигатель 6 привода подъема-опускания диафрагмы 5 и управляющий двигатель 8 привода подъема-опускания приемного устройства 7 выполнены в виде серводвигателей.
Серводвигатели 4, 6, 8 приводов 3, 5, 7 связаны между собой с помощью автоматики.
Предлагаемое устройство для отсадки изделий с начинкой работает следующим образом.
Из экструдера в машину вертикально поступает продукт в виде непрерывной трубы из оболочки, внутри которой расположена начинка.
Диафрагма 1 с открытыми ножами, перемещается из верхнего положения вниз с помощью привода подъема-опускания диафрагмы 5, управляемого двигателем привода подъема-опускания диафрагмы 6. В середине движения, когда вертикальная скорость диафрагмы 1 выравнивается со скоростью истечения продукта, диафрагма 1 с помощью привода открытия-закрытия диафрагмы 3, управляемого двигателем открытия-закрытия диафрагмы 4, закрывается. При этом ножи сначала пережимают трубу продукта, формируя из оболочки верх и низ готового изделия, а затем полностью смыкаются и отрезают изделие. Приемное устройство 2 ловит отрезанный продукт. Возможны два варианта движения приемного устройства 2: в первом случае, приемное устройство 2 с помощью привода подъема-опускания приемного устройства 7, управляемого двигателем подъема-опускания приемного устройства 8, зафиксировано на определенной высоте; во втором случае, приемное устройство 2 перемещается вниз синхронно с диафрагмой 1. При этом, в первом варианте получают изделие в виде шара. Во втором варианте, когда ножи диафрагмы 1 открываются не сразу, а через время t, то готовое изделие расплющивается в зазоре между диафрагмой 1 и приемным устройством 2. В итоге получают изделие в форме шара приплюснутого сверху и снизу. Управление и синхронизация двигателей 4, 6, 8 осуществляется в автоматическом режиме с помощью контроллера 9. Вследствии этого, переналадка осуществляется автоматически, не требуется остановка устройства и его ручная наладка.
Переналадка в автоматическом режиме, в отличие от ручной переналадки, занимающей несколько минут, происходит мгновенно. Соответственно при автоматической переналадке в течении смены (восьми часов) можно выпускать 10 различных изделий, потерь времени на переналадку нет. Ассортимент выпускаемой продукции становится большим, размер партии может быть минимальным. При ручной переналадке - потерянное время, от десяти переналадок, составит час и более. В итоге экономически невыгодно при ручной переналадке выпускать в смену более трех различных изделий.
При долговременной работе устройства характеристики сырья (плотность, влажность, температура, текучесть и т.д.) естественным образом меняются. Настройки перестают быть оптимальными. В идеале требуется подналадка и неоднократная. Но если изделие в целом имеет удовлетворительный уровень качества, а переналадка ручная и продолжительная - то переналадка экономически не оправдана. При автоматической переналадке, не требующей остановки оборудования, можно стремиться к оптимизации, в итоге качество продукции возрастает.
Наличие автоматической переналадки позволяет осуществлять самонастройку устройства - принципиально невозможную при ручной переналадке. Пример автоматической самонастройки - устройство, по программе контроллера, выдает подряд (на рабочей скорости) десять изделий, отличающихся друг от друга последовательным изменением одного параметра, например, расстояния от диафрагмы 1 до приемного устройства 2. В результате последовательно выходят десять готовых изделий, отличающихся по данному параметру. Оператор может выбрать лучший вариант и зафиксировать это в программе.
Предлагаемое устройство для отсадки изделий с начинкой может работать по трем различным циклам.
Цикл №1:
- ножи диафрагмы 1 режут с постоянной скоростью,
- подъем-опускание диафрагмы 1 с постоянной скоростью,
- приемное устройство постоянно находиться в крайней низшей точке.
Классический режим работы машин с механической регулировкой - стандартный для машин 1970-1995 годов.
При работе по циклу №1 скорость опускания диафрагмы 1 определяют необходимым весом изделия (количеством циклов в минуту), соответственно, как правило, скорость опускания диафрагмы 1 и скорость истечения продукта не совпадают, поэтому ножи в процессе резания могут стаскивать оболочку с начинки или наоборот натягивать оболочку на начинку. В любом случае процесс становиться неоптимальным. При работе по циклу №2 данной проблемы нет.
Цикл №2:
- ножи диафрагмы 1 режут с переменной скоростью: на этапе сдавливания (пережатая) оболочки с начинкой скорость небольшая, на этапе отрезания скорость ножей гораздо выше, варьирование скоростей определяется толщиной оболочки и ее упруго-восстанавливающими свойствами;
- подъем-опускание диафрагмы 1 с переменной скоростью: в момент смыкания-размыкания ножей скорость опускания диафрагмы 1 выравнивается со скоростью истечения продукта;
- приемное устройство 2 программно установлено на определенной высоте, наилучшей для приема данного продукта.
Цикл №3:
- ножи диафрагмы 1 режут с переменной скоростью: после отрезания изделия ножи остаются в сомкнутом состоянии и при относительном подъеме приемного устройства 2 (сокращении расстояния между диафрагмой и приемным устройством) прижимают изделие, в этом случае получается изделие в виде шара приплюснутого сверху и снизу;
- подъем-опускание приемного устройства 2 с переменной скоростью синхронизировано с подъемом-опусканием диафрагмы 1.
Все три цикла могут выполнять подряд в автоматическом режиме, без ручной наладки. Такая схема может использоваться при демонстрации возможностей машины на выставке и при режиме автоматической наладки нового изделия.
Таким образом, выполнение приводов с управляющими двигателями в виде серводвигателей, связанных между собой программно, исключает ручные наладки устройства, что способствует упрощению наладки, расширению ассортимента и повышению качества выпускаемой продукции.