ПОДЪЕМНОЕ УСТРОЙСТВО
HOISTING DEVICE

Изобретение относится к подъемному устройству, в частности для машины для запечатывания лотков. Здесь термин «лоток» означает любой контейнер, имеющий обращенное вверх отверстие, к которому необходимо прикрепить путем термосваривания пленку.
В пищевой промышленности распространенной практикой является упаковка пищевых продуктов в запечатанные путем термосваривания лотки. Обычно лотки транспортируются по конвейеру и заполняются требуемыми пищевыми продуктами. Затем лоток подается, типично вместе с множеством других лотков, на машину для запечатывания лотков.
Машина для запечатывания лотков типично содержит нижнюю часть рабочего органа, на которой размещается лоток (лотки), и верхнюю часть рабочего органа. Нижняя часть рабочего органа поднимается в направлении верхней части рабочего органа с помощью подъемного механизма, и верхняя и нижняя части рабочего органа зажимают вместе, чтобы получить герметичное уплотнение. Нижняя часть рабочего органа имеет выталкивающую плиту, которая опускает лотки в углубление, когда нижняя часть рабочего органа поднимается в направлении верхней части рабочего органа. Затем может осуществляться процесс запечатывания.
Известны подъемные механизмы, использующие подъемный винт с приводом от двигателя для подъема нижней части рабочего органа. Однако когда осуществляется процесс запечатывания, на подъемный винт действует большое усилие, которое намного больше нагрузки, прикладываемой к винту во время подъема нижней части рабочего органа. Это большое усилие, действующее на подъемный винт, может привести к его изгибу, что имеет серьезные последствия не только для производительности машины для запечатывания лотков, но также с точки зрения безопасности.
Для устранения этой проблемы обычно винт изготавливают относительно большого диаметра, чтобы улучшить его прочностные характеристики для защиты от изгиба. Это ведет к росту стоимости, так как для изготовления винта большего размера требуется больше материала, и также необходим более мощный двигатель для его привода.
Альтернативно или дополнительно, для уменьшения действующих на винт усилий может использоваться большой мощный электромеханический тормоз. Однако это также ведет к росту стоимости из-за увеличения сложности и потребления энергии.
Требуется подъемный механизм для машины для запечатывания лотков, в котором предотвращается проблема возникновения изгиба или повреждения подъемного механизма под действием высоких нагрузок, вызываемых процессом запечатывания, без негативного влияния на эффективность, скорость и стоимость.
US 2009 0288365 раскрывает упаковочную машину, имеющую подъемное устройство. Подъемное устройство предпочтительно имеет два винта, каждый из которых прикреплен к соответствующей подъемной плите с помощью опоры винта. На каждой подъемной плите также установлены два направляющих стержня, которые соединены на их верхнем конце с нижней частью рабочего органа. Когда нижняя часть рабочего органа поднимается в требуемое положение посредством винтов, приводятся в действие тормоза, независимо установленные на каждом направляющем стержне, тем самым исключается нежелательное опускание подъемного устройства во время работы. Так как подъемные плиты крепятся с помощью опор винта, винты удерживаются неподвижно, и они подвергаются только растяжению, что исключает риск возникновения изгиба.
Однако в US 2009 0288365 винты все еще подвергаются воздействию больших усилий, даже если они работают на растяжение. Конструкция винта должна учитывать эти усилия. Кроме того, опоры винта могут быть повреждены под действием этих усилий.
Согласно настоящему изобретению предлагается подъемное устройство, содержащее первый элемент и второй элемент; подъемный механизм, связанный с указанным первым элементом и выполненный с возможностью перемещения указанного первого элемента в направлении указанного второго элемента; третий элемент, связанный с указанным первым элементом и выполненный с возможностью перемещения путем скольжения через указанный второй элемент, когда указанный первый элемент перемещается в направлении указанного второго элемента; и защелкивающий механизм; при этом, когда заданное сжимающее усилие прикладывается к указанному третьему элементу, защелкивающий механизм фиксирует указанный второй элемент относительно указанного третьего элемента таким образом, что когда дополнительное сжимающее усилие прикладывается к указанному третьему элементу, указанный первый элемент и подъемный механизм будут изолированы от указанного дополнительного сжимающего усилия.
Главное преимущество настоящего изобретения состоит в том, что когда дополнительное сжимающее усилие прикладывается к третьему элементу, это усилие передается через защелкивающий механизм ко второму элементу. Этим обеспечивается изоляция первого элемента, и, что важно отметить, подъемного механизма, от дополнительного указанного сжимающего усилия. Это означает, что нет необходимости специально конструировать подъемный механизм с учетом указанного дополнительного усилия, что делает его изготовление более простым, и уменьшает количество требуемого материала.
Кроме того, защелкивающий механизм предпочтительно фиксирует второй элемент относительно третьего элемента автоматически при приложении заданного сжимающего усилия. Могут использоваться другие автоматические защелкивающие механизмы. Например, датчик давления может использоваться для обнаружения того, когда нижняя и верхняя части рабочего органа контактируют друг с другом, и электронная система может использоваться для включения фиксаторов. Автоматическая работа защелкивающего механизма позволяет использовать подъемный механизм согласно настоящему изобретению без непосредственного контроля его работы.
Предпочтительно, защелкивающий механизм содержит пружину, установленную между указанным третьим элементом и указанным первым элементом, причем во время работы пружина сжимается при приложении указанного сжимающего усилия к указанному третьему элементу, и указанное заданное сжимающее усилие соответствует заданной степени сжатия пружины. Альтернативно, вместо пружины может использоваться сжимаемая текучая среда.
В предпочтительном варианте осуществления защелкивающий механизм содержит кулачковую пластину для защелки, имеющий профилированную часть, причем указанная кулачковая пластина для защелки неподвижно соединена с указанным первым элементом, и при перемещении указанного первого элемента в направлении указанного второго элемента указанная профилированная часть направляет защелку таким образом, что она зацепляется с выступающей частью указанного третьего элемента. Возможно использование других защелкивающих механизмов, например, защелки с электромагнитным управлением.
В предпочтительном варианте осуществления первый элемент представляет собой плиту, и указанный третий элемент является удлиненным и связан с указанным первым элементом таким образом, что он выступает вдоль направления перемещения указанного первого элемента.
Предпочтительно, подъемный механизм представляет собой выполненный с возможностью поворота подъемный винт, связанный с первым элементом таким образом, что поворот указанного подъемного винта вызывает перемещение указанного первого элемента в плоскости, по существу перпендикулярной оси поворота указанного подъемного винта.
Преимуществом этого является то, что подъемный винт остается неподвижным, когда подъемная плита поднимается, что позволяет сделать установку более простой, так как нет необходимости учитывать перемещение подъемного винта.
Специалистам в этой области техники должно быть очевидно, что можно использовать другие подъемные механизмы. Например, первый элемент может перемещаться в направлении третьего элемента с помощью поршней или системы шкивов.
В предпочтительном варианте осуществления подъемное устройство дополнительно содержит один или более третьих элементов. Например, в одном варианте осуществления второй элемент также связан с указанным первым элементом через пружину и выполнен с возможностью перемещения путем скольжения через второй элемент. В этом варианте осуществления второй элемент обеспечивает дополнительную поддержку поднимаемого подъемным устройством объекта, поддерживаемого третьим элементом.
В одном варианте осуществления подъемный винт и указанный третий элемент или каждый из третьих элементов по существу параллельны.
Подъемное устройство может являться входить в состав подъемного устройства для рабочего органа, при этом подъемное устройство для рабочего органа дополнительно содержит нижнюю часть рабочего органа, прикрепленную к дистальному концу указанного третьего элемента или каждого из третьих элементов таким образом, что во время работы перемещение первого элемента ведет к перемещению указанной нижней части рабочего органа в направлении верхней части рабочего органа, и указанное заданное сжимающее усилие обусловлено контактом указанной нижней части рабочего органа и указанной верхней части рабочего органа.
В одном варианте осуществления подъемное устройство для рабочего органа используется в машине для запечатывания лотков, в которой имеется дополнительное сжимающее усилие из-за осуществления процесса запечатывания, когда верхняя и нижняя части рабочего органа находятся в контакте и образуют герметичное уплотнение. Однако подъемное устройство может использоваться в других установках, отличных от машины для запечатывания лотков, например, в машинах для горячего формования и в прессах.
В одном варианте осуществления подъемное устройство для рабочего органа дополнительно содержит второе подъемное устройство, причем указанная нижняя часть рабочего органа прикреплена к дистальному концу указанного третьего элемента или каждого из третьих элементов первого и второго подъемных устройств, и, дополнительно, первое и второе подъемные устройства работают синхронно.
Преимуществом этого варианта осуществления является то, что тем самым нижняя часть рабочего органа имеет большую поддержку, так как она поддерживается двумя подъемными устройствами. Это подъемное устройство для рабочего органа может использоваться в однорядной машине для запечатывания лотков.
В альтернативном варианте осуществления подъемное устройство для рабочего органа дополнительно содержит второе подъемное устройство и вторую нижнюю часть рабочего органа, прикрепленную к дистальному концу указанного третьего элемента или каждого из третьих элементов указанного второго подъемного устройства, и указанные первое и второе подъемные устройства работают независимо. Также может быть обеспечена независимая верхняя часть рабочего органа, соответствующая второй нижней части рабочего органа.
Этот вариант осуществления обеспечивает большую гибкость подъемного устройства для рабочего органа во время работы, особенно, например, при его использовании в двухрядной машине для запечатывания лотков. Например, один ряд может использоваться для больших лотков, которые запечатываются по три одновременно, а второй ряд использоваться для запечатывания небольших лотков, которые запечатываются по четыре одновременно и с большей скоростью. Независимые подъемные устройства и части рабочего органа позволяют получить максимальную гибкость в такой ситуации, увеличивая производительность и эффективность машины для запечатывания лотков.
Далее будут описаны в сравнении с известным уровнем техники варианты осуществления настоящего изобретения, со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Фиг.1 - схематический вид сбоку в частичном разрезе подъемного устройства согласно варианту осуществления настоящего изобретения с подъемной плитой в нижнем положении.
Фиг.2 - вид, подобный фиг.1, но с подъемной плитой в верхнем положении.
Фиг.3 - вид подъемного устройства согласно настоящему изобретению при работе в однорядной машине для запечатывания лотков.
Фиг.4 - вид подъемного устройства согласно настоящему изобретению при работе в двухрядной машине для запечатывания лотков.
Фиг.5а - ступенчатый разрез подъемного устройства на фиг.1 и фиг.2, иллюстрирующий более подробно защелкивающий механизм.
Фиг.5b - другой ступенчатый разрез подъемного устройства на фиг.1 и фиг.2, иллюстрирующий более подробно защелкивающий механизм.
Фиг.6а - другой ступенчатый разрез подъемного устройства на фиг.1 и фиг.2, иллюстрирующий более подробно защелкивающий механизм.
Фиг.6b - другой ступенчатый разрез подъемного устройства на фиг.1 и фиг.2, иллюстрирующий более подробно защелкивающий механизм.
В нижеследующем описании термины, описывающие направление, такие как «поднятый», «опущенный», «верхний», «нижний» и т.п., используются для большей ясности при описании чертежей и не предназначены для ограничения изобретения.
На фиг.1 показано подъемное устройство, содержащее две стойки 1а, 1b, прикрепленные к подъемной плите 7. В этом варианте осуществления каждая стойка 1 выполнена с возможностью перемещения путем скольжения через корпусную конструкцию 9, окружающую указанную стойку, и каждая корпусная конструкция 9 установлена на неподвижной верхней плите 11. Могут использоваться другие средства установки корпусной конструкции.
Стойки могут иметь круглую или квадратную форму поперечного сечения. Могут использоваться другие формы поперечного сечения.
В приведенном ниже описании описывается одна стойка 1а, для удобства понимания.
Подъемная плита 7 поднимается в направлении верхней плиты 11 с помощью подъемного винта 2, который установлен с возможностью поворота в верхней плите 11 с помощью опор 2а и размещен во втулке 11 с резьбой в подъемной плите 7. Шестерня 3b закреплена на верхнем конце винта и соединена с двигателем 3 посредством зубчатого ремня 3а. Подъемный винт 2 поворачивается указанным двигателем 3, заставляя подъемную плиту 7 перемещаться вверх в направлении плиты 11 в плоскости, по существу перпендикулярной оси поворота.
Специалистам в этой области техники должно быть очевидно, что хотя на фиг.1 и фиг.2 показан подъемный винт 2, расположенный между двумя стойками 1а, 1b, причем стойки и подъемный винт по существу параллельны, это не является обязательным. Подъемное устройство согласно настоящему изобретению может содержать любое количество стоек.
Как можно увидеть на фиг.2, при повороте подъемного винта 2 подъемная плита 7 перемещается относительно подъемного винта 2. Преимуществом этого является упрощение установки подъемного механизма, так как подъемный винт 2 остается неподвижным относительно двигателя 3 и верхней плиты 11, и тем самым установка не должна учитывать перемещение подъемного винта. Могут использоваться другие средства для подъема подъемной плиты 7, например, гидравлические стойки, установленные под плитой, которые толкают ее вверх в направлении верхней плиты 11.
В варианте осуществления изобретения подъемное устройство, показанное на фиг.1, используется в машине для запечатывания лотков. В этом варианте осуществления лотки для запечатывания загружаются на нижнюю часть рабочего органа (20 на фиг.3), которая прикреплена к верхнему концу каждой стойки 1а, 1b. Когда подъемная плита 7 поднимается, нижняя часть рабочего органа поднимается в направлении верхней части рабочего органа (не показана). Нижняя часть рабочего органа имеет выталкивающую плиту, которая опускает лотки в углубление, когда нижняя часть рабочего органа поднимается в направлении верхней части рабочего органа. Нижняя и верхняя части рабочего органа вступают в контакт, и образуется герметичное уплотнение. Верхняя часть рабочего органа нагревается таким образом, чтобы запечатать пленку на лотке.
Подъемное устройство с двумя стойками, показанное на фиг.1 и фиг.2, упоминается как «модуль». В одном варианте осуществления, показанном на фиг.3, однорядная машина 100 для запечатывания лотков содержит два модуля 101, 102, расположенных бок о бок рядом друг с другом, с заданным шагом между четырьмя стойками. Оба модуля 101, 102 соединены с общим приводным двигателем 3 через зубчатый ремень, и все четыре стойки приводятся в действие вместе, поднимая нижнюю часть 20 рабочего органа машины для запечатывания лотков в направлении верхней части рабочего органа (не показана).
В другом варианте осуществления, показанном на фиг.4, два модуля 101, 102 могут использоваться в двухрядной машине 200 для запечатывания лотков. В этом варианте осуществления каждый модуль имеет отдельный приводной двигатель 3 и отдельные зубчатые ремни. Это позволяет каждому модулю работать независимо, допуская независимую работу двух отдельных нижних частей 20а, 20b рабочего органа. Здесь может использоваться общая верхняя часть рабочего органа (не показана) для обеих нижних частей 20а, 20b рабочего органа, или каждая нижняя часть рабочего органа может иметь соответствующую независимую верхнюю часть рабочего органа. Модули 101, 102 являются такими же, как показаны на фиг.3, но располагаются в обратном порядке в сравнении с однорядной машиной. Шаг между модулями может быть изменен, чтобы соответствовать конкретной двухрядной машине из-за асимметричной конструкции модулей.
Благодаря тому, что подъемное устройство согласно настоящему изобретению может использоваться в двухрядной машине с независимыми нижними частями 20а, 20b рабочего органа, это позволяет осуществлять одновременную упаковку и запечатывание лотков разных размеров, увеличивая производительность, что является преимуществом. Обеспечение возможности использования независимо работающих нижних частей рабочего органа также позволяет в каждом ряду запечатывать разное количество лотков за одну операцию. Например, по два лотка могут запечатываться одновременно на одном ряду, и по три одновременно на другом. Тем самым гибкость машины для запечатывания лотков дополнительно увеличивается.
Для поддержки нижней части рабочего органа машины для запечатывания может использоваться любое количество стоек. Например, одна стойка может использоваться для поддержки нижней части рабочего органа.
Для удобства понимания, в приведенном ниже описании описывается один модуль.
Прилагаемая к подъемному механизму нагрузка запечатывания, возникающая вследствие процесса запечатывания, значительно больше, чем нагрузка подъема, вызываемая подъемом нижней части рабочего органа, так как процесс запечатывания заставляет верхнюю и нижнюю части рабочего органа расходиться друг от друга. Подъемное устройство согласно настоящему изобретению позволяет изолировать подъемный винт 2 и двигатель 3 от воздействия нагрузки запечатывания, как описывается ниже. Тем самым подъемный винт 2 не должен быть таким же прочным, как в известном уровне техники, и поэтому он может иметь относительно небольшой диаметр, уменьшая до минимума стоимость изготовления и размеры механизма. Аналогичным образом, могут быть уменьшены размеры двигателя 3 и любого электромеханического тормоза, так как нет необходимости обеспечивать привод приводного винта 2 больших размеров или подъемного механизма, предназначенного выдерживать нагрузку запечатывания.
Когда нижняя часть рабочего органа первоначально вступает в контакт с верхней частью рабочего органа, двигатель 3 продолжает поворачивать подъемный винт 2, поднимая подъемную плиту 7 вверх и в направлении верхней плиты 11. Как показано на фиг.1 и фиг.2, корпус 13 пружины прикреплен к нижней стороне подъемной плиты 7, и в указанном корпусе 13 пружины размещаются две пружины 6, связанных с корпусом 13 пружины и стойкой 1а. Соответствующий корпус 13 пружины с двумя пружинами 6 предусмотрен для стойки 1b, однако для удобства понимания ниже подъемное устройство описывается со ссылкой на стойку 1а.
Когда двигатель 3 продолжает поворачивать подъемный винт 2 при контакте верхней и нижней частей рабочего органа, стойка 1а остается неподвижной, но подъемная плита 7 продолжает перемещаться вверх в направлении плиты 11, тем самым сжимая пружины 6. В настоящем варианте осуществления две пружины являются одинаковыми и тем самым сжимаются с одинаковой скоростью, хотя можно использовать и разные пружины. При достижении заданной степени сжатия пружин защелкивающий механизм соответственно осуществляет фиксацию корпусной конструкции 9 относительно стойки 1а. Защелкивающий механизм содержит защелки 4, расположенные на корпусной конструкции 9, которые зацепляются с каждой выступающей частью 12 на стойке 1а. Двигатель 3 останавливается в заданном положении, которое задается в устройстве управления двигателем (не показано), но его управление может также осуществляться с помощью датчика или переключателя, прикрепленного к механизму.
В варианте осуществления, показанном на фиг.1 и фиг.2, корпуса 13 пружин содержат, каждый, две пружины. Однако это не является обязательным, и может использоваться любое количество пружин, например, одна пружина. Альтернативно, вместо пружин может применяться гидравлическая система, использующая сжимаемую текучую среду.
Расположение корпусной конструкции 9 и пружины (пружин) 6 не ограничивается тем, которое описывается здесь. Например, корпус 13 пружины может быть установлен на верхней стороне подъемной плиты 7, при этом пружина (пружины) 6 растягиваются, когда подъемная плита 7 продолжает подниматься после того, как верхняя и нижняя части рабочего органа вступили в первоначальный контакт.
Так как сейчас стойки связаны с корпусными конструкциями 9 посредством защелок 4, прикладываемая к стойкам 1 нагрузка, возникающая вследствие процесса запечатывания, передается через защелки 4 к корпусным конструкциям 9. Тем самым подъемный винт 2 и двигатель 3 изолируются от этих больших нагрузок, так как стойки 1 связаны с подъемной плитой 7 через пружины 6, что является преимуществом.
Далее с помощью фиг.5а, 5b, 6а и 6b будет более подробно описан защелкивающий механизм. Защелкивающий механизм содержит защелки 4 и пружину 6, как было описано выше, а также кулачковую пластину 5 для защелки и следящие ролики 10. Его работа описывается ниже.
На фиг.5а, 5b, 6а, 6b показаны виды в ступенчатом разрезе по линии х-х'. На фиг.5а разрез выполнен через стойку 1а, и на фиг.5b разрез выполнен через кулачковую пластину 5 для защелки, на обоих чертежах до зацепления защелок 4. Оба вида относятся к одной стойке 1а и показаны рядом для облегчения сопоставления и не представляют две независимые стойки. На фиг.6а и 6b показаны подобные виды, но в состоянии, когда защелки 4 зацеплены.
Обращаясь к фиг.5b и 6b, кулачковая пластина 5 для защелки (далее называемая пластина защелки), неподвижно прикрепленная к подъемной плите 7, перемещается в направлении защелок 4, когда подъемная плита 7 поднимается. Защелки 4 содержат две комплементарные структуры 4а и 4b, обращенные друг к другу, как видно на фиг.5b и 6b. Каждая комплементарная структура 4а, 4b содержит следящий ролик 10 (далее называемый ролик).
Когда нижняя часть рабочего органа вступает в контакт с верхней частью рабочего органа, как описывалось выше, подъемная плита 7 продолжает подниматься и сжимает пружину (пружины) 6. Пластина 5 защелки, соединенная с подъемной плитой 7, вступает в контакт с роликами 10, в частности на профилированной части 14 пластины защелки. Пружина (пружины) 6 продолжают сжиматься до тех пор, пока при заданной степени сжатия пружина (пружины) не будут сжаты достаточно, чтобы переместить пластину 5 защелки дополнительно вверх, заставляя переместиться ролики 10 вдоль направляющей части 14 в углубленную часть 16 пластины 5 защелки.
В результате комплементарные структуры 4а и 4b перемещаются внутрь в направлении друг к другу и зацепляются с выступающими частями 12 стойки 1, как показано на фиг.5а и 6а. Двигатель 3 останавливается, когда защелки зацепляются с выступающими частями, и тем самым подъемная плита 7 становится неподвижной. Затем может осуществляться процесс запечатывания, и возникающие при этом высокие нагрузки передаются через защелки 4 к корпусной конструкции 9, тем самым подъемный винт 2 и двигатель 3 изолируются от указанных нагрузок.
После завершения процесса запечатывания двигатель 3 приводится в движение в обратном направлении, тем самым заставляя подъемную плиту 7 опускаться в направлении от верхней плиты 11. Пружины 6 при этом растягиваются, и при заданной степени их растяжения ролики 10 освобождаются из углубленной части 16 в пластине 5 защелки, и профилированная часть 14 плиты защелки заставляет комплементарные структуры 4а и 4b перемещаться обратно в их исходное положение. Комплементарные структуры удерживаются в их исходном положении за счет близкого расположения стойки, проходящей рядом с защелкой 4, как показано на фиг.5а. Тем самым освобождается выступающая часть 12 на стойке 1.
Хотя на фиг.1 и фиг.2 показаны две выступающие части 12 на противоположных сторонах стойки, может использоваться одна или более выступающих частей и соответствующих защелок 4. Аналогичным образом, хотя на чертежах показаны две пластины 5 защелки на подъемной плите 7 с противоположных сторон стойки 1а, может использоваться одна пластина 5 защелки или более двух пластин защелки.
Могут использоваться другие защелкивающие механизмы. Например, защелки с электрическим управлением могут зацепляться в требуемое время, используя устройство управления.
Когда подъемная плита 7 располагается в ее нижнем положении, запечатанные лотки могут быть перемещены с нижней части рабочего органа, например, с помощью захватных рук и конвейера, и незапечатанные лотки, которые должны запечатываться, могут быть перемещены на нижнюю часть рабочего органа для повторения процесса.
Описанный вариант осуществления не ограничивает подъемное устройство. Например, верхняя часть рабочего органа может перемещаться в направлении неподвижной нижней части рабочего органа. Подъемный механизм согласно настоящему изобретению может также использоваться вместе с двухрядным устройством, например, QX-1000, изготавливаемым компанией Ishida Europe Limited, Бирмингем, Великобритания.
Хотя приведенное описание было сделано в отношении машины для запечатывания лотков, подъемное устройство согласно настоящему изобретению может иметь другие области применения.