УНИВЕРСАЛЬНАЯ УПАКОВОЧНАЯ МАШИНА

Полезная модель относится к упаковочной технике и может быть использовано при проектировании малогабаритных упаковочных машин для упаковки пищевых и непищевых изделий различной формы и размеров, выполненными по технологической схеме «флоу-пак».
В упаковочном оборудовании широко используют электрический привод, который имеет существенные преимущества перед пневматическими приводами. Это простота получения механических движений непосредственно из электрической энергии; удобство подведения энергии к оборудованию; система управления приводом не требует преобразования энергии управления в другой вид энергии. Электродвигатели изготовляют мощностью от десятых долей ватта до десятков мегаватт. Коэффициент полезного действия электрического привода достаточно высок.
Примером технического решения с использованием только электрического привода является механизм, описанный в патенте ЕР №1495976 (опубл. 01.12.2005), включающий в себя две взаимно перемещающиеся рамки, содержащие губки, закрепленные на плитах, которые жестко связаны с опорами с помощью штоков, электродвигатель, на редукторе которого расположены два стержня каждый из которых соединен с одной стороны с перемещающейся перпендикулярно направлению движения губок подвижной частью привода, а с другой стороны соединен с опорами губок.
Недостатком описанного устройства является недостаточно высокое качество изготовления пакета. Кроме того, в данном устройстве в качестве привода используется линейный двигатель, что обуславливает присутствие радиальной нагрузки на направляющие втулок, в которых двигаются штоки рамок. Радиальные нагрузки снижают надежность устройства.
Кроме того электрический привод имеет достаточно большую инерционность. Большая инерционность ротора обусловливает достаточно большие габаритные размеры этих двигателей. По этим причинам в некоторых случаях использование электрических приводов, особенно вблизи рабочего пространства исполнительных механизмов автоматизированного оборудования, становится неприемлемым. Для согласования нагрузочных и скоростных характеристик электродвигателя с нагрузочными и скоростными характеристиками исполнительных механизмов упаковочного оборудования необходимо использовать механические передачи увеличивающие габариты оборудования и усложняющие его конструкцию.
Поэтому в упаковочной технике для автоматизации применяют и пневматические средства автоматизации. Пневматический привод обладает следующими достоинствами: относительной простотой конструкцией пневматических двигателей, как для поступательных, так и для вращательных движений; сравнительной легкостью выбора места установки пневмодвигателей при выборе компоновочной схемы оборудования; быстродействием, связанным с высокой скоростью срабатывания пневматических исполнительных механизмов в результате их малой инерционности, надежностью работы в широком диапазоне температур; возможностью сравнительно простыми средствами обеспечить автоматизацию привода, защиту от перегрузок.
Но вместе с тем у пневматических приводов имеются следующие недостатки, ограничивающие их применение: низкий КПД, обусловленный необходимостью предварительно механическую работу затратить для привода компрессорных установок для получения сжатого воздуха; низкое быстродействие пневматических систем управления по сравнению с электронными системами, необходимость приобретения автономного компрессора.
Поэтому наиболее часто в упаковочных машинах используют комбинированные привода - электродвигатели и пневматику.
Примером упаковочной машины в которой используется два вида приводов, является универсальная упаковочная машина (патент RU №2471690 опубл. 10.01.2013 г)
Универсальная упаковочная машина для упаковывания продуктов с использованием термосвариваемой пленки, содержащая корпус машины и установленные на поворотной в вертикальной плоскости платформе узел размотки и подачи пленки, формирователь рукава, узел продольной сварки, включающий термосварочные и протягивающие ролики, которые приводятся в действие электродвигателем, узел поперечной сварки состоящий из верхней и нижней прямоугольных губок с расположенными внутри них термоэлектронагревателями и выдвижного ножа для отрезки упаковки, размещенного в пазу нижней губки и соединенного с пневмоприводом, причем губки прикреплены к плитам, перемещаемым по направляющим навстречу друг другу, перемещение плиты с нижней губкой осуществляют штоком пневмопривода, а с верхней губкой - посредством соединения штока с коромыслами, которые связаны с соответствующим рычажным механизмом.
Недостатком описанной выше упаковочной машины является требование автономного компрессора, что в малогабаритной машине является существенным недостатком, накладывающим ограничение на ее использование. Компрессор не входит в состав машины и его необходимо приобретать дополнительно, т.е. возрастает стоимость всей машины, причем автономный компрессор имеет достаточно большие габариты по сравнению с малогабаритной машиной, что приводит к увеличению минимальной рабочей площади, необходимой для работы машины. Кроме того, компрессор имеет низкий к.п.д., что обуславливает большое энергопотребление всей машины в целом.
Целью заявляемой полезной модели является повышение к.п.д. машины и уменьшение ее габаритов и стоимости.
Поставленная цель достигается тем, что в универсальную упаковочную машину, состоящую из рулонодержателя, узла размотки и подачи пленки, формирователя рукава, узла продольной сварки, включающего термосварочные ролики, установленные на направляющих и приводимые в действие мотор-редуктором, узла поперечной сварки, состоящего из верхней и нижней прямоугольных губок с расположенными внутри них термоэлектронагревателями и ножа для отрезки упаковки, причем губки прикреплены к плитам, перемещаемым по направляющим навстречу друг другу, дополнительно введены мотор-редуктор, ресивер и, как минимум, два пневмоцилиндра, образующие встроенный в машину компрессор, причем мотор-редуктор снабжен кривошипно-шатунным механизмом, осуществляющим перемещение плит узла поперечной сварки, а штоки двух пневмоцилиндров, имеющих пневматическую связь с ресивером, закреплены симметрично на одной из плит узла поперечной сварки.
Упаковочная машина дополнительно содержит третий пневмоцилиндр, шток которого касается одного из термосваривающих роликов узла продольной сварки, установленного с возможностью отведения в горизонтальной плоскости при остановке упаковочного материала, причем с другой стороны для возврата в рабочее положение указанного ролика установлена пружина.
Повышение к.п.д. происходит за счет исключения автономного источника сжатого воздуха (компрессора). Необходимое давление воздуха в ресивере обеспечивается за счет имеющегося мотор-редуктора выполняющего две функции: перемещение плит узла поперечной сварки и обеспечение необходимого давления в ресивере при помощи пневмоцилиндров.
Уменьшение габаритов и стоимости машины обусловлено тем, что использует только один вид привода - мотор-редуктор, т.е. для работы заявляемой машины не требуется автономный компрессор. Сжатый воздух, необходимый для работы элементов пневматики обеспечивается за счет встроенного в машину компрессора.
Заявляемая упаковочная машина поясняется чертежами, где:
Фиг.1 Общий вид машины.
Фиг.2 Механизм продольной сварки.
Фиг.3 Механизм поперечной сварки
Заявляемая универсальная упаковочная машина (фиг.1 и фиг.2, фиг.3,) содержит основание 1 (фиг.1), на котором установлены блок управления 2 (фиг.1), вал размотки пленки (фиг.1), 3, узел 4 (фиг.1), размотки и подачи пленки. На основании установлены пластины 5 и 6 (фиг.1), образующие каркас, имеющий возможность поворота в вертикальной плоскости, в котором закреплены регулируемый формирователь рукава пленки 7 (фиг.1), с направляющими роликами 8 (фиг.1), ролики протяжки 9 (фиг.2,), первый сваривающий ролик 10 (фиг.2,), и второй сваривающий ролик 11 (фиг.2), подпружиненный пружиной 12 (фиг.2) и касающийся штока пневмоцилиндра 13 (фиг.2), ролики установлены подшипниковых корпусах 14, 15 (фиг.2) и приводятся в движение мотор-редуктором (чертежах не показан). Упомянутый каркас содержит также поперечные плиты 16 и 17 (фиг.3) со сваривающими губками и отрезным ножом, которые приводятся в движение мотор-редуктором 18 (фиг.3), посредством кривошипно-шатунного механизма 19 (фиг.3). На поперечной плите 17 (фиг.3) закреплены штоки пневмоцилиндров 20 и 21 (фиг.3), связанные пневматически с ресивером 22 (фиг.2). Машина содержит отводящее устройство 23 (фиг.1).
Примеры выполнения описанных деталей машины: основание 1, пластины 5 и 6, формирователь рукава (загрузочное устройство) и т.д. приведены в патенте на полезную модель RU 105264 опубл. 10.06.11
Устройство работает следующим образом:
Исходное положение пластины формирователя рукава 7 установлены в положение, соответствующее упаковываемому продукту (угол наклона машины должен быть таким, чтобы, продукт перемещается внутри упаковки под действием силы тяжести), на валу размотки пленки 3 находится рулон с пленкой (на чертежах не показан), пленка через узел размотки 4, формирователь рукава 7 и направляющие ролики 8, заведена между протягивающими 9 и сваривающими 10 и 11 роликами. Ролик 11 поджат к ролику 10 пружиной 12. Поперечные плиты 16 и 17 со сваривающими губками и отрезным ножом разведены.
При помощи контроллера, расположенного в блоке управления 2 программно задают основные параметры работы упаковочной машины (скорость протяжки пленки, необходимая длина пакета, требуемая температура сварочных роликов, требуемая температура сварочных губок и пр.).
При подаче питания на упаковочную машину происходит разогрев сварных роликов и сваривающих губок. Мотор-редуктор 18 начинает вращение. Кривошипно-шатунный механизм 19 преобразует вращательное движение в поступательное и передает его на поперечные плиты 16, 17. Происходит сближение плит 16 и 17 движение штоков пневмоцилиндров 20, 21. При этом пневмоцилиндрами 20, 21 подается воздух в ресивер 22, где создается необходимое давление, которое может контролироваться по манометру (на рисунках не показан).
Далее подается питание на второй мотор-редуктор, который осуществляет вращение роликов, обеспечивая протягивание пленки. Полоса пленки с рулона (на чертежах не показан) через направляющие ролики 8 подводится к регулируемому формирователю рукава пленки 7, где сворачивается в рукав. Упаковываемые продукты подаются внутрь рукава. Сформированный рукав с помещенным продуктом проходит между роликами протяжки 9 и роликами сварки 10, 11 продольного шва пленки. Ролики 9, 10, 11 тянут пленку за сложенные вместе края, одновременно сваривая их. Далее мотор-редуктор протягивания пленки останавливается, сжатый воздух из ресивера 22 подается в пневмоцилиндр 13, шток которого, выдвигаясь, отводит ролик 11, тем самым предотвращается прожиг пленки при остановке упаковочного материала. Установленные на плитах 16, 17 поперечные сваривающие губки с отрезным ножом, которые приводятся в движение мотор-редукторм 18, по сигналу с блока управления отрезают рукав. Одновременно с отрезкой рукава поперечные сваривающие губки сваривают два шва: второй поперечный шов уже запакованного продукта и первый поперечный шов последующей упаковки. Время срабатывания поперечных сваривающих губок определяет блок управления. При разведении сваривающих губок происходит сброс воздуха из пневмоцилиндра 13, шток его возвращается в исходное положение, и ролик 11 под действием пружины 12 смыкается с роликом 10. Готовые упаковки с продуктом, двигаясь под действием силы тяжести, из отводящего устройства 23 поступают в тару (на чертежах не показана). Цикл повторяется.
Устройство прошло испытания в опытно-промышленных условиях, где подтвердилась его высокая надежность и эффективность.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент EP 1495976 МПК B65B 65/02 опубл. 01.12.2005 г.
2. Патент РФ 2471690 МПК B65B 51/22 опубл. 10.01.2013 г
3. Патент РФ 105264 МПК B65B 9/00 опубл. 10.06.11