УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РАСКРЫТИЯ, УДЕРЖАНИЯ И ЗАКРЫТИЯ ГИБКИХ КОНТЕЙНЕРОВ

Полезная модель относится к оборудованию для расфасовки сыпучих продуктов в гибкие контейнеры из различных материалов, в частности к устройствам для захвата, раскрытия, удержания гибких контейнеров в процессе их наполнения сыпучим материалом с возможностью последующего закрытия их горловины для прошивки, и может быть использована в пищевой, перерабатывающей, химической промышленности, строительстве и сельском хозяйстве.
Известно устройство для раскрытия и надевания мешков на загрузочный патрубок (Патент РФ №2050308, МПК В65В 7/00, 1995 г.), содержащее вакуумный захват, закрепленный неподвижно на рычаге, установленном с возможностью осевого перемещения на валу. Вал смонтирован на раме, на ней же закреплен неподвижно привод продольного перемещения рычага. На валу неподвижно установлен кронштейн и шарнирно соединенная с ним поворотная пластина. Один конец пластины связан посредством пружины с кронштейном и взаимодействует с укрепленным на рычаге упором, выполненным в виде ролика, а другой -взаимодействует с боковой кромкой мешка. Нижняя часть загрузочного патрубка выполнена из двух разъемных по вертикали частей. Дальняя от вакуумного захвата часть загрузочного патрубка выполнена с приводом горизонтального возвратно-поступательного перемещения. Ближняя к вакуумному захвату часть патрубка установлена неподвижно и выполнена с шарнирно соединенными с ней боковыми поворотными стенками, связанными через систему рычагов с приводом горизонтального возвратно-поступательного перемещения.
Данное устройство позволяет захватывать мешок, лежащий на подъемном столе, раскрывать его и надевать на загрузочный патрубок для наполнения сыпучим материалом. Однако после наполнения мешок опускается на ленту транспортера с непрошитой горловиной и в таком виде отправляется на последующую операцию прошивки, при этом может произойти потеря части сыпучего материала, находящегося в мешке. Причем закрытие мешков для прошивки осуществляется вручную, что делает невозможным полную автоматизацию процесса расфасовки. Это сужает технологические возможности устройства. Выполнение нижней части загрузочного патрубка в виде двух разъемных частей может привести к разрыву горловины мешка при его надевании. При этом снижается производительность и надежность устройства, особенно при использовании тары из воздухопроницаемых материалов.
Известно устройство для захвата вакуумом (Заявка на патент США №2014/0062112, МПК B25J 15/06, 2012 г.), которое может использоваться в системе вакуумной транспортировки. Устройство включает в себя канал подачи, проходящий от нижнего конца боковой стенки захватного корпуса, имеющего выпускной канал, к всасывающему отверстию, расположенному ниже нижнего конца выпускного канала. Кроме того, на нижнем конце корпуса захвата установлен воздуховод, который предназначен для перемещения сжатого воздуха только вверх от нижней части выпускного канала.
Устройство вакуумного захвата может предотвратить нежелательное попадание сжатого воздуха в часть всасывающей присоски, расположенную в нижней части вакуумного захватного устройства, поэтому захватное устройство может быстро и эффективно захватить и удержать объект с помощью вакуума. Однако недостатком устройства является сложность конструкции, а также ее изготовления. Кроме того, отсутствует возможность частичного включения и отключения вакуумного захвата, что исключает возможность манипулирования формой и состоянием удерживаемого объекта, например, открывать и закрывать гибкий контейнер.
Известно вакуумное захватное устройство (Авторское свидетельство №1623937, МПК В66С 1/02, 1988 г.), содержащее выполненный из эластичного материала корпус с вакуумными камерами, сообщающимися вакуумпроводом с источником вакуума.
Изобретение может быть использовано в автоматах и полуавтоматах для захвата, транспортирования и последующей укладки деталей, имеющих плоские поверхности с перфорацией или углублениями, а также как схват манипулятора. Однако недостатком данного вакуумного захватного устройства является отсутствие возможности отключения его частей, что не позволяет манипулировать формой захватываемой детали, например, формой гибкого контейнера для его открывания и закрывания.
Наиболее близким техническим решением является устройство для автоматического раскрытия, удержания и закрытия гибких контейнеров (Полезная модель РФ №155000, МПК В65В 7/02, В65В 5/00, 2015 г.), содержащее захватный и раскрывающий механизмы, выполненные в виде вакуумных захватов, установленных на пневмоцилиндрах, при этом пневмоцилиндр захватного механизма шарнирно смонтирован на раме с возможностью поворота с помощью поворотного пневмоцилиндра, а вакуумный захват раскрывающего механизма установлен на пневмоцилиндре зеркально вакуумному захвату захватного механизма. Стопа гибких контейнеров находится на подъемном столе внутри рамы. Лента транспортера расположена под загрузочным патрубком, выполненным с возможностью линейного вертикального перемещения.
Данное устройство позволяет выполнить захват, раскрытие, удержание при наполнении и закрытие для прошивки горловины гибкого контейнера. Однако недостатком устройства является невысокая эффективность манипулирования гибким контейнером из воздухопроницаемого материала. Это связано со значительными утечками, возникающими в вакуумных захватах, имеющих вакуумные присоски достаточно большого размера, взаимодействующие с захватываемым воздухопроницаемым материалом. Что снижает надежность захвата и удержания гибкого контейнера при транспортировке и наполнении, и повышает вероятность неправильного открытия и удержания тары. Это может привести к браку в процессе расфасовки, потере части сыпучего материала, повышенному пылевыделению, а также снижению производительности процесса в целом.
Задачей технического решения является комплексная автоматизация процесса расфасовки сыпучих материалов в гибкие контейнеры.
Технический результат полезной модели заключается в повышении эффективности удержания и манипулирования гибкими контейнерами из воздухопроницаемых материалов при их наполнении.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для автоматического раскрытия, удержания и закрытия гибких контейнеров, содержащем установленные на раме захватный механизм, состоящий из вакуумного захвата, соединенного со штоком пневмоцилиндра, шарнирно закрепленного на раме и выполненного с возможностью поворота относительно оси, проходящей через его центр, посредством жесткого смонтированного на корпусе пневмоцилиндра стержня, шарнирно соединенного с другим пневмоцилиндром, и расположенный напротив захватного механизма раскрывающий механизм, состоящий из пневмоцилиндра и соединенного со штоком пневмоцилиндра вакуумного захвата, при этом вакуумные захваты захватного и раскрывающего механизмов выполнены в виде брусков с системой внутренних разветвленных каналов, открывающихся на рабочей поверхности вакуумными камерами, выполненными в форме усеченного конуса, обращенного своим большим диаметром к рабочей поверхности вакуумного захвата.
Отличиями заявляемого устройства является его конструктивное исполнение, при котором вакуумный захват захватного механизма выполнен в виде нескольких (не менее трех) брусков, внутри которых выполнена система внутренних разветвленных каналов. Все каналы связаны с источником вакуума с возможностью независимого подключения брусков. По всей рабочей (нижней) поверхности брусков хаотично или упорядоченно расположены вакуумные камеры - отверстия в виде усеченных конусов, ориентированных своим большим основанием к рабочей поверхности и связанных с системой внутренних разветвленных каналов.
Таким образом, наличие большого количества небольших по размеру вакуумных камер позволяет значительно повысить эффективную площадь захвата гибкого контейнера из воздухопроницаемого материала, так как уменьшаются утечки воздуха через отверстия в поверхности гибкого контейнера в области его взаимодействия с вакуумной камерой вакуумного захвата. Выполнение захватного механизма в виде нескольких независимых блоков (брусков) с возможностью независимого подключения их к источнику вакуума и наличие раскрывающего механизма позволяет осуществлять автоматическое манипулирование формой горловины гибкого контейнера при его захвате, раскрытии, подаче на позицию расфасовки и последующем закрытии.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемого устройства при наполнении гибкого контейнера; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема вакуумного захвата захватного и раскрывающего механизма, главный вид, на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3, на фиг. 5 - схема вакуумного захвата захватного механизма, вид снизу (со стороны рабочей поверхности).
Устройство для автоматического раскрытия, удержания и закрытия гибких контейнеров содержит захватный механизм 1, состоящий из пневматического цилиндра 2 двухстороннего действия и вакуумного захвата 3, состоящего из центральных 4 и крайних 5 брусков (секций), закрепленного на П-образном рычаге 6, связанном со штоком пневмоцилиндра 2.
Пневмоцилиндр 2 шарнирно установлен на раме 7 и выполнен с возможностью поворота вокруг оси, проходящей через центр пневмоцилиндра параллельно его основанию. Для этого на корпусе пневмоцилиндра 2 жестко закреплен стержень 8, шарнирно связанный со штоком пневмоцилиндра 9 двухстороннего действия, шарнирно установленного на раме 7.
Раскрывающий механизм 10 установлен на раме 7 напротив захватного механизма 1 и состоит из пневматического цилиндра 11 двухстороннего действия и вакуумного захвата 12, расположенного зеркально центральным брускам 4 вакуумного захвата 3 захватного механизма 1 и закрепленного на П-образном рычаге 13 и связанного со штоком пневмоцилиндра 11.
Стопа пустых, непрошитых с одной стороны (горловины) гибких контейнеров 14 находится на подъемном столе 15 внутри рамы 7.
Лента транспортера 16 расположена под загрузочным патрубком 17, причем расстояние от ее поверхности до верхней части вакуумных захватов 3 и 12 захватного 1 и раскрывающего 10 механизма немного меньше длины заполненного гибкого контейнера 14. Загрузочный патрубок 17 закреплен на пневмоцилиндре 18 двухстороннего действия и выполнен с возможностью линейного вертикального перемещения.
Каждый брусок вакуумного захвата 3 и 12 представляет собой корпус, с системой внутренних разветвленных каналов 19, связанных с источником вакуума (не показан) через отверстия 20 и выполненных с возможностью независимого подключения к источнику вакуума каждого бруска (секции).
На рабочей (нижней) поверхности брусков система внутренних разветвленных каналов 19 открывается вакуумными камерами 21, выполненными в виде усеченных конусов, ориентированных своим большим основанием к рабочей поверхности и расположенных упорядоченно или хаотично по всей рабочей поверхности вакуумного захвата 3 и 12.
При этом суммарные линейные размеры центральных брусков 4 вакуумного захвата 3 захватного механизма 1 соответствуют размерам вакуумного захвата 12 раскрывающего механизма 10, выполненного аналогичным образом (показано пунктиром на фиг.3 - 5), и составляют не менее половины ширины гибкого контейнера 14. А размеры крайних брусков 5 вакуумного захвата 3 захватного механизма 1 подбираются таким образом, что длина рабочей поверхности всего вакуумного захвата 3 захватного механизма 1 равна ширине горловины закрытого гибкого контейнера 14.
Устройство для автоматического раскрытия, удержания и закрытия гибких контейнеров работает следующим образом.
Первоначально осуществляется настройка захватного механизма 1 и раскрывающего механизма 10 в зависимости от размера гибких контейнеров 14. При этом устанавливается требуемое количество брусков и расстояние между вакуумными захватами 3 и 12, а также длина хода штоков пневмоцилиндров 2 и 11. Причем настройка осуществляется таким образом, чтобы величина хода и скорость движения их штоков была одинаковой. Для задания конечных положений поворота пневмоцилиндра 2 осуществляется настройка величины хода штока пневмоцилиндра 9. Задаются конечные положения загрузочного патрубка 17 настройкой величины хода штока пневмоцилиндра 18, а также производится настройка скорости и высоты подъема стола 15 при необходимости и в зависимости от цикла расфасовки. Подъемный стол 15 обеспечивает постоянный уровень положения верхнего гибкого контейнера 14, лежащего в стопе. Синхронизируется работа ленты транспортера 16, захватного механизма 1, раскрывающего механизма 10 и загрузочного патрубка 17. Полный цикл расфасовки задается и отрабатывается системой управления (не показана).
В исходном состоянии стопа гибких контейнеров 14 расположена горизонтально на подъемном столе 15 в положении, при котором все непрошитые горловины гибких контейнеров ориентированы в сторону ленты транспортера 16 и загрузочного патрубка 17. Пневмоцилиндр 2 расположен горизонтально (шток пневмоцилиндра 9 выдвинут), вакуумный захват 3 (в частности его центральные бруски 4) и вакуумный захват 12 расположены зеркально. Загрузочный патрубок 17 поднят.
При начале очередного цикла при втягивании штока пневмоцилиндра 9 пневмоцилиндр 2 с захватным механизмом 1 поворачивается на 90 градусов по часовой стрелке, при этом вакуумный захват 3 располагается над горловинами гибких контейнеров 14, лежащих в стопе. При выдвигании штока пневмоцилинрда 2 вакуумный захват 3 прижимается к поверхности горловины гибкого контейнера 14, лежащего сверху в стопе, между поверхностью гибкого контейнера 14 и вакуумными камерами 21 брусков 4, 5 вакуумного захвата 3 создается вакуум. Перемещение вакуумного захвата 3 в исходное положение (втягивание штока пневмоцилиндра 2) приводит к отделению верхнего гибкого контейнера 14 от стопы, при этом нижняя часть его горловины практически не провисает, так как захват осуществляется по всей ширине гибкого контейнера в районе его горловины.
Затем пневмоцилиндр 2 с захватным механизмом 1 посредством выдвигания штока пневмоцилиндра 9 поворачивается на 90 градусов против часовой стрелки в горизонтальное положение, вакуумный захват 3 располагается зеркально относительно вакуумного захвата 12 раскрывающего механизма 10. При этом шток пневмоцилиндра 2 выдвигается. Параллельно с этим выдвигается шток пневмоцилиндра 11 с вакуумным захватом 12. В вакуумных камерах вакуумного захвата 12 создается вакуум, аналогичный вакууму в вакуумных камерах вакуумного захвата 3. При этом вакуумные камеры крайних брусков 5 вакуумного захвата 3 отключаются от источника вакуума, в них создается давление, равное атмосферному, и они отпускают края горловины контейнера 14. Посредством одновременного втягивания штоков пневмоцилиндров 2 и 11 раскрывается горловина гибкого контейнера 14, при этом она равномерно удерживается по всей поверхности со стороны захватного механизма 1 с помощью вакуумных камер центральных брусков 4 вакуумного захвата 3, а со стороны раскрывающего механизма 10 - с помощью вакуумных камер вакуумного захвата 12. Основание гибкого контейнера 14 находится на ленте транспортера 16 непосредственно под загрузочным патрубком 17, который посредством выдвижения штока пневмоцилиндра 18 опускается внутрь горловины гибкого контейнера 14 до уровня вакуумных захватов 3 и 12. Начинается засыпка предварительно взвешенной порции сыпучего продукта. По окончании засыпки загрузочный патрубок 17 посредством втягивания штока пневмоцилиндра 18 поднимается в верхнее исходное положение, вакуумные захваты 3 и 12 сближаются и закрывают горловину гибкого контейнера 14 при втягивании штоков пневмоцилиндров 2, 11 и подготавливают гибкий контейнер для закупоривания (например, прошивки). После закупоривания гибкий контейнер 14 освобождается от вакуумных захватов 3 и 12 путем отключения вакуумных камер 21 от источника вакуума и, располагаясь на ленте транспортера 16, перемещается на пункт отгрузки (складирования), штоки пневмоцилиндров 2 и 11 втягиваются. Подъемный стол 15 поднимается на одну позицию. На этом цикл наполнения гибкого контейнера заканчивается.
Одним из способов изготовления подобных вакуумных захватов могут являться аддитивные технологии.
Использование предлагаемого устройства по сравнению с имеющимися обеспечивает существенное повышение эффективности удержания и манипулирования гибким контейнером из воздухопроницаемого материала при его наполнении. Это обеспечивается возможностью задействовать независимо друг от друга различные части вакуумного захвата захватного механизма и раскрывающий механизм, создавая в вакуумных камерах этих захватов нормальное давление или разряжение, таким образом создаются условия для захвата и удержания горловины гибкого контейнера по всей ее ширине во время захвата и транспортировки к загрузочному патрубку, это не позволяет гибкому контейнеру случайно открыться при транспортировке, что повышает надежность удержания. Отключение вакуумных камер крайних брусков (секций) вакуумного захвата захватного механизма от источника вакуума и одновременное подключение к источнику вакуума вакуумных камер вакуумного захвата раскрывающего механизма, расположенного зеркально, позволяет эффективно раскрыть и надежно удерживать гибкий контейнер равномерно по всей площади его горловины со стороны захватного и раскрывающего механизмов при наполнении гибкого контейнера и его последующем закрытии для закупоривания.
Таким образом, использование данного устройства повышает эффективность удержания и манипулирования гибким контейнером из воздухопроницаемого материала при его наполнении и создает условия для комплексной автоматизации процесса расфасовки сыпучих материалов в гибкие контейнеры.