Усовершенствованное устройство для заполнения тарных емкостей плодоовощной продукцией
IMPROVED APPARATUS FOR FILLING CONTAINERS WITH HORTICULTURAL PRODUCTS

Область техники
Настоящее изобретение имеет отношение к усовершенствованному устройству для заполнения тарных емкостей, в частности тарных емкостей особого типа, используемых для окончательного упаковывания плодоовощной, овощной и/или фруктовой продукции небольшого размера, и к соответствующему способу его работы.
Уровень техники
Хорошо известно, что в области упаковывания плодоовощной продукции широко используют тарные емкости различных типов, которые заполняют различными способами в зависимости как от вида собираемой продукции, так и от характеристик самих тарных емкостей.
Поскольку упомянутая продукция является очень нежной и делается все возможное, чтобы избежать грубого обращения с ней или грубого перемещения этой продукции, что неизбежно повредит ее, по меньшей мере испортит ее внешний вид, который имеет важное значение для сортирования этой продукции по цене, один из общепринятых способов заключается в перемещении упомянутой продукции обычными транспортировочными конвейерами, которые в конце своего рабочего хода выгружают продукцию в конечные тарные емкости.
Упомянутые тарные емкости, в которые обычно выгружают продукцию, имеют значительную внутреннюю высоту, и поэтому случается, что в конце конвейера продукция, которая падает непосредственно на дно тарной емкости, пролетает через всю высоту тарной емкости, при этом падении продукция естественно достигает определенной скорости.
Поскольку упомянутая плодоовощная продукция очень часто является по своей природе нежной, удары, вызванные падением, наносят ей неприемлемые повреждения; все изложенное выше является хорошо известным, и поэтому эта тема ниже не рассматривается.
Известный способ избежать этой проблемы заключается в приведении тарных емкостей в конце транспортировочного конвейера в наклонное состояние, чтобы предотвратить вертикальное падение отдельных единиц продукции, которые вместо этого падают с конвейера на верхнюю кромку одной из стенок тарной емкости, заметно наклоненной относительно своего соответствующего вертикального положения.
Вертикальная стенка фактически становится наклонной плоскостью, над верхней кромкой которой сбрасывают продукцию, которая поэтому не падает, а скатывается на дно тарной емкости.
Этот способ предлагает простое и эффективное решение проблемы предотвращения свободного падения продукции в тарную емкость.
Решение, заключающееся в приведении тарной емкости в наклонное состояние, широко применяется в данной отрасли, например, оно упоминается в патентах ЕР 0641716, ЕР 1007410 В1, ЕР 0352841 B1, US 3,040,826, ссылка на которые приведена в этом описании в целях краткости изложения.
Однако в случае упаковывания для доставки конечному потребителю сыпучей плодоовощной продукции небольшого размера, такой как помидоры черри, сливы, вишни и т.п., вместо большой решетчатой тары или ящиков, описанных в упомянутых выше патентах, в основном используют небольшие тарные емкости, как правило, небольшие ящики высотой не более 20 см, которые изготовлены из термоформованной пластмассы и имеют очень нежесткие стенки, обладающие минимальным сопротивлением сжатию.
Настоящее изобретение имеет отношение, в частности, к способу заполнения таких небольших ящиков, хотя в целом оно может быть применено и для ящиков или контейнеров обычного типа, имеющих, соответственно, жесткую конструкцию и большие размеры. Поэтому в этом описании будет раскрыт вариант применения настоящего изобретения, направленный на заполнение небольших ящиков такого типа, хотя в целом это изобретение можно применить к тарной емкости любого другого типа.
Описанные выше решения не являются легко осуществимыми для такого конкретного варианта применения вследствие наличия двух проблем различной природы:
- первая проблема связана с тем, что для описанного устройства ниже по ходу от транспортировочного конвейера требуется значительное пространство для перемещения ящиков; при этом в случае заполнения пластмассовых небольших ящиков операцию заполнения предпочтительно, хотя и не исключительно, выполняют в кладовых или помещениях, приспособленных для этой цели; в таких помещениях, как и во всех производственных помещениях, имеющуюся в наличии площадь следует использовать как можно более эффективно и экономично, и поэтому при заполнении небольших ящиков, которое в известных способах выполняют с помощью устройства, расположенного спереди конвейера подачи продукции, общая эффективность устройства значительно снижается;
- вторая проблема заключается в том, что упомянутые известные устройства являются довольно медленными в работе, так как они сконструированы для работы с ящиками большого размера, и при этом большинство из них являются сложными и дорогостоящими, как с точки зрения конструкции, так и в эксплуатации.
Описание изобретения
Таким образом, желательно - и это фактически является основной целью настоящего изобретения - предложить такое устройство для заполнения плодоовощной продукцией небольших тарных емкостей, или также ящиков или подобных им тарных емкостей, которое устраняет описанные выше недостатки и обеспечивает возможность быстрого заполнения большого количества небольших тарных емкостей, для которого требуется минимум пространства, и которое является очень простым, экономичным и гибким в использовании для заполнения небольших тарных емкостей различных размеров.
Эта цель достигнута созданием устройства, сконструированного и работающего так, чтобы использовать по меньшей мере один горизонтальный конвейер, подвижный узел, расположенный у выходного края упомянутого конвейера и снабженный перемещающими и зацепляющими средствами для наклона, с неполным оборотом, тарной емкости из первого наклонного положения относительно горизонтальной плоскости, в котором край тарной емкости остается прилегающим к выходному краю конвейера, в последующие рабочие положения, в которых эта же тарная емкость постепенно перемещается через менее наклонные положения до тех пор, пока она не возвратится в обычное горизонтальное положение, причем упомянутый подвижный узел содержит U-образную качающуюся раму, открытая сторона которой может быть расположена спереди от упомянутого выходного края конвейера; упомянутая качающаяся рама является опорой для установленных на ней захватывающих средств, которые пригодны для выборочного захватывания и высвобождения внешнего периметра тарной емкости, чтобы сначала повернуть тарную емкость в заранее заданное наклонное положение и затем вернуть ее путем поворачивания в обратном направлении в упомянутое обычное положение, в котором тарную емкость высвобождают и убирают.
Краткое описание фигур
Особенности и преимущества этого изобретения станут более понятными из нижеследующего описания, приведенного как пример, который не ограничивает объем этого изобретения, со ссылкой на прилагаемые фигуры, на которых:
на Фиг. 1-7 показаны отдельные виды в перспективе, построенные из одной и той же точки обзора, устройства по настоящему изобретению на семи последовательных технологических операциях;
Фиг. 8 представляет собой вид в перспективе, построенный из точки обзора, противоположной точке обзора по одной из предыдущих фигур, устройства по настоящему изобретению на технологической операции, показанной на Фиг. 3;
на Фиг. 9 показан вид в перспективе, построенный из точки обзора, противоположной точке обзора по Фиг. 4, устройства по настоящему изобретению на технологической операции, показанной на Фиг. 4;
на Фиг. 10 показан вид в перспективе, построенный из точки обзора, противоположной точке обзора по Фиг. 5, устройства по настоящему изобретению на технологической операции, показанной на Фиг. 5;
на Фиг. 11 показан вид устройства, показанного на Фиг. 1, с пространственным разделением деталей;
на Фиг. 12А и Фиг. 12В показаны два схематических вида в вертикальном разрезе детали устройства по настоящему изобретению на двух соответствующих технологических операциях;
на Фиг. 13А и Фиг. 13В показаны два схематических вида сверху части устройства по настоящему изобретению на двух последовательных технологических операциях, показанных соответственно на Фиг. 12А и Фиг. 12В.
Наилучший вариант осуществления изобретения
Как показано на фигурах, устройство для заполнения сыпучей плодоовощной продукцией каждой(-ого) из множества тарных емкостей и/или небольших ящиков, предпочтительно изготовленных из пластмассы, включает в себя расположенные последовательно:
- по меньшей мере один транспортировочный конвейер 1, который движется в горизонтальной плоскости по замкнутому пути;
- по меньшей мере один подвижный узел, расположенный у выходного края 2 упомянутого конвейера 1 и снабженный перемещающими и зацепляющими средствами, выполненный так, чтобы обеспечивалась возможность качания тарной емкости шарнирно закрепленным средством, как описано ниже.
Упомянутый подвижный узел содержит:
- качающуюся раму 10, которая имеет по существу U-образную форму (см. Фиг. 13А и Фиг. 13В) и открытая сторона 11 которой пригодна для размещения спереди от упомянутого выходного края 2 упомянутого транспортировочного конвейера 1;
- по меньшей мере одно, но предпочтительно по меньшей мере два, захватывающее(-их) средство(-а) 12, 13, опорой для которого(-ых) является упомянутая качающаяся рама 10.
Качающаяся рама 10 выполнена так, чтобы обеспечивалась возможность ее поворачивания вокруг одной оси "Z", известными средствами, во множество сопряженных угловых положений, и при этом она оставалась соединенной с упомянутым устройством и располагалась параллельно упомянутому выходному краю 2 (и, следовательно, не отделялась от выходного края 2), а именно:
- из первого поднятого положения, как показано на Фиг. 4 и Фиг. 9, в котором плоскость загрузочного отверстия "V" тарной емкости наклонена под максимальным заранее заданным углом "А" относительно плоскости упомянутого конвейера 1, и при этом упомянутое загрузочное отверстие "V" остается прилегающим к выходному краю 2 упомянутого конвейера;
- в последующие рабочие положения, в которых упомянутая тарная емкость перемещается через все менее наклонные положения до тех пор, пока она не достигнет положения, показанного на Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 3, Фиг. 5, Фиг. 10, или по существу горизонтального положения (в конце или в начале операции заполнения).
Захватывающие средства 12 и 13, как показано, состоят из соответствующих частично вогнутых захватов, вогнутая поверхность которых обращена внутрь качающейся рамы 10 и которые расположены на противоположных внутренних сторонах этой рамы, а именно на двух боковинах 10А и 10В, которые являются противоположными плечами упомянутой качающейся рамы 10, имеющей, как упомянуто выше, U-образную форму.
Таким образом, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления этого изобретения, как показано на фигурах, узел, образованный качающейся рамой 10 и захватами 12 и 13, является симметричным относительно вертикальной плоскости, проходящей через центральную линию конвейера 1; пересечение упомянутой вертикальной плоскости с упомянутым конвейером показано на Фиг.1 линией "X" сечения.
На Фиг. 13А и Фиг. 13В, на которых схематически изображен вид сверху упомянутых двух захватов 12, 13, также показано, что каждый из них снабжен, в соответствующей центральной части, прямолинейным профилем 12А и 13А; упомянутые профили имеют такую форму и размеры, что каждый захват может прилегать к соответствующей противоположной вертикальной стенке 20А, 20В тарной емкости 20, вставляемой внутрь и в центральную область качающейся рамы 10.
Каждый из упомянутых захватов снабжен известными перемещающими и зацепляющими средствами, пригодными для поступательного и прямолинейного перемещения соответствующего захвата на соответствующее расстояние P1, Р2 из первого положения, которое упомянуто в этом описании как "открытое", как показано на Фиг. 1, Фиг. 12А и Фиг. 13А, во второе положение, которое упомянуто в этом описании как "закрытое"', как показано на Фиг. 3, Фиг. 12В и Фиг. 13В.
В "открытом" положении упомянутые захваты оттянуты и перемещены к упомянутым соответствующим противоположным плечам U-образной качающейся рамы 10, что оставляет тарную емкость 20 полностью свободной и отцепленной от качающейся рамы 10 и двух захватов, как показано на Фиг. 2, Фиг.6, Фиг. 12А и Фиг. 13А; когда упомянутые захваты перемещают в "закрытое" положение, они осуществляют управляемое и одновременное (и предпочтительно симметричное) перемещение по направлению к центру, и они приближаются к соответствующим стенкам 20А и 20В тарной емкости 20, которая, таким образом, зажимается между ними; принимая во внимание геометрическую форму описанных взаимодействующих компонентов, показанных на фигурах, очевидно, что движение упомянутых захватов при перемещении всегда перпендикулярно направлению движения транспортировочного конвейера 1, которое показано упомянутой линией "X" сечения на Фиг. 1.
Таким образом, упомянутые захваты осуществляют избирательное возвратно-поступательное прямолинейное перемещение, сближаясь один с другим и отдаляясь один от другого.
Взаимно соответствующие размеры и геометрическая форма упомянутой тарной емкости и упомянутых захватов, а также их относительные перемещения являются такими, что когда сама тарная емкость находится в соответствующем поднятом положении, как подробнее описано ниже, перемещение упомянутых захватов из "открытого" положения в "закрытое" положение (см. Фиг. 3, Фиг. 12В и Фиг. 13В) приводит эти захваты в контакт со стенками 20А, 20В тарной емкости в заданном положении; фактически, как показано на Фиг. 12А и Фиг. 12В, тарные емкости, используемые в устройстве по настоящему изобретению, представляют собой пустые тарные емкости, имеющие форму параллелепипеда, противоположные стенки 20А, 20В которых снабжены, на соответствующих верхних кромках, соответствующими зацепными закраинами 20А-А и 20В-В, выполненными как направленные наружу горизонтальные выступы соответствующих стенок (когда тарная емкость находится в прямом положении, в котором она опирается на горизонтальную плоскость).
Упомянутые зацепные закраины, которые подобны обычным "буртикам", выполняют функции "ручек", которые зацепляются соответствующими захватами 12, 13, которые смыкаются непосредственно под зацепными закраинами, надежно закрепляя их.
Перемещение упомянутых захватов при выполнении этой операции ограничено вхождением их в контакт с соответствующими стенками 20А, 20В тарной емкости 20, чтобы предотвратить сдавливание этих стенок, поскольку простой подъем захватов сразу же приводит соответствующие верхние поверхности 12А, 13А (Фиг. 12А, Фиг. 12В) в зацепление с нижними поверхностями соответствующих зацепных закраин 20А-А и 20В-В, что в результате обеспечивает возможность поднятия или неполного оборота тарной емкости без ее сдавливания, что, фактически, и является желаемым результатом.
Для приведения в движение в управляемом режиме и синхронизации упомянутых захватов предпочтительно на упомянутой качающейся раме 10 расположены подходящие пневматические или гидравлические цилиндры 35, 36 (см. Фиг. 1 и Фиг. 3) двойного действия; такие пневматические или гидравлические цилиндры 35, 36 двойного действия обеспечивают повышение скорости работы захватов 12, 13, а также высокую синхронность их перемещений, которая необходима для предотвращения возможности смещения тарной емкости из правильного положения в фазе загрузки вследствие асимметричного перемещения захватов.
Поворачивание упомянутой качающейся рамы 10 вокруг упомянутой перпендикулярной оси "Z" преимущественно выполняют с использованием одного или более гидравлического(-их) цилиндра(-ов) 40, 41 (см. Фиг. 1 и Фиг. 4), предпочтительно двойного действия, каждый из которых взаимодействует с частью (предпочтительно задней частью 40А, 40В) упомянутой качающейся рамы и соответствующей опорой 40В, 41В, являющейся частью конструкции упомянутого устройства, как показано на Фиг. 1, Фиг. 4 и Фиг. 8.
Кроме того, для того чтобы захватить упомянутую тарную емкость 20, выбрав ее из последовательности подобных тарных емкостей, устройство содержит подъемное средство, снабженное по существу плоской подъемной поверхностью 45, как показано на Фиг. 4, Фиг. 8 и Фиг. 9, которое расположено у упомянутого выходного края 2 упомянутого транспортировочного конвейера 1 ниже него и пригодно для управляемого выборочного подъема и опускания одной из упомянутых тарных емкостей и/или небольших ящиков.
Упомянутая подъемная поверхность 45 известным средством приводится в движение так, чтобы в опущенном положении на нее подавалась одна тарная емкость за один раз с помощью подходящего подающего средства, которое подает на упомянутую поверхность 45 предназначенные для одного вида продукции отдельные тарные емкости.
Как ясно показано на Фиг. 2, после того как упомянутая поверхность 45 нагружена одной тарной емкостью, ее поднимают до уровня, на котором соответствующие зацепные закраины 20А-А и 20В-В подняты до уровня упомянутых захватов 12, 13, а именно до уровня, на котором упомянутые зацепные закраины сцепляются с этими захватами, как объяснялось выше.
По существу, упомянутая поверхность 45 образует простой подъемный стол, который поднимает каждую тарную емкость до уровня, подходящего для правильной работы упомянутой качающейся рамы 10; фактически, качающуюся раму, которая удерживает соответствующие зацепные закраины 20А-А и 20В-В (Фиг. 3) при помощи упомянутых захватов 12 и 13, поворачивают в направлении конвейера 1 так, чтобы расположить ее под желаемым углом наклона (Фиг. 4); заполнение тарной емкости начинают сразу после начала поворачивания рамы и продолжают в течение всей фазы поворачивания рамы и, при необходимости, даже после того, как тарная емкость была повернута в устойчивое положение с максимальным углом наклона.
По завершении заполнения тарной емкости качающуюся раму поворачиванием в обратном направлении возвращают в ее исходное положение, в котором упомянутая тарная емкость снова опирается на поверхность 45, как показано на Фиг. 5; сразу после этого размыкают захваты 12 и 13 и высвобождают тарную емкость 20 из рамы 10 (Фиг. 6), и затем упомянутую поверхность 45 снова опускают в исходное положение (Фиг. 7), из которого только что заполненную тарную емкость убирают, а вместо нее подают пустую тарную емкость, чтобы начать еще один цикл заполнения.
На Фиг. 8, Фиг. 9 и Фиг. 10 с другой точки обзора показаны технологические операции, показанные соответственно на Фиг. 3, Фиг. 4 и Фиг. 5, и поэтому они подробно не описаны.
Специалист в данной отрасли легко поймет, что основная функция упомянутой поверхности 45 заключается в последовательной доставке каждой тарной емкости в рабочее положение, и, следовательно, она работает как "загрузчик"; тот факт, что она работает только в вертикальном направлении, обусловлен требованиями минимизации используемого пространства в горизонтальной плоскости.
Следует отметить, что в устройстве по настоящему изобретению применены три отдельных механизма, каждый из которых выполняет отдельную функцию:
- качающаяся рама 10 перемещается с неполным оборотом, т.е. совершает "качания" вокруг оси "Z", оставаясь соединенной с устройством;
- два захвата 12 и 13 совершают синхронное возвратно-поступательное движение, отодвигаясь один от другого и сдвигаясь один с другим и смещаясь относительно противоположных сторон упомянутой рамы 10, которая является для них опорой. Поэтому можно сказать, что упомянутые захваты могут совершать двойное перемещение: перемещение относительно рамы, которое совершают они сами, и перемещение относительно устройства, обусловленное качанием рамы; однако что касается управления упомянутыми захватами, то их перемещение представляет собой простое возвратно-поступательное прямолинейное движение относительно упомянутой рамы 10, поскольку рама 10 является для них опорой;
- третий механизм предназначен для подъема/опускания подъемной поверхности 45.
Как объяснялось выше, упомянутые отдельные функциональные узлы снабжены соответствующими исполнительными средствами, известными per se или явно описанными выше.
Тем не менее, для выполнения требуемой общей функции упомянутые функциональные узлы должны быть способны выполнять технологические операции в некотором логическом порядке, тем самым также обеспечивая более эффективную пооперационную синхронизацию.
С этой целью упомянутое устройство снабжено известными средствами управления и контроля, которые вырабатывают сигналы управления, которые необходимо посылать каждому из упомянутых функциональных узлов для осуществления заявленного способа, который состоит из нижеследующих отдельных операций, кратко описанных ниже со ссылкой на прилагаемые фигуры:
a) размещение тарной емкости 20 на опущенной подъемной поверхности 45, см. Фиг. 1;
b) поднятие упомянутой подъемной поверхности 45 и ее стопорение на заранее заданном уровне, см. Фиг. 2;
c) смыкание упомянутых захватов 12, 13 вокруг верхних зацепных закраин 20А-А и 20В-В упомянутой(-ого) тарной емкости/небольшого ящика 20, см. Фиг. 3, Фиг. 8;
d) поворачивание упомянутой качающейся рамы 10 в заранее заданное наклонное положение, см. Фиг. 4, Фиг. 9;
e) приведение в движение упомянутого транспортировочного конвейера 1 на заданный промежуток времени, зависящий от по меньшей мере одной заранее заданной внешней переменной, или до заранее заданного момента времени, чтобы обеспечить желаемый уровень заполнения тарной емкости плодоовощной продукцией, и последующее останавливание конвейера 1. Упомянутая заранее заданная переменная или упомянутый заранее заданный момент времени задействованы в такой степени, в которой они являются технически необходимыми только для обеспечения заполнения тарной емкости; поскольку они известны per se, они не являются частью настоящего изобретения; можно отметить, только для общей информации, что значение упомянутой заранее заданной переменной может быть основано на:
- заранее заданном промежутке времени;
- объеме продукции, загружаемой в упомянутую тарную емкость 20;
- массе продукции, загружаемой в тарную емкость;
- длине хода упомянутого конвейера, при этом заполнение тарной емкости происходит между двумя последовательными остановками конвейера;
- данных, поступающих от фотоэлемента, подключенного к упомянутому конвейеру, или функционально эквивалентного устройства, способного измерять уровень заполнения тарной емкости.
Как упоминалось выше, транспортировочный конвейер также может начать заполнять тарную емкость в начале фазы ее поворачивания:
f) поворачивание качающейся рамы 10 в обратном направлении для ее возвращения в исходное положение, в котором дно тарной емкости снова опирается на поверхность 45, см. Фиг. 5, Фиг. 10;
g) размыкание упомянутых захватов 12 и 13, см. Фиг. 6;
h) опускание упомянутой подъемной поверхности 45, см. Фиг. 7.
Следует отметить, что функция, обозначенная как "e" в приведенном выше списке операций и не имеющая собственной иллюстрирующей фигуры - т.е. запрограммированная работа конвейера - не является функцией, включенной в число первых трех функций, приведенных выше; тем не менее, она была включена в общий список, поскольку ее выполнение должно быть упорядочено и синхронизировано с операциями других описанных функциональных узлов так, чтобы обеспечить возможность выполнения всех действий, необходимых для заполнения каждой тарной емкости, как рассмотрено в этом описании; следовательно, это свидетельствует о необходимости того, чтобы упомянутые средства управления и контроля не только управляли тремя описанными функциональными узлами, но и были интегрированы с остальными функциональными компонентами всего устройства.
Кроме того, наличие средств, пригодных для обнаружения наличия или отсутствия продукции на транспортировочном конвейере, в частности средств, подобных упомянутому выше фотоэлементу, обеспечивает возможность осуществления усовершенствованного режима работы устройства, который обеспечивает некоторые преимущества; особенность этого режима работы состоит в том, что когда упомянутый фотоэлемент обнаруживает отсутствие продукции на конвейере, сигнал, вырабатываемый и передаваемый этим фотоэлементом, может быть использован как для прерывания движения самого конвейера, так и (или альтернативно) для прерывания поворачивания качающейся рамы и, следовательно, соответствующей тарной емкости. На практике, при обнаружении отсутствия продукции на конвейере можно временно приостанавливать как движение конвейера, так и перемещение тарной емкости (как бы переводить устройство в режим ожидания) до тех пор, пока на конвейере не будет обнаружена новая продукция, что приводит к автоматическому возобновлению работы всего устройства.
Должно быть понятно, что геометрическая форма, размещение и функциональность упомянутых захватов 12 и 13 могут быть надлежащим образом и идентично заменены любыми средствами, пригодными для осуществления той же функции, например щипцами, или зажимами, и т.д.