АВТОМАТ ДЛЯ ВЫДУВА ПЭТ-ТАРЫ
AUTOMATIC PET-PACKAGE BLOWER

Изобретение относится к устройствам для изготовления полых изделий из пластмасс типа ПЭТ путем формования внутренним давлением.
Известна установка для изготовления емкостей из полых изделий, состоящая из станины и размещенных на ней пневмодвигателя, кинематического привода, включающего коромысло, тяги и цапфы, неподвижных рам и подвижных плит с пресс-формами, узла вытяжки, узла выдува, включающего герметизирующий пневмоцилиндр и выдувную головку, узла пневмоавтоматики (Многоцелевая машина для выдувания пластмассовых бутылок, модель QCS-6 (Китай), принятая к эксплуатации согласно справке Алтайского центра стандартизации, метрологии и сертификации, 1996 г.).
Недостатком этой установки является громоздкость, обусловленная большими размерами кинематического узла и силового поршня, предназначенных для плотного смыкания и запирания пресс-формы.
Данные недостатки были устранены: уменьшение габаритов и веса, упрощение сборки и монтажа, повышение надежности работы установки и унификация отдельных узлов, снижение стоимости установки было достигнуто в отечественных разработках, в частности в установке для изготовления емкостей из пластмассы, состоящей из станины и размещенных на ней пневмодвигателя, кинематического привода, неподвижных рам и подвижных плит с пресс-формами, узла выдува, узла вытяжки и узла пневмоавтоматики, в качестве пневмодвигателя используется пневмодвигатель поворотного типа, пресс-формы расположены на противоположных сторонах от пневмодвигателя поворотного типа, кинематический привод выполнен из двух одинаковых узлов, параллельно расположенных относительно друг друга, при этом каждый узел выполнен складывающимся, а узел выдува и узел вытяжки образуют модуль выдува (RU 2139190, В29С).
Наиболее близким к заявленному изобретению является техническое решение RU 11137, 1999, В29С 49/42 - установка формования емкостей из пластмасс посредством выдува, включающая станину, на которой установлены конвейер перемещения и механизмы вращения и выставления заготовок, нагревательное устройство, механизм запирания пресс-форм с рычагами и устройством транспортирования заготовок и готовых емкостей, механизм растяжения и выдува емкостей, пневматическую систему управления механизмами с контуром подвода сжатого воздуха, к которому подключены все пневмоцилиндры и контур подвода сжатого воздуха для выдува заготовок. В данном известном решении механизм запирания пресс-форм используется для обеспечения параллельности смыкаемых и фиксируемых пресс-форм. Недостатком известной установки является то, что используемые в ней упоры не обеспечивают создание противодавления в достаточной мере для исключения продольного раскрытия прес-форм в момент выдува.
Задача, на осуществление которой направлено заявленное техническое решение, заключается в обеспечении противодавления в процессе вытяжки и формирования ПЭТ изделия воздухом высокого давления из нагретой преформы внутри блока пресс-формы. При этом противодавление, исключающее продольное раскрытие пресс-форм в момент предварительного и основного выдува изделия, создается за счет поперечной фиксации упоров механизма между подвижными плитами с закрепленными полуформами и силовыми цилиндрами, которые в момент заполнения воздухом высокого давления (одновременно с предварительным и основным выдувом изделия) осуществляют удержание подвижных плит от раскрытия.
В данной схеме источником воздуха высокого давления для выдува ПЭТ изделий и противодавления удержания узла выдува является общая воздушная система, регулировка и распределение которой осуществляется за счет управляемых программируемым контроллером блока клапанов.
Особенностью данной схемы является исключение механического удержания подвижных плит, что не приводит к естественному износу конструкции ввиду отсутствия движений, вызывающих трение отдельных элементов. Так же обеспечивается пропорциональность создаваемого давления удержания за счет единого источника подачи воздуха.
Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение создания противодавления и исключение продольного раскрытия пресс-форм в момент выдува.
Технический результат заявленного изобретения достигается за счет того, что автомат для выдува ПЭТ-тары включает конвейер перемещения заготовок (автопогрузчик), нагревательное устройство (печь), механизм выдува ПЭТ-тары и механизм запирания пресс-форм (силовую установку). Механизм запирания пресс-форм (силовая установка) расположен внутри контейнера и состоит из двух неподвижных плит, содержащих рамы, силовые цилиндры и упоры, и расположенных между неподвижными плитами подвижных плит, содержащих рамы, механизмы фиксации подвижных плит и цилиндры смыкания, корпус которых закреплен к раме неподвижной плиты через кронштейн, при этом при выдуве ПЭТ-тары воздухом высокого давления из нагретой преформы возникает противодавление, исключающее продольное раскрытие пресс-форм в момент выдува ПЭТ-тары, которое создается за счет поперечной фиксации упоров между подвижными плитами с закрепленными полуформами и силовыми цилиндрами, которые в момент заполнения пресс-форм воздухом высокого давления до 4,0 МПа осуществляют удержание подвижных плит от раскрытия.
Сущность изобретения иллюстрируется фигурами 1-7, на которых показаны основные элементы автомата.
Фиг.1 - общий вид автомата выдува ПЭТ-тары
Фиг.2 - контейнер
Фиг.3, 4 - печь
Фиг.5 - сечение печи
Фиг.6 - силовая установка
Фиг.7 - автозагрузчик
Автомат для выдува ПЭТ-тары включает конвейер перемещения заготовок (автозагрузчик), контейнер 1, в котором установлены узел нагрева преформ 2 (печь), и механизм запирания пресс-форм 3 (силовая установка), механизм выдува ПЭТ-тары, состоящий из основания 49, механизма подъема дна 61, верхней плиты 62, узла запирания и раздува 63, блока клапанов и распределителей 70, двух неподвижных плит 50 (каждая содержит раму 51, силовой цилиндр 52 и упоры 53), двух подвижных плит 54 (каждая содержит раму 56, механизм фиксации подвижных плит 57 и цилиндр смыкания 58, корпус которого закреплен к раме неподвижной плиты через кронштейн 59, а шток - к раме подвижной плиты через кронштейн 60), при этом во время выдува ПЭТ тары из нагретой преформы воздухом высокого давления (до 4,0 МПа) возникает противодавление, создаваемое силовыми цилиндрами 52, которое за счет поперечной фиксации упоров 53 между подвижными плитами 54 с закрепленными полуформами и силовыми цилиндрами 52 препятствует продольному раскрытию подвижных плит 54.
Контейнер 1 выполняет функции ограждения, каркас 7 которого может изготавливаться в двух вариантах: сборный из отдельных покупных элементов (профиля), либо сварная рама с дверями и панелями из листового металла. Каркас 7 контейнера 1 монтируется на основании 8, которое имеет сварную конструкцию из стандартного профиля и листа. Также на основании устанавливаются печь 2 и силовая установка 3. На каркасе 7 крепится электрошкаф 5 и панель управления 6. Внутри электрошкафа 5 установлена электроника и электрооборудование, смонтированные на общей панели. На панели управления 6 установлен программируемый терминал и органы управления основными функциями автомата.
Установленная внутри контейнера печь 2 состоит из каркаса 9, сваренного из металлических труб прямоугольного сечения и листового металла. В каркасе 9 установлены блоки нагрева преформ 10 состоящие из короба 16, отражателей 11, держателей ламп 12, галогеновых ламп 13, вентилятора обдува концов ламп 14 и опор блока нагрева преформ 15. За счет пазов, выполненных в опорах 15, имеется возможность перемещать блок нагрева преформ 10 в горизонтальном и вертикальном направлениях. На печи устанавливается несколько блоков нагрева 10, которые в нижней части короба 16 соединены между собой каналом системы отвода горячего воздуха 17, состоящей из короба 18, вентилятора 19, а также соединительных элементов и шиберов 20. Со стороны отражателей 11, блоки нагрева преформ 10 соединены каналом системы наддува 21, состоящей из короба 22 и вентилятора 23.
Верхняя площадка 24 каркаса 9 образует канал, по сторонам которого устанавливаются два коллектора 25, изготовленные из профиля, имеющего полость для прохождения охлаждающей жидкости. Также на верхнюю площадку 24 каркаса 9 устанавливается механизм перемещения преформ 26, который состоит из рамы 27 с закрепленными на ней подшипниковыми узлами 28, в которых вращаются два вала 29 с установленными звездочками 30, соединенных между собой цепью 31. В результате образуются две параллельные цепные передачи, соединенные между собой планками носителей 32, на которых крепятся вращатели 33, состоящие из конуса 34, корпуса 35 с осями вращения и зубчатого шкива 36. Вдоль зубчатых шкивов 36 на раме 27 механизма перемещения преформ 26 крепится угловой профиль с закрепленным на нем зубчатым ремнем 37. Длина профиля с ремнем 37 соответствует длине прямого участка цепи 31. Сверху рамы 27 установлен кожух воздуховода 38, с одной стороны которого закреплены радиатор (теплообменник) 39 и вентилятор 40.
Для обеспечения перемещения механизма перемещения преформ 26 на верхней площадке 24 установлен мотор-редуктор 44, который соединен цепной передачей 41 со звездочкой, установленной на валу 29. С противоположной стороны, вал 29 механизма перемещения преформ 26 путем передачи вращения через установленную на нем звездочку и цепную передачу 42 приводят в движение коническую передачу соединенную с турникетом 43. Перед турникетом 43, под верхней площадкой 24, крепится отсекатель 45. С противоположной стороны, под верхней площадкой 24, установлен механизм гребенки 46, состоящий из планки с последовательно выполненными гнездами, расположенными с постоянным шагом друг относительно друга, а также приводов поперечного 47 и продольного 48 перемещений гребенки 46.
Также внутри контейнера 1 установлена силовая установка 3. В нижней части силовой установки 3 находится основание 49, которое является металлоконструкцией, сваренной из стандартного металлического профиля и листа. Сверху на основании 49 установлены две неподвижные плиты 50, которые состоят из рамы 51, силового цилиндра 52 и упоров 53. Также на основании 49 установлены две подвижные плиты 54, крепеж которых к основанию 49 осуществляется через рельсовые направляющие 55. Подвижные плиты 54 состоят из рамы 56, механизма фиксации подвижных плит 57 и цилиндров смыкания 58, корпус которых закреплен к раме неподвижной плиты через кронштейн 59, а шток пневмоцилиндра закреплен к раме подвижной плиты через кронштейн 60. Также на основании 49 установлен механизм подъема дна 61, который закреплен к основанию 49 кронштейнами и приводится в движение пневмоцилиндром.
Сверху на неподвижных плитах болтовыми соединениями закреплена верхняя плита 62. На верхней плите 62 установлен узел запирания и раздува 63, который состоит из кронштейна 64 механизма прижима 65 с раздувными головками 66, а также пневмоцилиндров вытяжки 67 и штоков 68 для вытягивания под давлением разогретых преформ в пресс-форме 69. Кроме узла запирания и раздува 63, на верхней плите 62 монтируются комплектующие пневмосистемы и управления 70 (блоки клапанов и распределителей и т.д.). К нижней плоскости верхней плиты 62 крепится каретка-манипулятор 71, которая состоит из элементов смыкания и переноса (захваты, привода переноса и смыкания).
Автозагрузчик 4 компонуется относительно контейнера 1 в районе захода преформы в печь. Взаимное расположение основных элементов автозагрузчика 4 может меняться в зависимости от технологических потоков и особенностей планировки цеха.
Бункер 72 автозагрузчика 4 состоит из рамы 73, короба (бункера) 74, вибродвигателя, установленного на подпружиненной площадке в донной части короба и фотодатчика контроля уровня преформы. Также на бункере имеется соединительная площадка, которая соединяет бункер 72 с транспортером 75, который под определенным углом установлен на раме 76. Движение ленты транспортера 75 осуществляется за счет установленного на верхнем валу мотор-редуктора 77.
Ориентатор 78 состоит из рамы 79 и корпуса 80, в котором установлены два параллельных вала с углом наклона от 8 до 20° относительно горизонта, направляющие и отбойник 81. Вращение валов ориентатора осуществляются за счет установленного мотор-редуктора, который через систему цепной передачи обеспечивает одновременное вращение в противоположные стороны обоих валов. Вращение отбойника также осуществляется от индивидуального мотор-редуктора.
К корпусу ориентатора 80 крепится склиз 82, который состоит из двух параллельных направляющих 83, изготовленных из углового профиля. На склизе установлена верхняя прижимная планка и два фотодатчика, контролирующих уровень заполнения склиза преформой. К печи 2 склиз 82 крепится кронштейнами.
Работает автомат выдува ПЭТ-тары, приводимый в качестве примера использования изобретения, следующим образом.
Загрузку бункера 72 преформой осуществляют любым известным способом: погрузчиком (скиповый погрузчик СП-0,4) или вручную. Преформа из бункера захватывается лопатками ленточного транспортера 75 «скребкового типа», который под определенным углом перемещает преформу в ориентатор 78. Данный транспортер приводится в движение мотор-редуктором 77, который имеет плавное регулирование оборотов за счет установленного преобразователя частоты. В процессе работы автомата происходит постоянный контроль уровня преформы в бункере 72 за счет установленного фотодатчика, который дает сигнал в случае отсутствия преформы в поле его видения. После получения сигнала от фотодатчика, установленного на бункере, контроллер дает команду на срабатывание вибродвигателя, который установлен в донной части бункера на подпружиненной площадке. В результате срабатывания вибродвигателя происходит осыпание зависшей преформы.
Захваченную преформу транспортер 75 сбрасывает в ориентатор 78, где она попадает между двумя параллельными валами, которые установлены в корпусе ориентатора под углом от 8 до 20° относительно горизонта. Эти валы вращаются в противоположных направлениях, тем самым попавшая между ними преформа ориентируется в вертикальное положение (горловиной вверх) и перемещается вниз по направляющей, расположенной над вращающимися валами. Один из валов имеет возможность смещаться параллельно оси второго вала для обеспечения регулировки зазора в зависимости от применения различного типоразмера преформ. Преформа, не сориентированная на валах, попадает в зону работы отбойника 81, который отбрасывает ее в верхнюю часть ориентатора для обеспечения ориентации, т.е. попадания основания преформы между двумя валами. Вращение валов ориентатора осуществляются за счет установленного мотор-редуктора, который через систему цепной передачи обеспечивает одновременное вращение в противоположные стороны обоих валов. Вращение отбойника также осуществляется от индивидуального мотор-редуктора.
Далее, сориентированная преформа с направляющих ориентатора 78 перемещается на склиз 82, который обеспечивает подачу преформы от ориентатора к печи 2. На склизе установлены два фотодатчика, которые контролируют наполнение склиза преформой. Один датчик расположен в нижней части склиза и контролирует включение транспортера 2 после попадания преформы в поле его видения, а второй установлен вверху и контролирует остановку транспортера после заполнения преформой склиза.
Со склиза преформа попадает в печь 2, на входе в которую установлен отсекатель 45 и турникет 43 для обеспечения последовательной подачи преформы под конус 34 вращателя 33, установленного на механизме перемещения 26. В случае возникновения аварийной ситуации, подача преформы в печь может быть остановлена отсекателем 45, управление которым может осуществляться как вручную через инструменты управления, так и программно. Захваченная конусами преформа перемещается вдоль печи, где происходит равномерный нагрев ее основания за счет установленных в блоках нагрева 10 галогеновых ламп накаливания 13. В каждом блоке нагрева установлено несколько ламп, количество которых зависит от длины применяемой преформы. На противоположной стороне относительно ламп установлен отражатель 11, имеющий зеркальную поверхность, обеспечивающую более эффектиное распределение тепловой энергии. Для обеспечения равномерного нагрева преформы во время движения вдоль печи она совершает вращение вокруг своей оси, которое передается от зубчатого ремня 37 шлицевому ролику 36, установленному в верхней части оси вращателя 33. Атмосфера в зоне нагрева требует постоянного перемешивания и отбора горячего воздуха, что обеспечивается системами наддува 21 и отвода воздуха 17. Система наддува 21 осуществляет нагнетание воздуха через жалюзи отражателя 11, тем самым обеспечивая более эффективный прогрев основания преформы. Одновременный отбор воздуха происходит через короба 18, расположенные в нижней части блоков нагрева, которые соединены общим коллектором с вентилятором 19. Интенсивность нагнетания воздуха регулируется частотным преобразователем, а интенсивность отбора воздуха регулируются шиберами 20.
Для исключения перегрева концов ламп на каждый блок нагрева устанавливается вентилятор 14, осуществляющий нагнетание воздуха к местам крепления ламп 12.
Во время прохождения преформы по печи 2 происходит постоянное охлаждение ее резьбового знака и пояска, так как направляющие, на которые опирается поясок преформы, выполнены в виде коллектора 25, по которому проходит охлаждающая жидкость.
На выходе из печи происходит съем конуса вращателя 33 из резьбового знака преформы. Это осуществляется за счет того, что в зоне съема установлен копир, имеющий ступенчатую форму, которая является опорой для пояска конуса вращателя. При попадании пояска конуса на копир происходит его подъем относительно резьбового знака преформы, при этом преформа фиксируется своим пояском в пазу под копиром, тем самым обеспечивая съем конуса вращателя из нагретой преформы. После съема конуса вращатели 33 на цепи 31 механизма перемещения преформ 26 поднимаются вверх, где располагается короб 38 охлаждения цепи 31, по которому вентилятором 40 через теплообменник 39 нагнетается охлажденный воздух.
Нагретая преформа после съема последовательно забирается механизмом гребенки 46 и выставляется в ряд через определенное расстояние. Количество выставляемой преформы кратно количеству выдуваемых бутылок за один цикл.
После выставления необходимого количества преформ в зоне гребенки 46 запускается цикл автоматического выдува изделий в следующем порядке.
1. Цикл выдува запускается сигналом с фотодатчика на выходе узла гребенок 46 плюс сигнал с датчика «Конец опасной зоны» на гребенке со стороны силовой.
2. При одновременном наличии двух вышеуказанных сигналов срабатывают захваты каретки манипулятора 71, т.е. происходит смыкание захватов и удержание ими разогретых преформ в зоне резьбового знака и одновременное удержание выдутых бутылок в пресс-форме 69.
3. После срабатывания датчика «Захват закрыт» начинается движение каретки 71 от печи к силовой установке.
4. При срабатывании датчика «Каретка впереди» поднимается дно пресс-формы 61.
5. После срабатывания датчика «Дно вверху» пресс-форма 69 закрывается.
6. После срабатывания датчиков «Пресс-форма закрыта» раскрываются захваты каретки манипулятора 71. Одновременно с этим поднимаются замки механизма фиксации подвижных плит 57 и начинают опускаться раздувные головки 66 и вытяжные штоки 68 узла запирания и раздува 63.
7. После срабатывания датчика «Захват открыт» каретка 71 возвращается в исходное положение (за очередной партией разогретых преформ), соответственно выносные захваты каретки 71 подъезжают к пресс-форме 69.
8. При движении вытяжных штоков 68 вниз отключается датчик «Шток вверху» и срабатывает датчик «Шток внизу».
9. Открываются клапаны 70 предварительного раздува и заполнения силовых цилиндров 52 удержания форм во время предварительного раздува, которые работают до срабатывания датчика «Шток внизу». При этом происходит предварительный раздув изделия и удержание пресс-форм 69 от раскрытия силовыми цилиндрами 52 при давлении 1,0-1,6 МПа. Существующая программа позволяет производить включение данных клапанов 70 по таймеру.
10. При срабатывании датчика «Шток внизу» включаются клапаны основного выдува 70 и заполнения силовых цилиндров 52 удержания форм во время выдува, после чего происходит заполнение изделий и удержание пресс-форм 69 от раскрытия силовыми цилиндрами 52 воздухом высокого давления до 4,0 МПа. Существующая программа позволяет производить включение данных клапанов по таймеру.
И предварительный, и основной выдув имеют блокировку при несвоевременном поднятии замков пресс-формы 69, чтобы исключить поломку механизмов фиксации формы 57.
11. По окончании выдува открывается клапан сброса воздуха 70 из изделий до отработки таймера сброса.
12. По окончании сброса раздувные головки 66 и вытяжные штоки 68 возвращаются в исходное положение, а также опускаются замки механизма фиксации 57.
13. Момент поднятия штоков 68 вверх завершает первый цикл выдува. Далее контроллер ожидает очередного срабатывания двух датчиков - см. п.1
14. После выполнения пункта 2 цикла выдува раскрывается пресс-форма 69 по сигналу с датчика «Захват закрыт», при этом происходит одновременное удержание выдутых изделий в зоне пресс-формы и разогретых преформ в зоне гребенки 46.
15. По сигналам датчиков «Форма открыта» опускается дно пресс-формы 61.
16. По этой же команде каретка начинает движение от печи к силовой.
17. Далее цикл продолжается по порядку начиная с пункта 4 цикла выдува.
Итак, очевидно, что в отличие от прототипа механизм запирания 3 пресс-форм (силовая установка), состоящий из двух неподвижных плит 50, содержащих рамы 51, силовые цилиндры 52 и упоры 53, и расположенных между неподвижными плитами 50 подвижных плит 54, содержащих рамы 56, механизмы фиксации подвижных плит 57 и цилиндры смыкания 58, корпус которых закреплен к раме неподвижной плиты через кронштейн 59, позволяет получить иной, неочевидный технический результат. А именно - создание противодавления, исключающего продольное раскрытие пресс-форм в момент выдува ПЭТ-тары, которое создается за счет поперечной фиксации упоров 53 между подвижными плитами 54 с закрепленными полуформами и силовыми цилиндрами 52, которые в момент заполнения пресс-форм воздухом высокого давления до 4,0 МПа осуществляют удержание подвижных плит 54 от раскрытия. В прототипе же механизм запирания пресс-форм используется для обеспечения параллельности смыкаемых и фиксируемых пресс-форм.