СЛЕДЯЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДВУСТАДИЙНОЙ ТЕСТОРАСКАТКИ

В основном в представленных материалах под тестовой лентой подразумевается заготовка тестовой ленты - часть теста, расположенная между парами валиков тестораскатки, тогда как на практике под тестовой лентой принято понимать ленту, получаемую на выходе тестораскатки, ту, что предполагается подавать на формующие барабаны. Упомянутая заготовка, как правило, несколько толще и уже ленты, упомянутой последней.
Под следящим устройством подразумевается механизм, отслеживающий протяженность (длину) тестовой ленты между разнесенными по горизонтали верхней и нижней парами валиков тестораскатки и генерирующий в соответствии с недостаточностью или избыточностью такой протяженности управляющие сигналы, приводящие, соответственно, к увеличению или к уменьшению скорости вращения валиков верхней пары - увеличению или уменьшению объема выходящего в единицу времени из под этих валиков теста.
Полезная модель относится к станкостроению для пищевой промышленности и может быть использована при производстве станков барабанного типа для изготовления изделий из тестовой оболочки с начинкой.
Как правило, обсуждаемое следящее устройство предназначено для установки перед парой валиков, на выходе которой формируется тестовая лента, подаваемая непосредственно либо с использованием транспортных и/или поднатягивающих роликов на один из формующих барабанов станка.
1
1
Известно (RU 149259) следящее устройство как минимум двустадийной тестораскатки с как минимум двумя парами валиков, при том, что такие пары разнесены по горизонтали и вертикали с образованием между ними рабочей зоны, предназначенное для отслеживания протяженности тестовой ленты в рабочей зоне между парами валиков, включающее в последней неподвижную (относительно станины станка) деталь (которая может выходить за пределы рабочей зоны) и установленный на такой детали с возможностью качания (вследствие переменного давления со стороны теста) перед ней относительно заданной оси маятник ( - или вокруг заданной оси - возможные крайние положения нижней части маятника представлены на фиг. штриховой линией) с жестко установленными на нем противовесом и роликом, выполненным с возможностью вращения вокруг своей продольной оси, который обеспечивает определяющее его положение в пространстве, по крайней мере, частичное выпрямление участков тестовой ленты между верхней парой валиков и роликом и между роликом и нижней парой валиков, а также включающее там же (в рабочей зоне) датчики недостаточной и избыточной протяженности ленты, срабатывающие при критичных положениях ролика, и активатор-возбудитель (датчиков).
Такое устройство выбрано в качестве прототипа.
Потребность в обсуждаемом следящем устройстве обусловлена чрезвычайной сложностью согласования выхода теста (согласование количества выходящего теста) из-под валиков пар. В результате тесто либо провисает, угрожая нарушить работу тестораскатки, либо рвется.
Основной недостаток прототипа связан с расположением датчиков. В прототипе они находятся за маятником и крепятся к неподвижной детали. Это затрудняет их демонтаж (в частности, приходится сначала демонтировать маятник).
Технический результат, достигаемый при реализации полезной модели, заключается в создании легкосъемного малогабаритного узла датчиков - в обеспечении открытого доступа к датчикам для упрощения их демонтажа при замене и ремонте, а также для упрощения их проверки, юстировки и обслуживания.
Заявленный технический результат достигается благодаря тому, что в известное устройство, характеризуемое представленными выше признаками ограничительной части (выделены курсивом), введены следующие главные отличительные признаки:
- датчики установлены на маятнике (который является наружной легкосъемной сравнительно малоразмерной деталью тестораскатки);
- как минимум один датчик установлен между роликом и воображаемой осью качания маятника (при этом другой датчик может быть установлен между противовесом и упомянутой осью);
- датчики разнесены друг относительно друга более чем на 5 мм;
- в устройство введен еще один активатор-возбудитель датчика;
- активаторы расположены на неподвижной детали (предпочтительно активаторы должны выступать над внешней (лицевой) поверхностью такой детали);
- размер и положение активаторов выбраны такими, чтобы они могли привести к срабатыванию каждый только своего датчика.
Полезная модель характеризуется также рядом частных отличительных признаков:
- датчики могут жестко крепиться на маятнике в продолговатых юстировочных пазах, радиально ориентированных относительно оси качания маятника, при том, что крепление датчиков должно обеспечивать возможность при юстировке изменять их положение в этих пазах;
- активаторы могут жестко крепиться в изогнутых регулировочных пазах, центр кривизны которых совпадает с упомянутой осью (на виде на устройство спереди), при том, что крепление активаторов должно обеспечивать возможность при регулировках изменять их положение в этих пазах;
- крепление активаторов может обеспечивать возможность изменять расстояние от их обращенных в сторону маятника торцов до внешней поверхности неподвижной детали (предпочтительно, чтобы внутренняя (задняя) плоская поверхность маятника находилась на некотором (например, 5-10 мм) расстоянии от внешней поверхности неподвижной детали);
- датчик недостаточной протяженности может быть расположен дальше от оси качания маятника по сравнению с датчиком избыточной протяженности;
- противовес может жестко крепится в продолговатом регулировочном пазу, радиально ориентированном относительно оси качания маятника, при том, что крепление противовеса должно обеспечивать возможность при регулировке изменять положение противовеса в этом пазу.
На фиг. 1 показан вид спереди (со стороны барабанов с формующими ячейками) на один из возможных вариантов представленного следящего устройства;
на фиг. 2 - вариант зеркального исполнения.
Фиг. приведены для иллюстрации возможного взаимного расположения основных деталей и элементов устройства - внешней поверхности неподвижной детали, маятника, воображаемой оси его качания, ролика, противовеса, датчиков, активаторов, а также регулировочных и сквозных юстировочных пазов.
На фиг. 1 приняты следующие обозначения:
1 - взаимодействующий с роликом и определяющий положение последнего в пространстве фрагмент тестовой ленты, верхняя часть которого соответствует участку ленты, расположенному между верхней парой валиков и роликом, а нижняя - участку ленты, расположенному между роликом и нижней парой валиков (чем больше протяженность или иначе длина таких участков, тем ниже и правее расположен ролик);
2 - крайнее верхнее положение ролика, соответствующее представленному на фиг. положению активатора датчика недостаточной протяженности (если активатор сместить левее и вверх, то и ролик сможет занять более удаленное влево и смещенное вверх положение);
3 - активатор датчика недостаточной протяженности (это может быть, например, магнит или соленоид - если используется, например, датчик индуктивного типа), примечание - выносная линия показывает на торцевую поверхность такого активатора, обращенную в сторону маятника;
4 - изогнутый регулировочный паз, в котором посредством, например, резьбового соединения (посредством винта и гайки, например) к неподвижной детали крепится активатор датчика недостаточной протяженности, который может быть, например, приклеен к винту или шпильке;
5 - шайба активатора датчика недостаточной протяженности, подбор толщины которой позволяет провести юстировку для выставления требуемого эвентуального зазора между датчиком и активатором;
6 - гайка, посредством которой к маятнику жестко крепится датчик избыточной протяженности;
7 - резьбовой «хвост» датчика избыточной протяженности или узла крепления такого датчика (по аналогии с активатором датчик может быть приклеен к винту или к шпильке);
8 - продолговатый котировочный паз, в котором посредством, например, резьбового соединения крепится датчик избыточной протяженности;
9 - маятник, выполненный с возможностью качания в вертикальной плоскости относительно неподвижной оси под действием на ролик переменной силы со стороны тестовой ленты, расположенной в рабочей зоне;
10 - внешняя поверхность неподвижной детали (на такой детали могут быть установлены и пары валиков тестораскатки, и «регулировки» зазоров между валиками пар, и проч., т.е. это относительно массивная деталь, в сборе с иными представляющая собой довольно сложный агрегат);
11 - продолговатый регулировочный паз, в котором, например, посредством резьбового соединения крепится противовес;
12 - резьбовой «хвост» датчика недостаточной протяженности или узла крепления такого датчика;
13 - крайнее нижнее положение ролика, соответствующее представленному на фиг. положению активатора датчика избыточной протяженности;
14 - гайка, посредством которой крепится датчик недостаточной протяженности;
15 - продолговатый котировочный паз, в котором посредством, например, резьбового соединения крепится датчик недостаточной протяженности;
16 - активатор датчика избыточной протяженности;
17 - изогнутый регулировочный паз, в котором посредством, например, резьбового соединения к неподвижной детали крепится активатор датчика избыточной протяженности;
18 - шайба активатора датчика избыточной протяженности, подбор толщины которой позволяет провести юстировку для выставления требуемого зазора между датчиком и активатором;
19 - противовес;
О - ось качания маятника;
1
P - стрелка, показывающая возможные регулировочные перемещения активатора датчика недостаточной протяженности;
2
Р - стрелка, показывающая возможные регулировочные перемещения активатора датчика избыточной протяженности;
3
2
2
Р - стрелка, показывающая возможные регулировочные перемещения противовеса (удаление противовеса от оси О приведет к тому, что со стороны ролика на тесто будет оказываться меньшее давление ( - хотя сама тестовая лента может оказаться и в более натянутом состоянии - натяжение тестовой ленты в основном определяется ее протяженностью в рабочей зоне), при этом максимальное удаление противовеса от оси О должно предполагать возможность занятия роликом крайне нижнего положения с учетом давления со стороны теста, примечание: на практике положение противовеса подбирается эмпирически в соответствии с физико-механическими параметрами теста, так, например, в качестве исходного положения противовеса при настройке станка можно принять такое, при котором линия, проходящая через ось О и центры датчиков, была бы вертикальна);
1
Ю - стрелка, показывающая возможные юстировочные перемещения активатора датчика недостаточной протяженности (вперед - назад) при замене соответствующей шайбы;
2
Ю - стрелка, показывающая возможные юстировочные перемещения датчика избыточной протяженности (по направлению от или к оси О);
3
Ю - стрелка, показывающая возможные юстировочные перемещения датчика недостаточной протяженности;
4
Ю - стрелка, показывающая возможные юстировочные перемещения активатора датчика избыточной протяженности;
О
К - стрелка, показывающая возможные направления качания маятника (центр кривизны такой стрелки на виде на устройство спереди совпадает с осью О);
a
a
L - расстояние от оси О до центра активатора датчика избыточной протяженности (размерная линия проведена от центра активатора до окружности с радиусом L, проходящей через ось О на виде спереди на устройство);
д
L - расстояние от оси качания маятника до центра датчика избыточной протяженности;
v - стрелка, указывающая направление перемещения тестовой ленты (тестовая лента движется от верхней пары валиков к нижней, т.е. сверху вниз, но не вертикально, поскольку, во-первых, пары валиков смещены по горизонтали, а, во-вторых, ролик отклоняет тестовую ленту, «преломляя» ее - разделяя на упомянутые участки, которые вследствие давления со стороны ролика в статике оказываются практически прямолинейными, хотя в связи с работой механизмов станка они совершают упругие колебания (вибрируют, увлекая в вибрацию и ролик) и находятся в непрерывном качании, например, слева вправо и справа влево в соответствии с циклами работы следящего устройства - см. ниже);
ω - стрелка, указывающая направление вращения ролика (предполагается, что ролик, увлекаемый движущимся тестом, вращается по часовой стрелке).
Полезная модель может быть реализована, например, следующим образом (с точки зрения используемых понятий справа и слева очевидна возможность и зеркальной схемы устройства).
3
3
Как уже отмечалось, представленное следящее устройство предполагается использовать как минимум в двустадийной ( - причем неважно является ли первая стадия предварительной раскаткой - получением заготовки в виде полосы теста или предокончательной - получением заготовки в виде тестовой ленты, предназначенной лишь для финишной докатки) тестораскатке (так, например, в трехстадийной тестораскатке может использоваться два таких следящих устройства, а вот в случае с одностадийной - потребность в таком устройстве отсутствует).
При этом раскатка должна включать как минимум две пары валиков для деформирования (раскатки) теста, верхняя из который обеспечивает первую, а нижняя - вторую стадии раскатки.
4
4
Пары валиков должны быть разнесены по горизонтали и вертикали с образованием между ними рабочей зоны для установки следящего устройства ( - если бы следящее устройство не надо было бы располагать между парами валиков, то тогда бы их и не следовало разносить ни по вертикали, ни по горизонтали более, чем того бы требовали конструктивные ограничения, связанные с взаимным расположением приводов и проч. пар валиков), которое, собственно, и предназначено для отслеживания протяженности тестовой ленты в такой зоне.
Следящее устройство должно включать неподвижную деталь с внешней поверхностью 10. Это может быть, например, пластина, объединяющая все узлы тестораскатки.
На неподвижной детали посредством, например, соединенной с маятником втулки и впрессованного в отверстие в неподвижной детали подшипника качения может быть установлен маятник 9.
Традиционно при работе с тестом предпочтительно использовать подшипники скольжения, однако в случае с маятником следящего устройства следует прилагать максимальные усилия для снижения трения при его качании.
О
Крепление маятника к неподвижной детали должно быть выполнено таким, чтобы была обеспечена возможность его качания по стрелке К перед этой деталью относительно заданной оси О.
На маятнике должны быть жестко установлены противовес 19 и ролик, выполненный с возможность вращения вокруг своей продольной оси в направлении ω при перемещении тестовой ленты по стрелке v.
Ролик может быть, например, посажен на подшипник скольжения.
Задача ролика (которая, естественно, решается благодаря наличию маятника с противовесом) - обеспечить (за счет давления, оказываемого через ролик на часть фрагмента теста 1 со стороны конструкции маятника) по крайней мере частичное выпрямление участков тестовой ленты, расположенных между верхней парой валиков и роликом, а также между роликом и нижней парой валиков.
В результате в зависимости от протяженности тестовой ленты в рабочей зоне (которая складывается из длины упомянутых участков, а также из длины тестовой ленты, огибающей ролик) будет изменяться положение ролика в пространстве.
Когда тесто не воздействует на ролик, тот занимает некоторое нижнее правое положение, определяемое положением противовеса.
При работе с тестом, в соответствии с фиг., в случае недостаточной протяженности ролик займет положение 2, а избыточной - 13.
1
2
Следящее устройство должно также включать датчики недостаточной и избыточной протяженности (соответственно с «хвостовыми» частями 12 и 7), срабатывающие при критичных (с точки зрения наладчика тестораскатки или оператора станка) положениях ролика (которые задаются регулировками P и Р).
Причем датчики должны быть установлены на самом маятнике (предпочтительно, чтобы на маятнике с наружной стороны был установлен и разъем, электрически связанный с датчиками посредством проходящих с внутренней стороны маятника (ближней к внешней стороне неподвижной детали) проводов - на фиг. не показаны).
Как минимум один датчик должен быть установлен между роликом и осью качания маятника (датчик может быть установлен и дальше от оси О, чем ролик).
На фиг. показан случай, когда оба датчика установлены между роликом и осью качания маятника.
Хороший с точки зрения обслуживания станка результат достигается при установке датчиков со стороны противовеса за ним «с точки зрения» оси О.
Для возбуждения датчиков должны быть использованы активаторы датчиков 3 и 16.
Активаторы должны быть расположены на неподвижной детали.
Датчики должны быть разнесены друг относительно друга более чем на 5 мм - в соответствии с рабочей зоной срабатывания датчиков и размерами активаторов - активаторы должны приводить к срабатыванию только «своего» датчика.
д
a
Вообще, размер активаторов не должен существенно (более чем на половину минимального расстояния между датчиками) превосходить размер датчиков (оптимальным является вариант, при котором размер обращенного к датчику торца активатора на 5-20% меньше размера обращенного к активатору торца датчика), а расстояние (например L) на виде на устройство спереди от оси качения маятника до каждого из датчиков или до его центра должно быть примерно (в пределах рабочей зоны срабатывания датчиков) равно расстоянию от упомянутой оси до соответствующего активатора (например L).
д
a
Так, например, L может быть строго равно L.
Датчики могут жестко крепиться на маятнике в продолговатых котировочных пазах 8 и 15, радиально ориентированных относительно оси качания маятника.
Пазы датчиков предпочтительно выполнять сквозными, чтобы к крепежным элементам был простой доступ с внешней стороны (очевидно, что сами датчики своими рабочими торцами, должны быть обращены к активаторам, т.е. датчики должны «смотреть» в направлении внешней поверхности неподвижной детали).
2
3
Крепление датчиков, выполненное, например, при помощи «хвостов» 7 и 12, должно позволять при юстировке после ослабления затяжки гаек 6 и 14 изменять положение датчиков в этих пазах по стрелкам Ю и Ю.
Активаторы могут жестко крепиться в изогнутых регулировочных пазах 4 и 17, центр кривизны которых совпадает с осью О.
Такие пазы не обязательно выполнять сквозными. Так, например, они могут быть выполнены в виде ласточкина хвоста, тогда как активатор может иметь соответствующую форму сопрягаемых с неподвижной деталью поверхностей. Положение же активатора может фиксироваться в пазу при помощи винта.
1
2
Крепление активаторов должно позволять при регулировках изменять их положение в этих пазах по стрелкам P и Р, т.е. оно должно быть выполнено разборным.
1
4
Помимо этого, крепление активаторов должно позволять изменять расстояние от потенциально наиболее близкой к датчику части активатора до внешней поверхности 10 неподвижной детали с целью юстировки по стрелкам Ю и Ю эвентуального зазора между активаторами и датчиками, в соответствии с рабочими зазорами срабатывания последних.
Это может быть обеспечено, например, благодаря подбору толщины шайб 5 и 18.
Датчик недостаточной протяженности должен быть расположен дальше от оси качания маятника по сравнению с датчиком избыточной протяженности, поскольку недостаточная протяженность более «опасна» с точки зрения времени восстановления работы тестораскатки (недостаточная протяженность может привести к разрыву тестовой ленты), т.е. требует более точного выявления.
3
Противовес может жестко крепится в продолговатом регулировочном пазу 11, радиально ориентированном относительно оси О, при том, что крепление противовеса должно позволять при регулировке изменять его положение в этом пазу по стрелке Р (здесь так же, как с датчиками и активаторами, может быть использовано резьбовое соединение, жестко затянутое при работе устройства и ослабленное при регулировке).
Принцип работы представленного устройства следующий.
Предполагается, что тестораскатка отрегулирована таким образом, что угловые скорости валиков верхней пары совпадают, как и угловые скорости валиков нижней пары.
Также предполагается, что следящее устройство через электронный блок управления связано с приводом валиков верхней пары (если они имеют общий привод или с приводами валиков верхней пары).
Во время подготовки станка к работе могут вручную задать такую протяженность тестовой ленты в рабочей зоне, при которой ролик окажется в неком среднем положении (например, в таком, что изображено на фиг.).
При подготовке станка к работе важно, чтобы ролик не оказался за пределами своих возможных крайних положений (часть маятника, на которой располагаются датчики, должна находиться между активаторами).
При срабатывании датчика недостаточной протяженности (когда постоянный магнит или соленоид войдет в его зону срабатывания) следящее устройство сгенерирует подаваемый на электронный блок управления приводом верхних валиков сигнал, приводящий к увеличению, а при срабатывании датчика избыточной протяженности - к уменьшению скорости валиков верхней пары.
При этом скорость может меняться ступенчато, например, в результате изменения частоты напряжения, подаваемого на частотно-регулируемый привод валиков верхней пары.
Тестораскатка может быть отрегулирована таким образом, что объем (здесь и далее - в единицу времени) или правильнее масса выходящего из-под верхней пары валиков теста будет заведомо больше объема (массы) теста, выходящего из-под нижней пары валиков.
В результате ролик (в соответствии с фиг.) будет отклоняться вправо и вниз, что в конечном итоге приведет к срабатыванию датчика избыточной протяженности, которое приведет к снижению скорости вращения валиков верхней пары. Упомянутое снижение должно быть достаточным, чтобы объем выходящего из-под верхней пары валиков теста оказался заведомо меньшим объема теста, выходящего из-под нижней пары валиков.
В результате протяженность тестовой ленты в рабочей зоне начнет уменьшаться, а ролик будет перемещаться влево и вверх до срабатывания датчика недостаточной протяженности, которое приведет к восстановлению исходной скорости вращения валиков верхней пары, при которой имело место «перепроизводство» последними тестовой ленты в рабочую зону.
Далее последует следующий цикл уменьшение - увеличение частоты вращения валиков верхней пары.
Возможен и другой вариант, когда изначально валики верхней пары вращаются относительно медленно, «недопроизводя» тестовую ленту в рабочую зону.
В этом случае будет иметь место чередование циклов увеличение - уменьшение частоты вращения валиков верхней пары.
Датчики расположены на маятнике для обеспечения возможности доступа к ним без демонтажа относительно тяжелой и крупногабаритной тестораскатки со станка.
Здесь также важно и удаление датчиков от других узлов и агрегатов станка, способных оказать на датчики воздействие, что позволяет использовать более «капризные», но более дешевые датчики и менее сложные активаторы.
В ряде случаев представляется целесообразным иметь сборку маятника с датчиками в качестве быстро заменяемого узла.
2, 3
1, 2
Предполагается, что основные юстировки Ю выполняются датчиками, а регулировки P - активаторами постольку, поскольку первая операция редкая, а датчики нежелательно часто перемещать, тогда как вторая операция - частая, а активаторы вывести из строя практически невозможно.
2, 3
При этом важно и то, что для юстировок Ю требуются короткие пазы, направленные в сторону оси вращения маятника, что позволяет выполнить маятник малоразмерным - узким и, следовательно, с малым моментом инерции, а для регулировок (запаздывания/опережения срабатывания датчиков) требуются протяженные радиальные пазы, разнесенные друг относительно друга, т.е. предполагающие наличие протяженной (сравнительно широкой) поверхности (на роль которой хорошо подходит внешняя поверхность неподвижной детали).
1, 4
Юстировки Ю необходимы постольку, поскольку рабочее расстояние (рабочий зазор) переключения (срабатывания) датчиков даже одной серии (одной поставляемой партии датчиков) различно, что связано с разбросом их производственных параметров.