УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО МАНИПУЛИРОВАНИЯ ГИБКИМИ КОНТЕЙНЕРАМИ

Полезная модель относится к оборудованию для расфасовки сыпучих материалов в гибкие контейнеры, 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 использовано в пищевой, перерабатывающей, химической промышленности, строительстве и сельском хозяйстве.
Известны способ и устройство для автоматического подвешивания мешков (Патент РФ №2174486, МПК В65В 43/16, 2001 г.), состоящее из захватного устройства, имеющего цапфы, на которых располагаются самообновляющиеся места адгезии, представляющие собой горячий расплав с более высокой адгезией к материалу мешка, чем к цапфам. Захватное устройство имеет возможность перемещения до выбойного патрубка, на котором размещены зажимы для горловины мешка с возможностью горизонтального смещения в сторону стенок патрубка.
Устройство позволяет захватывать мешок из стопки и удерживать его за счет адгезии между материалом мешка и жидкого расплава, который выделяется на поверхности цапф. Однако описанное устройство имеет ряд существенных недостатков. Необходимость дополнительного оборудования, такого как устройства подачи жидкого расплава на цапфы и его разогрева усложняют манипулирующее устройство в целом и увеличивают стоимость его производства и эксплуатации. Из-за необходимости нагрева расплава значительно увеличивается время выполнения цикла манипулирования. Наличие вещества для адгезии, которое необходимо постоянно обновлять, увеличивает расходы при использовании манипулирующего устройства. Данное устройство не может быть использовано при дозировании пылящихся веществ, так как мелкие частицы оседают на жидком расплаве и препятствуют захвату и удержанию мешка. Кроме того, после наполнения на горловине мешка остается расплав, что может быть недопустимо для последующего использования контейнера и его содержимого, например, в пищевом производстве.
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 которой закреплен неподвижно привод продольного перемещения рычага, снабженного пружиной. На валу закреплены кронштейны, которые шарнирно соединены с поворотными пластинами. Один конец пластин связан посредством пружины с кронштейном и взаимодействует с укрепленным на рычаге упором, выполненным в виде ролика, а другой конец пластин взаимодействует с боковой кромкой мешка. Нижняя часть загрузочного патрубка выполнена состоящей из двух разъемных по вертикали частей. При этом ближняя к вакуумному захвату часть патрубка установлена неподвижно и снабжена шарнирно соединенными с ней боковыми поворотными стенками, связанными через систему рычагов с приводом горизонтального возвратно-поступательного перемещения. Дальняя от вакуумного захвата часть (стенка) патрубка соединена с аналогичным приводом.
Устройство осуществляет - полностью автоматический цикл манипулирования мешком при относительно малых затратах на эксплуатацию. Но устройство захватывает мешок только с одной стороны, при этом может возникнуть эффект слипания стенок горловины, и дальнейшее раскрытие будет невозможно. При раздвижении подвижных стенок патрубка они могут оказать слишком сильное воздействие на стенки мешка, что приведет к его повреждению. Если же воздействие будет недостаточным, то мешок может сползти с патрубка и наполнение не произойдет. Это снижает эффективность и надежность работы устройства в целом.
Известно устройство для автоматического раскрытия, удержания и закрытия гибких контейнеров (Патент РФ №155000, МПК В65В 5/00, В65В 7/02, 2015 г.), содержащее захватный механизм, состоящий из пневматического цилиндра одностороннего действия и вакуумного захвата, состоящего из четырех вакуумных присосок, крайние из которых выполнены с возможностью дросселирования воздушного потока, установленных на планке, закрепленной на левом П-образном рычаге, связанным со штоком второго пневмоцилиндра, на корпусе которого установлен опорный элемент. Между рычагом и опорным элементом установлены пружины. Пневмоцилиндр шарнирно установлен на раме и выполнен с возможностью поворота вокруг оси, проходящей через центр данного пневмоцилиндра параллельно его основанию. Для этого на корпусе второго пневмоцилиндра жестко закреплен стержень, шарнирно связанный со штоком третьего поворотного пневмоцилиндра двухстороннего действия, шарнирно установленного на раме. Раскрывающий механизм установлен напротив захватного механизма и состоит из четвертого пневматического цилиндра одностороннего действия и вакуумного захвата, расположенного зеркально относительно первого вакуумного захвата захватного механизма, состоящего из двух вакуумных присосок, установленных на планке, закрепленной на правом П-образном рычаге, связанным со штоком четвертого пневмоцилиндра, выполненным с возможностью продольного перемещения относительно опорного элемента, смонтированного на раме. Лента транспортера расположена под загрузочным патрубком. Загрузочный патрубок выполнен с возможностью линейного вертикального перемещения.
Данное устройство позволяет выполнить захват, раскрытие, удержание при наполнении и закрытие для прошивки горловины гибкого контейнера, однако оно имеет ряд недостатков. На протяжении всего процесса манипулирования в двух вакуумных захватных устройствах необходимо создание вакуума, для этого необходимо мощное дополнительное оборудование, которое повысит расходы в процессе эксплуатации. Так как мешок может иметь пористую структуру и пропускать воздух, а процесс захвата и удержания осуществляется с помощью вакуума, то при появлении динамических нагрузок в ходе загрузки сыпучего материала, гибкий контейнер может отделиться от вакуумных захватов и правильного наполнения не произойдет.
Наиболее близким техническим решением является устройство для автоматического раскрытия, удержания и закрытия мешков (Патент РФ №2469928, МПК В65В 7/02, В65В 5/00, 2012 г.), содержащее захватный механизм, состоящий из четырех рычажных звеньев и двух пневматических миницилиндров двухстороннего действия, попарно соединенных шарнирами, заодно с которыми установлены захваты в виде пальцев, причем крайние боковые из них выполнены с возможностью перемещения посредством втягивания и выдвигания штоков пневматических миницилиндров, а сам захватный механизм смонтирован на пневмоцилиндре и выполнен с возможностью расположения шарниров с пальцами в ряд при выдвинутом штоке. Пневмоцилиндр шарнирно установлен на раме и выполнен с возможностью поворота вокруг оси, проходящей через его центр параллельно основанию. Для этого на корпусе пневмоцилиндра жестко закреплен стержень, шарнирно связанный со штоком второго поворотного пневмоцилиндра двухстороннего действия, который также шарнирно установлен на раме. Вакуумный захват соединен трубками с системой подачи воздуха и установлен на рычаге с возможностью вертикального осевого перемещения относительно вала, закрепленного на раме. Рычаг имеет П-образную форму, а его верхняя горизонтальная часть закреплена на штоке третьего пневмоцилиндра привода продольного перемещения. Между верхней частью рычага и валом установлены пружины. Лента транспортера смонтирована на раме и расположена под загрузочным патрубком, который соединен с дозатором и выполнен с возможностью линейного вертикального перемещения. Для этого на нем с внешней стороны установлена пластина, соединенная со штоком четвертого пневмоцилиндра одностороннего действия, в штоковой полости которого установлена пружина.
Данное устройство позволяет выполнять цикл манипулирования без участия оператора. Однако при предварительном раскрытии гибкого контейнера вакуумным захватным устройством он может не раскрыться или раскрыться неправильно из-за эффекта слипания стенок мешка, и дальнейший процесс манипулирования будет невозможен. Полное раскрытие и подача гибкого контейнера осуществляется натяжением его горловины захватными пальцами, которые могут повредить стенки гибкого контейнера, а при слабом натяжении мешок может не удержаться на захватном устройстве при наполнении. Сечение раскрытой горловины мешка имеет форму шестиугольника, что предъявляет требования к форме загрузочного патрубка, который для достижения максимальной производительности должен иметь форму, соответствующую сечению горловины. Ввиду того, что механический захват содержит множество подвижных частей, закрепленных друг на друге, снижается точность позиционирования и раскрытия гибкого контейнера. Причем при его наполнении необходимо использовать загрузочный патрубок меньшего диаметра, так как механизм устройства занимает достаточно большое пространство, это снижает эффективную площадь подачи материала и уменьшает производительность процесса дозирования. При этом снижается эффективность и надежность устройства в целом.
Задачей технического решения является комплексная автоматизация процесса подачи гибкого контейнера на позицию расфасовки сыпучих материалов.
Технический результат полезной модели заключается в повышении эффективности и надежности манипулирования гибкими контейнерами из воздухопроницаемых материалов при их наполнении.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для автоматического манипулирования гибкими контейнерами состоит из захватного механизма для удержания контейнеров, установленного на раме с возможностью поворота на 90° и узла предварительного раскрытия гибкого контейнера в виде вакуумного захвата, установленного на раме с возможностью вертикального перемещения, при этом захватный механизм для удержания контейнеров выполнен в виде прямоугольного корпуса с установленной на его противоположных сторонах парой подпружиненных пластин и парой подвижных пластин, установленных по центру корпуса посредством системы замкнутых тросов с возможностью их перемещения и прижатия к подпружиненным пластинам, узел предварительного раскрытия гибкого контейнера выполнен с дополнительными вакуумными захватами, жестко закрепленными на раме, а подвижные вакуумные захваты выполнены с возможностью горизонтального перемещения и совместного раскрытия гибкого контейнера с дополнительными вакуумными захватами.
Отличиями заявляемого устройства является его конструктивное исполнение, при котором захватный механизм имеет две подвижные пластины, расположенные по центру и имеющие возможность линейного перемещения с помощью раскрывающего пневмоцилиндра и системы тросов в противоположные направления до пластин, закрепленных через пружины на корпусе механического захвата, а также наличие в узле предварительного раскрытия дополнительных вакуумных захватов, жестко установленных на раме. Такое исполнение механического захвата позволяет зажимать стенки горловины гибкого контейнера между собой, что увеличивает надежность удержания гибкого контейнера во время загрузки сыпучего материала. Наличие в узле предварительного раскрытия дополнительной пластины с вакуумными захватами повышает надежность предварительного раскрытия гибкого контейнера.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемого устройства; на фиг. 2 - вид А-А (захватный механизм).
Устройство для автоматического манипулирования гибкими контейнерами включает захватный механизм 1 для удержания контейнеров, закрепленный на пневмоцилиндре 2 двухстороннего действия, который установлен на рычаге 3. Последний шарнирно закреплен на раме 4 с возможностью поворота на 90°. Пневмоцилиндр 5 двустороннего действия шарнирно соединен с рамой 4, а его шток - с рычагом 3.
Захватный механизм 1 для удержания контейнеров выполнен в виде прямоугольного корпуса 6 с установленной на его противоположных сторонах парой подпружиненных пружинами 7 пластин 8 и парой подвижных пластин 9, установленных по центру корпуса посредством системы замкнутых тросов 10 с возможностью линейного перемещения подвижных пластин 9 по направляющим 11 и прижатия их к подпружиненным пластинам 8. Замкнутый трос 10 размещен на вращающихся роликах 12, установленных на корпусе 6, и проходит через пластины 9, причем нижняя часть каждого троса 10 связана с одной из пластин 9, а верхняя - с другой.
Узел предварительного раскрытия гибкого контейнера состоит из подвижных вакуумных захватов 13, установленных на раме 4 с возможностью вертикального и горизонтального перемещениия посредством штока пневмоцилиндра 14 двухстороннего действия, закрепленного на планке 15, которая может перемещаться по направляющим 16, и соединена со штоком пневмоцилиндра 17 двухстороннего действия, установленного на раме 4, и дополнительных вакуумных захватов 18, жестко закрепленных на раме 4.
Узел предварительного раскрытия выполнен таким образом, чтобы обеспечить совместное раскрытие гибкого контейнера 19 подвижными вакуумными захватами 13 и дополнительными вакуумными захватами 18.
Гибкие контейнеры 19 расположены на подвижном столе 20.
Устройство для автоматического манипулирования гибкими контейнерами работает следующим образом.
В начале цикла работы устройства штоки пневмоцилиндров 14 и 17 втянуты, а пневмоцилиндров 2 и 5 выдвинуты. При запуске пневмоцилиндр 14 выдвигает шток, вакуумные захваты 13 опускаются и прижимаются к поверхности гибкого контейнера 19, лежащего в общей стопке на подвижном столе 20. Присоски вакуумных захватов 13 подключаются к системе создания вакуума, вследствие чего к ним притягивается гибкий контейнер 19. Далее пневмоцилиндр поднимает пластину вакуумные захваты 13 вместе с контейнером 19, и одновременно пневмоцилиндр 17 выдвигает шток, перемещая планку 15 по направляющим 16 вправо. Когда вакуумные захваты 13 окажутся напротив дополнительных вакуумных захватов 18, пневмоцилиндр 14 снова начнет их опускать. В результате этого, гибкий контейнер 19 окажется на присосках дополнительных вакуумных захватов 18, в которых создастся вакуум и, поднимая вакуумные захваты 13 вверх, пневмоцилиндр 14 приоткроет контейнер 19. Далее втягивается шток пневмоцилиндра 5, и рычаг 3 начнет поворачиваться на 90 градусов. Пластины 9 окажутся внутри приоткрытого гибкого контейнера 19, а пластины 8 снаружи. Втягивая шток пневмоцилиндра 2, пластины 9, посредством натяжения троса 10, расходятся в стороны к пластинам 8 и, полностью раскрыв горловину контейнера 19, зажмут его стенки. Далее, пневмоцилиндр 5 выдвигает шток, и захватный механизм 1 возвращается в начальное положение, подняв контейнер 19 в вертикальное положение с открытой горловиной. При этом пневмоцилиндр 17 возвращает свой шток в начальное положение и повторяет цикл предварительного раскрытия, а одновременно с этим патрубок 21 опускается, производит дозирование сыпучего материала и снова поднимется. Пневмоцилиндр 2 выдвигает шток, и пластины 9 сходятся в центр, отпуская контейнер 19 на конвейер 22, где начинается этап прошивки. В это время следующий контейнер 19 уже раскрыт и ожидает повторение цикла захватного механизма 1.
Использование предлагаемого устройства обеспечивает значительное повышение эффективности и надежности процесса манипулирования. Это обусловлено тем, что стенки горловины гибкого контейнера зажимаются между пластинами, а не растягиваются, при этом исключается вероятность стягивания гибкого контейнера с захвата и повреждения стенок его горловины при подаче на позицию наполнения и в процессе наполнения. Предварительное раскрытие гибкого контейнера осуществляется вакуумными захватами с двух сторон, что исключает возможность нераскрытия гибкого контейнера. При этом вакуумные захваты используются только на этапе предварительного раскрытия гибкого контейнера, а этапы полного раскрытия, транспортировки до загрузочного патрубка и удержания в процессе его наполнения осуществляются с помощью механического захвата захватного механизма, что позволяет исключить влияние пористости или воздухопроницаемости гибкого контейнера на надежность манипулирования.
Таким образом, использование данного устройства повышает эффективность и надежность манипулирования гибкими контейнерами из воздухопроницаемого материала при его наполнении и создает условия для комплексной автоматизации процесса расфасовки сыпучих материалов в гибкие контейнеры.