ЗАХВАТ
GRIPPER

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к захвату для быстрого крепления и приведения в движение пластиковых контейнеров, в частности заготовок, в транспортирующей цепи для перемещения контейнеров.
Уровень техники
Необходимость расположения заготовок в процессе производства в заданном угловом положении существует, например, при производстве контейнеров, изготавливаемых из полиэтилентерефталата (ПЭТ) или других пластиковых материалов посредством выдувного формования, когда необходимо транспортировать заготовки от участка литьевого прессования, где они были изготовлены, к участку выдувного формования, где формуется контейнер.
Для специальных типов контейнеров, например контейнеров для моющих средств с крышкой, действующей как дозатор или распылитель, садовых опрыскивателей и, в частности, бутылей или контейнеров с крышками, которые не имеют форму тела вращения, крышка, навинчиваемая на резьбовое горлышко выдутого контейнера, должна находиться в точном угловом положении относительно самого контейнера, что требует вставления заготовок в форму для выдувания с точной упорядоченной ориентацией резьбы относительно самой формы.
Если во время подачи в направлении выдувной машины заготовки должны свободно вращаться, например, в нагревательных печах, то для таких заготовок должны иметься системы ориентации, обеспечивающие заданную их ориентацию перед вставлением в формы.
Необходимость расположения предварительно выдутых контейнеров в процессе производства в заданном угловом положении существует, например, и в процессах нанесения наклеек и печатания букв и/или логотипов на ассиметричных контейнерах.
Известны различные системы ориентации заготовок или контейнеров, но они не являются оптимальным решением.
Например, известны решения с определением положения паза на горлышке заготовки или контейнера с помощью лазерного устройства. Это решение не позволяет обеспечить точную ориентацию, поскольку требует обеспечения максимальной устойчивости и, соответственно, отсутствия вибраций и действует в областях измерений, близких к 0,1 мм. Паз определяется с помощью сложного и очень дорогостоящего электронного устройства.
Другое решение включает в себя навинчивание захвата на горлышко, при этом захват выполняет функцию крышки. Однако в этом случае адаптация машины является очень сложной, и требуются большие затраты на изготовление по специальному заказу. Сложная механическая часть и «медленные» перемещения дополнительно снижают эксплуатационные характеристики машины.
Другие решения включают в себя ориентирование заготовки только во время заключительного этапа транспортировки, т.е. непосредственно перед вставлением заготовки в формы для выдувания. Эти решения требуют очень высокоточной механической части, характеризуются «медленными» перемещениями и, соответственно, низкой производительностью и значительно снижают диапазон применения, т.е. диапазон типов горлышка, подлежащих ориентации.
Кроме того, другие решения, предусматривающие ориентацию заготовки и контейнера только во время заключительного этапа транспортировки, не обеспечивают сохранение ориентации во время транспортировки заготовки и контейнера как к форме, так и к зоне нанесения этикеток или печатания букв и/или логотипов, соответственно.
Задачей изобретения является создание таких захватов и такой транспортирующей цепи с множеством этих захватов, которые позволят упростить угловую ориентацию заготовок и контейнеров в транспортирующих системах.
Раскрытие изобретения
Основным объектом изобретения является захват для быстрого крепления и приведения в движение пластиковых контейнеров, в частности заготовок, который применяется в транспортирующей цепи для перемещения контейнеров и должен быть снабжен специальными устройствами для простого и эффективного по стоимости обеспечения, например, угловой ориентации заготовок от этапа загрузки на транспортирующую линию до этапа выдувания контейнеров в выдувной машине или, например, угловой ориентации предварительно выдутых ассиметричных контейнеров для транспортировки этих контейнеров на участок нанесения этикеток или печатания букв и/или логотипов.
Другим объектом изобретения является транспортирующая цепь для перемещения контейнеров, в частности заготовок, содержащая звенья, предназначенные для расположения на них захвата, и снабженная средствами угловой ориентации последнего.
Задача изобретения решена в захвате для приведения в движение пластиковых контейнеров, в частности заготовок, по транспортирующей линии, который содержит корпус, прикрепляемый к звену транспортирующей цепи; узел, определяющий продольную ось и вставленный в продольное сквозное отверстие корпуса, выполненный с возможностью осевого перемещения со скольжением и/или вращения вокруг оси и снабженный на первом конце средством для захватывания горлышка контейнера; при этом корпус снабжен стопорным средством для блокировки узла в заданном угловом положении, а узел снабжен по меньшей мере одним элементом для обеспечения заданного углового положения.
Согласно изобретению транспортирующая цепь для перемещения пластиковых контейнеров, в частности заготовок, содержит множество звеньев, к по меньшей мере нескольким из которых прикреплены соответствующие захваты.
Захваты для захватывания контейнеров, в частности заготовок, согласно изобретению расположены на по меньшей мере нескольких звеньях транспортирующей цепи.
Такие захваты содержат элементы, образующие единый узел, перемещающийся относительно корпуса звена транспортирующей цепи. Эти элементы включают в себя поворотный шестеренный вал, подъемную пластину, поворотный стержень и головку быстрого крепления горлышка заготовки.
Поворотный шестеренный вал выполняет две следующие функции:
- обеспечивает вращение заготовки во время всего этапа нагрева, т.е., например, во время прохождения заготовки через печи;
- обеспечивает угловое ориентирование с помощью паза, расположенного на боковой поверхности. Функция паза состоит в определении точного положения шестеренного вала, а также поворотного стержня и, соответственно, пластикового контейнера, подлежащего перемещению на первом этапе транспортировки.
Подъемная пластина выполняет три следующие функции:
- обеспечивает после освобождения заготовки подъем поворотного стержня с помощью механической системы с криволинейными направляющими для исключения его взаимодействия с горлышком заготовки после ее выталкивания из захвата;
- обеспечивает вращение поворотного стержня, если сам узел, состоящий из шестеренного вала, подъемной пластины и стержня, находится в поднятом положении после освобождения заготовки во время ее перемещения в направлении участка взаимодействия с загрузочным барабаном;
- обеспечивает угловое ориентирование с помощью паза, расположенного на ее боковой поверхности. Функция паза состоит в определении точного положения захвата и, соответственно, заготовки на втором этапе транспортировки, прежде чем она будет освобождена.
Поворотный стержень, механически прикрепленный к шестеренному валу и подъемной пластине, выполняет функцию вращения и подъема или опускания головки быстрого крепления и всего, что механически к ней присоединено.
Пружина, расположенная между головкой быстрого крепления и корпусом звена цепи, при подъеме поворотного стержня сжимается и, соответственно, обеспечивает быстрое опускание последнего после освобождения подъемной пластины рядом с участком взаимодействия с загрузочным барабаном.
Преимущества использования захватов согласно изобретению заключаются в следующем:
- возможность быстрого изменения угла ориентирования;
- более высокая безопасность и надежность с лучшим управлением ориентацией без повреждения заготовки, поскольку почти все операции ориентации выполняются на механических частях, а не на заготовке;
- полное поддержание ориентации во время перемещения, поскольку ориентированные заготовки надежно захватываются, следовательно, заготовка не может вращаться или освобождаться из завершающего положения ориентации.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
Другие особенности и преимущества изобретения станут понятными из подробного описания предпочтительного варианта выполнения захвата и соответствующей транспортирующей цепи, содержащей множество захватов, представленных в качестве неограничивающего примера со ссылкой на чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показана схема части транспортирующей системы для перемещения заготовок;
на фиг.2а - загрузочный барабан транспортирующей линии системы, показанной на фиг.1, вид сверху;
на фиг.2b - то же, вид снизу;
на фиг.3 и 4 - фрагменты изображения на фиг.2 в увеличенном масштабе;
на фиг.5а и 5b - заготовка в загрузочном барабане, показанном на фиг.2, в первом и втором положениях, соответственно, виды сверху;
на фиг.6 - колесо транспортирующей линии из системы, показанной на фиг.1, вид сверху;
на фиг.7 - фрагменты изображения на фиг.6 в увеличенном масштабе;
на фиг.8 и 9 - различные части колеса, показанного на фиг.6, виды в перспективе;
на фиг.10 - звено транспортирующей цепи на участке окончательной ориентации заготовок, вид в перспективе;
на фиг.11 - средство ориентации в звене транспортирующей цепи согласно изобретению;
на фиг.12 - звено транспортирующей цепи, снабженное захватом согласно изобретению, вид сбоку;
на фиг.13 - звено, изображенное на фиг.12, вид в разрезе;
на фиг.14 - звено с прикрепленной к захвату заготовкой, вид в перспективе;
на фиг.15 - корпус звена цепи, вид в перспективе;
на фиг.16 - элемент захвата согласно изобретению, вид в перспективе в увеличенном масштабе.
Осуществление изобретения
На фиг.12-15 показан вариант выполнения захвата 40 согласно изобретению.
Захват 40 содержит корпус 11, который полностью изготовлен из пластика и который может быть прикреплен к звену цепи конвейера. Над корпусом 11 расположен шестеренный вал 2, а между шестеренным валом 12 и верхней опорной поверхностью корпуса 11 расположена подъемная пластина 13. К первому концу шестеренного вала 12 и к пластине 13 прикреплен один конец поворотного стержня 14, выполненного с возможностью перемещения со скольжением через корпус 11. Ко второму концу стержня 14 прикреплена головка 17 быстрого крепления контейнеров, например заготовок. Между головкой 17 быстрого крепления и нижней опорной поверхностью корпуса 11 расположена пружина 15.
Шестеренный вал 12, пластина 13, стержень 14 и головка 17 быстрого крепления соединены между собой, образуя единый узел, который может вращаться вокруг общей оси и/или поступательно перемещаться вдоль общей оси.
Поворотный шестеренный вал 12 содержит зубчатый или рифленый участок 18 и гладкий участок 18' с пазом 19 для ориентации.
Зубчатый или рифленый участок 18 обеспечивает соединение с зубчатым ремнем или другим пригодным средством передачи движения, входящим в состав по меньшей мере одного участка транспортирующей линии, на котором вращаются захваты и, соответственно, закрепленные заготовки или контейнеры для оптимизации нагрева заготовок перед первым этапом выдувного формования или, например, для нанесения покрытия или краски на контейнеры. Паз 19 для ориентации позволяет задавать угловое положение захвата на транспортирующем колесе линии перед захватом заготовки или контейнера, подлежащего транспортировке.
В показанном на фигурах предпочтительном варианте осуществления изобретения зубчатый участок 18 является нижней частью шестеренного вала 12, а гладкий участок 18' - его верхней частью.
Однако могут быть и другие варианты осуществления изобретения, в которых зубчатый участок расположен в верхней части, а гладкий участок - в нижней части шестеренного вала, или, как вариант, зубчатый участок может быть расположен в центральной части шестеренного вала, а гладкий участок разделен центральной частью на две части (верхнюю и нижнюю), при этом по меньшей мере одна из двух указанных частей имеет паз для ориентации.
Подъемная пластина 13 содержит две части (верхнюю и нижнюю) в виде соосных дисков разного диаметра. Нижняя часть меньшего диаметра имеет паз 20 для ориентации, как показано на фиг.11. Паз 20 для ориентации предназначен для фиксации заданной угловой ориентации захвата на заданном этапе транспортировки.
Пластина 13 позволяет за счет взаимодействия верхнего диска с неподвижной криволинейной направляющей, установленной на определенной части транспортирующей линии, поднимать весь захват после освобождения заготовки или контейнера относительно плоскости, в которой расположена транспортирующая линия и, соответственно, транспортирующая цепь.
При отсутствии трения на зубчатом участке 18 шестеренного вала 12 пластина 13 также обеспечивает вращение захватов вокруг их оси за счет трения между основной или боковой поверхностью верхнего диска пластины 13 и неподвижной криволинейной направляющей, расположенной снаружи транспортирующего колеса. Это вращение используется для ориентации захватов на транспортирующем колесе за счет вставления соответствующих язычков в паз 20 для ориентации.
Поворотный стержень 14, механически соединенный с шестеренным валом 12 и подъемной пластиной 13, обеспечивает вращение и подъем или опускание головки 17 быстрого крепления и всего, что механически с ней соединено. Подъем поворотного стержня 14 и, соответственно, головки 17 относительно плоскости, по которой движется транспортирующая цепь, приводит к сжатию пружины 15. Упругое усилие этой сжатой пружины обеспечивает быстрое опускание захвата на участке, на котором закреплены контейнеры или заготовки, после освобождения подъемной пластины 13 в конце неподвижной криволинейной направляющей.
Головка 17 быстрого крепления имеет одну или несколько механических частей, форма которых соответствует форме горлышка закрепляемой или транспортируемой заготовки или контейнера.
В соответствии с другим объектом изобретения имеется транспортирующая цепь, содержащая множество звеньев, на каждом из которых может быть закреплен захват 40 за его корпус 11.
Система «пружина 16' - ориентирующий рычаг 16''», прочно присоединенная к корпусу 11 захвата, предназначена преимущественно для обеспечения ориентации захвата и, соответственно, закрепляемых заготовок или контейнеров на этапе транспортировки. Ориентирующий рычаг 16'' шарнирно установлен на стержне, который прикреплен к корпусу 11 и вокруг которого расположена пружина 16', и имеет на своем первом конце выступ 27, предназначенный для вставления в паз 20 для ориентации, расположенный в подъемной пластине 13. На втором конце рычага 16'' имеется круглый элемент, выполняющий функцию толкателя, который, следуя по профилю криволинейной поверхности, расположенной вдоль направляющего участка транспортирующей цепи, приводит в действие рычаг 16'', контактирующий своим выступом 27 с нижней цилиндрической частью пластины 13, имеющей паз 20. Во время этого контакта захват преимущественно поворачивается вокруг оси за счет трения, которое возникает между верхним диском пластины 13 и контактной зоной на участке направляющей. Этот поворот, который осуществляется на максимальный угол примерно 360°, позволяет вставить выступ 27 в паз 20.
Когда рычаг 16'' находится в действии, пружина 16' прикладывает необходимое усилие для вставления выступа 27 в паз 20.
В общем случае пазы 19 и 20 взаимно смещены, однако они также могут быть взаимно выровнены.
Корпус 11 захвата содержит ролики для более устойчивой подачи цепи вдоль направляющей транспортирующей линии.
В альтернативном варианте осуществления изобретения на захвате 40 может быть выполнен один паз для ориентации, расположенный на поворотном шестеренном валу или на подъемной пластине.
На фиг.1 показана схема транспортирующей системы для заготовок пластиковых контейнеров, содержащей транспортирующую линию и выдувную машину 9 линейного типа.
Транспортирующая линия для заготовок содержит
- загрузочный желоб 10;
- загрузочный барабан или колесо 1 для заготовок;
- транспортирующую цепь 4, образующую замкнутый контур, в котором по меньшей мере несколько звеньев содержат захват для захвата и выталкивания соответствующей заготовки;
- транспортирующие колеса 7 и 7', по которым движется транспортирующая цепь;
- по меньшей мере один промежуточный участок, на котором заготовки свободно вращаются во время подачи, при этом промежуточный участок, например, содержит по меньшей мере одну печь 5 для нагрева заготовок;
- участок 6 ориентации заготовок с возможным изменением шага;
- участок 8 подачи ориентированных заготовок с возможным изменением шага в выдувную машину 9.
В системе, показанной на фиг.1, транспортирующая цепь 4 следует от колеса 7 через нагревательные печи 5 и участок 6 ориентации, а затем снова достигает колеса 7.
Заготовки крепятся к цепи 4 с помощью захватов 40 на участке взаимодействия колеса 7 с загрузочным барабаном 1, а на участке взаимодействия того же колеса 7 с участком 6 ориентации заготовок они выталкиваются из цепи 4 и последовательно транспортируются с помощью устройства подачи с возможным изменением шага в выдувную машину 9.
Неподвижная криволинейная направляющая 24 в плане имеет по существу форму полукольца и расположена снаружи колеса 7 концентрично ему. При этом неподвижная криволинейная направляющая 24 расположена между двумя участками взаимодействия, а ее профиль имеет подъем относительно плоскости замкнутой транспортирующей линии, т.е. плоскости, по которой движутся звенья цепи. Такая неподвижная криволинейная направляющая позволяет на одном ее конце поднимать захват с помощью первого желоба на участке входа захватов на колесо 7, а на другом ее конце опускать эти захваты с помощью второго желоба на участке выхода захватов из колеса 7 для крепления новых заготовок, которые вращаются на загрузочном барабане.
Предпочтительно на загрузочном барабане имеется первая система ориентации заготовок и/или на колесе 7 имеется вторая система ориентации захватов.
Расположенная на загрузочном барабане 1 система ориентации заготовок содержит криволинейную направляющую 2, расположенную под загрузочным барабаном и предназначенную для управления расположением или ориентацией вставок 2' для заготовок, и неподвижную направляющую 3, расположенную снаружи загрузочного барабана и выполненную с возможностью обеспечения поворота заготовок вокруг оси за счет трения. Вставки 2' выступают из специальных пазов на загрузочном барабане 1 с целью обеспечения их непосредственного взаимодействия в рабочем состоянии с горлышком заготовок при их подаче.
Заготовка 30, опускаясь по загрузочному желобу 10, входит на загрузочный барабан 1. Во время этого этапа криволинейная направляющая 2 обеспечивает соответствующий отход вставки 2' от наружной направляющей 3 заготовки (фиг.3 и 5а).
Во время вращения загрузочного барабана между заготовкой 30 и наружной направляющей 3 возникает трение, что автоматически вызывает поворот горлышка заготовки относительно оси. Соответственно, при подаче заготовки происходит ее поворот. Вставка 2' в это время управляется криволинейной направляющей 2, что создает незначительное давление на горлышко заготовки 30 для входа вставки 2' в паз 21 для ориентации (фиг.4 и 5b), выполненный на горлышке самой заготовки, например, на кольцевом выступе или кольце 31, окружающем горлышко. На этом этапе заготовка полностью ориентирована относительно загрузочного барабана 1. Паз 21 для ориентации может быть расположен в начальной точке резьбы для навинчивания крышки или в другом заданном исходном месте.
На фиг.5а показана заготовка, которая была только что загружена на загрузочный барабан, при этом соответствующая вставка 2' находится в убранном положении. На фиг.5b показана та же самая заготовка в следующий момент времени, когда вставка 2' помещена в паз 21.
Сориентированная на загрузочном барабане 1 заготовка 30 поступает на транспортирующую цепь 4, к которой заготовка 30 крепится с помощью описанного выше захвата 40.
Система ориентации захвата 40, расположенная на колесе 7, содержит
- множество рычагов 22 с соответствующими выступами 22', шарнирно установленных по окружности рядом с наружным краем колеса 7;
- криволинейную направляющую 23, расположенную над колесом 7 на входном участке звена цепи на вышеуказанном колесе и предназначенную для управления рычагами 22 для ориентации имеющихся захватов по меньшей мере в нескольких звеньях цепи.
Когда цепь 4 подается вокруг колеса 7, каждый выступ 22' нажимает на поворотный шестеренный вал 12, расположенный на соответствующем звене цепи, с целью входа в паз 19 для ориентации. Ориентация облегчается тем, что при подаче цепи 4 она вращается вокруг оси с помощью неподвижной криволинейной направляющей 24.
Сразу же после вставления выступа 22' в паз 19 захваты будут сохранять заданную угловую ориентацию для полного крепления соответствующих предварительно ориентированных заготовок, которые вращаются на загрузочном барабане.
Захваты 40 предварительно ориентируются на колесе 7 на участке взаимодействия между колесом 7 и загрузочным барабаном 1. Заготовки загружаются на участке опускания транспортирующей цепи 4 на конце неподвижной криволинейной направляющей 24.
Вертикальное движение в нижнем направлении предварительно ориентированных захватов 40 обеспечивает введение головки быстрого крепления в горлышко соответствующих заготовок, также вращающихся и уже ориентированных на загрузочном барабане 1.
Преимущественно загрузочный барабан 1 и колесо 7 синхронизированы так, чтобы обеспечивать полное крепление заготовок с помощью соответствующих захватов.
На этом этапе вставленные в захваты заготовки сохраняют ориентацию уже не с помощью загрузочного барабана, а относительно соответствующих захватов вдоль транспортирующей линии до их выталкивания из цепи 4.
На этой линии пары «захват-заготовка», связанные с по меньшей мере одним из звеньев цепи 4, преимущественно свободно вращаются вокруг оси вращения, проходя на по меньшей мере одном участке линии, содержащей, например, по меньшей мере одну печь 5 для оптимальной тепловой обработки корпуса заготовки, за исключением горлышка, для подготовки к этапу выдувания. Например, в другом случае транспортирования предварительно выдутых контейнеров промежуточный участок, в котором пары «захват-заготовка», связанные с по меньшей мере несколькими звеньями цепи 4, свободно вращаются вокруг оси вращения, содержит, например, систему для нанесения покрытия или краски.
Это вращение вызывается взаимодействием зубчатого участка 18 каждого шестеренного вала 12 и зубчатого ремня или другого соответствующего средства передачи движения, входящего в состав печей 5.
Сразу же после достижения участка 6 ориентации с возможным изменением шага захваты снова ориентируются с помощью соответствующих ориентирующих рычагов 16'', снабженных соответствующими выступами 27 и расположенных на соответствующих звеньях транспортирующей цепи.
Криволинейная направляющая 25, расположенная на участке направляющей 50 подачи цепи 4 рядом с входным участком на транспортирующем колесе 7, приводит в действие ориентирующий рычаг 16'' так, чтобы выступ 27 нажимал на нижний диск пластины 13, в то время как участок 26 контакта участка направляющей 50 с верхним диском пластины 13 обеспечивает вращение вокруг оси самой пластины за счет трения и, соответственно, вращение поворотного стержня и головки быстрого крепления, образующих захват. Это вращение обеспечивает вставление выступа 27 в центрирующий паз 20 нижнего диска пластины 13. Последняя ориентация пластины определяет окончательное положение заготовки перед ее выталкиванием из конца 17 захвата.
Заготовки выталкиваются из цепи 4 при заданной угловой ориентации с помощью выталкивающего устройства, которое выталкивает заданное количество заготовок, нажимая на них в нижнем направлении в соответствующих захватах. Эти захваты, каждый из которых содержит два захвата, которые совместно определяют форму чашки, адаптированной для захватывания заготовки над окружающим горлышко кольцом, приводятся в действие устройством подачи, которое без вращения захватов перемещает их через участок 8, расположенный рядом с выдувной машиной или прессом 9.
В устройстве подачи преимущественно изменяется шаг, когда расстояние между центрами форм выдувной машины 9 превышает расстояние между центрами заготовок в транспортирующей цепи 4.
Устройство подачи с изменением шага размещает ориентированные заготовки с шагом выдувки, а затем забирает заготовки из захватов и транспортирует их к форме выдувной машины или пресса 9.
Подъем захвата 40 на входе в колесо 7 после выталкивания заготовки осуществляется с помощью подъемной пластины 13, которая обеспечивает подъем поворотного стержня 14 за счет формы неподвижной криволинейной направляющей 24. Подъем поворотного стержня 14 приводит к сжатию пружины 15.
Пластина 13 дополнительно обеспечивает поворот поворотного стержня 14, если сам узел, состоящий из шестеренного вала 12, подъемной пластины 13 и стержня 14, находится в поднятом положении без трения на зубчатом участке 18 шестеренного вала 12. В этом случае вращение захватов вокруг оси обеспечивается за счет трения между основной или боковой поверхностью верхнего диска пластины 13 и неподвижной криволинейной направляющей 24. Это вращение служит для повторной ориентации захватов относительно загрузочного барабана с помощью множества рычагов 22 с выступами 22' и неподвижной криволинейной направляющей 23.
Сразу же после достижения участка опускания для крепления новых заготовок пружина 15 обеспечивает быстрое опускание захвата после освобождения подъемной пластины 13 на конце неподвижной криволинейной направляющей 24.
Соответственно, цикл транспортировки начинается снова с крепления новых заготовок с помощью загрузочного барабана.
Преимущественно имеются соответствующие средства управления, содержащие, например, стопорные устройства, предназначенные для проверки положения вставок 2' и выступов 22' и определяющие ориентацию заготовки и захвата, соответственно. Таким образом, имеется возможность проверки правильности ориентации заготовок и захватов.
Описанная система ориентации с помощью захватов и транспортирующей цепи позволяют обеспечить точную ориентацию заготовок, вставляемых в формы выдувной машины при низких расходах без необходимости использования сложных и очень дорогостоящих механических систем управления.
Другим преимуществом является то, что угол ориентации может быть просто изменен за счет выполнения действий с крепежными средствами, например винтами, которые крепят гладкий участок 18' поворотного шестеренного вала 12, имеющего паз 19 для ориентации, к подъемной пластине 13.