Устройство для закрывания рукавообразной или мешкообразной упаковочной оболочки (варианты)

Изобретение относится к устройству для закрывания заполненной наполнительным продуктом, в частности колбасным фаршем, рукавообразной или мешкообразной упаковочной оболочки. Оно содержит средства сужения упаковочной оболочки и образования не содержащего наполнительного продукта отрезка верхнего отруба, закрывающие средства для установки и закрывания по меньшей мере одного запирающего зажима вокруг отрезка верхнего отруба и привод средств для сужения и закрывающих средств. Привод имеет неравномерно передающую передачу, которая преобразует равномерное приводное движение в периодическое неравномерное приводное движение. При этом передаточное число передачи выбрано так, что выходная скорость при установке закрывающих средств уменьшается по сравнению с выходной скоростью при сужении и вытеснении, а передача является зубчатой ременной передачей или цепной передачей с по меньшей мере одним эллиптическим зубчатым колесом или с по меньшей мере одним зубчатым колесом, установленным с эксцентриситетом. Изобретение позволяет согласовать привод с желаемым ходом выполнения процесса при одновременном снижении энергозатрат. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к устройству для закрывания заполненной наполнительным продуктом, в частности колбасным фаршем, рукавообразной или мешкообразной упаковочной оболочки со средствами для сужения упаковочной оболочки и образования не содержащего наполнительного продукта отрезка верхнего отруба, с закрывающими средствами для установки и закрывания по меньшей мере одного запирающего зажима вокруг отрезка верхнего отруба и с приводом средств для сужения и закрывающих средств.

При необходимости упаковки колбасного фарша, замазки или уплотнительной массы в (закрытые с одной стороны) пленочные рукава или пакеты это осуществляют известным образом так, что рукавообразную или мешкообразную упаковочную оболочку заполняют наполнительным продуктом из наполнительной машины. Наполнительная машина в конце процесса заполнения или в течение короткого времени перед ним выдает импульс синхронизации, с помощью которого запускается процесс закрывания с помощью указанного вначале устройства. В начале процесса закрывания заполненную упаковочную оболочку в первый рабочий такт за счет смыкания средств для сужения упаковочной оболочки, например двух пар вытеснительных ножниц, сужают в радиальном направлении относительно центральной оси упаковочной оболочки в короткий верхний отруб (вытеснение). Затем во втором рабочем такте перемещают обе пары вытеснительных ножниц в осевом направлении друг от друга (раздвигание), за счет чего вытесняется находящийся там наполнительный материал, так что между обеими парами вытеснительных ножниц возникает свободный от наполнительного продукта отрезок верхнего отруба. Затем в третьем рабочем такте введенный в путь прохождения пуансона, являющегося частью закрывающих средств, закрывающий зажим в зоне отрезка верхнего отруба устанавливают на упаковочную оболочку и так деформируют между пуансоном и матрицей, которая также является частью закрывающих средств, что он укладывается вокруг отрезка верхнего отруба и закрывает его. При расположении двух пуансонов и матриц можно отрезок верхнего отруба закрывать с помощью двух находящихся рядом друг с другом закрывающих зажимов и при необходимости в том же рабочем такте разрезать его между этими обоими закрывающими зажимами. После процесса закрывания средства для сужения и закрывающие средства в четвертом рабочем такте возвращают в их исходное положение, и можно начинать новый рабочий цикл с процесса заполнения.

Средства для сужения и закрывающие средства приводятся в действие с помощью привода, например, состоящего из электродвигателя и включенной за ним передачи, так что их движения связаны друг с другом с помощью выходных валов передачи и соответствующих дисковых кулачков. Управляющие поверхности дисковых кулачков позволяют выполнять движения средств для сужения и закрывающих средств с желаемым соотношением во времени. Таким образом, один оборот дисковых кулачков соответствует одному рабочему циклу.

В DE 19601720 A1 решается проблема, связанная с тем, что вытеснительные ножницы, в частности, для колбас большого диаметра находятся в открытом положении недостаточно долго для заполнения упаковочной оболочки достаточным количеством наполнительного продукта. Поэтому предлагается предусматривать не постоянную скорость привода, например, с помощью свободно управляемого сервопривода трехфазного тока в качестве части привода, с целью обеспечения предпочтительного хода открывания ножниц. В соответствии с этим временные процессы являются результатом наложения графика непостоянной скорости привода и управляющих кривых дисковых кулачков. Согласно этой публикации скоростью вращения электродвигателя управляют так, что вытеснительные ножницы при меньшей скорости привода долго остаются открытыми, что облегчает заполнение наполнительного продукта, а остальные фазы движения ускоряют так, что длительное время открытого положения вытеснительных ножниц компенсируется, при этом продолжительность рабочего цикла даже для колбасы большого диаметра не становится больше.

Кроме того, из ЕР 0935421 В1 известна возможность устранения жесткой связи движений пар вытеснительных ножниц и зажимных рычагов за счет того, что отдельными рабочими циклами закрывания, а именно вытеснения, раздвигания, установки и закрывания запирающего зажима, управляют по меньшей мере частично независимо друг от друга. За счет этого процессы движения можно согласовывать с соответствующим продуктом. В частности, существует возможность выполнять процесс раздвигания при вязком пастообразном наполнительном продукте более медленно, а установку и закрывание запирающего зажима быстрее, и тем самым увеличивать производительность изготовления таких колбас. Согласно этому решению электродвигателями управляет программируемое управляющее устройство в качестве части привода так, что скорость вращения изменяется внутри одного цикла в соответствии с желаемой рабочей скоростью для каждого рабочего такта.

Однако устройства с таким приводом требуют относительно много энергии, в частности, за счет периодического ускорения и торможения устройства.

Наконец, из DE 4241231 известна обхватывающая передача с периодически изменяющимся передаточным числом, в частности передача с зубчатым ремнем, которая применяется в тех случаях, когда соотношение угловых скоростей, соответственно соотношение крутящих моментов входного и выходного валов должно иметь переменную величину. С помощью такой передачи, можно, например, усреднять потребность в мощности привода, когда приводимая машина имеет потребность в большом крутящем моменте лишь во время части поворота. Другой случай применения состоит в возможности замедления скорости движения во время части поворота с целью более точного выполнения рабочего такта.

Задача настоящего изобретения состоит в создании устройства для закрывания, привод которого согласован с желаемым ходом выполнения процесса при одновременном уменьшении энергии.

Эта задача решается с помощью устройства указанного вначале типа за счет того, что привод имеет неравномерно передающую передачу, которая преобразует равномерное приводное движение в периодическое неравномерное приводное движение, при этом передаточное число передачи выбрано таким, что скорость привода при установке закрывающего средства уменьшается по сравнению со скоростью привода во время сужения и вытеснения.

В основу изобретения положено понимание того, что потребность в крутящем моменте внутри рабочего цикла является очень различной. В рабочих тактах, которые требуют небольшую рабочую скорость, т.е. небольшую скорость вращения выходного вала передачи, в большинстве случаев повышается также потребность в крутящем моменте на этом выходном валу. Например, при вязком пастообразном наполнительном продукте вытеснение и сужение происходят медленно, однако при этом требуется максимальная (линейная) сила, т.е. максимальный выходной момент. Аналогичным образом, в случаях, при которых установка и закрывание зажима происходит медленнее, например при наполнительном продукте с низкой вязкостью, этот процесс требует максимальной силы и тем самым максимальный выходной момент. Кроме того, в изобретении используется понимание того, что потребность в крутящем моменте периодически повторяется в каждом рабочем цикле, т.е. после каждого поворота кулачкового диска. За счет применения неравномерной передачи скорость привода изменяется внутри одного цикла периодически и обратно пропорционально выходному крутящему моменту. Поэтому полезный цикл привода с периодически неравномерно изменяемой передачей идеально согласуется с выходным циклом, т.е. с желаемым ходом выполнения процесса с периодически повторяющимися рабочими тактами с неравномерной рабочей скоростью, соответственно с неравномерной потребностью в крутящем моменте.

Поскольку выбор размера приводного электродвигателя осуществляется в соответствии с максимально требуемым крутящим моментом то устройство согласно изобретению имеет то преимущество, что в противоположность уровню техники потребность в крутящем моменте в области пиковых нагрузок, т.е. во время медленной фазы движения, уже снижена на стороне привода. Тем самым проектируемую мощность электродвигателя можно уменьшать по сравнению с известными приводами с управляемой скоростью вращения электродвигателя, за счет чего обеспечивается экономия средств и энергии. Другое преимущество изобретения состоит в том, что за счет изменения на стороне привода рабочей скорости исключается или по меньшей мере уменьшается потребность в процессах торможения и ускорения во время одного цикла на стороне приводного двигателя, и поэтому могут быть снижены требования к динамике электродвигателя, соответственно к его мощности, и тем самым уменьшено потребление энергии.

Предпочтительные модификации устройства согласно изобретению отражены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Ниже приводится подробное описание изобретения на примере выполнения со ссылками на чертежи, на которых изображено:

фиг.1 - отдельные рабочие такты процесса закрывания примера выполнения устройства согласно изобретению относительно рабочей скорости;

фиг.2 - первый пример выполнения периодической неравномерно передающей передачи и

фиг.3 - второй пример выполнения периодической неравномерно передающей передачи.

На фиг.1 верхняя кривая 10 показывает пример хода изменения рабочей скорости или рабочей скорости вращения в зависимости от угла поворота выходного вала передачи. Показанный ход изменения скорости перекрывает полный оборот выходного вала и затем периодически повторяется. В этом примере выполнения ход изменения скорости следует, с одной стороны, из применения согласно изобретению неравномерной передачи, на передаточное число которой, с другой стороны, накладывается скорость привода, регулируемая с помощью заранее выбранной программы управления.

Если в качестве неравномерной передачи применяется, например, зубчатый ременный привод с эллиптическим приводным зубчатым колесом, то скорость вращения выходного вала колеблется приблизительно синусообразно. Эти колебания можно как в показанном ходе изменения кривой 10 удлинять по фазе и укорачивать по фазе, так что в течение полного оборота получается несимметричный ход изменения скорости привода. Укорачивание, соответственно удлинение отдельных фаз можно согласовывать, например, с длительностью процесса заполнения или с другими требованиями. Кроме того, можно понижать, а в других местах увеличивать амплитуду скорости вращения за счет увеличения и/или уменьшения скорости вращения электродвигателя. За счет этого обеспечивается еще более точное согласование полезного цикла привода с рабочим циклом, при этом снова используются (по меньшей мере в отдельных фазах) преимущества устройства согласно изобретению. Действительно, хотя иногда может потребоваться дополнительное регулирование скорости привода, использование неравномерного привода приводит к тому, что регулирующее действие не должно быть таким сильным, и что в тактах с медленной рабочей скоростью в распоряжении имеется увеличенный крутящий момент.

На ход изменения скорости привода накладывается показанная под кривой 10 кривая управления кулачковых дисков с обеспечением желаемого перемещения средств для сужения упаковочной оболочки и образования свободного от наполнительного продукта отрезка верхнего отруба, а также закрывающих средств. Кривая 12 показывает типичный ход изменения отклонения пар вытеснительных ножниц в качестве средств для сужения упаковочной оболочки. Они перемещаются в радиальном направлении относительно оси подлежащей закрыванию колбасы с целью вытеснения наполнительного продукта. При повороте выходного вала на 45° начинается процесс вытеснения и заканчивается после следующих 80°. Лишь затем начинается процесс раздвигания, который отображает кривая 14. При этом в ходе поворота выходного вала на следующие 45° пары вытеснительных ножниц раздвигаются в осевом направлении относительно колбасы и тем самым вытесняют колбасный фарш из подлежащей закрыванию зоны оболочки, в то время как сохраняется сужение вытеснительных ножниц. Примерно одновременно с раздвиганием пар вытеснительных ножниц начинается радиальное перемещение верхнего и нижнего зажимных рычагов, как показано кривыми 16, 18. В показанном примере выполнения в этом рабочем такте нижний зажимной рычаг с матрицей поворачивается под свободный от наполнительного продукта отрезок верхнего отруба, в то время как верхний зажимной рычаг одновременно перемещается вместе с пуансоном в противоположном направлении сверху к матрице, при этом зажимные рычаги, матрица и пуансон являются частями закрывающего средства. Только после окончания процесса раздвигания, то есть образования свободного от наполнительного продукта отрезка верхнего отруба между парами вытеснительных ножниц, нижний зажимной рычаг с матрицей достигает точки максимального приближения к центральной оси колбасной оболочки. В этой точке начинается процесс закрывания или процесс зажимания, что обозначено линией 20. В то время как нижний зажимной рычаг все еще остается в точке максимального приближения, верхний зажимной рычаг с пуансоном приближается далее к центру. При этом деформируется запирающий зажим до образования прочно сидящего запора вокруг отрезка верхнего отруба рукавной оболочки. Передаточное число зубчатого ременного привода в этом рабочем такте выбирается небольшим, как показывает местный минимум на кривой 10. За счет этого обеспечивается минимальная рабочая скорость в начале процесса зажимания, и одновременно увеличивается крутящий момент на выходном валу в процессе деформации или зажимании.

После завершения процесса зажимания верхний и нижний зажимные рычаги открываются и освобождают установленный запирающий зажим. Почти одновременно открываются пары вытеснительных ножниц в радиальном направлении. При этом на выходном валу требуется лишь небольшой крутящий момент. Следовательно, для этого рабочего такта можно выбирать большое передаточное число. Наконец, пары вытеснительных ножниц перемещаются в радиальном направлении в свое исходное положение, и полный рабочий цикл закончен. Передаточные отношения можно изменять, например, за счет соответствующего согласования эксцентриситета зубчатых колес и/или отношений длин основных осей эллипсов. Кроме того, максимум крутящего момента, соответственно минимум скорости на кривой можно за счет сдвига фазы совмещать с каждым желаемым рабочим тактом, что обеспечивает возможность применения устройства согласно изобретению для закрывания упаковочной оболочки, наполненной различными наполнительными продуктами.

Показанная на фиг.2 периодическая неравномерная передача является зубчатой ременной передачей 200 с первым эллиптическим зубчатым колесом 202 и вторым эллиптическим зубчатым колесом 204. Оба зубчатых колеса 202, 204 соединены зубчатым ремнем 208. Первое зубчатое колесо 202 имеет более эллиптическую форму, чем второе зубчатое колесо, и обеспечивает неравномерную передачу. Эллиптическая форма второго зубчатого колеса служит по существу лишь для компенсации длины.

Другой пример выполнения периодической неравномерной передачи показан на фиг.3. При этом речь идет о зубчатой ременной передаче 300 с тремя связанными зубчатым ремнем 308 зубчатыми колесами 302, 304 и 306, установленными с эксцентриситетом. Из них два колеса являются круглыми и служат в качестве входного и выходного колес, а третье колесо 306 является выравнивающим колесом для компенсации длины.

Показанные передачи преобразуют равномерное приводное движение, т.е. постоянную скорость вращения привода, в периодическое неравномерное выходное движение. В показанных передачах входная и выходная стороны не определены. Периодичность можно удваивать с помощью симметричных систем, таких, как показана на фиг.2.

Вместо зубчатой ременной передачи 200, 300 можно использовать также цепную передачу с тем же расположением. Возможны также другие расположения: например, можно достичь другого изменения передаточного числа также с помощью одного эллиптического и одновременно с эксцентриситетом установленного зубчатого колеса в комбинации с несколькими установленными с эксцентриситетом со сдвигом по фазе зубчатыми колесами. Вместо зубчатой ременной передачи или цепной передачи можно использовать также неравномерно передающие передачи с зубчатыми колесами.

Наконец, можно также комбинировать несколько указанных видов передач посредством последовательного включения.

1. Устройство для закрывания заполненной наполнительным продуктом, в частности колбасным фаршем, рукавообразной или мешкообразной упаковочной оболочки, содержащее средства для сужения упаковочной оболочки и образования не содержащего наполнительный продукт отрезка верхнего отруба, закрывающие средства для установки и закрывания по меньшей мере одного запирающего зажима вокруг отрезка верхнего отруба и привод средств для сужения и закрывающих средств, отличающееся тем, что привод имеет неравномерно передающую передачу, которая преобразует равномерное приводное движение в периодическое неравномерное приводное движение, при этом передаточное число передачи выбрано так, что выходная скорость при установке закрывающих средств уменьшается по сравнению с выходной скоростью при сужении и вытеснении, а передача является зубчатой ременной передачей или цепной передачей с по меньшей мере одним эллиптическим зубчатым колесом или с по меньшей мере одним зубчатым колесом, установленным с эксцентриситетом.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что скорость привода является регулируемой.

3. Устройство для закрывания заполненной наполнительным продуктом, в частности колбасным фаршем, рукавообразной или мешкообразной упаковочной оболочки, содержащее средства для сужения упаковочной оболочки и образования не содержащего наполнительный продукт отрезка верхнего отруба, закрывающие средства для установки и закрывания по меньшей мере одного запирающего зажима вокруг отрезка верхнего отруба и привод средств для сужения и закрывающих средств, отличающееся тем, что привод имеет неравномерно передающую передачу, которая преобразует равномерное приводное движение в периодическое неравномерное приводное движение, при этом передаточное число передачи выбрано так, что выходная скорость при сужении и вытеснении уменьшается по сравнению с выходной скоростью при установке закрывающих средств, а передача является зубчатой ременной передачей или цепной передачей с по меньшей мере одним эллиптическим зубчатым колесом или с по меньшей мере одним зубчатым колесом, установленным с эксцентриситетом.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что скорость привода является регулируемой.

Приоритеты:

23.04.2003 - все пункты формулы;

19.12.2003 - все пункты формулы.