Синтез рычажно–шарнирных захватных устройств для анипулирования мягкой расфасовочной тарой

Аннотация

Макаров А. М., Сердобинцев Ю. П. Синтез рычажно–шарнирных захватных устройств для анипулирования мягкой расфасовочной тарой. Рассмотрен процесс расфасовки сыпучих материалов в мягкую тару. Для автоматизации захвата, раскрытия, удержания при наполнении и закрытия для прошивки мешков разработано семейство рычажно–шарнирных захватных устройств (РШЗУ), содержащих рычажно–шарнирный механизм с захватами в виде пальцев и привод их перемещения в виде одного или нескольких пневмоцилиндров. Описан принцип действия таких устройств. РШЗУ могут применяться на автоматических линиях расфасовки сыпучих материалов в мягкую тару типа мешков.

Ключевые слова: расфасовка, сыпучий материал, рычажно–шарнирные захватные устройства, мягкая тара, мешок.

Сыпучие материалы широко применяются в промышленности. Некоторые из них являются природными – песок, гравий, уголь, но основная масса – продукт деятельности человека: сахар, мука, сухое молоко (пищевая промышленность), минеральные удобрения, пестициды, порошки, гранулированные смеси (химическая промышленность), зерновые и масленичные культуры, корма для животных (сельское хозяйство), строительные смеси и др. Номенклатура сыпучих материалов, особенно сырьевых, неуклонно растет, это связано с их технологичностью в транспортных и перерабатывающих операциях.

Открытые склады сыпучих грузов оказывают отрицательное воздействие на атмосферный воздух, почву и окружающую территорию. Наиболее ощутимо это проявляется в качестве пыления и пылеуноса при транспортировке, перегрузке и хранении. Открытые склады также обусловливают невозвратные потери материала за счет пылеуноса. Решающее влияние на интенсивность пылеобразования при открытом способе хранения сыпучих грузов оказывают геометрические размеры открытого склада, продолжительность нахождения груза на складе и характеристики ветровых потоков, воздействующих на склад. Так, при длине штабеля 0,4 м формы обелиска в поперечном сечении при ветровом потоке со скоростью 5 м/с пылеунос с 1 м² вдоль штабеля составляет 51 мг/с, поперек штабеля – 16 мг/с [1], то есть около 3 г. в минуту. С площади 100 м² получаем пылеунос до 300 г в минуту, или 1,8 кг в час. Размеры потерь материала при хранении в течение нескольких месяцев исчисляются тоннами, поэтому процессы дозирования, упаковки и транспортировки сыпучих материалов занимают одно из ведущих мест.

Операции расфасовки являются вредными для здоровья, трудоемкими, травмоопасными и требуют полной автоматизации. Для открытых мешков из различных материалов сложность решения задачи автоматического их наполнения связана с необходимостью захвата и манипулирования тарой, материал которой пропускает воздух, а также прошивки горловины мешка после наполнения [2].

Для решения задачи автоматического наполнения мешков предлагается использовать рычажно–шарнирные захватные устройства (РШЗУ) [3–5], содержащие захваты в виде пальцев и пневматический привод их перемещения. РШЗУ [4] способно самостоятельно захватить мешок, лежащий в стопе, раскрыть его и подать под загрузочный патрубок для наполнения (рис. 1).

Устройство содержит раму 1, смонтированную на пневмоцилиндре 2, на которой посредством подвижных шарниров 3 установлен РШМ 14, состоящий из двух криволинейных рычагов 4, планки 6, связанной со штоком 5 пневмоцилиндра 2, двух силовых миницилиндров двустороннего действия 10 с штоками 9 и дополнительной тяги 13. При этом криволинейные рычаги 4 связаны с планкой 6 подвижными шарнирами 7, а с штоками 9 – осевыми шарнирами 8. Дополнительная тяга 13 посредством осевых шарниров 12 и накладок 11 связана с основаниями миницилиндров 10. Все пальцы 15, выполняющие функции захватов, расположены соосно осям соответствующих шарниров и перпендикулярно плоскости РШМ 14 (Вид А на рис. 1).

РШМ 14 при выдвинутом штоке 5 пневмоцилиндра 2 обеспечивает расположение пальцев 15 в ряд, при этом при втянутых штоках силовых миницилиндров 10 расстояние между крайними боковыми пальцами (l на рис. 1) меньше размера горловины сложенного мешка. Поэтому, если обеспечить провисание непрошитой г орловины мешка (например, приподняв горловину верхнего из стопы мешков, лежащих горизонтально, с помощью вакуумных захватов), можно автоматически ввести пальцы РШЗУ в образовавшуюся открытую полость. Затем, посредством выдвигания штоков 9 силовых миницилиндров 10 боковые пальцы устройства раздвигаются, захватывая горловину мешка 16 с внутренней стороны и удерживая ее (рис. 2, а).