устройство для переноса бобин

Формула изобретения

1. Устройство для переноса бобин (10) с намотанным на цилиндрический сердечник (11) бобины полотнищем материала, в частности упаковочного материала или сигаретной бумаги, причем сердечник (11) бобины имеет сквозное центральное отверстие (22) для ввода несущей оправки (21) манипулятора (19) для подъема и транспортировки бобины (10), отличающееся тем, что несущая оправка (21) выполнена с возможностью разъемного закрепления в отверстии (22) сердечника (11) бобины с силовым и/или геометрическим замыканием посредством зажимных скоб (23), по периферии несущей оправки (21) на расстоянии друг от друга распределены несколько таких зажимных скоб (23), удлиненные зажимные скобы (23) проходят по наружной периферии несущей оправки (21) в ее продольном направлении, зажимные скобы (23) для захвата бобины выполнены с возможностью выхода поперек направления оси оправки, перемещения параллельно продольной оси несущей оправки (21) и прижатия к внутренней поверхности (13) сердечника (11) бобины, сердечник (11) бобины имеет на своей внутренней поверхности (13) углубление, в частности круговую канавку (14), зажимные скобы (23) имеют направленные наружу выступы (26), которые в положении зажима входят в углубление или канавку (14) сердечника (11) бобины с геометрическим замыканием.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждая установленная с возможностью перемещения поперек продольной оси в положении параллельно продольной оси несущей оправки (21) зажимная скоба (23) размещена на несущей оправке (21) с параллелограммным соединением посредством нескольких планок (29), планки (29) одним концом шарнирно закреплены на несущей оправке (21), а другим концом шарнирно соединены с зажимной скобой (23), планки (29) установлены наклонно под острым углом наружу вверх.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что зажимные скобы (23) выполнены с возможностью выдвигания в положение зажима внутри сердечника (11) бобины с помощью размещенного внутри полой цилиндрической несущей оправки (21) установочного элемента, в частности нажимной плиты (32), нажимная плита (32) для выдвигания зажимной скобы (23) установлена с возможностью перемещения вниз, нажимная плита (32) связана с каждой зажимной скобой (23) через планку (27) таким образом, что при опускании нажимной плиты (32) зажимные скобы (23) перемещаются планкой (27) радиально наружу.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что нажимной орган (32) нагружается пружиной сжатия (34) в направлении перемещения зажимных скоб (23) в положение зажима, нажимной орган (32) для перемещения зажимных скоб (23) во втянутое положение против действия пружины сжатия (34) перемещается цилиндром (36) с рабочей жидкостью.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на свободном нижнем конце несущей оправки (21) установлено отражательное тело (44) в качестве датчика, отражательное тело (44) через опорные пружины (45) опирается на корпус несущей оправки (21) таким образом, что в нормальном положении отражательное тело (44) выступает за свободный конец несущей оправки (21), а при нагружении давлением опорных пружин (45) может входить в углубление, отражательное тело (44) при перемещении в углубление (40) нагружает переключающий орган, в частности инициатор (50), для создания сигнала ошибки.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на свободном нижнем конце несущей оправки (21) для управления перемещением несущей оправки установлена камера (38), которая размещается в открытом вниз углублении (40) в оправке, предусмотренном на нижнем конце несущей оправки (21), камера (38) связана с центральным расшифровывающим устройством.

7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что несущая оправка (21) выполнена с возможностью принятия нескольких устанавливаемых одна над другой бобин (10), причем она проходит сквозь отверстия (22) расположенных одна над другой бобин (10) и соединяется, по меньшей мере, с нижней бобиной (10) посредством зажимных скоб (23) с силовым и геометрическим замыканием.

8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что лежащие одна над другой бобины (10) автоматически центрируются относительно друг друга посредством конических выступов на одном конце сердечника (11) бобины и соответствующих им углублений на другом конце сердечника (11) бобины, причем сердечники (11) соседних бобин прилегают друг к другу самоюстирующимися концевыми поверхностями (17) с одной стороны и ответными поверхностями (18) с другой стороны.

9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что бобины (10) удерживаются на несущих оправках (21) дополнительно или исключительно при помощи наружных удерживающих элементов, состоящих из поворотного несущего рычага, который в удерживающем или опорном положении поперечной опорной полкой (58) прилегает к нижнему концу несущей оправки (21) или к нижней стороне бобины (10), и этот несущий рычаг соединен с манипулятором (19).

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройству для переноса бобин - намотанных полотнищ материала, в частности из упаковочного материала, с образованным в сердечнике бобины центральным отверстием, куда входит несущая оправка подъемно-транспортного агрегата.

По мере роста производительности упаковочных машин перенос бобин из упаковочного материала становится особой проблемой, прежде всего при упаковке сигарет. Эта проблема возникает и при снабжении сигаретной бумагой машин для изготовления сигарет.

Бобины, имеющие частично большой объем, снабжаются в основном цилиндрическим сердечником, выполненным преимущественно из толстостенного картона.

Для переноса бобин и для закрепления их на упаковочных и иных машинах известны цилиндрические оправки, которые вставляются на соответствующей посадке в центральное отверстие сердечника бобины (DE 4143044). Известны уже и манипуляторы, в которых имеется несущая оправка для принятия бобины и ее транспортировки (US 5562393).

В основу изобретения положена задача усовершенствовать переносное устройство, в частности в сочетании с подъемно-транспортным агрегатом для бобин, таким образом, чтобы во время переносных операций бобины надежно и безопасно удерживались на несущей оправке.

Для решения этой задачи в устройстве для переноса бобин с намотанным на цилиндрический сердечник бобины полотнищем материала, в частности упаковочного материала или сигаретной бумаги, причем сердечник бобины имеет сквозное центральное отверстие для ввода несущей оправки манипулятора для подъема и транспортировки бобины, согласно изобретению несущая оправка выполнена с возможностью разъемного закрепления в отверстии сердечника бобины с силовым и/или геометрическим замыканием посредством зажимных скоб, по периферии несущей оправки на расстоянии друг от друга распределены несколько таких зажимных скоб, удлиненные зажимные скобы проходят по наружной периферии несущей оправки в ее продольном направлении, зажимные скобы для захвата бобины выполнены с возможностью выхода поперек направления оси оправки, перемещения параллельно продольной оси несущей оправки и прижатия к внутренней поверхности сердечника бобины, сердечник бобины имеет на своей внутренней поверхности углубление, в частности круговую канавку, зажимные скобы имеют направленные наружу выступы, которые в положении зажима входят в углубление или канавку сердечника бобины с геометрическим замыканием.

При этом каждая установленная с возможностью перемещения поперек продольной оси в положении параллельно продольной оси несущей оправки зажимная скоба размещена на несущей оправке с параллелограммным соединением посредством нескольких планок, планки одним концом шарнирно закреплены на несущей оправке, а другим концом шарнирно соединены с зажимной скобой, планки установлены наклонно под острым углом наружу вверх.

Зажимные скобы выполнены с возможностью выдвигания в положение зажима внутри сердечника бобины с помощью размещенного внутри полой цилиндрической несущей оправки установочного элемента, в частности нажимной плиты, нажимная плита для выдвигания зажимной скобы установлена с возможностью перемещения вниз, нажимная плита связана с каждой зажимной скобой через планку таким образом, что при опускании нажимной плиты зажимные скобы перемещаются планкой радиально наружу.

Нажимной орган нагружается пружиной сжатия в направлении перемещения зажимных скоб в положение зажима, нажимной орган для перемещения зажимных скоб во втянутое положение против действия пружины сжатия перемещается цилиндром с рабочей жидкостью.

На свободном нижнем конце несущей оправки может быть установлено отражательное тело в качестве датчика, отражательное тело через опорные пружины опирается на корпус несущей оправки таким образом, что в нормальном положении отражательное тело выступает за свободный конец несущей оправки, а при нагружении давлением опорных пружин может входить в углубление, отражательное тело при перемещении в углубление нагружает переключающий орган, в частности инициатор, для создания сигнала ошибки.

Кроме того, на свободном нижнем конце несущей оправки для управления перемещением несущей оправки установлена камера, которая размещается в открытом вниз углублении в оправке, предусмотренном на нижнем конце несущей оправки. Камера связана с центральным расшифровывающим устройством.

Несущая оправка также выполнена с возможностью принятия нескольких устанавливаемых одна над другой бобин, причем она проходит сквозь отверстия расположенных одна над другой бобин и соединяется, по меньшей мере, с нижней бобиной посредством зажимных скоб с силовым и геометрическим замыканием.

При этом лежащие одна над другой бобины автоматически центрируются друг относительно друга посредством конических выступов на одном конце сердечника бобины и соответствующих им углублений на другом конце сердечника бобины. Сердечники соседних бобин прилегают друг к другу самоюстирующимися концевыми поверхностями с одной стороны и ответными поверхностями с другой стороны.

Бобины удерживаются на несущих оправках дополнительно или исключительно при помощи наружных удерживающих элементов, состоящих из поворотного несущего рычага, который в удерживающем или опорном положении поперечной опорной полкой прилегает к нижнему концу несущей оправки или к нижней стороне бобины, и этот несущий рычаг соединен с манипулятором.

Ниже подробнее объясняются примеры исполнения при помощи прилагаемых чертежей. В частности, показаны:

на фиг.1 - части подъемно-транспортного агрегата для бобин, вид сбоку;

на фиг. 2 - участок агрегата по фиг.1 на виде сбоку в увеличенном масштабе;

на фиг.3 - несущая оправка в бобине в вертикальном разрезе;

на фиг. 4 - внутренний участок бобины в вертикальном разрезе в сильно увеличенном масштабе;

на фиг. 5 - нижний (концевой) участок несущей оправки в вертикальном разрезе в увеличенном масштабе;

на фиг.6 - несущая оправка в горизонтальном разрезе.

Изображенные на чертежах примеры и детали относятся к устройству для переноса бобин 10, применяемому при изготовлении сигарет. Эти бобины могут представлять собой намотанные полотнища упаковочного материала, например станиоля (фиг.3). Бобина согласно фиг.3 состоит из полотнища удвоенной ширины. На фиг.1 показаны в отличие от этого бобины 10, которые являются сравнительно узкими и состоят, например, из сигаретной бумаги. В бобинах 10 имеется центральный сердечник 1, который может быть выполнен из целлюлозы. Однако в данных примерах исполнения сердечники бобин выполнены из прочного жесткого материала, например из пластмассы.

Цилиндрический сердечник 11 бобины несет на своей наружной поверхности 12 намотанное полотнище материала. Цилиндрическая внутренняя поверхность 13 снабжена выступами и/или углублениями. В примере исполнения согласно фиг.3 и 4 в нижней части сердечника 11, т.е. вблизи его конца, образована круговая канавка 14, которая служит для установки с геометрическим замыканием захватных или удерживающих элементов. В данном случае канавка 14 имеет трапецеидальное поперечное сечение с круговыми верхними и нижними фасками 15 и 16. На одном краю сердечника 11, который при соответствующем расположении бобины 10 является верхним, образуется коническая воронкообразная концевая поверхность 17, которая облегчает ввод удерживающих элементов в сердечник 11. С противоположной стороны образуется соответствующая контр-поверхность 18, ограничивающая здесь край сердечника 11. Контр-поверхность 18 является частью выступа сердечника 11, который выходит за участок намотанного полотнища и при штабелировании расположенных одна над другой бобин 10 обеспечивает центрирование соседних бобин 10 на участке сердечника 11 бобины.

Для переноса, а именно подъема и транспортировки бобин 10, предусмотрен манипулятор 19. В данном случае он является частью передвижного транспортера (не показан), в частности потолочного типа, который движется по расположенным на большой высоте направляющим балкам цеха. Манипулятор 19 состоит здесь из (трех) различающихся по назначению телескопических консолей 60, шарнирно закрепленных внизу на общей несущей плите 20. На этой плите не непосредственно размещена обращенная вниз несущая оправка 21, предназначенная для захвата одной или нескольких бобин 10. Манипулятор 19 целесообразно выполнять согласно патенту US 5562393.

Несущая оправка 21 вводится для захвата одной бобины 10 (или нескольких находящихся одна над другой бобин 10) в центральное отверстие 22, имеющееся в сердечнике 11 бобины. Несущая оправка 21, имеющая в основном форму цилиндра, выполнена таким образом, что ее наружный диаметр несколько меньше внутреннего диаметра отверстия 22.

Внутри отверстия 22, т. е. внутри сердечника 11, несущая оправка 21 смонтирована разъемным образом так, что она может поднять бобину 10. Для этого сбоку, т.е. поперек направления оси оправки 21, могут быть выдвинуты удерживающие элементы, которые образуют соединение с силовым и/или геометрическим замыканием с сердечником 11 бобины.

В описываемом примере исполнения вдоль периферии несущей оправки 21 предусмотрено несколько (три) удлиненных зажимных элементов, а именно зажимных скоб 23. Зажимные скобы 23 являются частями цилиндрического трубообразного корпуса 24 оправки, образующего оправку 21. Скобы 23 посажены каждый раз с небольшим зазором в вертикальных пазах 25, проходящих вдоль несущей оправки 21.

Удлиненные зажимные скобы 23 для захвата бобины 10 выводятся поперек оси, в результате чего высовываются из наружной поверхности корпуса 24 оправки. Вследствие этого зажимная скоба 23 в одном (верхнем) участке поджимается к внутренней поверхности 13 сердечника 11 бобины. Кроме того, предусмотрено геометрическое замыкание стыка между зажимной скобой 23 и сердечником 11 бобины. Направленные в боковые стороны выступы 26 зажимных скоб 23 заходят с геометрическим замыканием в паз 14, в данном случае с прилеганием по верхней фаске 15. Выступы 26 находятся на нижних концах зажимных скоб 23. Для съема транспортируемой бобины 10 зажимные скобы 23 отводятся вниз в исходное положение, в котором они, включая выступы 26, не выступают за контур несущей оправки 21.

Зажимные скобы 23 вступают в действие изнутри полой несущей оправки 21. Каждая из скоб 23 подпирается несколькими планками 27, 28, 29 внутри несущей оправки 21. Шарнирно смонтированные на общих концах планки 27, 28 и 29 образуют параллелограмное соединение, которое осуществляет параллельное перемещение зажимной скобы 23 наружу и внутрь. Нижние сравнительно короткие планки 28, 29 опираются в поперечных внутренних стенках 30, 31 несущей оправки 21. Планки 28 и 29 выполнены и размещены таким образом, что при поднятии бобины 10 возникает самозаклинивающее действие из-за собственного веса бобины 10. Как видно особенно из фиг.3, для этой цели планки 28, 29 в несущем положении наклонены слегка изнутри наружу под очень острым углом, во всяком случае так, что планки 28, 29 не могут под собственным весом бобины 10 выдвинуться за положение мертвой точки.

Верхняя планка 27 служит прежде всего для приведения в действие (а именно, подвода и отвода) зажимной скобы 23. Для этого внутри несущей оправки 21 предусмотрен исполнительный элемент. На общем установочном элементе, а именно на нажимной плите 32, установлены (три) планки 27. Нажимная плита находится на (нижнем) конце штока 33, который перемещается в осевом направлении, т.е. вверх и вниз, вместе с нажимной плитой 32. При опускании нажимной плиты 32 (более длинные) планки 27 нагружаются на распирание, в результате чего нажимные скобы 23 отходят наружу. При поднятии нажимной плиты 32 получается движение в обратную сторону.

Опускание нажимной плиты 32 с раздвиганием нажимных скоб осуществляется нажимным устройством, роль которого в данном случае выполняет спиральная плужина сжатия 34 (с предварительным натягом). Она посажена на шток 33, упираясь внизу на нажимную плиту 32, а вверху в неподвижный опорный подшипник 35. Шток 33 может скользить сквозь опорный подшипник 35, сжимая пружину 34.

Таким образом, зажимные скобы 23 перемещаются в раздвинутое положение под действием пружины сжатия 34, т.е. от внешнего источника энергии, в частности под действием рабочей среды. Для отвода в исходное положение служит (приводимый в действие рабочей средой) цилиндр 36, в частности пневматический цилиндр. На него действует сжатый воздух, который поднимает нажимную плиту 32, сжимая пружину 34 и отодвигая зажимные скобы 23 в исходное положение.

На участке верхней поперечной стенки 37 несущей оправки 21 имеется контрольное устройство в виде датчика 69 инициирующих сигналов, который выдвинут в определенное положение относительно несущей оправки 21, давая сигнал ошибки, когда нажимная плита 32 для приема бобины 10 и после освобождения цилиндром 36 не опускается пружиной 34, т.е. имеет место ошибка в захвате бобины 10.

Движение несущей оправки 21 является автоматически управляемым в том смысле, что оправка 21 для принятия бобины 10 точно ориентируется на отверстие 22. С этой целью на нижнем участке несущей оправки 21, а именно в нижней плоскости, которая отделена промежуточной стенкой 30, расположено управляющее устройство. Оно работает от фотокамеры 38, объектив 39 которой находится внизу, т. е. в конце оправки 21. В данном примере объектив 39 посажен в открытое книзу углубление 40 несущей оправки 21.

При рабочем движении манипулятора 19 фотокамера 38 контролирует положение принимаемой бобины 10. При этом целесообразно предусмотреть, чтобы фотокамера 38 была ориентирована на изображение сердечника 11 бобины. Для этого его можно оттенить по цвету. Изображение, воспринимаемое фотокамерой 38, обрабатывается электронным устройством 41 и по электрическому проводу 42 передается в центральное расшифровывающее устройство вне несущей оправки 21. Провод 42 соединен штепселем 43 с электронным устройством 41.

Рассматриваемому устройству, т.е. несущей оправке 21, придано несколько предохранительных элементов, которые исключают возможность неправильного переноса бобин. В частности имеется в виду возможность каких-либо ошибочных позиций несущей оправки 21 относительно бобины 10.

На свободном, т.е. нижнем, конце несущей оправки 21 расположен механический датчик, который при смещенном относительно отверстия 22 положении несущей оправки 21 дает сигнал ошибки. Датчик выполнен в виде отражательного тела 44, которое под действием упругого нажима сдвигается относительно несущей оправки 21 в направлении ее оси, т.е. в сторону этой оправки. Отражательное тело 44 имеет форму кольца или цилиндра, окружающего углубление 40. Через опорные пружины 45 отражательное тело 44 опирается на корпус несущей оправки 21, а именно в нижнюю промежуточную стенку 31. Отражательное тело 44 направляется в своем движении несколькими (тремя) направляющими балками 46, 47, которые распределены вдоль периферии отражательного тела 44. Они могут скользить в соответствующих выемках отражательного тела 44, благодаря чему оно может, сжимая пружины 45, войти в углубление 40 под действием силы, действующей на свободный край отражательного тела 44.

В исходном положении отражательное тело 44 выступает из несущей оправки 21. При этом уступ 48 отражательного тела 44 прилегает к бурту 49 несущей оправки 21.

Для подачи сигнала ошибки направляющая балка 46 удлинена вверху во внутреннюю полость несущей оправки 21 как исполнительный элемент, доходя вплоть до промежуточной стенки 30. На нижней стороне стенки установлен бесконтактный датчик, а именно инициатор 50. Утолщение на направляющей балке 46 взаимодействует с переключателем, т.е. инициатором 50, таким образом, что при подъеме в положение согласно фиг.3 или 5 подается сигнал на переключение.

Несущая оправка 21 в целом смонтирована в манипуляторе 19 подвижным образом. Верхняя поперечная стенка 37, выполненная в виде чашки и представляющая собой часть несущей оправки 21, установлена подвижным образом на манипуляторе 19, а именно на несущей плите 20. Несущая оправка 21, т.е. ее поперечная стенка 37, может в результате выбранного соединения получить наклонное положение по отношению к манипулятору 19, т.е. несущей плите 20. В результате возникает сигнал ошибки.

В данном примере с этой целью поперечная стенка 37 соединена с несущей плитой 20 крепежными болтами 51. Болты 51 прикреплены внизу неподвижно к поперечной стенке 37, а на противоположном конце установлены с возможностью перемещения в продольном направлении в соответствующих отверстиях 52 несущей плиты 20. Благодаря этому несущая оправка 21 с поперечной стенкой 37 может приподняться относительно несущей плиты со сдвигом болтов 51 вверх в отверстиях 52. Показанное на фиг.3 нормальное положение фиксируется пружинами сжатия 53, которые упираются с одной стороны в поперечную стенку 37, а с другой стороны - в несущую плиту 20. Сдвиг несущей оправки 20 относительно места крепления, т.е. несущей плиты 20, приводит к срабатыванию переключающего устройства, а именно датчика 54, который взаимодействует с переключающей пластинкой 55, находящейся на одном из крепежных болтов 51.

Относительное движение ограничено крышкой 56 на верхней стороне поперечной стенки 37. На крышке 56 установлено дистанционное кольцо 57, отверстие в котором превышает наружный контур несущей плиты 20, вследствие чего последняя может углубиться в дистанционное кольцо 57, когда несущая оправка 21 насажена неверно.

Несущая оправка 21 выполнена таким образом, что при соответствующих размерах могут быть приняты одновременно несколько бобин 10 (фиг.1). Несущая оправка 21 входит в общее отверстие 22, образованное лежащими одна над другой и сцентрированными бобинами 10. В данном примере исполнения размеры выбраны таким образом, что на участке нижней бобины 10 общего штабеля выступы 26 зажимных скоб 23 заходят в образованную описанным образом канавку 14. Следовательно, из большого количества бобин 10 с геометрическим замыканием захватывается только нижняя бобина, тогда как бобины, расположенные над ней, удерживаются зажимными скобами 23 только с силовым замыканием.

Еще одной особенностью манипулятора 19 является наличие (дополнительного) предохранительного устройства для того, чтобы воспрепятствовать нежелательному спаданию бобин 10 с несущей оправки 21. Для этого предусмотрено подвижное опорное устройство, которое соединено с манипулятором 19 и после принятия одной или нескольких бобин 10 несущей оправкой 21 может быть передвинуто под нижнюю сторону бобин 10, т.е. под свободный конец несущей оправки 21.

В примере исполнения согласно фиг. 1 предусмотрена опорная полка 58, соединенная поворотным рычагом 59 с манипулятором 19, а именно с телескопической консолью 60. Сбоку на телескопической консоли 60 установлена державка 61. На ней в подшипнике 62 поворотной цапфы опирается поворотный рычаг 59. Для осуществления поворотного движения служит двигатель 63 с редуктором 64.

Для подпирания или фиксации бобин 10 на несущей оправке 21 удерживающий элемент, а именно опорная полка 58, поворачивается из верхнего исходного положения поворотным рычагом 59 в показанное на фиг.1 положение под бобинами 10 или несущей оправкой 21. Если бобины 10 нежелательным образом сдвигаются вниз на несущей оправке 21, падение их предотвращается опорной полкой 58.

Другая особенность состоит в том, что на опорной полке установлено переключательное устройство, которое дает сигнал ошибки, если бобины падают на этот переключатель. Имеется в виду упруго опертая переключательная пластина 65, которая установлена на опорной полке 58 и сдвигается вниз под нажимом пружин 66, когда (нижняя) бобина 10 или ее сердечник 11 наталкивается на переключательную пластину 65 вследствие нежелательного относительного расположения или сдвига на несущей оправке.

Описанное устройство может быть выполнено и иным образом. Так на несущей оправке 21 можно установить удерживающие устройства, которые после ввода несущей оправки 21 в отверстие 22 захватывают нижнюю сторону бобин 10 или сердечника 11 бобины. При этом целесообразно или необходимо уложить бобины 10 соответствующим образом, например, на поддоне, таким образом, чтобы описанные захватные устройства могли войти в соответствующее промежуточное пространство под бобинами 10 или сердечником 11 бобины. Бобины 10 можно позиционировать на подкладках, например, матах, плитах и т.п., которые имеют в зоне отверстия 22 увеличенную выемку, создающую соответствующее свободное пространство под сердечником 11 бобины.