ЛИНИЯ ДЛЯ УПАКОВКИ ПРОДУКЦИИ В ТЕРМОУСАДОЧНУЮ ПЛЕНКУ

Данное техническое решение относится к линиям для автоматической групповой упаковки в термоусадочную полиэтиленовую пленку пищевой, химической и иной продукции (изделий), содержащейся в стеклянной, металлической, бумажной или пластиковой таре, в частности, банок, бутылок, канистр, коробов, пакетов и им подобной продукции.
Данное техническое решение предназначено для его использования в конструкциях упаковочных линий, осуществляющих сварку и обрезание термоусадочной пленки в процессе предварительной упаковки продукции, причем такие линии оснащены пневмоприводом термоножа и формирователя упаковки продукции, имеют ограничитель перемещения рулона пленки и устройство автоматической подмотки пленки. Линия, представленная в данном описании, является угловой, предназначенной преимущественно для ее расположения в угловых зонах упаковочного цеха.
Из достигнутого уровня техники известны линии для упаковки продукции в термоусадочную пленку, при этом каждая такая линия содержит термоусадочный модуль, упаковочный модуль, подводящий и отводящий транспортеры, узел сварки пленки, верхний и нижний узлы размотки пленки, элементы автоматического управления работой линии, размоточное приспособление рулонов термоусадочной пленки, упаковочный стол, формирователь блока продукции.
Известно устройство для упаковки продукции в пленку, содержащее узлы подачи сформированного блока изделий в зону упаковки, прижим для фиксации упаковываемых изделий и термоусадочной пленки по их верхней плоскости, отличающееся тем, что оно дополнительно оснащено узлом подачи изделий в зону формирования блока, содержит два шибера, один из которых расположен на выходе из зоны формирования блока изделий, а другой - на выходе упакованного блока из зоны упаковки со смещением его от упаковочного стола, узлы сварки и резки расположены отдельно друг от друга, соответственно сверху и снизу поперечного окна и выполнены с возможностью осуществления их перемещения навстречу друг другу, а узел резки оснащен ножом, выполненным с возможностью его выдвижения для осуществления резки пленки (RU 71630 U1, 20.03.2008).
Известно также устройство для упаковки изделий в термоусадочную пленку, включающее механизм для подачи изделий, содержащий неподвижную раму и подвижный в горизонтальной плоскости поддон, рулонодержатель, сварочный механизм, термокамеру и щит управления, отличающееся тем, что термоусадочная камера выполнена с подвижной передней и глухой задней стенками, а подвижный в горизонтальной плоскости поддон установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения (RU 5171 U1, 16.10.1997). Сварочный механизм выполнен в виде подпружиненного термоножа, шарнирно связанного с задней стенкой неподвижной рамы.
Известна установка для упаковки изделий в термоусадочную пленку, содержащая смонтированные на основании рулонодержатель и корпус, внутри которого размещены нагревательные элементы, вентилятор, защитная перегородка и сварочное устройство, отличающаяся тем, что в корпусе дополнительно установлены решетчатый поддон, заслонка поворотного типа и два отражателя, первый из которых расположен в горизонтальной плоскости под решетчатым поддоном в зоне всасывания вентилятора, установленного в нижней части корпуса, а второй расположен в вертикальной плоскости, проходящей под первым отражателем между вентилятором и защитной перегородкой с обеспечением возможности направленного обдува нагревательных элементов, установленных вдоль стенки корпуса и отделенных от рабочей зоны заслонкой поворотного типа, установленной в верхней части корпуса, и защитной перегородкой, выполненной вертикальной и доходящей до плоскости расположения первого отражателя, при этом корпус дополнительно снабжен крышкой коробчатой формы, по периметру нижней части которой как минимум на двух смежных сторонах размещены линейные нагреватели сварочного устройства (RU 95118220, 10.10.1997). Линейные нагреватели сварочного устройства выполнены из нихромовой проволоки. Крышка выполнена из прозрачного конструкционного материала.
Известно устройство для упаковки изделий в термоусадочную пленку, например бутылок, банок, металлических и деревянных изделий, бытовой химии, косметической химии, картонажей, содержащее остов, размоточное приспособление, упаковочный стол, прижимную губку сварочного приспособления, расположенную в поперечном окне стола, сварочно-отрезную губку, расположенную на рамке, выполненную с возможностью поворота в вертикальной плоскости, загрузочное приспособление, содержащее толкающую планку. Рамка оснащена П-образным рычагом с качающимся прижимом, прижимающим термоусадочную пленку и блок изделий в момент сварки, а поперечное окно выполнено со шторкой, закрывающей нижнюю сварочную губку в момент перемещения блока изделий на позицию сварки и кинематически связанной с толкающей планкой (RU 2203841C1, 10.05.2003) Изобретение повышает качество упаковки в термоусадочную пленку, облегчает труд оператора, повышает производительность труда на упаковочных машинах с ручным приводом.
Известно устройство для автоматизированной упаковки в термоусадочную пленку группы изделий на подложке или лотке, которое содержит подающий транспортер, накопитель, механизмы для отделения и перемещения блока изделий и подачи подложек (разверток) на выталкиватель, механизм для оборачивания в пленку и ее обрезки и сварки, термотоннель, при этом механизм для отделения и перемещения блока изделий имеет захват с ограничителями по периметру блока, приемный и передающий транспортеры, передний толкатель, кинематически связанный с захватом, причем последний установлен на каретке с возможностью вертикального и горизонтального возвратно-поступательного перемещения, приемный и передающий транспортеры синхронизированы по скорости с перемещением каретки по ходу следования изделий, выталкиватель подложек (разверток) имеет опорную поверхность, соразмерную с подложкой, и выполнен с возможностью углового поворота вокруг горизонтальной оси, выталкиватель и механизм подачи подложек (разверток) связаны с кареткой; в другом варианте устройства приемным транспортером является рольганг, под которым установлен с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения формирователь лотка в виде набора стержней разной длины, а над рольгангом установлено устройство для нанесения клея на развертку лотка с боковыми прижимами (RU 2170693 С, 20.07.2001).
Известно устройство для упаковки изделий и их комплектов в термоусадочную пленку, содержащее узел подачи термоусадочной пленки, подпружиненный термонож, термокамеру, вентиляторы, узел подачи изделий в термокамеру в виде стола с поворотной в горизонтальной плоскости столешницей, имеющей Т-образное поперечное сечение, причем в этом устройстве дно термокамеры выполнено со сквозной прорезью, имеющей траекторию дуги, совпадающую с траекторией перемещения нижней части сечения столешницы, вентиляторы установлены вблизи столешницы, по два с каждой ее стороны, с возможностью обдува сверху и снизу расположенного на ней изделия, столешница выполнена в виде трех расположенных по окружности плоскостей, образованных решетчатой поверхностью, а термонож и вентиляторный блок расположены по окружности стола вблизи столешницы (RU 2148542С1, 10.05.2000).
Известно устройство для упаковки изделий в термопластичную полимерную пленку, преимущественно термоусадочную, содержащую смонтированные в корпусе узел размотки рулона с опорным роликом, узел сварки и нагревательный стол. Узел сварки включает установленную над упругой опорой прижимную траверсу, несущую профильный резистивный электронагреватель. Нагревательный стол установлен за узлом сварки. На опорном ролике узла размотки радиально закреплены шипы перфоратора. На корпусе дополнительно пристыкована горизонтальная монтажная рамка (RU 2132775 С1, 10.07.1999). Изобретение обеспечивает плотное прилегание пленки к поверхности изделия, повышая качество упаковки, а также производит упаковку в разные исходные материалы с различной последовательностью операций.
Известна машина для упаковки в термоусадочную пленку, содержащая рабочий стол, расположенный между противоположными поверхностями пленки, при этом машина содержит устройство для автоматического раскрывания пленки для введения между ее поверхностями изделия (RU 2074102 С1, 27.02.1997).
Известна ручная установка для упаковки штучных или группы изделий в термоусадочную пленку, содержащая раму с рабочим и переходным столами, между которыми расположен термонож, рычагом через тягу связанный с ножной педалью привода термоножа, при этом за термоножом расположена термоусадочная камера проходного типа с транспортером, а рулом пленки расположен под рабочим столом (RU 2170195 С2, 10.07.2001).
Известно устройство для упаковки рулонного материала в термоусадочную пленку, содержащее механизм подачи пленки, механизм резки пленки термоножом, подающий и выводной транспортеры, термокамеру и средство для формования торцов упаковки, при этом термонож смонтирован на качающемся рычаге (RU 2086482 С1, 10.08.1997).
Из зарубежной патентной документации известны устройства для упаковки продукции в пленку, каждое из которых содержит раму, установленные на ней узлы размотки рулона и упаковки изделий в пленку, средство сварки пленки и формирователь продукции в пакеты (WO 20060771103 А1, 27.07.2006; WO 2007080451 A2, 19.07.2007; GB 1421977 A, 21.01.1976; US 3583888 A, 08.06.1971; US 3587839 A, 28.06.1971; US 4104848 A, 08.08.1978; US 4945707 A, 07.08.1990; US 4945707A, 07.08.1990; FR 2062674 A5, 25.06.1971; FR 2617121 А1, 30.12.1988; DE 2822674 А1, 29.11.1979).
Известен также способ упаковки изделия путем оборачивания его антикоррозийной пленкой или бумагой с использованием нагрева пленки и уменьшения нагрева, а также устройство для реализации метода, соедержащее металлический стол с продолжением в виде конвейера, рулоны пленки с возможнстью разматывания ее на столе, упаковочное устройство и печь (JP 3846999 В2,15.11.2006).
Известные технические решения не в полной мере отвечают возрастающим требованиям повышения качества упаковки и производительности. Это связано с тем, что установленные в них термотоннели имеют неудовлетворительную пропускную способность. Также известные технические решение не отвечают требованиям, предъявляемым к компактности линии, что связано с их компоновками, решающими иные задачи.
Техническим результатом изобретения является повышение качества упаковки и производительности линии. Другим результатом изобретения является повышение компактности линии.
Технический результат получен линией для упаковки продукции в термоусадочную пленку, характеризующейся тем, что она содержит упаковочный модуль, на раме которого смонтирован термонож и формирователь блока продукции, причем по обе стороны от упаковочного модуля расположен транспортер, продольная ось которого расположена поперек оси модуля, к его раме, под прямым углом к транспортеру, пристыкован цепной конвейер, рама которого пристыкована к раме приемного рольганга и на ней расположены вентилятор для обдува блока продукции и термотоннель для нагрева пленки, оснащенный, по меньшей мере, одним средством циркуляции нагретого воздуха в рабочей полости термотоннеля, которое соединено с электродвигателем, закрепленным на корпусе термотоннеля, цепной конвейер имеет пару замкнутых гибких ветвей, которые соединены друг с другом траками, причем конец каждого трака жестко соединен со звеном цепи конвейера, также на раме упаковочного модуля перед термоножом по ходу движения продукции смонтирован подающий стол, на котором расположен входящий в состав формирователя отсекатель для отсекания группы единиц продукции от общего потока продукции, толкатель для перемещения продукции за рабочую зону термоножа, на раме модуля смонтированы прижим и шторка, подвижно установленные в направляющих рамы модуля, при этом шторка, прижим, толкатель, отсекатель и термонож связаны с соответствующими им пневмоцилиндрами перемещения, закрепленными на раме модуля, также линия содержит приемный стол, расположенный между термоножом и термотоннелем, на раме модуля внизу и вверху закреплены приводные ролики, на которых установлены верхняя и нижняя бухты термоусадочной пленки с возможностью их вращения вокруг собственных осей при вращении роликов, а на верхней части рамы модуля установлен натяжитель пленки.
Транспортер имеет установленную на одном ее конце обводную звездочку и установленную на другом ее конце приводную звездочку, соединенные ветвью траковой цепи, при этом вал транспортера, расположенный вблизи упаковочного модуля, связан с электродвигателем привода траковой цепи конвейера.
Рама транспортера соединена с рамой упаковочного модуля посредством рамки, расположенной с нижней стороны линии под конвейером и подающим столом.
На верхней части термоножа закреплено ограждение, имеющее средство его автоматического срабатывания при возникновении возможности прикосновения к термоножу рук оператора в рабочем положении термоножа.
Натяжитель полотна верхней бухты пленки выполнен в виде двуплечего рычага с противовесом на одном его конце и средняя часть натяжителя шарнирно соединена с рамой упаковочного модуля, противоположный конец натяжителя выполнен в виде рамки, в которой расположено полотно термоусадочной пленки, причем пленка запасована между обводными роликами, огибает рамку натяжителя и подвижный обводной ролик, установленный в направляющих рамы модуля, а пленка расположена таким образом, что ее ветви, сбегающие с бухт пленки сварены в точке касания термоножа с неподвижно закрепленным на раме модуля упором.
На фиг.1 показана линия для упаковки продукции в термоусадочную пленку, вид спереди по отношению к продольной оси линии; на фиг.2 - вид на линию сверху; на фиг.3 - упаковочный модуль линии на виде сбоку; на фиг.4 -упаковочный модуль линии на виде спереди; на фиг.5 - упаковочный модуль линии на виде сверху; на фиг.6 - упаковочный модуль в пространственном изображении; на фиг.7 - схема запасовки термоусадочной пленки в упаковочном модуле.
Линия содержит упаковочный модуль 1 (фиг.1), на раме 2 которого смонтирован термонож 3, при этом к раме 2 пристыкован выполненный из траков цепной транспортер 4 (фиг.2), расположенный справа и слева от упаковочного модуля 1.
Транспортер 4 вместе с другими компонентами упаковочного модуля образует узел подачи продукции, входящий в формирователь 5 блока продукции. Под блоком продукции понимается несколько единиц продукции или изделий, или множество единиц продукции, объединенных в блок пленкой.
Транспортер 4 является принимающей частью упаковочного модуля, он принимает каждую поступающую на него единицу продукции и частично участвует в формировании блока продукции. Продольная ось транспортера 4 расположена поперек оси симметрии упаковочного модуля 1. К раме 2 под прямым углом к транспортеру 4 пристыкована рама 6 цепного конвейера 7, замкнутые ветви цепей которого соединены траками 8. Конвейер 7 имеет привод 9 перемещения его цепей 10, который закреплен на конце рамы 6, наиболее удаленном от рамы 2 упаковочного модуля. К раме 6 конвейера пристыкован приемный рольганг 11, содержащий решетчатую раму 12 с направляющими 13, в которых по длине выполнены гнезда с расположенными в них концами съемных роликов 14. Приблизительно в средней части рамы 6 расположен термотоннель 15, который закреплен на этой раме. Каждая стойка рам 2, 6 и 12 имеет в нижней части регулируемую по высоте опору 16.
На раме 2 упаковочного модуля 1 перед термоножом 3 по ходу движения продукции смонтирован подающий стол 17 (фиг.2) с расположенным на нем отсекателем 18 (фиг.1), служащим для отсекания группы единиц продукции от общего потока продукции. Отсекатель входит в состав формирователя 5 продукции. Линия имеет толкатель 19 (фиг.6) и направляющие для перемещения продукции при ее движении к термоножу 3.
Термонож 3 (фиг.4) связан с закрепленным на раме 2 пневмоцилиндром 20 (фиг.1) перемещения термоножа. Отсекатель 18 связан с закрепленным на подающем столе 17 пневмоцилиндром 21 (фиг.2) перемещения отсекателя. Толкатель 19 связан с закрепленным на подающем столе 17 пневмоцилиндром 22 перемещения толкателя.
Транспортер 4 упаковочного модуля имеет установленную на одном ее конце обводную звездочку 23 и установленную на другом ее конце приводную звездочку 24, соединенные ветвью траковой цепи 25, перемещающейся по направляющим 26. Звездочки соединены с валами 27 и 28. Внизу транспортера 4 его траковую цепь 25 поддерживает ролик 29. При этом вал 27, расположенный вблизи упаковочного модуля 1, соединен с электродвигателем 30 привода траковой цепи конвейера.
Термотоннель 15 (фиг.1) оснащен, по меньшей мере, одним средством 31 циркуляции нагретого воздуха в рабочей полости термотоннеля, образованной стенками термотоннеля и системой его воздуховодов. Средство циркуляции 31 расположено в рабочей полости термотоннеля, соединено с электродвигателем 32, закрепленным на корпусе термотоннеля 15 над средством 31 циркуляции. Конструкции средства циркуляции и термотоннеля, в их совокупности, имеют оригинальное исполнение и в данном описании они не раскрывается. В примере возможности реализации изобретения в качестве средства для циркуляции воздуха в термотоннеле можно использовать любую известную крыльчатку, имеющую лопасти. Более конкретное исполнение крыльчатки в данном описании не приводится, поскольку она представляет собой независимое и самостоятельное решение. Функции указанного средства для циркуляции воздуха может также выполнять любое другое известное средство, например, вентилятор, прогоняющий воздух в полости термотоннеля в заданном направлении.
На раме 6 закреплен вентилятор 33 для обдува блока продукции. Упаковочный модуль 1 содержит приемный стол 34 (фиг.1), расположенный между термоножом 3 и термотоннелем 15. Рама транспортера 4 соединена с рамой 2 упаковочного модуля посредством рамки 35 (фиг.1), расположенной с нижней стороны линии под конвейером и подающим столом. На раме 2 модуля закреплены направляющие 36 (фиг.2), в которых расположена рамка термоножа 3, а также на раме 2 установлен прижим 37, соединенный с пневмоцилиндром 38 перемещения прижима. Линия имеет шторку 39 (фиг.4), подвижно установленную в вертикальных направляющих 40 рамы 2. Шторка соединена с пневмоцилиндром 41 ее перемещения в направляющих.
На раме 2 (фиг.1), внизу и вверху рамы, закреплены приводные ролики 42, соединенные с электродвигателями 43 их вращения. На роликах 42 установлены верхняя бухта 44 термоусадочной пленки и нижняя бухта 45 термоусадочной пленки.
На верхней части рамы 2 (фиг.7) установлен натяжитель пленки, выполненный в виде П-образной рамки 46. На концах рамки установлены подвижные противовесы 47, средняя часть рамки 46 шарнирно соединена с рамой 2, противоположный конец 48 натяжителя контактирует с перекинутым через него полотном термоусадочной пленки 49. Пленка запасована между обводными роликами 50 (фиг.7), она огибает конец 48 рамки 46 натяжителя и подвижный нижний обводной ролик 50, установленный подвижно в направляющих рамы 2, при этом пленка расположена таким образом, что ее ветви, сбегающие с бухт 44 и 45, сварены поперечным сварочным швом 51 в месте прижима термоножа 3 к упору 52. Упор 52 неподвижно закреплен на раме 2 упаковочного модуля, имеет подпружиненную верхнюю часть, является отдельной частью термоножа и связан с ним функционально.
Вышеупомянутое средство циркуляции 31 расположено в рабочей полости 53 термотоннеля, в которой также расположены электронагреватели 54. Отсекатель 18 (фиг.6) в его верхней части имеет рассекатели 55 потока продукции. На раме 2 упаковочного модуля 1 смонтирован также блок 56 управления, содержащий электрические элементы управления транспортером 4, термоножом 3, отсекателем 18, толкателем 19, прижимом 37, шторкой 39 и приводными роликами 42 размотки пленки.
На раме 6 цепного конвейера 7 смонтирован блок управления 57 (фиг.1), содержащий элементы управления нагревательными элементами термотоннеля 15, электродвигателем 32, средством 31 циркуляции воздуха в полости термотоннеля и вентилятором 33.
Бухты пленки закреплены на рулонодержателях 58, на которых они зафиксированы от возможности падения. На рулонодержателях 58 расположены фиксаторы 59, фиксирующие бухты пленки в рабочем положении. Бухты установлены с возможностью их вращения вокруг собственных осей при вращении роликов.
На верхней части термоножа 3 закреплено ограждение 60 (фиг.4), исключающее прикосновение к термоножу рук оператора в заданном положении термоножа. Ограждение срабатывает от датчика безопасности.
Работает упаковочная линия следующим образом. Единицы продукции, перемещающиеся по транспортеру 4 (фиг.2), разделяются рассекателем 55, по крайней мере, на два потока единиц продукции. Если на конвейере установлены два рассекателя, то единицы продукции разделяются на три потока продукции.
По мере наполнения транспортера 4, разделенные потоки продукции упираются в отсекатель 18, срабатывает концевой выключатель наполнения транспортера и пневмоцилиндр 21 отсекателя 18 отводит отсекатель в сторону от транспортера 4, при этом группа продукции продвинется транспортером 4 вперед к упаковочному модулю 1 и заполнит пространство перед толкателем 19 (фиг.1).
После этого отсекатель 18 перемещается на транспортер 4 в исходное положение и отделяет новую группу продукции от основного потока продукции. Шторка 39, удерживающая продукцию от попадания в рабочую зону термоножа 3, опустится в нижнее положение пневмоцилиндром 41, который связан со шторкой и рамой 2. Толкатель 19, связанный с закрепленным на подающем столе 17 пневмоцилиндром 22, от действия последнего переместит группу продукции на стол 34, на котором она удерживается от смещения прижимом 37 и оборачивается пленкой так, как это показано на фиг.7. После этого термоножом 3 при его взаимодействии с упором 52 нижнее полотно пленки 49 сваривается с верхним полотном пленки 49 сварочным швом 51.
При этом группа продукции преобразуется в блок 54 продукции, обернутый пленкой упаковки (фиг.7). При сварке полотен пленки 49 производится обжатие блока продукции пленкой, ее натяжение вокруг продукции, сварка полотен пленки и отрезка пленки блока продукции от общего полотна пленки. При этом перед сваркой пленки, продукция обернутая пленой, прижимом 37 (фиг.1) прижимается к столу модуля от действия пневмоцилиндра 38 и находится в зафиксированном на столе положении во время сварки пленки. Перед сваркой пленки, когда продукция прижата к столу прижимом, толкатель 19 и шторка 39 пневмоцилиндрами возвращаются в исходное положение. После сварки пленки, верхняя планка термоножа и термонож 3, а также прижим 37 возвращаются в исходное верхнее положение.
В процессе упаковки блоков продукции пленкой, нижняя и верхняя ветви пленки 49 (фиг.7) от действия автоматически включаемых электродвигателей 43 (фиг.3) разматываются в заданные стороны вследствие вращения роликов 42 и вследствие вращения рулонов 44 и 45, установленных на роликах 42.
Затем описанный цикл работы оборачивающего узла повторяется в автоматическом режиме, при этом каждый последующий блок продукции будет проталкивать каждый предыдущий блок продукции по конвейеру 7 в полость термотоннеля 15.
В термотоннеле пленка нагревается до заданной температуры в течение заданного периода времени. После термотоннеля на выходе из него, пленка блока продукции остужается и благодаря ее свойствам происходит процесс термоусадки пленки. За счет термоусадки происходит обжатие поверхности блока 54 продукции пленкой. Из термотоннеля упакованный блок продукции проталкивается траками 8 конвейера 7 на ролики 14 приемного рольганга 11 (фиг.2), где горячая пленка охлаждается вентилятором 33. В процессе охлаждения пленки она усаживается и обжимает блок продукции со всех его сторон. Затем блок продукции с приемного рольганга 11 транспортируется к месту складирования.
При работе линии, производительность которой зависит от пропускной способности термотоннеля, средство 31 циркуляции постоянно циркулирует в воздуховодах термотоннеля и его полости 53 горячий воздух, перемешивает его с менее нагретым воздухом, поступающим снизу через открытый проем термотоннеля, обеспечивает интенсивный теплообмен в рабочей полости и создает в каждой ее зоне постоянство заданной температуры. В результате термоусадочная пленка, которой обернут блок продукции, равномерно нагревается по всей поверхности блока продукции, контактирующей с нагретым воздухом, что исключает неравномерность нагревания пленки, неравномерность ее термоусадки, натяжения и тепловые напряжения в ней, приводящие к местным разрывам и микроскопическим отрицательным изменениям структуры пленки.
При использовании в линии средства циркуляции горячего воздуха, установленного в термотоннеле, качество выходящей из термотоннеля упаковки существенно повышается путем исключения возможности местных разрывов и изменения структуры пленки, а скорость качественного нагревания пленки существенно повышается. Это позволяет повысить пропускную способность термотоннеля и, соответственно, производительность линии в целом. Компактность линии получена за счет компактного упаковочного модуля, части которого максимально расположены в вертикальных взаимно пересекающихся плоскостях. Вследствие этого упаковочный модуль имеет минимально возможные размеры, позволяющие наиболее компактно пристыковать к нему другие компоненты линии.
Техническое решение использовано в проекте упаковочной линии УМ-1 «Автомат».