ЭТИКЕТИРОВОЧНАЯ МАШИНА

Полезная модель относится к пищевой промышленности, в частности к оборудованию для нанесения самоклеющихся этикеток на порционную упаковку, например, колбасные изделия в форме цилиндра или неправильной овальной формы.
Самоклеющиеся этикетки становятся все более популярными в самых разных под отраслях пищевой промышленности, особенно в связи с развитием современной полиграфической техники, которая позволяет реализовать небольшие тиражи рулонных этикеток высокого качества на разных материалах. В связи с этим на рынке предлагается широкая гамма сравнительно небольших этикетирующих машин, позволяющих реализовать автоматический и полуавтоматический процесс наклейки этикеток на различные продукты и изделия малым и средним производствам.
Этикетирующие устройства проектируются на основе типовых этикетирующих головок (аппликаторов) с применением широкого спектра дополнительных устройств для перемещения, ориентации, синхронизации подаваемых продуктов с учетом их формы, массы, размеров и способов подачи.
Известно устройство для накатывания этикеток на цилиндрические сосуды, установленные в горизонтальное положение (патент США №5674350, 1997 г.), которое содержит смонтированные на общей раме рулонодержатель с лентой, несущей штучные самоклеящиеся этикетки, последовательно прикрепленные к ленте - подложке, привод барабана сматывания свободной от этикеток ленты, лентопротяжный механизм, включающий приводной вал и обводные ролики фрикционной бесступенчатой передачи, а также пластину отделения этикеток на конвейер транспортирования их к изделию, горизонтально установленному на опорных роликах вращающего механизма. Вал тягового шкива ленточного конвейера снятых с подложки этикеток посредством ремня связан с обрезиненным валом обводного ролика лентопротяжного механизма. Лента с этикетками от фрикционной передачи обводных роликов огибает торец пластины отделения этикеток и защемляется в барабане сматывания ленты, свободной от этикеток.
К свободному торцу бесконечного транспортера этикеток примыкают опорные ролики отдельной стойки для горизонтального базирования и вращения обрабатываемого цилиндрического изделия. Эти опорные ролики кинематически связаны с приводом их вращения, помещенным в стойке. Над опорными роликами расположен регулируемый прижимной рычаг с контактным валиком, закрепленный на раме машины.
Недостатком описанной этикетировочной машины является сложность и громоздкость конструкции, которые определяются наличием дополнительного межоперационного конвейера для отделенных штучных этикеток, а также автономных приводов вращения опорных роликов обрабатываемого изделия и барабана сматывания ленты, переменную линейную скорость которого необходимо дифференцировать для постоянства подачи ленты. Это заметно повышает потребительскую стоимость машины.
Кроме того, качество нанесения этикеток на цилиндрические предметы неудовлетворительное по причине произвольного их ориентирования на конвейере при свободном падении после отделения от ленты на пластине, а также из-за субъективного фактора ручной остановки привода после нанесения штучной этикетки на поверхность изделия, а если наноситься две этикетки, то возможно частичное их перекрытие или может происходить перекос этикетки, складкообразование и т.п. при преждевременной остановке привода.
Известно устройство для накатывания этикеток на цилиндрические изделия, установленные в горизонтальное положение. Устройство для нанесения этикеток содержит установленные параллельно на вертикальной панели вал подачи с рулона ленты, несущей самоклеящиеся этикетки, приводной вал, кинематически связанный с валом приема ленты после снятия этикеток, и распределенные отклоняющие ролики, а также диспенсер, два отклоняющих ролика которого образуют острый угол перегиба ленты на помещенной между ними распределительной пластине. Вал подачи оснащен фрикционным тормозом и компенсирующим подпружиненным рычагом, на котором установлен отклоняющий ролик, а к приводному валу примыкает механизм прижима ленты, причем диспенсер выполнен съемным в виде штанги, несущей датчик наличия этикеток, и оснащен установочной в гнездо панели осью. Отклоняющий ролик автономного компенсирующего рычага размещен внутри петли ленты, формируемой парой дополнительных обводных роликов, укрепленных на панели перед диспенсером, отклоняющий ленту с этикетками ролик, которого установлен неподвижно. Ролик, отклоняющий ленту после снятия этикеток, смонтирован с возможностью угловых перемещений, причем фрикционный тормоз выполненного полым вала подачи представляет собой манжету в торцевом упоре, продольно перемещаемом относительно закрепленного на панели центрального стержня, а механизм прижима ленты к приводному валу через коммутатор взаимодействует с приводом (Патент РФ №2306244, опубл. 20.09.2007 г.).
Изобретение позволяет повысить функциональную надежность и упростить конструкцию, но к недостаткам ее следует отнести узость функциональных возможностей, в части нанесения этикеток на колбасные батоны, ввиду низкой надежности установки этикеток на такую продукцию. Кроме того, кинематически связанный с лентопротяжным механизмом технологический конвейер подачи штучных этикеток, установленный между имеющими независимые приводы вращения барабаном сматывания ленты и опорными роликами обрабатываемого изделия, размещенными в отдельной стойке, компенсируют неизбежные рассогласования линейных скоростей, вызванных изменяемым диаметром рулона ленты на тянущем барабане сматывания, но это является дополнительной нагрузкой на привод и вдвое увеличивает протяженность машины.
Недостатками большинства известных этикетировочных машин являются низкая степень автоматизации, требующая постоянного контроля оператора, высокий уровень шума при работе, низкая надежность крепления на упаковке, сложность и низкая точность процесса наложения отдельных этикеток, возможность перекоса и образования повреждений при наложении этикеток, большой расход материала.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является полезная модель, защищенная патентом РФ №105265, опубл. 23.12.2010 г. Машина этикетировочная содержит станину, на стойках которой установлен основной (подающий) транспортер с модульной лентой и упоры для продукта, аппликатор, установленный на стойке станины и включающий бобину с самоклеющейся этикеткой на подложке, ролики разматывания этикетки и ролики наматывания подложки на бобину. Датчик прохождения продукта размещен перед узлом отрезания этикетки, после которого расположены шторки приема этикетки и установлены круглые прикаточные ролики, выполненные из пористого материала, например, губчатой резины. К направляющим закреплен принтер, связанный со шкафом управления, имеющим частотный преобразователь скорости электродвигателя, и клавиатуру управления. Электродвигатель транспортера установлен под верхним концом последнего. Верхний из прикаточных роликов снабжен автономным приводным двигателем (мотор - редуктором), соединенным с ним электромагнитной муфтой. Лента транспортера снабжена площадками для продукта, каждая из которых выполнена в виде группы цилиндрических роликов, а упоры размещены на ленте транспортера у каждой площадки для размещения продукта Этикетировочная машина снабжена прикатывающим транспортером, установленным параллельно транспортеру после ролика и снабжена средствами регулирования скорости мотор - редуктора транспортера, выполненными в виде частотного преобразователя и потенциометра.
Этикетировочная машина работает следующим образом. С помощью шкафа 23 управления осуществляется подача электропитания на электродвигатель 24, приводы бобин 10, 15, прижимных щеток 20, 21, установление скоростей движущихся частей, контроль правильности включения и работы. Электродвигатель 24 осуществляет перемещение ленты 5 транспортера 4. Скорость ленты 5 транспортера 4 регулируется с помощью частотного преобразователя в составе шкафа 23 и может быть увеличена до 50 м/мин, что дает повышение производительности машины до 100 шт/мин. На ленту 5 к упорам 6 накладываются продукты. К принтеру 22 присоединяется съемный носитель информации, подлежащей нанесению на этикетку 11. Для этого может быть также использован выносной пульт (не изображен). Аппликатор обеспечивает высокоскоростную (до 40 м/мин) подачу этикеток. Быстродействующий экономичный термотрансферный маркиратор-принтер 22 печатает постоянную и переменную информацию (дата, время, смена, штрихкод) на этикетку 11 при ее прохождении от аппликатора 8 вниз к транспортеру 4. При прохождении продуктом 7 датчика 17 соответствующий сигнал передается оборудованием шкафа управления на аппликатор 8 для подачи этикетки 11 на подложке 12 с бобины 10 по роликам 13 и направляющим 16 через принтер 22 к узлу («диспенсеру») 18. Узел 18 осуществляет отрезание этикетки 11, которая опускается на продукт после отделения от подложки 12, происходящего при резком перегибе с поворотом на угол, близкий к 180°. Подложка 12 при этом продолжает движение и возвращается по направляющим вверх к роликам 14 и на бобину 15. Этикетка 11 направляется шторками 19 на поверхность продукта 7, который проталкивается упорами 6 между роликами 20, 21, которые прижимают этикетку 11 по всей ее поверхности. При этом для наклеивания этикетки 11 на продукт 7 - цилиндрический батон колбасы верхний ролик 20 приводится во вращение автономным приводным двигателем 25 через электромагнитную муфту 30. Вращение ролика 20 передается батону колбасы, который центрируется и легко проворачивается на роликах 27 площадки 26 для наклеивания этикетки 11 по всей окружности. Затем продукт 7 попадает под транспортер 28, который приводится во вращение мотор-редуктором 29. Конструкция прикаточного узла из двух резиновых роликов 20, 21 и транспортера 28 позволяет предусмотреть максимальное количество регулировок усилия для прикатки этикетки, что обеспечивает более качественное нанесение этикеток на продукты 7 разнообразной формы и размеров. Продукт 7 с наклеенной этикеткой 11 продолжает движение до конца транспортера 4 и падает под собственным весом в сменную тару. Отсутствие сигнала датчика 17 не допускает ложного срабатывания аппликатора 8 и подачи этикетки 11 при отсутствии продукта 7 на ленте 5 транспортера 4.
Этикировочная машина обладает рядом преимуществом относительно своего прототипа, т.к. повышает надежность и качество нанесения этикетки, на цилиндрические батоны разного диаметра колбасы, за счет расширения степени автоматизации процесса нанесения этикеток.
Однако, технические средства система управления известной этикеровочной машины не могут обеспечить расширение функциональных возможностей, т.к. она состоит из отдельных блоков автоматизации, которые не могут обеспечить централизованного контроля за работой машины, а синхронизация и приоритеты для гибкого управления, т.е. быстрой программной перенастройки на конкретный продукт отсутствуют или очень ограничены, поэтому надежность ее работы недостаточна.
Кроме того, конструкция машины усложнена, путем включения в нее автономных приводов, снабженных мотор - редуктором, частотными регуляторами и т.п., что приводит к повышению энергоемкости и удорожанию машины, а также к увеличению эксплуатационных затрат.
Технической задачей полезной модели является создание эффективной этикетировочной машины, обеспечивающей расширение функциональных возможностей, без снижения качества и надежности нанесения этикетки на колбасные батоны за счет повышения уровня автоматизации и управления работой машины по специальным программам, в зависимости от формы, диаметра и размера колбасных изделий.
Технический результат достигается за счет того, что в известную этикеровочную машину, содержащую станину, на стойках которой установлен наклонный транспортер перемещения продукта с лентой, снабженной площадками для размещения продукта, каждая из которых выполнена в виде группы роликов, установленных поперечно ленте транспортера с возможностью вращения и упором для каждого экземпляра продукта, аппликатор, установленный над транспортером движения продукта, включающий бобину с самоклеющейся этикеткой на подложке, ролики разматывания этикетки на подложке для наклеивания и ролики наматывания подложки на соответствующую бобину, направляющие для перемещения этикетки от аппликатора к транспортеру и подложки к аппликатору, датчик прохождения продукта, размещенный перед узлом отделения от подложки и отрезания этикетки, после которого последовательно расположены шторки для приема этикетки и установлены с возможностью вращения верхний и нижний цилиндрические элементы прикатки этикетки к продукту, выполненные в виде установленного на оси прикаточного ролика из пористой упругого материала, к направляющим со стороны прохождения этикетки закреплен принтер, машина снабжена системой управления, включающей управляющие органы защиты и включения - выключения приводов транспортеров, внесены изменения, а именно:
- система управления работой этикетировочной машины является централизованной и выполнена на контроллере, снабженным программами с различными алгоритмами управления, в зависимости от параметров конкретного продукта и хранящимися в памяти контроллера;
- один из выходов контроллера соединен с сенсорным дисплеем отображения настроек отдельных узлов машины и текущего состояния основных узлов при работе машины;
- дополнительно введен щелевой датчик контроля положения этикеток на аппликаторе, соединенный с соответствующими входом - выходом контроллера;
Кроме того, оптический датчик наличия продукта в зоне нанесения этикетки, выполнен двухкорпусным и введены дополнительные узлы предварительной настройки основных элементов машины.
Выполнение систему управления на контроллере позволяет централизовать и синхронизировать выполнение программы (алгоритма) работы основных узлов машины в зависимости от конкретного колбасного изделия, а вывод информации на сенсорный дисплей, позволяет оператору оперативно контролировать процесс нанесения этикеток и осуществлять необходимые перенастройки в процессе работы машины.
Кроме того, выполнение системы управления на контроллере позволило упростить конструкцию машины путем замены части приводов (прикаточных и прижимающих роликов), на предварительную механическую настройку соответствующего узла за счет автоматического и качественного выполнения соответствующих команд.
Введение щелевого датчика наличия просвета между этикетками исключает наложение этикеток друг на друга и повышает качество работы узла аппликатора.
Выполнение оптического датчика прохождения продукта двухкорпусным повышает надежность его работы, т.к. осуществляется работа его на просвет, а не на отражение, которое требует точной настройки отражающего луча.
Сущность полезной модели поясняется тремя рисунками.
На фиг.1 приведен общий вид этикровочной мащины (вид сбоку). На фиг.2 главный вид этикеровочной машины и на фиг.3 основные узлы аппликатора.
На фиг.1 показаны: узел 1 настройки натяжения ленты основного наклонного транспортера подачи колбасных изделий, узел 2 настройки высоты машины по высоте, датчик 3 инфракрасного излучения движущегося продукта, узел 4 настройки головки аппликатора 11 по высоте, узел 5 настройки положения по высоте прикаточного конвейера 14 для оборачивания продукта этикеткой, узел 6 настройки натяжения ленты 7 прикаточного конвейера, прижимные ролики 8 из упругого эластичного материала, сенсорный дисплей 9 электронного контроллера, размещенного в шкафу 10 управления машиной, наклонный (основной) конвейер 12 подачи колбасных изделий, корпус 13 этого конвейера, рама 15 для крепления основных узлов этикетировочной машины, шторки 16 для приема этикеток, стойка 17 для крепления шкафа управления.
На фиг.2, кроме узлов и элементов машин, показанных на фиг.1, показаны: цифровой счетчик 18 количества настроек головки аппликатора в горизонтальном направлении, узел настройки 19 головки аппликатора в горизонтальном направлении, узел настройки 20 прикаточного конвейера в горизонтальном направлении, толкатели 21 продукта подающего конвейера, датчик 22 контроля расстояния между клеющимися этикетками, узел настройки 23 подающего конвейера в горизонтальном положении, электрошкаф 24 управления электроприводами.
На фиг.3 показаны бобина 25 с самоклеющимися этикетками с подложкой, рычаг 26 натяжителя полотна этикеток, прижим 27 подложки этикеток, шаговый электродвигатель 28 подачи самоклеещихся этикеток, узел 29 смотки (бобина) подложки с этикеток, датчик 30 этикеток, вал 31 прокрутки подложки этикеток. Прижим 32 - фиксатор вала прокрутки подложки этикеток, нож 33 для отделения этикеток.
Практически этикеровочная машина представляет собой четыре независимых устройства, собранные в единый комплекс, и управляемые при помощи общего контроллера, а именно: транспортер (основной) для подачи продукта; аппликатор выдачи этикеток; роликовое устройство для прижима этикетки при нанесении ее на изделие; прикаточный (впомогательный) транспортер для прикатки этикетки.
Контроллер является централизованной системой управления, работающий по алгоритму специальной программы, являющейся эксклюзивным продуктом компании производителя машины. Программа позволяет создавать и сохранять 50 параметрических программ под разные виды продуктов, в число параметров входит: габариты и форма колбасного батона, скорость основного конвейера, скорость вспомогательного конвейера, скорость вращения верхнего ролика, скорость подачи этикетки, задержка срабатывания аппликатора после срабатывания датчика объекта, длина этикетки.
Машина работает следующим образом. В зависимости от конкретных параметров колбасного изделия оператор, в соответствии с программой осуществляет предварительную настройку основных узлов (основного и вспомогательного транспортера, аппликатора) машины посредством узлов 1, 2, 4, 5, 6, 19, 20, 23 по высоте и горизонтали. Оператор устанавливают продукт (колбасу) на площадку наклонного подающего конвейера 12, который работает с постоянной скоростью. Контроллер выдает команду на привод основного конвейера (на фиг.1 он не пронумерован) и электродвигатель осуществляет перемещение ленты с продуктом в сторону аппликатора 11. Аппликатор представляет из себя систему, состоящую из устройства заправки рулона самоклеющихся этикеток с подложкой (бобина 25), системы подающих роликов, устройства смотки подложки (бобина 29), ножа 33 для отделения этикетки от подложки и привода 28 (шаговый двигатель) подачи этикетки посредством прокручивания обрезиненного ролика с прижимом. Продвигаясь по конвейеру продукт входит в зону действия оптического инфракрасного датчика 3, который выдает сигнал от контроллера через таймер на шаговый двигатель 28 на подачу этикетки с бобины 25 посредством рычага 26, прижима 27 этикетки, и вспомогательных роликов и отделяет подложку этикетки от самой этикети, наматывая ее на бобину 29. Оптический датчик 3 представляет из себя оптическое устройство с интегрированным в одном корпусе передатчиком инфракрасного луча и приемником отраженного луча от продукта, размещенного в другом корпусе с возможностью регулировки интенсивности излучения, что обеспечивает возможность регулировать чувствительность срабатывания датчика на разные продукты. В момент прохождения продукта мимо датчика 3, он выдает сигнал на контроллер о наличии продукта и включается таймер на выдачу этикетки, чтобы она вышла и заняла исходное положение на устройстве съема этикетки до того как продукт войдет в эту зону.
Для того, чтобы этикетка вышла на нужную длину, после выхода она должна быть приклеена только самым краешком к ножу 33 отделения этикеток и висеть только за счет приклеивания, ри этом необходима очень точная работа привода аппликатора. Остановка привода аппликатора осуществляется по сигналу контроллера, который в свою очередь получает сигнал на остановку с щелевого датчика 30, работающего на просвет между этикетками. Принцип действия этого датчика сходен с принципом работы датчика продукта 3, причем приемник и передатчик расположены друг напротив друга и конструктивно он выполнен таким образом, чтобы подложка с наклееной этикеткой проходила через щель датчика и приемник луча срабатывал в момент когда он видит просвет между этикетками, за счет того, что этикетки установлены на подложке с зазором 3 мм. Перемещением этого датчика по направляющей аппликатора добиваются того, чтобы этикетка останавливалась ровно в нужный момент и была приклеена к ножу 33. Нож 33 отделения этикеток от подложки представляет из себя металлическую пластину, которая установлена таким образом, чтобы подложка проходя через нее менял направление движения на противоположное обтекая ее, т.к. толщина пластины примерно 1 мм, происходит отделение клеевого слоя этикетки от обложкиза счет жесткости этикетки. Этикетка напраляется шторками 16 на поверхность продукта, который проталкивается толкателями 21 в следующую зону прижима этикеток. Аппликатор может быть снабжен принтером (на фиг.1 и 2 не показан) для нанесения на этикетку оперативной информации (дату выпуска продукта, срок годности и т.п.). Применение принтера исключает необходимость использование заранее промаркированных этикеток.
Далее продукт движимый основным траспортером 12 приклеивает этикетку на себя и продвигается в следующую зону прижима этикеток. Сам аппликатор, как уже выще отмечалось, имеет возможность механической настройки (поз.4) по высоте, в зависимости от длины этикетки. Механизм регулировки аппликаторапо высоте представляет стойку на которой крепится аппликатор и имеет два вектора настройки по вертикали и по горизонтали (19).
Далее идет узел прижима этикеток, представляющей из себя два ролика 8, выполненные из пористого материала, установленные на параллельных осях сверху и снизу и, которые соприкасаются друг с другом на уровне прохождения продукта, для чего в в центре рамы основного (подающего) транспортера 12 предусмотрен технологический проем.
Прокручивание роликов осуществляется не двигателем, как в прототипе, а непосредственно самим продуктом, имеющим цилиндрическую форму при движении по вспомогательному (прикаточному) транспортеру 7. Ролики 8 служат для того, чтобы механически приклеить этикетку к продуктудавлением пористого материала. Этот узел имеет также два вектора настройки положения по вертикали и по горизонтали при помощи винтов с резьбой.
Вспомогательный (прикаточный) транспортер 7 с мягкой лентой предназначен для того, чтобы приклеить этикетку путем прокручивания продукта путем механического воздействия на продукт с этикеткой. Прикаточный транспортер также имеет два вектора настройки положения по вертикали и горизонтали 5 и 20 (фиг.1 и 2). Транспортер снабжен шаговым двигателем с регулировкой скорости, которая осуществляется от контроллера. Продукт с наклеенной этикеткой продолжает движение до конца транспортера 7 и падает под собственным весом в тару.
Общее управление всеми узлами машины осуществляется с помощью контроллера с сенсорным дисплеем 9, на котором отображается текущее состояние машины, а также осуществляются настройки отдельных ее узлов в период работы.
Очень полезной функцией контроллера является самодиагностика всех узлов машины, так что любые неисправности, такие как: механическое заклинивание узлов машины, отсутствие этикетки в аппликаторе, отказ любого из двигателей машины, будут немедленно отображены на дисплее контроллера, что значительно сокращает время диагностики и устранения неисправности. Все скоростные параметры во время работы машины отображаются на дисплее контроллера.
Сенсорный дисплей контроллера позволяет избежать установки на машину дополнительных элементов управления таких как кнопки и тумблера, т.к. все функции управления реализованы в виде виртуальных кнопок, срабатывающих от прикосновения.
Заявляемая этикеровочная машина за счет повышения уровня автоматизации позволяет повысить надежность и качество нанесения этикеток на колбасные изделия, упростить конструкцию и облепить ее эксплуатацию.
В настоящее время изготовлен опытно-промышленный образец этикетировочной машины, а с конца 2011 г. начнется серийный выпуск машин.