УСТРОЙСТВО И СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ЭТИКЕТКИ НА КОРОБКУ
DEVICE AND METHOD OF LABELS APPLICATION ON BOX

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к устройству и способу высокоскоростного нанесения этикетки на коробку, предпочтительно имеющую форму прямоугольного параллелепипеда, которая может быть изготовлена из картона. Изобретение особенно применимо для нанесения этикеток, которые должны быть видны одновременно на трех сторонах коробки, таких как верхняя и две продольные стороны. Коробки можно использовать, в частности, для упаковки ламинированных напольных панелей, но можно также использовать для упаковки любых других изделий. Изобретение также особенно подходит для нанесения этикеток на коробки без крышек, содержащие изделия и предназначенные для последующей упаковки в усадочную пленку.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В настоящее время многие изделия продают в коробках, особенно в картонных коробках, имеющих форму прямоугольного параллелепипеда. Часто желательно, чтобы потенциальный покупатель мог видеть изделия, поэтому предпочтительны открытые коробки, т.е. коробки без крышек. Такие открытые (без крышек) коробки часто содержат предварительно напечатанную на их сторонах информацию об изготовителе, продукте, а часто также о продавце или дистрибьюторе. Например, в коробки для ламинированных напольных панелей помещают листок с подробной информацией о продукте, такой как инструкции, поверх упакованного продукта перед последующей упаковкой коробки с продуктом и листком с информацией в усадочную пленку. Существенным недостатком такого решения из предшествующего уровня техники является то, что листок с информацией виден только с верхней стороны коробки, особенно в том случае, когда коробки сложены друг на друга у продавца. Вся информация, которую желательно видеть на сторонах такой коробки из предшествующего уровня техники, должна быть либо предварительно напечатана на коробке, либо добавлена посредством двух дополнительных боковых этикеток. Предварительно напечатанная информация на сторонах коробки может ограничивать гибкое использование такой коробки и, следовательно, может значительно усложнить проблемы логистики и повысить затраты, например, когда новый продукт не соответствует существующим старым коробкам, так что приходится печатать информацию на новых коробках. Этого можно избежать путем приклеивания эластичным клеем этикеток, требуемых для конкретного дистрибьютора или для конкретного продавца, или продукта, на сторонах такой коробки. Однако дополнительное наклеивание этикеток на стороны такой коробки, а также необходимый при этом контроль качества, например, обеспечение и контроль точного положения и достаточного приклеивания таких дополнительных этикеток, повышают затраты.
В патентном документе US 5865918 описаны некоторые из указанных проблем и предложено их решение путем обеспечения установки, способной одновременно наносить этикетки более чем на одну сторону коробки. Однако такое решение требует подготовки разных этикеток для нанесения на разные стороны коробки, что повышает затраты и создает ненужные сложности.
В других патентах, таких как US 5421948, признаны необходимость или желательность нанесения одной этикетки на множество сторон изделия. Это обеспечивают, помимо прочего, путем установки носителя этикетки, установленного с возможностью вращения на держателе носителя. При транспортировании изделия вдоль транспортирующего устройства, этикетка раскатывается и, таким образом, наносится на несколько сторон изделия. Однако способы, описанные в патенте US 5421948 и других патентных документах, таких как ЕР 1177982, имеют тот недостаток, что они позволяют наносить этикетки только в направлении транспортировки, и, что более важно, этикетку необходимо приклеивать также на верхнюю сторону изделия или коробки.
Однако, если этикетки необходимо нанести на открытую коробку, уже содержащую изделие или изделия, такие как напольные панели, очень нежелательно, чтобы этикетку приклеивали или прикрепляли клеящим веществом к верхней стороне коробки, содержащей изделие. Это не только напрасная трата клея или клеящего вещества, это главным образом означает, что после извлечения продукта из коробки покупателю придется удалять с него клеящее вещество или клей.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является обеспечение устройства и соответствующего способа нанесения этикетки на коробку таким образом, что эту этикетку можно видеть с разных сторон. Способ должен быть быстрым и эффективным и обеспечивать возможность нанесения этикетки без нанесения клеящего вещества на выбранную часть коробки.
Решение этой задачи достигается с помощью устройства по п. 1 и способа по п. 13 прилагаемой формулы изобретения. Дополнительные варианты осуществления настоящего изобретения описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
Настоящее изобретение в первом своем аспекте относится к устройству для нанесения этикеток на коробки. Устройство содержит зону нанесения этикетки, в которую поступает коробка, имеющая верхнюю сторону и первую и вторую противоположные боковые стороны. Устройство содержит носитель этикетки, предназначенный для переноса с возможностью освобождения этикетки, имеющей центральную часть и первую и вторую концевые части, причем носитель этикетки выполнен с возможностью вертикального перемещения относительно зоны нанесения этикетки для помещения центральной части этикетки на верхнюю сторону коробки, находящейся в зоне нанесения этикетки. Устройство дополнительно содержит прижимной узел, содержащий два прижимных элемента, расположенных на двух взаимно противоположных боковых сторонах зоны нанесения этикетки, причем эти прижимные элементы выполнены с возможностью перемещения вниз относительно зоны нанесения этикетки и относительно носителя этикетки для сгибания первой и второй концевых частей этикетки на первую и вторую боковые стороны коробки.
Опуская носитель этикетки на коробку и затем перемещая прижимные элементы вниз, устройство оборачивает и сгибает этикетку вокруг трех сторон коробки в ходе одного быстрого перемещения вниз.
Предпочтительно при перемещении вниз прижимных элементов этикетка не только сгибается, но одновременно также наносится на боковые стороны коробки. Для этого прижимные элементы уже при перемещении вниз могут прикладывать поперечное давление к боковым сторонам коробки. В соответствии с менее предпочтительной альтернативой, прижимные элементы можно перемещать вовнутрь к боковым сторонам коробки, уменьшая расстояние между ними, для приложения давления к этим боковым сторонам только после достижения прижимными элементами нижнего конечного положения. В обоих случаях давление должно быть снято до того, как прижимные элементы переместятся снова вверх в конце процесса этикетирования. Для этого прижимные элементы предпочтительно выполнены с возможностью перемещения вдоль поперечного направления относительно зоны нанесения этикетки с удалением от первой и второй боковых сторон коробки и увеличением расстояния между прижимными элементами. Для этой цели может быть предусмотрен механизм снятия давления. Этот механизм может содержать, например, пневматические цилиндры, перемещающие прижимные элементы для увеличения расстояния между ними.
Носитель этикетки и прижимной узел предпочтительно являются частью этикетировочной головки, целиком перемещаемой относительно зоны нанесения этикетки. В частности, этикетировочная головка может быть выполнена с возможностью горизонтального перемещения.
Установка может содержать накопитель или магазин этикеток, хранящий стопку этикеток. Этикетировочная головка предпочтительно выполнена с возможностью горизонтального перемещения между положением над накопителем этикеток и положением над зоной нанесения этикетки. Направление этого перемещения может быть поперечным направлением, но возможны также и другие направления, в частности, горизонтальное направление, перпендикулярное поперечному направлению. Для осуществления перемещения носитель этикетки может быть установлен на салазки. Эти салазки может перемещать любое подходящее приводное устройство, такое как цепной привод, работающий от электродвигателя, или пневмопривод.
Каждый прижимной элемент может содержать прямую продольную гладкую контактную поверхность, выполненную с возможностью скольжения вдоль одной из первой и второй боковых сторон коробки, расположенной в зоне нанесения этикетки, при перемещении прижимных элементов вниз относительно зоны нанесения этикетки. Таким образом, прижимные элементы могут прикладывать поперечное давление к частям боковых сторон коробки уже при перемещении этих прижимных элементов вниз. Контактная поверхность предпочтительно имеет скругленный край, проходящий в горизонтальном направлении.
Для создания необходимого давления на боковые стороны коробки прижимные элементы могут быть упруго смещены внутрь к боковым сторонам зоны нанесения этикетки с помощью подходящих пружинных элементов, или они могут быть изготовлены из упругого материала для приложения упругой прижимающей силы, направленной внутрь. В частности, каждый из прижимных элементов может быть изготовлен из листа упругого материала, в частности, металла, такого как нержавеющая сталь или алюминий. Поперечное расстояние между прижимными элементами может быть слегка меньше, чем расстояние между первой и второй боковыми сторонами коробки.
Если прижимные элементы изготовлены из листа упругого материала, контактная поверхность может быть определена путем обеспечения продольной канавки, имеющей форму зубца, в каждом из прижимных элементов. Поперечное сечение канавки и, соответственно, поперечное сечение полученной поверхности контакта может быть U-образным или V-образным.
Для обеспечения простого захвата и освобождения этикетки носитель этикетки может содержать устройство вакуумного захвата для переноса этикетки с помощью вакуума. Устройство вакуумного захвата может содержать множество вакуумных присосок, расположенных по меньшей мере в первом и втором рядах, проходящих вдоль поперечного направления.
Для того чтобы устройство вакуумного захвата удерживало не только центральную часть этикетки, но и ее концевые части, предпочтительным является следующий вариант размещения вакуумных присосок. Длина каждого из прижимных элементов проходит между первым и вторым их концами вдоль горизонтального продольного направления, перпендикулярного поперечному направлению. Предпочтительно расстояние между первым и вторым рядами вакуумных присосок превышает эту длину, и первый и второй ряды вакуумных присосок проходят вдоль поперечного направления, за концы прижимных элементов. Таким образом вакуумные присоски могут удерживать и концевые части этикетки.
Устройство может дополнительно содержать транспортирующее устройство для транспортировки коробок вдоль направления транспортировки в зону нанесения этикетки, например конвейерную ленту или последовательность роликов. Для остановки коробки после ее поступления в зону нанесения этикетки может быть предусмотрен стопор. Стопор может содержать элемент, выполненный с возможностью перемещения в направлении, поперечном направлению транспортировки, на путь транспортировки коробки, предотвращая ее дальнейшее перемещение.
Устройство может дополнительно содержать механизм для нанесения клеящего вещества на первую и вторую боковые стороны коробки. Механизм для нанесения клеящего вещества может содержать по меньшей мере первую и вторую распылительные насадки, причем первая распылительная насадка выполнена с возможностью нанесения клеящего вещества на первую боковую сторону коробки, находящейся в зоне нанесения этикетки, а вторая распылительная насадка выполнена с возможностью нанесения клеящего вещества на вторую боковую сторону этой коробки. В соответствии с альтернативными вариантами осуществления, клеящее вещество может быть нанесено на этикетку, а не на боковые стороны коробки.
Устройство может дополнительно содержать устройство центрирования для поперечного центрирования коробки, находящейся в зоне нанесения этикетки, причем это устройство центрирования содержит элементы, прикладывающие давление к первой и второй боковым сторонам этой коробки.
Во втором своем аспекте, настоящее изобретение относится к способу нанесения этикетки на коробку, имеющую верхнюю сторону и первую и вторую противоположные боковые стороны. Способ содержит следующие этапы, необязательно в описанной последовательности:
транспортировка коробки в зону нанесения этикетки;
захват этикетки, имеющей центральную часть и первую и вторую концевые части, из накопителя этикеток;
размещение этикетки над коробкой так, что первая и вторая концевые части в поперечном направлении выступают за боковые стороны коробки;
помещение центральной части этикетки на верхнюю сторону коробки, и
сгибание первой и второй концевой частей этикетки на первую и вторую боковые стороны коробки путем перемещения двух прижимных элементов, расположенных на двух противоположных боковых сторонах зоны нанесения этикетки, вниз по первой и второй боковым сторонам коробки.
Чтобы обеспечить не только сгибание, но и одновременное нанесение этикетки на боковые стенки коробки путем перемещения прижимных элементов вниз, при этом они могут оказывать поперечное давление на боковые стороны коробки уже при перемещении вниз. Для этого прижимные элементы могут быть упруго деформированы или подпружинены внутрь, и боковое расстояние между ними может быть слегка меньше, чем расстояние между первой и второй боковыми сторонами коробки. В соответствии с альтернативными вариантами осуществления, давление может быть приложено только по окончании перемещения прижимных элементов вниз.
Предпочтительно способ дополнительно включает этап снятия давления с боковых стенок коробки путем увеличения расстояния между прижимными элементами вдоль поперечного направления относительно зоны нанесения этикетки с удалением от первой и боковой сторон коробки.
В соответствии с предпочтительными вариантами осуществления способа, между верхней стороной коробки и центральной частью этикетки клеящее вещество не наносят.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Ниже будут описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, которые предназначены только для иллюстрации этих предпочтительных вариантов осуществления изобретения и не являются ограничивающими.
На фиг. 1 представлена коробка после нанесения на нее этикетки с помощью устройства и способа в соответствии с настоящим изобретением и последующей упаковки в усадочную пленку.
На фиг. 2 схематично представлено устройство в соответствии с одним из предпочтительных вариантов настоящего изобретения.
На фиг. 3 схематично представлена этикетировочная головка после захвата этикетки.
На фиг. 4 схематично представлена этикетировочная головка после размещения, оборачивания и сгибания этикетки и после прижатия этикетки к поверхностям с предварительно нанесенным клеем.
СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
2
На фиг. 1 представлена коробка 1, содержащая этикетку, нанесенную с помощью устройства и способа в соответствии с настоящим изобретением. Предпочтительно коробка 1 является открытой коробкой, причем «открытая» в настоящем контексте подразумевает коробку, открытую с верхней стороны 2, и коробка 1 уже содержит изделие или множество изделий до ее подачи в устройство для нанесения этикетки. Коробка 1 может, как вариант, содержать предварительно напечатанные элементы, такие как информация 9, 9' на ее боковых сторонах 3 и 4, или, как вариант, также на двух лицевых сторонах. Этикетка 5 предпочтительно изготовлена из бумаги, на которой предварительно напечатана информация, таким образом, что после прикрепления этикетки к коробке эта информация видна одновременно с трех сторон. Хороший результат показала бумага с плотностью 90 г/м. Этикетка 5 расположена на верхней стороне 2 коробки 1 и проходит вдоль двух боковых сторон 3 и 4 коробки 1. Клей наносят только на части боковых сторон 3, 4.
Нанесение этикетки 5 на коробку 1 представлено на фиг. 2-4. Коробки 1 подают через устройство для нанесения этикетки вдоль горизонтального направления 11 транспортировки с помощью транспортирующего устройства 10. Для нанесения этикетки на коробку 1 ее останавливают и центрируют в зоне нанесения этикетки. На первом этапе этикетку 5 захватывают и перемещают в зону нанесения этикетки. Это осуществляют с помощью салазок 16, перемещаемых в поперечном направлении, по существу перпендикулярном направлению 11 транспортировки, с помощью серводвигателя 17. К этим салазкам 16 прикреплена этикетировочная головка 18, выполненная с возможностью вертикального передвижения, содержащая носитель 30 этикетки, включающий устройство вакуумного захвата и прижимной узел 20, содержащий два прижимных элемента 21, 21'. Хотя эти два прижимных элемента 21, 21' могут содержать любое подходящее средство для гибкого приложения давления к поверхности, такое как валики или перемещаемые прижимные лапки, предпочтительной является простая конструкция в виде двух прижимных листов, как показано на фиг. 2-4.
Устройство вакуумного захвата содержит вакуумные присоски 19, здесь два ряда по пять вакуумных присосок в каждом, один ряд для переднего конца и один ряд для заднего конца этикетки 5. Дополнительные вакуумные присоски могут быть использованы также в середине этикетки 5, но они не показаны на чертежах. Вакуум предпочтительно подают на все присоски и снимают со всех присосок одновременно через трубопроводную обвязку.
Этикетировочную головку 18 располагают над накопителем 15 этикеток (магазином этикеток). Затем этикетировочную головку 18 опускают на верхнюю этикетку 5 в накопителе 15 этикеток; устройство вакуумного захвата приводят в действие для прикрепления верхней этикетки 5 к носителю этикеток 30. Затем этикетировочную головку 18 поднимают и перемещают горизонтально в поперечном направлении, по существу перпендикулярном направлению 11 транспортировки, с помощью салазок 16 в положение над зоной нанесения этикетки, в которой коробка 1 была или будет размещена и отцентрирована. Эта ситуация показана на фиг. 3.
Как уже было сказано, коробку 1, на которую должна быть нанесена этикетка 5, транспортируют в зону нанесения этикетки транспортирующим устройством 10 в направлении 11 транспортировки. Транспортирующее устройство 10 предпочтительно содержит конвейерную ленту, но может также состоять из последовательности роликов или транспортирующего устройства с воздушной подушкой. Когда коробка 1 оказывается рядом с зоной нанесения этикетки, срабатывает световой барьер или другой подходящий датчик, и электроника, контролирующая транспортирующее устройство 10, замедляет движение коробки 1. Световой барьер или другой датчик предпочтительно также включает два механизма 12 для нанесения клеящего вещества на две боковые стороны 3 и 4 коробки 1. В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления, механизмы 12 для нанесения клеящего вещества содержат две распылительные насадки, по одной на каждую из двух боковых сторон 3, 4, которые предпочтительно наносят горячий клей на две боковые стороны 3 и 4 коробки 1.
В конце фазы замедления стопор 13, предпочтительно с пневматическим приводом, блокирует транспортировку коробки 1 в направлении 11 транспортировки. Стопор 13 предпочтительно расположен так, что этикетка 5 будет нанесена на середине длины коробки 1, в основном, из эстетических соображений, но ясно, что при желании он может быть расположен иначе.
После приведения в действие стопора 13 приводят в действие устройство 14 поперечного центрирования. Устройство 14 поперечного центрирования предпочтительно состоит из четырех цилиндров и поршней, предпочтительно с пневматическим приводом, которые точно позиционируют коробку 1 в поперечном направлении так, что этикетка 5 будет нанесена в точном поперечном положении коробки 1.
Когда коробка 1 установлена на место, всю этикетировочную головку 18, включая носитель 30 этикетки и прижимной узел 20, опускают.
На первом этапе этого непрерывного перемещения вниз центральную часть 6 этикетки 5 помещают на верхнюю сторону 2 коробки 1. Перемещение носителя 30 этикетки вниз останавливают, когда он входит в контакт с коробкой 1, и подачу вакуума в устройстве 19 вакуумного захвата прерывают. В этот момент этикетку удерживают на месте механическим давлением носителя 30 этикетки, прикладывающего давление к центральной части 6 этикетки 5.
На втором этапе этого непрерывного перемещения вниз прижимной узел 20, содержащий прижимные элементы 21, 21', продолжает перемещение вниз, теперь относительно остановленного носителя 30 этикетки. В процессе перемещения прижимного узла 20 вниз прижимные элементы 21 и 21' продолжают скользить вниз по боковым сторонам 3 и 4 коробки 1. В результате этого скольжения прижимных элементов 21, 21' этикетку 5 одновременно оборачивают и сгибают вокруг коробки 1, и первую и вторую концевые части 7 и 8 этикетки 5 прижимают к поверхностям коробки 1 с предварительно нанесенным клеем. Ситуация в конце этого перемещения представлена на фиг. 4. Нанесение этикетки 5 в результате одного такого оборачивающего, сгибающего и прижимающего перемещения вниз зарекомендовало себя как очень быстрый, эффективный и экономичный способ.
Прижатие обеспечивают путем предварительной регулировки правильного расстояния между прижимными элементами 21, 21'. Расстояние между прижимными элементами 21, 21' сохраняют постоянным в процессе захвата этикетки и перемещения вниз носителя этикетки и прижимного узла 20. Предпочтительно прижимные элементы 21, 21' прикладывают как раз то давление, которое требуется для надежного прижатия первой и второй концевых частей 7 и 8 к поверхностям с предварительно нанесенным клеем: слишком большое давление может разорвать этикетку 5, а слишком маленькое давление не обеспечит достаточной адгезии. Именно поэтому расстояние между прижимными элементами 21, 21' предварительно устанавливают с помощью устройства 22 регулировки расстояния, такого как ручной маховичок, приводящий в действие вал, который симметрично перемещает прижимные элементы 21, 21' перпендикулярно направлению 11 транспортировки. Устройство 22 регулировки расстояния не только регулирует необходимое давление прижимных элементов 21, 21', но также быстро регулирует устройство в зависимости от ширины коробок в партии.
После сгибания, оборачивания и прижатия этикетки 5 к поверхностям с предварительно нанесенным клеем приводят в действие механизм 23 снятия давления, который увеличивает горизонтальное расстояние между прижимными элементами 21, 21' и коробкой 1 перед очередным перемещением этикетировочной головки 18 вверх. Это горизонтальное отпускающее перемещение позволяет избежать повреждения сторон 7 и 8 этикетки или их смещения из правильного положения при перемещении этикетировочной 18 головки вверх. Предпочтительно механизм 23 снятия давления приводят в действие и управляют с помощью пневматических цилиндров.
В соответствии с этим вариантом настоящего изобретения, прижимные элементы 21, 21' изготовлены из листа упругого материала, такого как металл, предпочтительно алюминий или сталь. Такой упругий материал позволяет пружинящей силе прижимных элементов 21, 21' прижимать стороны 7, 8 этикетки 5 к поверхностям с предварительно нанесенным клеем. Каждый из прижимных элементов, немного выше своего нижнего горизонтального края, содержит горизонтальную U-образную или V-образную канавку 24, имеющую форму зубца, которая обеспечивает четко определенную узкую, гладкую контактную поверхность для прижатия первой и второй концевых частей 7 и 8 этикетки 5 к поверхностям с предварительно нанесенным слоем клея.
После приведения в действие механизма 23 снятия давления, этикетировочную головку 18 с носителем этикетки и прижимным устройством 20 перемещают вверх, прижимное устройство 20 возвращают в исходное положение относительно носителя этикетки, стопор 13 выключают, транспортирующее устройство 10 приводят в действие, и коробку 1 с только что нанесенной этикеткой перемещают из устройства готовой для последующей упаковки в усадочную пленку. Затем этикетировочную головку 18 снова перемещают в положение над накопителем 15 этикеток, и цикл повторяют со следующей коробкой 1.
Хотя выше описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, возможны многочисленные модификации без отклонения от объема настоящего изобретения. В частности, прижимные элементы можно перемещать вниз, когда расстояние между ними превышает ширину коробки, так что сначала они только сгибают вниз концы этикетки без приложения давления, и только потом прикладывают поперечное давление путем уменьшения расстояния между прижимными элементами. Носитель этикетки может содержать другие средства вакуумного захвата, например, такие как описанные в патенте US 5865918. Вместо устройства вакуумного захвата, можно использовать совсем другие средства для удержания этикетки, например этикетку можно удерживать электростатической силой. Клеящее вещество можно наносить не на боковые стороны коробки, а на концы этикетки. Альтернативно, этикетку можно предварительно покрывать клеящим веществом, например, контактным клеем. Коробки можно транспортировать не так, как описано выше, например, с помощью манипулятора. Хотя в приведенном выше примере поперечное направление (определенное боковыми сторонами коробки, на которые наносят этикетку) перпендикулярно направлению транспортировки, два этих направления могут совпадать. В частности, коробки можно транспортировать в направлении, соответствующем направлению перемещения одного из прижимных элементов при снятии давления. Коробки необязательно должны иметь форму прямоугольного параллелепипеда, если они имеют две противоположные боковые поверхности. Боковые поверхности могут быть и не плоскими, если используют подходящие прижимные элементы.
Перечень номеров позиций
1 Коробка
2 Верхняя сторона коробки
3 Боковая сторона коробки
4 Боковая сторона коробки
5 Этикетка
6 Верхняя сторона этикетки
7 Боковая сторона этикетки
8 Боковая сторона этикетки
9, 9' Предварительно напечатанная информация
10 Транспортирующее устройство
11 Направление транспортировки
12 Механизм для нанесения клеящего вещества
13 Стопор
14 Устройство поперечного центрирования
15 Накопитель (магазин) этикеток
16 Салазки
17 Серводвигатель
18 Этикетировочная головка
19 Устройство вакуумного захвата
20 Прижимной узел
21, 21' Прижимной элемент
22 Устройство регулировки расстояния
23 Механизм снятия давления
24 U-образная канавка
30 Носитель этикетки