РОТОРНАЯ ЗАВЕРТОЧНАЯ МАШИНА ДЛЯ УПАКОВКИ ПРЕДМЕТОВ
ROTARY WRAPPING MACHINE FOR PACKAGING OBJECTS

Настоящее изобретение относится к инновационной роторной заверточной машине типа, применяемого для упаковки предметов (таких как упаковки на поддоне) с использованием полосы из пленки.
Известны заверточные машины или станции, которые имеют упаковочную головку или узел, который вращается по круговому пути вокруг периферии предмета, предназначенного для упаковки и помещенного в центре этого пути. Головка разматывает пластиковую пленку с бобины и наматывает ее вокруг предмета. Если ширина пленки меньше высоты предмета, машина может также выполнять одновременное смещение головки вдоль самого предмета так, чтобы по спирали обертывать пленкой предмет.
Для вращательного движения головки машина может быть снабжена круговым кольцом с приводом от электродвигателя для аксиального вращения, с раздаточным узлом для пленки, помещенным на его внутренней периферии. Кольцо может также содержать балансировочный груз, помещенный в положении, диаметрально противоположном раздаточному узлу. Кольцо в свою очередь установлено на раме с приводом от электродвигателя так, чтобы придавать ему вышеупомянутое одновременное поступательное движение.
В ином варианте реализации кольцо заменяется круговой направляющей, по которой перемещается упаковочный узел или головка в форме каретки.
В обоих случаях требуется придать узлу, который вращается вокруг продукта, предназначенного для упаковки, движущую силу, предназначенную для использования механизмов, помещенных на этом узле. Это ведет к возникновению очевидных проблем в отношении соединения между вращающимся узлом и стационарной частью машины.
Ранее предлагались различные, но не вполне удовлетворительные решения. Например, предлагается использование стационарного электромотора и подходящего роторного механического привода (например, снабженного зубчатой передачей, ремнями и/или цепями), который передает механическую энергию на головку, вращающуюся вокруг продукта, предназначенного для упаковки. Однако механический привод довольно сложен, требует постоянного и дорогостоящего технического обслуживания и создает большую инерционность во вращающейся системе.
Кроме того, эффективность часто является относительно низкой, и механический привод в любом случае подвергается износу и отказам.
Кроме того, благодаря использованию механической системы нет возможности управлять должным образом разматывающими механизмами определенной сложности, такими как оборудованные средством для регулируемого предварительного растягивания пленки, и/или для установки на головке дополнительных упаковочных устройств.
Такая механическая система описана, например, в US2012/0180433.
В NL7407687 описана машина обвязки лентой с кольцевой направляющей, вдоль которой перемещается каретка, которая помещает крепежную ленту вокруг упаковок материала. В указанной машине каретка движется с использованием линейного электродвигателя, в котором кольцевая направляющая является статором и каретка является ротором. Таким образом, каретка движется вдоль направляющей без использования механических систем. Однако здесь отсутствует возможность питания устройств на каретке без использования скользящих контактов. Поэтому в NL7407687 описана также возможность применения скользящих контактов для питания обмотки линейного двигателя, которые помещаются на каретке. Однако каретка может перемещать ленту только пассивно и поэтому система совершенно не пригодна для использования в машине для завертывания продуктов пленкой, в которой на каретке могут присутствовать различные активные устройства для разматывания и натяжения пленки.
В заверточных машинах предлагается также использование электродвигателей, установленных непосредственно на разматывающем узле для управления различными связанными механизмами. Эти двигатели, очевидно, должны вращаться вместе с разматывающим узлом и поэтому необходимо снабдить вращающийся узел электропитанием.
Для того, чтобы добиться этого, в существующих технических решениях используются электрифицированные направляющие и скользящие контакты или батареи, установленные непосредственно на вращающемся узле.
Однако эти системы являются неудовлетворительными, поскольку обладают различными недостатками, такими как стоимость и необходимость постоянного технического обслуживания (в особенности в отношении скользящих контактов, которые подвержены значительному износу), большой объем и высокая инерционность (в особенности в случае питания от батарей).
В случае систем, работающих на батареях, необходимо также учитывать стоимость батарей и необходимость обслуживать и заменять батареи. Кроме того, с батареями связана проблема, заключающаяся в необходимости их периодической подзарядки. Для того, чтобы решить последнюю проблему, предлагается также (например, в ЕР0811554) использование генератора, помещенного на вращающемся узле и приводящегося в действие тем же вращением узла. Однако это дополнительно ведет к увеличению веса, сложности и потребности в техническом обслуживании системы.
Все упомянутые известные системы также накладывают жесткие ограничения в отношении размеров упаковок, которые могут подвергаться обработке.
Основной целью настоящего изобретения является предложение инновационной заверточной машины, которая может преодолеть недостатки существующих технических решений, обеспечивая при этом меньший объем, менее сложную конструкцию и более высокую гибкость.
Исходя из этой цели идея, которая возникла согласно изобретению, заключается в предложении заверточной машины для упаковки продуктов с использованием пленки, разматываемой с бобины, содержащей раму, несущую раздаточный узел с электроприводом для выдачи упаковочной пленки с бобины с пленкой, присутствующей в раздаточном узле, причем раздаточный узел опирается на раму так, чтобы приводиться во вращение вдоль замкнутого пути вокруг зоны упаковки, которая содержит продукт, который должен обертываться пленкой, отличающейся тем, что вдоль указанного замкнутого пути присутствует антенна для подачи питания, которая соединяется с блоком питания антенны для передачи с помощью электрической индукции электрической энергии на соответствующий приемник, который может двигаться вдоль антенны вместе с указанным раздаточным узлом и который подает в свою очередь электроэнергию на раздаточный узел.
Для того, чтобы более ясно проиллюстрировать инновационные принципы настоящего изобретения и его преимущества по сравнению с существующими техническими решениями, примеры варианта реализации его принципов будут описаны ниже с помощью прилагаемых чертежей. На чертежах:
- на фиг. 1 показан схематический перспективный вид первого варианта реализации заверточной машины согласно изобретению;
- на фиг. 2 показан частичный схематический вид, в крупном масштабе и в поперечном разрезе, части заверточной машины согласно фиг. 1;
- на фиг. 3 показан схематический вид в плане заверточной машины согласно фиг. 1;
- на фиг. 4 показан схематический вид детали для разматывания и раздачи полосы пленки;
- на фиг. 5 показан схематический вид в плане второго варианта реализации заверточной машины согласно изобретению;
на фиг. 6 показан схематический перспективный вид заверточной машины согласно фиг. 5.
Как можно видеть, на фиг. 1 показано заверточное устройство, или машина, согласно изобретению, обозначенное в целом позицией 10.
Как будет пояснено ниже, устройство 10 предназначено для обертывания подходящей полосы из пластиковой пленки вокруг предмета 11, который располагается в упаковочной зоне 38 машины. Помещение предмета в упаковочной зоне 38 (и, возможно, также его удаление) может быть выполнено, например, с помощью передаточной линии 21 (предпочтительно ленточного конвейера или рольганга).
Заверточная станция образует станцию, предназначенную для упаковки продуктов, например, уложенных на поддонах, что может легко представить себе специалист в этой области. В целом предмет 11 может быть образован набором продуктов (например, коробок, кирпичей и тому подобного), штабелированных на перевозочном поддоне 12 так, чтобы образовать структуру в форме параллелепипеда, предназначенную для упаковки пленкой, чтобы скрепить все продукты в единую упаковку. Заверточная машина 10 содержит раму 13, несущую раздаточный узел 19 с электрическим управлением для раздачи упаковочной пленки с бобины с пленкой, присутствующей в указанном раздаточном узле.
В частности, раздаточный узел опирается на раму 13 так, чтобы приводится во вращение вдоль замкнутого пути вокруг упаковочной зоны 38, которая содержит продукт 11. В случае варианта реализации, показанного на фиг. 1, путь является круговым и движение раздаточного узла 19 по нему обеспечивается с помощью кругового кольца 16, который опирается на раму 13 посредством направляющих и скользящих средств 17 (распределенных должным образом вдоль окружности кольца), что позволяет ему вращаться аксиально при работе подходящего электродвигателя 18.
Предпочтительно, электродвигатель 18 устанавливается на раме и вращает кольцо 16, находясь в зацеплении с его периферией посредством подходящей системы, широко известной (не показана в подробностях, поскольку ее легко может себе представить специалист в данной области техники), такой как фрикционное соединение (ролик или тому подобное) или соединение с реечной передачей.
Для упаковки предметов, которые выше чем ширина полосы пленки, рама 13 предпочтительно может смещаться в направлении, поперечном ширине замкнутого пути, в сопровождении узла 19, так, чтобы двигаться вдоль упаковочной зоны и обвертывать (также в несколько слоев) пленку по спирали вокруг периферии предмета, предназначенного к упаковке.
При по существу горизонтальном пути и смещении по вертикали, как показано в качестве примера на фигуре, рама 13 предпочтительно движется по вертикали вдоль колонн 14 посредством известного привода 15.
Как будет пояснено ниже, вдоль замкнутого пути, по которому следует раздаточный узел на раме 13, имеется антенна 25 подачи питания, которая соединяется с блоком 26 подачи питания на антенну для передачи посредством электрической индукции электроэнергии на соответствующий приемник 28, который может двигаться вдоль антенны вместе с раздаточным узлом 19 и который подает в свою очередь электроэнергию на указанный раздаточный узел. В частности, машина, показанная на фиг. 1, предпочтительно снабжена кольцевой опорой 20, прикрепленной к раме 13 и поддерживающей антенну. Опора 20 параллельна пути, по которому следует узел 19 во время вращения и, в частности, также имеет форму кругового кольца и соосна с осью вращения кольца 16.
Предпочтительно, приемник 28 перемещается на короткое расстояние вдоль антенны так, чтобы быть постоянно индуктивно соединенным с ней.
На фиг. 2 схематично показана радиально разделенная часть рамы 13 с кольцами 16 и 20 и узлом 19.
На этой фигуре ясно видно, как кольцо 16 опирается с возможностью вращения на раму 13 через направляющие и скользящие средства 17, которые предпочтительно содержат опорные ролики 22, боковые направляющие ролики 23 и, возможно, верхние ограничительные ролики 24. Таким образом, кольцо правильно направляется так, чтобы вращаться вокруг самого себя при небольшом трении.
Кольцевая опора 20 имеет предпочтительно гнездо, которое по всей своей окружности содержит антенну 25, питание на которую поступает с блока подачи питания 26.
Антенна 25 может быть предпочтительно экранирована металлическим экраном 27 (выполненным, например, из алюминия), пригодным для предотвращения передачи электрического поля, произведенного антенной, в направлении, ином чем радиальное направление к центру кольца или, в любом случае, в направлении приемника 28, связанного с раздаточным узлом для пленки 19.
В частности, приемник 28 располагается, будучи обращенным к внутренней поверхности кольца 20, на небольшом расстоянии от него, так, чтобы индуктивно соединяться с антенной 25 и таким образом получать электрическую энергию, произведенную блоком подачи питания 26 и излучаемую антенной 25.
Поскольку антенна замкнута в форме кольца вокруг пути перемещения раздаточного узла для пленки, приемник 28, который интегрально закреплен на узле 19, постоянно принимает энергию, испускаемую антенной при любом положении раздаточного узла 19 на пути, по которому он следует во время вращения вокруг упаковочной зоны.
Приемник 28 подает электроэнергию, принятую соответствующим устройством или электронным управляющим блоком 29, который присутствует на раздаточном узле. Управляющий блок 29 затем контролирует работу секции 30 электродвигателей и/или исполнительных механизмов, присутствующих на указанном узле.
Таким образом, узел получает достаточное количество электроэнергии для работы без потребности в каком-либо физическом соединении со стационарными частями машины и поэтому может свободно вращаться.
Напряжение, индуцированное в приемнике, может быть преобразовано в случае необходимости из относительно высокого напряжения (например, 500 В) с относительно высокой частотой (например, полезной для эффективности индукционной передачи) в напряжение постоянного тока со значением, подходящим для питания схем, присутствующих в раздаточном узле. Это напряжение постоянного тока может составлять, например, порядка 48 В постоянного тока или меньше. Схема управления 29 может в свою очередь содержать дополнительные понижающие трансформаторы для питания внутренних схем с использованием напряжения, полученного через приемник 28, как может легко представить себе специалист в данной области техники. Заверточная машина 10 может предпочтительно содержать центральный блок управления 31 (по существу сам по себе известный в технике и поэтому не проиллюстрированный и не описанный дополнительно), который среди всего прочего сообщается с блоком управления, установленным на узле 19, посредством беспроводной передачи. Для этой цели центральный узел имеет подходящий приемопередающий узел 32. Беспроводное соединение может использовать связанные передающие антенны или может передаваться через указанное индуктивное соединение между антенной 25 и приемником 28 путем должного моделирования подачи питания на антенну 25 с предназначенным для передачи информационным сигналом. Блок управления 31 может содержать известный интерфейс ввода/вывода для оператора (например, клавиатуру и дисплей).
Посредством той же беспроводной передающей системы можно также выполнить передачу в противоположном направлении устройством 29, которое моделирует информационный сигнал на обмотках приемника 28, которые соединяются с антенной 25, так что антенна 25 используется как приемная антенна центрального блока 31, закрепленного на грунте.
На фиг. 3 схематически показана сверху операция завертывания предмета в пленку (обозначена позицией 33), подаваемую раздаточным узлом 19, в то время как узел вращается с кольцом 16 с приводом электродвигателя вокруг предмета 11 и одновременно перемещается по вертикали вдоль высоты предмета. Перемещение по вертикали может быть возвратно-поступательным движением так, чтобы накладывать друг на друга несколько слоев пленки и возвращать в конечном счете раздаточный узел в исходное положение. Исходное положение соответствует, например, положению рамы, поднятой на высоту, превышающую высоту верха предмета, предназначенного для упаковки, так, чтобы позволить предмету двигаться в упаковочную зону и из нее.
На фиг. 3 показана также схематически возможная конфигурация антенны 25, выполненной как непрерывный кабель, который образует входной контур и возвратный контур вокруг фиксированного кольца 20. Два контура соединяются вместе на первом конце и на другом конце (который после поворота несколько больше, чем на 360°, накладывается на первый конец) и соединяются с источником питания 26.
Хотя в целях иллюстрации на фиг. 3 два контура показаны оба в плоскости пути, по которому следует раздаточный узел, в действительности они предпочтительно накладываются друг на друга параллельным образом, так что оба обращены к приемнику 28, как ясно видно на фиг. 2.
На фиг. 4 схематически показан возможный вариант реализации вращающегося раздаточного узла. Этот вариант реализации содержит бобину пленки (обозначена позицией 34) и по меньше мере два ролика 35 и 36, которые допускают подачу раздаваемой пленки, с независимым приводом от электродвигателя и с управлением от блока 29.
Путем регулирования относительной частоты вращения двух роликов блок 29 может выполнять нужное предварительное натяжение пленки, так что она плотно наматывается вокруг заматываемого предмета. Благодаря беспроводному сообщению между центральным блоком 31 и установленным блоком управления предварительное натяжение может динамически контролироваться центральным блоком 31 (вручную оператором или на основании автоматических рабочих параметров), в зависимости от нужных эксплуатационных требований.
На фиг. 4 схематически показан также механизм 37 (сам по себе известный в технике и поэтому не проиллюстрированный и не описанный дополнительно), который выполняет резание и регулировку полосы пленки в конце и в начале каждой операции завертывания. Этот механизм обычно размещается на раме 13 и поворачивается вокруг своей оси между положением покоя и рабочим положением для захвата и последующего резания пленки, когда вращение узла 19 прекращается после завершения операции завертывания.
На фиг. 5 показан конструкционный вариант устройства согласно изобретению. Для удобства детали, сходные с вариантом реализации, показанным на фиг. 1, будут обозначены такими же ссылочными позициями, увеличенными на 100.
Устройство согласно фиг. 5, обозначенное в целом позицией 110, содержит узел 119, предназначенный для контролируемой раздачи пленки 133 так, чтобы обертывать ее вокруг предмета 111, который доставляется в упаковочную зону 138 в устройстве, например, посредством передаточной линии 121 (например, конвейерной ленты или рольганга).
Раздаточный узел опирается на раму 13 так, чтобы двигаться с вращением по замкнутому пути вокруг упаковочной зоны 138, в которую поступает продукт.
Предпочтительно, раздаточный узел выполнен в виде каретки с приводом от электродвигателя, которая перемещается по направляющей 120, идущей вдоль заданного замкнутого пути и опирающейся на раму 113 (которая может совпадать с самой направляющей, если направляющая выполнена достаточно прочной для того, чтобы быть самостоятельной).
Рама 113 предпочтительно поддерживается так, чтобы перемещаться со скольжением в направлении, поперечном относительно протяженности замкнутого пути, по которому следует каретка. В частности, при по существу горизонтальном замкнутом пути (и, следовательно, направляющей 120), поступательное движение рамы будет вертикальным, подобно предыдущему варианту реализации.
Предпочтительно, это поступательное движение получается с помощью колонн 114 с приводом от электродвигателя, находящимся по сторонам упаковочной зоны 138.
Таким образом, комбинированное вертикальное поступательное движение направляющей 120 и скользящее перемещение узла 119 вдоль направляющей 120 выполняет операцию по упаковке предмета в пленку, которую обматывают по спирали вокруг предмета.
На фиг. 5 можно видеть, что направляющая 120 (и, следовательно, путь каретки) может не быть круговой. Поэтому можно оптимизировать размеры машины в случае работы с предметами, размеры которых сильно различаются в двух взаимно перпендикулярных направлениях.
Фактически ясно, каким образом можно получить пути завертывания, являющиеся замкнутыми, но не круговыми, при различающихся формах (например, как можно видеть на фиг. 5, прямоугольный путь с закругленными углами) так, чтобы следовать форме предназначенных для упаковки предметов, без необходимости обеспечивать машины с круговыми кольцами, имеющими диаметр, приспособленный к большим размерам, и которые поэтому оказываются слишком объемными при меньших размерах.
Предпочтительно, как также ясно показано на фиг. 5, узел 119 может быть выполнен в форме сегментов, шарнирно соединенных друг с другом и размещенных последовательно на направляющей, так чтобы иметь возможность легко перемещаться по направляющей 120 даже при резких изменениях кривизны и направленности пути перемещения. Различные шарнирные сегменты (например, три сегмента) могут поддерживать, каждый, часть разматывающей системы, а именно: бобины пленки и разматывающих роликов с приводом от электродвигателя и, там где они могут применяться, роликов предварительного натяжения. Например, с устройством, сходным с показанным на фиг. 4, первый сегмент может поддерживать бобину пленки 34, второй сегмент может поддерживать ролик 35 с приводом от электродвигателя и третий сегмент может поддерживать ролик 36 с приводом от электродвигателя.
Как может легко представить себе специалист в данной области техники, на узле 119 может быть также установлен натяжной ролик или другой механизм, предназначенный для регулирования разматывания и натяжения пленки.
В случае, если требуется представить круговой путь перемещения (а именно: с направляющей 120 в форме кругового кольца), узел 119 может в любом случае иметь более простую жесткую конструкцию (при необходимости искривленную подобно направляющей), поскольку он должен перемещаться вдоль направляющей 120 при по существу постоянной кривизне.
В любом случае, антенна 125 подачи питания присутствует на замкнутом пути, по которому следует раздаточный узел 119, и соединяется с блоком 126 подачи питания для передачи путем электрической индукции электроэнергии на соответствующий приемник 128, который может двигаться вдоль антенны вместе с раздаточным узлом 119 и подает в свою очередь электроэнергию на указанный раздаточный узел, как описано в предыдущем варианте реализации.
Как ясно показано на фиг. 6, антенна (предпочтительно образованная двумя контурами, как описано для предыдущего варианта реализации) предпочтительно помещается в гнезде угловой опоры, которая в примере варианта реализации по существу совмещается с частью той направляющей, по которой перемещается каретка.
Как показано на фиг. 6, возможно также применение металлического экрана 124 (предпочтительно с U-образным профилем), облицовывающего гнездо антенны с трех сторон для того, чтобы предотвратить излучение в направлениях, иных чем те, в которых передающая антенна 125 и приемник 128 соединяются вместе.
Приемник 128 подает питание на электронный блок управления 129, который установлен на раздаточном узле и который контролирует работу электродвигателей и/или исполнительных механизмов, присутствующих на узле 119. В частности, приводной электродвигатель 118, который движет узел по направляющей, предпочтительно снабжается, наряду с дополнительными, элементами привода и/или исполнительными механизмами 134, предназначенными для разматывания бобины и, в случае необходимости, предварительного натяжения пленки, как уже описано, например, со ссылкой на фиг. 4.
Аналогично предшествующему варианту реализации устройство, показанное на фиг. 5, может также содержать центральный блок управления 131, который сообщается с подвижным узлом 129 посредством беспроводного соединения (через соответствующий известный сам по себе приемопередатчик 132). Центральный блок может иметь известный приемопередающий интерфейс для оператора.
Беспроводное соединение может предпочтительно осуществляться с помощью той же антенны 125. С другой стороны, может быть предложена отдельная антенна.
Благодаря беспроводному соединению центральный блок управления может направлять команды на узел, установленный на каретке и регулировать его различные рабочие параметры, такие как скорость раздачи, степень предварительного натяжения, скорость движения по направляющей и т.д. На этой стадии становится ясно, как достигаются заданные цели.
В заверточной машине согласно изобретению проблемы оборудования вращающегося раздаточного узла электрическими и электронными компонентами больше не существуют, поскольку питание электроэнергией во всех случаях обеспечивается легким и дешевым образом. Поскольку отсутствует потребность в сложном движении механических частей для передачи движения, а также в скользящих электрических контактах, электрических батареях или в генераторах постоянного тока, система согласно изобретению является относительно дешевой, прочной и надежной и не требует серьезного технического обслуживания. Вращающаяся система может быть выполнена так, чтобы быть относительно легкой и обладать низкой инерционностью. Поэтому скорость упаковки может быть высокой и расход энергии - ограниченным.
Очевидно, что приведенное выше описание варианта реализации, излагающее инновационные принципы настоящего изобретения, приведено в качестве примера этих инновационных принципов и не должно поэтому рассматриваться как ограничивающее объем заявленных здесь прав.
Например, раздаточный узел может быть выполнен различными другими путями, которые может легко представить себе специалист в данной области техники, при меняющемся количестве электрических исполнительных механизмов и электродвигателей, согласно конкретным потребностям. Этот узел может также содержать различные известные дополнительные упаковочные приспособления, как может легко представить себе специалист в данной области техники. Машина может также иметь форму и размеры, которые отличаются в зависимости от конкретных требований.
Система скользящей каретки согласно второму варианту реализации может также, например, перемещаться по вертикали с помощью выступающей рамы и двух концевых колонн с приводом от электродвигателя, как показано на фиг. 1, или наоборот, вращающееся кольцо системы согласно фиг. 1 может перемещаться четырьмя боковыми колоннами, как показано на фиг. 5.
Кроме того, также в варианте реализации скользящей каретки антенна может быть размещена в кольцевой опоре, отделенной от направляющей и параллельной пути каретки.
Как ясно показано на фигурах, предпочтительно антенна может быть образована электрическим кабелем, вставленным в пазы в изолирующем элементе (например, выполненном из пластмассы), вставленном в опорный элемент.
Как может легко представить себе специалист в данной области техники, система согласно изобретению может также быть предназначена для горизонтальных упаковок (а именно: с узлом 19 или 119, который вращается вокруг горизонтальной оси вместо вертикальной оси и который перемещается по горизонтали вместо вертикали). Как упоминается выше, в случае достаточной ширины пленки машина может также быть выполнена без смещения раздаточного узла для пленки вдоль продукта.
Беспроводная система связи может также относиться к известному оптическому типу.