МАШИНА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КАРТОННЫХ ТРУБОК
MACHINE FOR MANUFACTURING CARDBOARD TUBES

Настоящее изобретение относится к машине для изготовления картонных трубок.
Более конкретно, машина в соответствии с настоящим изобретением предназначена для изготовления трубок спиральной намоткой полос картона.
Известно, что машины, используемые для изготовления картонных трубок, содержат формообразующий шпиндель, на который наматываются полосы картона после распределения заданного количества клея на них. Намоточный ремень, который образует виток спирали вокруг шпинделя, заставляет полосы картона наматываться по спирали вокруг того же самого шпинделя и обеспечивает продвижение формируемой трубки вдоль наружной поверхности последнего. Тот же самый ремень поджимает полосы картона к шпинделю в соответствии с указанным витком спирали, что способствует их склеиванию. Намоточный ремень направляется двумя шкивами, при этом один из них представляет собой ведущий шкив. Намоточный ремень, направляющие шкивы и электродвигатель, с которым соединен ведущий шкив, смонтированы на опоре, положение которой относительно шпинделя можно регулировать для регулирования ориентации витков картона относительно оси шпинделя. Предусмотрены резальные средства, предназначенные для разрезания трубки на элементы, имеющие заданную длину. Машина данного вида раскрыта, например, в ЕР1631425.
Когда машина должна быть запущена и каждый раз, когда производство должно быть возобновлено после перерыва, оператор должен вставить передний край каждой полосы картона между намоточным ремнем и шпинделем, приводя машину в действие в «толчковом» режиме работы. Данная операция, обычно называемая «заправкой/втягиванием», требует вмешательства квалифицированного оператора и является опасной, поскольку оператор вынужден осуществить доступ к открытым для воздействия компонентам машины, и существует риск того, что руки или кисти оператора окажутся захваченными витками ремня или между шпинделем и намоточным ремнем.
Настоящее изобретение направлено на устранение или, по меньшей мере, на значительное уменьшение вышеупомянутых недостатков.
Данный результат достигается в соответствии с настоящим изобретением за счет разработки машины, имеющей признаки, указанные в пункте 1 формулы изобретения. Другие признаки настоящего изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.
Посредством машины в соответствии с настоящим изобретением можно автоматизировать значительную часть процесса «заправки/втягивания» при избежании риска того, что рука или предметы одежды оператора будут захвачены намоточным ремнем, в результате чего повышается уровень безопасности машины для формирования трубок и обеспечивается возможность более быстрого выполнения операции заправки. Кроме того, заправочный механизм в соответствии с настоящим изобретением может быть легко использован также не особенно квалифицированными операторами. Еще одно преимущество заключается в том, что заправочный механизм в соответствии с настоящим изобретением является сравнительно простым с точки зрения механики и может быть смонтирован также на существующих машинах для формирования трубок. Также существует возможность изменения направления, вдоль которого разрезаются полосы картона, для получения тогда, когда это желательно, картонных трубок, передняя часть которых по существу ортогональна к оси шпинделя, для уменьшения отходов.
Эти и другие преимущества и признаки данного изобретения будут наилучшим образом поняты любым специалистом в данной области техники благодаря нижеприведенному описанию и приложенным чертежам, которые представлены в качестве примера, но не должны рассматриваться в ограничивающем смысле, в которых:
- фиг.1 представляет собой схематический вид в перспективе машины в соответствии с настоящим изобретением, при этом намоточный ремень не показан, чтобы сделать шпиндель и выходную секцию заправочного механизма лучше видимыми;
- фиг.2 аналогична фиг.1, но здесь часть намоточного ремня показана и полоса картона не показана;
- фиг.3 показывает машину по фиг.1 при удаленных защитном кожухе и боковой направляющей плите;
- фиг.4 и 5 представляют собой два вида в перспективе устройства, показанного на фиг.1, с удаленными компонентами, чтобы лучше показать ножедержатель и соответствующую передачу;
- фиг.6 представляет собой схематический «прозрачный» вид сбоку машины в соответствии с настоящим изобретением на этапе подготовки полосы картона к операции заправки;
- фиг.7 аналогична фиг.6, но она показывает этап отрезки полосы картона;
- фиг.8 аналогична фиг.6 и 7, но она показывает изготовление картонной трубки;
- фиг.9 представляет собой вид сбоку машины, показанной на фиг.1, без изображения шпинделя;
- фиг.10 схематически показывает положение фрикционного колеса (4) относительно полосы (S) картона во время оказания тянущего воздействия на последнюю посредством того же самого фрикционного колеса;
- фиг.11 представляет собой упрощенную блок-схему, показывающую возможную систему программного управления для управления машиной в соответствии с настоящим изобретением;
- фиг.12 представляет собой схему, показывающую возможную ориентацию линии (CD) резки;
- фиг.13 представляет собой увеличенный фрагмент фиг.6;
- фиг.14 представляет собой увеличенный фрагмент фиг.7;
- фиг.15 показывает альтернативный вариант осуществления устройства, показанного на фиг.1, который иллюстрирует возможность вставки полосы картона сверху вместо вставки сбоку;
- фиг.16-20 показывают еще один вариант осуществления настоящего изобретения;
- фиг.21-23 показывают еще один вариант осуществления настоящего изобретения.
Сведенная к ее базовой конструкция и рассматриваемая со ссылкой на приложенные чертежи машина для формирования трубок в соответствии с настоящим изобретением представляет собой машину такого типа, которая содержит шпиндель (М), на котором картонная трубка (Т) формируется спиральной намоткой полосы (S) картона вокруг того же самого шпинделя (М) посредством намоточного ремня (WB). Последний имеет часть, наматываемую по спирали на шпиндель (М), и приводится в действие посредством соответствующего электродвигателя (не показанного на чертежах). В данной машине выполняются этап заправки, состоящий в размещении полосы (S) картона в соответствующей конфигурации для обеспечения ее намотки на шпиндель (М), и последующий этап формирования, состоящий в указанной намотке полосы (S) картона для формирования трубки (Т). Поскольку вдоль бокового края полосы (S) картона нанесено заданное количество клея (G), витки картона, формируемые на шпинделе (М) вследствие тянущего воздействия, оказываемого намоточным ремнем (WB), приклеиваются друг к другу.
Машина для формирования трубок в соответствии с настоящим изобретением содержит входную секцию, предпочтительно на стороне машины, предназначенную для заправки полосы картона; тянущие средства, выполненные с возможностью оказания тянущего воздействия на полосу (S) картона, ранее вставленную в указанной входной секции, вдоль заданного направления (TD) втягивания, при этом указанные тянущие средства приводятся в действие во время этапа заправки и отключаются во время этапа формирования, и направляющие средства, выполненные с возможностью направления полосы (S) картона к шпинделю (М) в конце указанного этапа заправки, при этом указанные направляющие средства расположены и функционируют между тянущими средствами и шпинделем (М).
Как дополнительно раскрыто ниже, машина для формирования трубок в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно также содержит резальные средства, выполненные с возможностью разрезания полосы (S) картона вдоль направления резки, которое образует заданный угол относительно направления втягивания, в конце этапа заправки.
В соответствии с примером, показанным на чертежах, машина имеет неприводное колесо (1), ось которого обозначена ссылочной позицией «1а» и которое имеет боковое основание (1В), в котором применяется поперечный эксцентриковый стержень (2). Последний соединен с пневматическим цилиндром (3) посредством штока (23). Машина также содержит фрикционное колесо (4), соединенное с мотором-редуктором (5) посредством вала (45). Неприводное колесо (1) и фрикционное колесо (4) расположены напротив друг друга, то есть они расположены так, что соответствующие наружные поверхности противоположны друг другу, как показано на чертежах. Ось фрикционного колеса (4) является неподвижной. Эксцентриковый стержень (2), ось (1а) неприводного колеса (1) и ось фрикционного колеса (4) ортогональны листу на фиг.6, фиг.7 и фиг.8. Пневматический цилиндр (3) обеспечивает возможность установки неприводного колеса (1) в первом положении на расстоянии от фрикционного колеса (4), как показано на фиг.7, и во втором положении, в котором его наружная поверхность поджата к наружной поверхности фрикционного колеса (4) и колес (9), раскрытых ниже. Первое положение представляет собой положение неприводного колеса (1), когда полосу (S) картона вставляют в машину. Второе положение представляет собой положение колеса (1), когда полоса (S) картона втягивается, как дополнительно раскрыто ниже. На практике пневматический цилиндр (3) представляет собой устройство, выполненное с возможностью обеспечения перемещения неприводного колеса (1) между указанными двумя положениями.
В соответствии с примером, показанным на чертежах, машина дополнительно содержит нож (6), наклоненный под заданным углом относительно общей горизонтальной плоскости (НР). Нож (6) используется, как дополнительно раскрыто ниже, для разрезания полосы (S) картона вдоль направления (CD) резки, которое образует угол (b) относительно направления (TD) втягивания, в конце этапа заправки. Указанный нож (6) смонтирован на каретке (7), которая соединена с указанным мотором-редуктором (5) посредством передачи (50, 500, 5). Каретка (7) перемещается вдоль направляющей (70), ориентированной параллельно осям стержня (2), неприводного колеса (1) и фрикционного колеса (4). Посредством указанной передачи (50, 500, 51) мотор-редуктор (5) обеспечивает перемещение каретки (7) с ножом (6) параллельно осям стержня (2), неприводного колеса (1) и фрикционного колеса (4). Нож (6) и каретка (7) расположены ниже неприводного колеса (1) и фрикционного колеса (4). Как указано выше, каретка (7), которая обеспечивает опору для ножа (6), приводится в движение мотором-редуктором (5) посредством передачи (50, 500, 51). Последняя содержит множество шкивов (50), на которые намотан ремень (51). Как показано, в частности, на фиг.4 и 5, один (500) из данных шкивов применяется на выходном валу (45) мотора-редуктора (5) с противоположной стороны по отношению к фрикционному колесу (4). Указанный шкив (500) расположен между двумя фрикционными дисками (52, 53), например, двумя дисками, выполненными из фрикционного материала, известного как феродо. На практике каждая из двух сторон шкива (500) находится в контакте с соответствующим фрикционным диском (52, 53). На внешнем диске (52), то есть на фрикционном диске (52), более удаленном от фрикционного колеса (4), имеется пружина (54). Последняя установлена на валу (45) коаксиально с тем же самым валом и предусмотрена с регулировочным винтом (55), посредством которого можно регулировать трение, действующее со стороны фрикционных дисков (52, 53) на две стороны шкива (500). Неподвижная плита (8), расположенная под данным механизмом, предусмотрена с двумя элементами (71), которые функционируют в качестве механических ограничительных упоров для каретки (7). Фрикционные диски (52, 53) передают движение вала (45) шкиву (500) и через ремень (51) - каретке (7) и, следовательно, ножу (6). Когда каретка (7) достигает положения останова, как дополнительно раскрыто ниже, шкив (500) проскальзывает между дисками (52, 53). В этом рабочем состоянии вал (45) обеспечивает перемещение только ножа (6) без перемещения каретки (7). На практике группа, образуемая шкивом (500) и фрикционными дисками (52, 53), представляет собой устройство, предназначенное для отсоединения каретки (7) от мотора-редуктора (5), когда каретка (7) достигает положения ограничительного упора. Такое разъединяющее устройство позволяет в указанном рабочем состоянии использовать мотор-редуктор (5) для приведения в действие фрикционного колеса (4), даже если каретка (7) остановлена. Направляющая (7) шарнирно соединена - с осью, параллельной оси (1а) неприводного колеса (1), - с двумя вертикальными неподвижными стенками (80), выступающими от основания (8), посредством стержней (81), ортогональных к тем же самым стенкам (80). Консольный элемент (75), обращенный к выходу (Е) для полосы (S) картона, выступает от стороны направляющей (70). На указанном консольном элементе имеется пружина (72), имеющая вертикальную ось и надетая на соответствующий регулировочный винт (73), который на его нижнем конце вставлен в основание (8). Винт (73) обеспечивает возможность регулирования сжатия пружины (72) и, как следствие, регулирования давления, действующего со стороны ножа (6). Кроме того, на переднем конце консольного элемента (75) предусмотрен другой винт (74), назначение которого состоит в ограничении поворота направляющей (70) вокруг оси, определяемой стержнями (81). При ввинчивании или вывинчивании винта (74) можно регулировать максимальное угловое перемещение направляющей (70) вокруг оси стержней (81), и, следовательно, существует возможность регулирования расстояния от ножа (6) до неприводного колеса (1). Данные системы регулирования позволяют пользователю адаптировать машину к различным характеристикам (таким как толщина, структура и т.д.) полос (S) картона, используемых для изготовления трубок (Т), и компенсировать постепенный износ режущей кромки ножа (6).
За кареткой (7) по отношению к направлению (TD) втягивания имеется группа, образованная множеством колес (9), установленных на снабженном приводом, горизонтальном валу (90), который параллелен каретке (7). Указанные колеса (9) и соответствующий вал (90) расположены ниже неприводного колеса (1). За колесами (9) по отношению к направлению (ТD) втягивания находится наклонный элемент (91), заканчивающийся рядом со шпинделем (М), то есть заканчивающийся на указанной позиции (Е) выхода.
Предусмотрен защитный кожух (12) для закрытия пространства над неприводным колесом (1) и фрикционным колесом (4).
Со стороны кожуха (12) имеется вогнутая плита (13) с вогнутостью, обращенной вверх, которая, как дополнительно раскрыто ниже, способствует выполнению этапа заправки. Указанная вогнутая плита (13) прикреплена с ее выпуклой стороны к переднему вогнутому краю (82) соответствующей вертикальной плиты (80).
Машина работает следующим образом.
Оператор вручную вставляет полосу (S) картона в пространство (VS) между неприводным колесом (1) и фрикционным колесом (4), как показано стрелками «F» на фиг.1. Данная операция облегчается посредством плиты (13), которая функционирует в качестве направляющей. Полоса (S) картона подается соответствующим раскатом (известным сам по себе), предусмотренным с опорами, предназначенными для обеспечения опоры для рулона картона, образованного полосой картона. Снова захватывая передний край (SA) полосы (S) картона, оператор придает последней конфигурацию, показанную на фиг.6, то есть он пропускает передний конец полосы (S) картона между двумя роликами (R1, R2), предусмотренными на разной высоте перед кожухом (12), так, чтобы передний конец полосы (S) картона в результате оказался над шпинделем (М). Нижний ролик (R1) закреплен на базовой плите (8), в то время как верхний ролик (R2) прикреплен к вертикальной стенке (80). Следует отметить, что при этом намоточный ремень (WB) остановлен, так что данный этап выполняется в безопасном состоянии. Когда полосе (S) картона будет придана такая конфигурация, оператор, используя клавиатуру (Р), приводит в действие клеемазальные средства и вручную тянет полосу (S) картона до тех пор, пока он не обнаружит визуально наличие клея (G), который нанесен на верхнюю сторону полосы (S) картона.
После этого оператор, используя ту же самую клавиатуру, запускает следующую автоматическую операцию. Пневматический цилиндр (3) приводится в действие и посредством рычага (23) обеспечивает перемещение неприводного колеса (1) по направлению к фрикционному колесу (4). Следовательно, полоса (S) картона сдавливается между колесами (1) и (4). Датчик (S1), показанный только на фиг.11, распознает выдвинутое положение неприводного колеса (1) и обеспечивает приведение в действие мотора-редуктора (5). Следовательно, фрикционное колесо (4) приводится в действие, и, поскольку оно вращается, оно приводит полосу (S) картона в движение вдоль направления (TD) втягивания, в то время как неприводное колесо (1) свободно вращается вокруг его собственной оси (1а). Далее оператор прекращает ручное вытягивание полосы (S) картона. Когда вращение фрикционного колеса (4) начинается так, что полоса (S) картона втягивается посредством последнего, каретка (7) одновременно перемещается вдоль направляющей (70), поскольку соответствующая передача (50, 500, 51) соединена с тем же валом (45), на котором установлено фрикционное колесо (4). Следовательно, нож (6) разрезает полосу (S) картона, когда последняя втягивается вдоль направления (TD) втягивания. Как указано выше, нож (6) может быть установлен под углом (b) наклона так, что передний конец трубки (Т), подлежащей формированию на шпинделе (М), будет по существу ортогональным к оси шпинделя, в результате чего избегают дополнительного этапа обрезки трубки по ходу за шпинделем. Когда каретка (7) достигнет ее конечного положения, передача (50, 500, 51) отсоединяется от вала (45), как раскрыто выше. Следовательно, во время продолжения вращения фрикционного колеса (4) нож (6) останавливается, поскольку каретка (7), в свою очередь, останавливается. Поскольку фрикционное колесо (4) вращается, отрезанная часть полосы (S) картона, проходящая на колесах (9) и наклонном элементе (91), выталкивается по направлению к шпинделю (М), то есть по направлению к месту, в котором намоточный ремень (WB) наматывается на шпиндель. При этом намоточный ремень (WB) приводится в действие, следовательно, отрезанная часть полосы (S) картона захватывается намоточным ремнем (WB), который само по себе известным образом втягивает ее на шпиндель (М) и определяет ее намотку, в результате чего начинается изготовление трубки (Т). Через заданный промежуток времени пневматический цилиндр (3) обеспечивает перемещение неприводного колеса (1) в его исходное положение, то есть в место, находящееся на расстоянии от фрикционного колеса (4), и мотор-редуктор (5), вращающийся в направлении, противоположном по отношению к предыдущему, обеспечивает перемещение каретки (7) с ножом (6) в исходное положение.
Фиг.7 показывает конечный этап с отрезанной полосой (S) картона, при этом передний конец полосы, образованный за счет реза, выполненного ножом (6), по-прежнему удерживается оператором.
Фиг.8 показывает формирование трубки (Т) на шпинделе (М).
На фиг.6 и фиг.8 неприводное колесо (1) расположено на расстоянии от фрикционного колеса (4), так что тянущее воздействие на полосу (S) картона оказывается оператором (фиг.6) или намоточным ремнем (фиг.8). Напротив, на фиг.7 неприводное колесо (7) приближено к фрикционному колесу (4), так что тянущее воздействие на полосу (S) картона оказывается фрикционным колесом (4), поскольку она зажата между фрикционным колесом и неприводным колесом (1).
Следует отметить, что фрикционное колесо (4) воздействует на не имеющую клея часть (NG) полосы (S), как показано на фиг.10.
Фиг.14 показывает направления вращения колес (1) и (4), когда полоса (S) картона втягивается посредством фрикционного колеса (4). Стрелка, показанная сплошной линией, обозначает то, что фрикционное колесо (4) снабжено приводом, в то время как стрелка в виде пунктирной линии обозначает то, что вращение неприводного колеса (1) вокруг оси (1а) вызывается фрикционным колесом (4).
Мотор-редуктор (5), датчик (S1), клавиатура (Р) и пневматический цилиндр (3) соединены с управляющим устройством (UE), само по себе известным в области автоматизации и, следовательно, не описанным с дополнительными подробностями.
В соответствии с примером, раскрытым выше, фрикционное колесо (4) и каретка (7), которая обеспечивает опору для ножа (6), приводятся в действие одним приводным устройством (5). Тем не менее, данные компоненты могут приводиться в действие посредством большего числа независимых приводных устройств.
Фиг.15 показывает другой способ вставки полосы (S) картона, которая в этом случае вставляется сверху вместо вставки с боковой стороны относительно тянущих средств. Следовательно, боковая направляющая (13) может быть исключена.
Тянущие средства могут быть приведены в действие также во время этапа формирования трубки, при этом они будут взаимодействовать с намоточным ремнем (WB) для втягивания полосы (S) картона.
В соответствии с примером, показанным на фиг.16-20, колесо (1) снабжено приводом, в то время как фрикционное колесо (4) может свободно вращаться вокруг его оси. На фиг.16-19 двигатель, который обеспечивает приведение в движение колеса (1), обозначен ссылочной позицией «100». Двигатель (100) соединен с колесом (1) посредством зубчатой передачи (101), вал (103) которой проходит через отверстие (102), выполненное в боковой стенке (80). Цилиндр (3) смонтирован с наружной стороны указанной боковой стенки, и рычаг (23), который в примере, раскрытом выше, находился с той же самой наружной стороны, теперь находится с внутренней стороны, то есть в пространстве, имеющемся между внутренней стороной боковой стенки (80) и колесом (1). Узел, образованный двигателем (100) и зубчатой передачей (101), предусмотрен на поддерживающем кронштейне (104). Шток цилиндра (3) и поддерживающий кронштейн (104) предусмотрены на конце (нижнем конце на чертежах) рычага (23). Фиг.17, в частности, показывает соединение (230) рычага (23) с валом (103) и, следовательно, с колесом (1). Таким образом, цилиндр (3) воздействует посредством рычага (23) на колесо (1) и узел (100, 101) для перемещения колеса (1) к фрикционному колесу (4) и от фрикционного колеса (4). Колесо (1) представляет собой свободно насаженное колесо, так что оно приводится во вращение двигателем (100) при включении последнего (во время этапа заправки) и может свободно вращаться вокруг его собственной оси, когда вал (103) остановлен, то есть тогда, когда двигатель (100) выключен (в конце этапа заправки). Кроме того, каретка, на которой смонтирован нож (6), перемещается посредством пневматического цилиндра (600).
Следовательно, в соответствии с данным примером средства, предназначенные для оказания тянущего воздействия на полосу (S) картона, являются механически независимыми по отношению к резальным средствам.
Следует понимать, что машина для формирования трубок в соответствии с настоящим изобретением может быть предусмотрена с множеством групп или устройств, образованных так, как раскрыто выше, число которых равно числу полос (S) картона для изготовления трубок, формируемых намоткой множества полос картона на шпиндель (М).
В соответствии с примером, показанным на фиг.21-23, число указанных групп или устройств (U1, U2) составляет два, и они предназначены для изготовления картонных трубок, образуемых двумя полосами (S) картона. В данном примере устройства (U1, U2) не зависят друг от друга, поскольку каждое из них содержит свои собственные тянущие средства и резальные средства и осуществляет обработку одной соответствующей полосы (S) картона. Тянущие средства и резальные средства представляют собой средства, раскрытые выше. Полосы (S) картона ориентированы под одним и тем же углом относительно оси шпинделя, частично перекрываются во входной секции (Е)и для избежания их пересечения они достигают шпинделя (М) под разными углами набегания относительно плоскости, касательной к наружной поверхности шпинделя (разные углы набегания полос S рядом со шпинделем М особенно видны на фиг.23). Следовательно, существует возможность выполнена этапа заправки двумя разными способами: этап заправки может быть выполнен для одной полосы (S) картона в каждый момент времени, так что процедура, раскрытая выше, выполняется два раза; в альтернативном варианте оператор может тянуть две полосы картона одновременно до тех пор, пока он не заметит клей (который нанесен только на полосу картона), и в этот момент он начинает этап заправки, приводя в действие как тянущие, так и резальные устройства, возможно с задержкой для второго устройства.
На практике детали исполнения могут различаться любым эквивалентным образом по отношению к элементам, описанным и показанным на чертежах, без отхода от идеи выбранного решения и при этом остаются в пределах объема охраны, предоставляемого настоящим патентом.