Опорный узел с возможностью измерения веса, применяемый в устройстве для упаковки
SUPPORT UNIT WITH THE ABILITY TO MEASURE WEIGHT, USED IN THE PACKAGING DEVICE

Изобретение относится к упаковочному оборудованию, а именно к устройствам для упаковки различных объектов (изделий, предметов, товаров) путем их завертывания (обертывания) в упаковочный (оберточный) материал, преимущественно, в растягивающуюся полимерную пленку, также называемую стрейч-пленкой. Подобные устройства используют для упаковки объектов (изделий), подлежащих транспортировке, с целью обеспечения удобства транспортирования и защиты их поверхностей от загрязнений и повреждений.
При осуществлении транспортировки различных объектов, например, коробок, строительных товаров, предметов мебельного производства (как в собранном виде, так и в виде отдельных комплектующих, подлежащих сборке на месте) и т.д., при перевозке багажа или ручной клади, при доставке из торговых или логистических центров различных товаров, в том числе укомплектованных в коробки, упаковка является неотъемлемой технологической операцией. При этом дополнительная возможность измерения массы упаковываемого изделия непосредственно в процессе упаковывания в стрейч-пленку, позволит обеспечить оперативное получение информации о весе упакованного объекта, что в свою очередь позволит использовать эту информацию, например, для определения стоимости доставки, внесения в карточку груза грузоотправителя, оптимизацию складского хранения и т.п.
В настоящее время в известных устройствах для упаковки встроенная функция измерения веса не реализована. В случаях, когда функция измерения веса необходима в соответствии с технологией упаковки, то она реализуется за счет дополнительных устройств.
В одном из вариантов применяют отдельные системы измерения веса (весы, весы с функцией печати чека и др.). При этом подготовка груза к отправке достаточно трудоемкий, длительный и неавтоматизированный процесс, поскольку все его стадии осуществляются вручную: перемещение груза, установка на устройство для упаковки, упаковывание, снятие с устройства упаковки, перенос на взвешивающее устройство, взвешивание с последующей печатью этикетки, наклеивание этикетки и передача в службу доставки.
В другом варианте в опоры устройства для упаковки устанавливают многоточечные (двух или более) системы измерения веса. Это приводит к усложнению конструкции и получению требующих дополнительной обработки результатов измерения, поскольку требуется суммировать показания с нескольких опор устройства и на основании этих данных определять вес упаковываемого предмета.
Известны различные устройства для упаковки, содержащие опорный узел, выполненный в виде вращающейся платформы с приводом для установки на ней изделий с целью их дальнейшей упаковки, например: аппарат для упаковки стрейч-пленкой [патент на изобретение № US 4807427, опубл. 28.02.1989 г.]; устройство для упаковывания груза с вертикальным валиком [заявка на изобретение US 2003/0230056, опубл. 18.12.2003 г.]; упаковочное устройство с вращающейся платформой [заявка на изобретение US 2020180798, опубл. 11.06.2020 г.].
Известное упаковочное устройство с вращающейся платформой [заявка на изобретение US 2020180798, опубл. 11.06.2020 г.], позволяющее осуществлять автоматическую намотку упаковочного материала (стрейч-пленки или бумаги). Это устройство включает основание, на котором установлены опорный узел, состоящий из опорного элемента в виде вращающейся платформы и привода, и узел держателя упаковочного материала. Платформа присоединена к основанию за счет промежуточного диска с множеством вращающихся роликов, распределенных вокруг оси вращения, и предназначена для размещения на ней по меньшей мере одного изделия для его упаковки. Держатель упаковочного материала снабжен направляющим ползуном, выполненным с возможностью удержания и вертикального перемещения бобины с упаковочным материалом. При этом ось держателя расположена параллельно оси вращения платформы.
Недостатками известного упаковочного устройства является ограниченная функциональность из-за отсутствия весоизмерительной функции, сложность конструкции из-за наличия большого количества вращающихся поддерживающих элементов (роликовых подшипников), которые из-за большой ширины приводят к увеличению трения и, как результат, к повышенному износу сопрягающихся деталей.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении функциональности опорного узла устройства для упаковки при сохранении простоты, ремонтопригодности и надежности его конструкции.
Указанный технический результат достигается за счет того, что опорный узел устройства для упаковки включает вращающийся опорный элемент, предназначенный для размещения на нем упаковываемого предмета, при этом опорный элемент закреплен на вертикальном штоке, связанном с полым валом редуктора, выполненным с возможностью передачи крутящего момента на шток, причем шток имеет возможность осевого перемещения относительно вала, а в нижней части шток упирается на подшипниковый узел, выполненный с возможностью передачи нагрузки от штока к чувствительному элементу весоизмерительной системы, расположенному под подшипниковым узлом.
Вариантом развития основного технического решения является то, что весоизмерительная система может быть снабжена контроллером, выполненным с возможностью передачи данных на удаленный сервер.
Таким образом, за счет совокупности существенных признаков удалось повысить функциональность опорного узла, благодаря обеспечению возможности измерения веса упаковываемого изделия, за счет наличия весоизмерительной системы, чувствительный элемент которой устанавливается под штоком. Одновременно с этим, благодаря использованию только одной точки измерения веса, удалось упростить весоизмерительную систему, а за счет использования подшипникового узла существенно уменьшить износ соприкасающихся элементов конструкции и, как результат, повысить долговечность конструкции и ее ремонтопригодность.
По существу, стало возможным автоматизировать и ускорить процесс подготовки груза к отправке за счет интеграции функции измерения веса в опорный узел устройства для упаковки. При этом реализована неочевидная и простая схема получения данных о весе, благодаря его измерению в одной точке.
Кроме того, заявляемое решение универсально в части применения весоизмерительной системы, т.к. позволяет использовать как изначально установленный в конструкции чувствительный элемент, так и существующие у клиента весы (обычные или интегрированные в их системы учета), которые достаточно установить под подшипниковый узел.
За счет оснащения весоизмерительной системы контроллером с функцией передачи данных на удаленный сервер появилась возможность внедрить устройства для упаковки в информационные системы предприятий (например, логистические склады). Предлагаемое дополнение к основному решению позволит сократить время на упаковку и существенно упростить процесс подготовки, например, посылки, т.к. данные о весе автоматически передаются в систему и заполнение документов происходит так же автоматически.
Сущность заявляемого изобретения поясняется фигурами и нижеследующим описанием.
На Фиг. 1 представлена схема устройства для упаковки.
На Фиг. 2 представлен общий вид устройства для упаковки.
На Фиг. 3 представлен вид сбоку устройства в разрезе.
Устройство для упаковки с возможностью измерения веса (Фиг. 1-3) включает основание 1, на котором установлены опорный узел, включающий вращающийся опорный элемент 2, предназначенный для размещения на нем упаковываемого предмета, и держатель 3 упаковочного материала 4.
В разных вариантах держатель 3 упаковочного материала 4 так же может быть организован без связи с общим основанием, например, закреплен на стене.
Опорный элемент 2 закреплен на вертикальном штоке 5, который связан с полым валом 6 редуктора 7.
Редуктор 7 выполнен с возможностью передачи крутящего момента на шток 5 посредством вала 6. Шток 5 снабжен элементами передачи крутящего момента, например, шпонкой, шлицами и т.п. При этом шток 5 имеет возможность осевого перемещения относительно вала 6, т.е. в осевом направлении шток 5 не связан с полым валом 6 редуктора 7. Наружный диаметр штока 5 выполнен меньше, чем отверстие в тихоходном (выходном) валу 6 редуктора 7, за счет чего обеспечивается свободное перемещение штока 5 в осевом направлении относительно полого вала 6. Элементы передачи крутящего момента выполняются аналогично с возможностью свободного осевого перемещения штока 5 относительно полого тихоходного (выходного) вала 6 редуктора 7.
В нижней части шток 5 упирается на подшипниковый узел 8. Подшипниковый узел 8 может быть выполнен разными способами, например, комбинацией упорного и радиального подшипников качения или скольжения, радиально-упорным подшипником или каким-либо другим. При этом подшипник должен обеспечивать восприятие осевых, а также, в требуемых случаях, радиальных нагрузок. Вид и тип подшипников определяется исходя из требуемых характеристик и режима работы устройства (нагрузка, скорость вращения, КПД, ресурс и т.д.).
Подшипниковый узел 8 выполнен с возможностью передачи осевой, а также, в требуемых случаях, радиальной нагрузки от штока 5 к чувствительному элементу (не показан на фигурах) весоизмерительной системы 9, расположенному под подшипниковым узлом 8.
В другом варианте исполнения чувствительный элемент водоизмерительной системы 9 может располагаться вне основания 1 и опираться на общую поверхность, на которой устанавливается устройство упаковки.
Основание 1 представляет собой опорную раму и может быть снабжено средствами его перемещения, например, колесами, направляющими и др.
Опорный элемент 2 представляет собой опору различной формы, предназначенную для размещения на ней упаковываемого предмета с фиксацией или без, например, платформа (круглой, прямоугольной или любой другой формы), пневматический зажим, штырь или любой другой элемент, который можно установить на штоке 5 и на котором можно удержать предмет во время его упаковывания.
Держатель 3 представляет собой цилиндрический вал (стержень, шток), выполненный по диаметру и высоте для размещения на нем рулона упаковочного материала 4, например, стрейч-пленка, бумага и любой другой материал для упаковки. Конструктивно держатель 3 может быть реализован по-разному. Например, шток закреплен жестко, а на штоке перемещается каретка, в которой с возможностью вращения устанавливается бобина с упаковочным материалом 4. Или возможен вариант, при котором шток установлен не жестко, например, в отверстии столешницы и полки, а на шток надета бобина.
Шток 5 представляет собой цилиндрический вал, снабженный элементами крепления к опорному элементу 2. В разных вариантах реализации опорный элемент 2 может быть снабжен элементами крепления к штоку 5.
Редуктор 7 представляет собой привод, а именно, мотор-редуктор или редуктор с электродвигателем, закрепленный на основании 1 для передачи крутящего момента на шток 5 через полый вал 6.
Весоизмерительная система 9 может быть расположена в корпусе и включает чувствительный элемент, например, тензодатчик, пружинные весы и др. Весоизмерительная система 9 может дополнительно включать контроллер (на фигуре не показано), связанный с чувствительным элементом и блоком индикации (при его наличии).
Контроллер может быть выполнен с возможностью передачи данных на удаленный сервер. Это позволяет обеспечить автоматизацию сбора и обработки информации о грузе, объекте и т.д. При наличии чекового принтера можно направлять на него данные о весе упаковываемого предмета и печатать этикетки с указанием веса.
Устройство для упаковки может быть снабжено блоком питания и блоком управления, связанными с электродвигателем и обеспечивающими его работу. Питание также может быть обеспечено напрямую от сети.
Заявляемое устройство работает следующим образом. На держателе 3 размещают рулон упаковочного материала 4. На опорном элементе 2 размещают изделие, которое необходимо упаковать и накидывают на него край упаковочного материала 4. Включают электродвигатель, который через редуктор 7, начинает вращать шток 5 с опорным элементом 2. Изделие, вращаясь вместе с опорным элементом 2, упаковывается.