УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПАКОВКИ

Предлагаемое техническое решение 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 для упаковки используют для упаковки объектов (изделий), подлежащих транспортировке, с целью обеспечения защиты их поверхностей от загрязнений и повреждений.
При осуществлении транспортировки различных объектов, например, строительных товаров, предметов мебельного производства (как в собранном виде, так и в виде отдельных комплектующих, подлежащих сборке на месте), мебельных панелей, щитов и т.д., при перевозке багажа или ручной клади, при доставке из торговых центров штучных товаров, в том числе укомплектованных в коробки, упаковка является неотъемлемой технологической операцией.
В настоящее время для завертывания различных изделий используется в основном полимерная стрейч-пленка, устойчивая к воздействию внешних неблагоприятных факторов, таких как пыль, грязь, влага, снег и т.п. Кроме того, упаковочный материал предотвращает прямой контакт поверхностей транспортируемых объектов между собой, что исключает их взаимное повреждение. Стрейч-пленка позволяет плотно, часто в несколько слоев, без зазоров, обернуть изделие (предохраняя от загрязнения и повреждения его поверхность) и при этом обладает незначительным весом, что является существенным фактором при перевозке изделия.
Устройство для упаковки объекта в упаковочный материал обычно включает основание, поворотный стол (или поворотную платформу), предназначенный для размещения на нем упаковываемого объекта и выполненный с возможностью вращения в горизонтальной плоскости с помощью электропривода, а также механизм (узел) закрепления (установки) и подачи упаковочного материала (стрейч-пленки). В качестве упаковочного материала обычно используется полимерная пленка, поставляемая в рулонах. Рулон упаковочного материала закрепляют вертикально в держателе узла закрепления и подачи таким образом, чтобы рулон имел возможность вращения вокруг своей оси, что обеспечивает возможность свободного разматывания пленки.
При обертывании протяженных в вертикальном направлении изделий, высота которых превышает ширину пленки, желательно, чтобы узел закрепления и подачи с держателем рулона пленки имел возможность перемещения в вертикальном направлении по всей протяженности вертикального габарита изделия, что позволит выполнить обертывание изделия пленкой по всей его высоте за несколько витков, не перемещая при этом сам упаковываемый объект.
Следует отметить, что в процессе упаковывания на изделие, размещенное на поворотной платформе (опоре), со стороны растягивающейся пленки действуют смещающие усилия, в связи с чем упаковываемое изделие нуждается в удерживании на платформе (вручную или с помощью фиксаторов), так как для обеспечения надлежащего качества обертывания изделия в упаковочную пленку (характеризующегося, в частности, плотным прилеганием пленки к поверхности изделия, отсутствием незакрытых пленкой участков поверхности, минимизацией расхода упаковочного материала) изделие должно в процессе обертывания находиться на поворотной платформе в устойчивом положении.
Также в качестве важных требований (кроме указанных выше, возможности перемещения рулона пленки в вертикальном направлении, что необходимо при упаковывании изделий, высота которых превышает ширину пленки, и обеспечения надежной фиксации положения упаковываемого изделия на поворотной платформе), предъявляемых к упаковочным устройствам, используемым в торговых центрах, в условиях производств стройматериалов, мебели и т.п.(на площадках которых также осуществляется отгрузка товара либо оптовая или розничная торговля), является простота конструкции, обеспечивающая надежность и безотказность работы устройства, а также компактность и мобильность установки, что обеспечивает минимизацию занимаемой площади в помещении и возможность при необходимости обеспечить быстрое перемещение на другую площадку, например, в другой производственный цех или торговый отдел.
Известны автоматические упаковочные устройства, позволяющие осуществлять автоматическую намотку упаковочного материала (стрейч-пленки или бумаги) с заданными параметрами (скоростью вращения поворотной платформы с установленным на ней упаковываемым объектом, скоростью подачи упаковочного материала и т.д.), например, по патентам №№ CN 110589050 (A) [«Packaged product automatic rotating type packing machine», МПК B65B 11/04, дата публ. 20.12.2019], CN 109941480 (A) [«Automatic packaging machine using film», МПК B65B 11/04, дата публ. 28.06.2019], KR 20100113910 [«Fixing wrapping paper apparatus of wrapping machine», МПК B65B 11/28, дата публ. 22.10.2010]. В состав известных технических решений входят корпус (основание), поворотный стол для установки на него упаковываемого объекта, механизма закрепления и подачи с держателем рулона упаковочного материала, а также блок управления, связанный с регуляторами отдельных параметров, причем каждый контроллер связан с соответствующим узлом устройства. Однако известные технические решения характеризуются сложностью конструкции, наличием в их составе электронных блоков, взаимодействующих с системой управления и контроля, что повышает вероятность сбоев в работе устройства. При этом следует отметить, что даже при осуществлении автоматизированного процесса упаковывания требуется контроль оператора, причем не только для задания параметров работы устройства, но и в случае возникновения возможных нештатных ситуаций, сбоев в работе оборудования, требующих незамедлительного вмешательства специалиста для принятия решения и устранения неполадок. Кроме того, в известных упаковочных устройствах не предусмотрена возможность перемещения в вертикальном направлении узла закрепления и подачи упаковочного материала (рулона пленки), что не позволяет целиком обернуть объект, высота которого превышает ширину упаковочного материала, а также в известных конструкциях не предусмотрено выполнение отдельных фиксирующих элементов, обеспечивающих устойчивое положение объекта на поворотной платформе в процессе упаковывания.
Известно упаковочное устройство по патенту № US 5365723 A [«Portable baggage wrapping apparatus», МПК B65B 11/04, дата публ. 22.11.1994], содержащее поворотный стол с крепежным устройством, представляющим собой два ограничителя положения багажа, подвижно установленных на поверхности стола, каретку для крепления рулона пленки, механизм натяжения пленки. Каждый из двух подвижно установленных на поверхности поворотного стола ограничителей соединен с гидроцилиндром. Устройство снабжено программируемым контроллером, управляющим его работой. Однако, как уже отмечалось выше, наличие в составе устройства электронной системы управления усложняет конструкцию и повышает вероятность сбоев в работе устройства. Кроме того, ограничители определяют положение объекта, но не обеспечивают достаточно надежной фиксации его положения при упаковывании. Также следует обратить внимание, что в конструкции устройства не предусмотрена возможность перемещения узла закрепления и подачи упаковочного материала в вертикальном направлении.
Известно упаковочное устройство по патенту № CN 209427091 U1 [«Automatic film winding equipment for cartons», МПК B65B 11/04, B65B 1/10, дата публ. 24.09.2019], предназначенная для намотки пленки на комплект коробок. Устройство содержит основание, с которым соединены поворотный стол и вертикальная стойка. Стойка снабжена направляющей для скольжения ползуна, с которым соединен узел закрепления и подачи рулона упаковочной пленки. Ползун соединен с шаровой гайкой, соединенной с вертикально установленным винтом, связанным с выходным валом электродвигателя. Винт и гайка образуют пару, обеспечивающую преобразование вращательного движения винта в поступательное движение гайки, обеспечивающее возможность движения в вертикальном направлении рулона пленки, закрепленного в держателе. На верхней поверхности поворотного стола выполнен паз для размещения и фиксации положения коробок. В известном техническом решении предусмотрена возможность перемещения рулона пленки в вертикальном направлении при упаковке объекта, высота которого превышает ширину пленки, что позволяет обернуть объект целиком по всей его высоте. Однако выполнение паза на рабочей поверхности поворотного стола позволяет устанавливать в него объекты (коробки) только одного типоразмера основания, что ограничивает возможности устройства. Кроме того, при размещении упаковываемого объекта в выборке (в пазу) на поверхности поворотного стола не обеспечивается надежный зажим упаковываемого объекта.
Известна машина для упаковки по патенту № RU 2283800 С1 [«Машина для упаковки штучных грузов в полиэтиленовую пленку», МПК В65В 11/04, В65В 11/02, дата публ. 20.09.2006], включающая основание, закрепленный на нем корпус, каркас для рулона с пленкой, привод подачи и растяжения пленки, поворотный стол, снабженный ограничителями положения упаковываемого объекта (груза, багажа, изделия), которые выполнены раздвижными по размеру объекта. Однако следует отметить, что ограничители не обеспечивают достаточно надежную фиксацию положения упаковываемого объекта при его обертывании (т.е. в условиях воздействия на объект смещающих усилий, создаваемых растянутой пленкой), и в процессе обертывания высока вероятность сдвига объекта или его опрокидывания, что может привести к значительному ухудшению качества упаковывания объекта или к невозможности его упаковывания. Кроме того, в известной конструкции не предусмотрена возможность перемещения рулона пленки по высоте, что ограничивает возможности упаковочной машины и не позволяет (в случае если высота объекта больше ширины пленки) с одного установа объекта выполнить его упаковывание полностью по высоте.
Известна упаковочная машина по патенту № RU139145 U1 [«Машина для обертывания в растягивающую пленку», МПК В65В 11/04, дата публ. 10.04.2014], содержащая опорную раму (основание), на которой установлены поворотный стол и стойка. На стойке установлен рулонодержатель с приводом вертикального перемещения. Стойка смонтирована с возможностью установки как в вертикальном, так и в горизонтальном положении, причем вертикальное положение стойки является рабочим положением, в котором производится намотка пленки на упаковываемый объект, а горизонтальное положение обеспечивает удобство транспортировки машины. При упаковывании груза (объекта) рулонодержатель устанавливают на требуемую высоту (с помощью привода рулонодержателя), конец пленки закрепляют на грузе, после чего включают привод вращения поворотного стола, при вращении стола происходит наматывание пленки на размещенный на столе груз (объект, изделие). Однако известное техническое решение характеризуется достаточно высокой конструктивной сложностью вследствие обеспечения возможности горизонтального расположения стойки. Кроме того, следует отметить, что в данной конструкции не предусмотрена возможность непрерывного перемещения рулонодержателя в процессе наматывания пленки: рулонодержатель предварительно выставляется на определенную высоту, и в случае упаковывания длинномерного по высоте объекта потребуется выполнить обертывание в несколько шагов, каждый раз переставляя рулонодержатель в более высокое положение на стойке. Также в качестве недостатка известного устройства необходимо отметить, что в конструкции не предусмотрены элементы, обеспечивающие фиксацию упаковываемого объекта на рабочей поверхности поворотного стола.
Известна упаковочная машина для обертывания пленкой штучных товаров по патенту № RU 4734 U1 [«Упаковочная машина», МПК В65В 35/40, дата публ. 16.08.1997], предназначенная для упаковывания товара (изделия), подлежащего перевозке и хранению, и содержащая основание, на котором установлены вращающийся стол (поворотная платформа) для размещения упаковываемого объекта (товара, изделия), соединенный с приводом вращения, и неподвижная вертикально расположенная стойка с выполненными на ней направляющими. На стойке установлен узел крепления пленки, имеющий возможность вертикального перемещения по направляющим с помощью рукоятки, снабженной стопорным механизмом. Узел с пленкой уравновешен противовесом. Упаковываемый объект устанавливают на поворотном столе, под нижнюю часть товара заводят пленку и укрепляют ее, затем включают двигатель, приводящий во вращение поворотный стол. С помощью рукоятки производят подъем узла пленки по высоте. Происходит наматывание пленки на товар и его упаковывание в пленку. Когда пленка доходит до верха товара (изделия), двигатель выключают, прекращая вращение стола, и обрезают пленку. Узел с оставшейся пленкой опускают вниз, а упакованное изделие снимают с поворотного стола. Однако в известной конструкции упаковочной машины не предусмотрена возможность фиксации положения изделия на поверхности поворотного стола с помощью зажимных элементов, вследствие чего, как показывает практика, положение упаковываемого изделия не является устойчивым, и изделие может смещаться по поверхности поворотного стола (что ухудшает качество упаковывания изделия) или даже опрокидываться (что требует удаления уже намотанной пленки и выполнения упаковывания заново). Смещение упаковываемого объекта происходит, если сдвигающее усилие, создаваемое наматываемой стрейч-пленкой, превышает силу трения, удерживающую объект (изделие) на рабочей поверхности поворотного стола, что, при отсутствии на поворотном столе фиксирующих элементов, обуславливает необходимость вручную удерживать изделие.
В качестве технического решения (прототипа), наиболее близкого по совокупности существенных признаков к заявляемому устройству, предлагается устройство для упаковки по патенту № RU 89075 U1 [«Устройство для упаковки в полимерную пленку», МПК В65В 11/02, В65В 11/04, дата публ. 27.11.2009], содержащее корпус, представляющий собой горизонтально ориентированное основание с расположенным на нем вертикально ориентированным шкафом. На основании размещен барабан вращения (поворотный элемент) с площадкой (опорой) для установки на нее объекта упаковывания. Опорной площадкой является верхняя поверхность барабана вращения. Барабан установлен на ролики, расположенные по внутреннему периметру барабана и закрепленные в основании корпуса устройства. Барабан (поворотный элемент) соединен с приводом вращения. В центральной части барабан опирается на Т-образную дисковую опору, установленную в фигурной втулке, которая, в свою очередь, установлена в опорном подшипнике и снабжена жестко установленным на ее торце шкивом, выполненным в виде звездочки и кинематически соединенным посредством ременной передачи с валом электромотора. Опорная площадка барабана вращения для установки объекта упаковывания снабжена двумя фиксаторами (фиксирующими элементами), которые выполнены подвижными, с обеспечением возможности изменения расстояния между ними в зависимости от поперечного размера (толщины) упаковываемого объекта. Фиксаторы расположены в прорезях, выполненных в опорной площадке барабана вращения, при этом фиксаторы жестко закреплены на ползунах, которые охватывают направляющие стержни, установленные вдоль прорезей и жестко закрепленные по концам на внутренней стороне барабана. Ползуны с закрепленными на них фиксаторам имеют возможность перемещаться вдоль прорезей по направляющим стержням. Ползуны соединены посредством двухзвенных шарнирных тяг с фигурной втулкой, причем каждая тяга одним своим концом шарнирно соединена с втулкой, а другим концом шарнирно соединена с соответствующим ползуном. В шкафу, установленном на основании корпуса, расположено устройство закрепления и подачи расходного материала (упаковочного материала, например, полимерной стрейч-пленки), выполненное с возможностью перемещения по высоте посредством привода вдоль по меньшей мере одной направляющей (вдоль направляющего элемента) и представляющее собой рамную каретку, снабженную приспособлением для установки сменных блоков (рулонов) расходного материала и натяжными ролями. Каретка закреплена на вертикально установленной направляющей с возможностью перемещения вдоль нее.
При установке объекта упаковывания на опорную площадку осуществляют вращение барабана (вручную против часовой стрелки), в результате которого через передаточный механизм происходит перемещение фиксаторов положения объекта по направляющим стержням в концы прорезей площадки, что дает возможность свободного размещения объекта упаковывания на опорной площадке между фиксаторами. После установки объекта полимерную пленку вручную натягивают (с прилипанием) на объект упаковывания и включают питание для вращения барабана и, соответственно, опорной площадки для размещения объекта. Вращение вала электромотора через ременную передачу передается на фигурную втулку, с которой связаны двухзвенные шарнирные тяги, также соединенные с ползунами, каждый из которых жестко соединен с соответствующим фиксатором, в результате чего фиксаторы положения объекта перемещаются по направляющим стержням в направлении, противоположном предыдущему, и происходит фиксация объекта упаковывания за счет сжатия (прижима) объекта между рабочими поверхностями фиксирующих элементов. В этот момент барабан вместе с объектом упаковывания, зафиксированным на опорной площадке, начинает вращаться, и происходит наматывание пленки на объект. Если высота объекта больше, чем ширина пленки, то после обмотки нижней части объекта каретку вместе с установленным рулоном пленки перемещают вверх на нужную высоту по вертикальной направляющей посредством приводного механизма электромотора. При достижении нужной высоты электромотор привода каретки отключают. После того, как объект упакован, электромотор привода барабана выключают, барабан останавливается и пленку отрезают вручную. Затем, вращая вручную барабан против часовой стрелки, освобождают объект от фиксации, после чего объект снимают с площадки для упаковывания.
Известное устройство обеспечивает возможность фиксации положения упаковываемого объекта на опорной площадке барабана вращения, возможность перемещения каретки с рулоном упаковочного материала (пленки) по вертикальной направляющей на требуемую высоту, а также характеризуется компактным выполнением и мобильностью перемещения.
Однако в качестве недостатка известного технического решения следует отметить его высокую конструктивную сложность, обусловленную выполнением большого количества кинематических пар, обеспечивающих передачу крутящего момента от электродвигателя к барабану вращения, а также перемещение фиксирующих элементов для фиксации положения объекта, а именно - соединение через Т-образную опору барабана с фигурной втулкой, снабженной шкивом, выполненным в виде звездочки и соединенным через ременную передачу с валом электродвигателя, соединения ползунов с направляющими стержнями, шарнирные соединения двухзвенных тяг с ползунами и фигурной втулкой, что увеличивает вероятность отказа работы механизма, в частности, в результате заклинивания отдельных соединений, и снижает надежность работы устройства в целом.
Техническим результатом, достижение которого обеспечивается заявляемым техническим решением, является упрощение конструкции устройства для упаковки объектов (в частности, в полимерную стрейч-пленку), что, в свою очередь, позволяет обеспечить повышение надежности работы устройства.
Для достижения указанного выше технического результата предлагается устройство для упаковки, содержащее основание, направляющий элемент, узел закрепления и подачи упаковочного материала, а также поворотный элемент. Направляющий элемент установлен на основании таким образом, что его нижний конец неподвижно соединен с основанием. Узел закрепления и подачи упаковочного материала установлен с возможностью линейного перемещения вдоль направляющего элемента. Поворотный элемент расположен над основанием и соединен с приводом вращения, причем поворотный элемент выполнен с опорой для размещения упаковываемого объекта и с прижимными элементами для обеспечения фиксации положения упаковываемого объекта между рабочими поверхностями прижимных элементов. Прижимные элементы выполнены с возможностью изменения расстояния между их рабочими поверхностями. При этом, согласно заявляемому техническому решению, привод вращения, с которым соединен поворотный элемент, выполнен с редуктором, имеющим полый выходной вал. Один прижимной элемент выполнен неподвижным, а другой прижимной элемент выполнен подвижным. Подвижный прижимной элемент выполнен с возможностью взаимодействия со штоком пневмоцилиндра, обеспечивающим возможность линейного перемещения подвижного прижимного элемента в направлении к неподвижному прижимному элементу, а также с пружинным элементом, обеспечивающим возможность перемещения подвижного прижимного элемента от неподвижного прижимного элемента в направлении, обратном направлению перемещения подвижного прижимного элемента при его взаимодействии со штоком пневмоцилиндра. Пневмоцилиндр неподвижно соединен с поворотным элементом. С поворотным элементом неподвижно соединен полый шток, один конец которого соединен с рабочей полостью пневмоцилиндра, а другой конец выполнен с возможностью подключения к источнику сжатого воздуха, при этом полый шток, неподвижно соединенный с поворотным элементом, проходит внутри полого выходного вала редуктора и неподвижно соединен с ним.
Основание является несущим элементом конструкции, обеспечивающим возможность размещения и закрепления деталей и узлов, их требуемое взаимное положение. Возможно различное конструктивное выполнение несущего элемента, например, в виде корпусной детали (кожуха), каркасной конструкции, опорной стойки и т.п.
Направляющий элемент обеспечивает возможность линейного перемещения в вертикальном направлении узла закрепления и подачи упаковочного материала, что необходимо при упаковывании объектов, чья протяженность по высоте превышает ширину пленки, а к таким объектам относится подавляющее большинство строительных товаров, изделий мебельного производства, например, мебельные панели, щиты, и пр.
Узел закрепления и подачи упаковочного материала предназначен для установки блока упаковочного материала, например, рулона пленки, при этом предусматривая возможность разматывания пленки из рулона для обертывания упаковываемого объекта. Рулон упаковочной пленки устанавливается с обеспечением возможности его вращения вокруг своей вертикальной оси, что позволяет пленке разматываться по прямой в направлении к упаковываемому объекту за счет натяжения пленки (предварительно закрепленной на объекте), создаваемого при вращении объекта упаковывания. Причем рулон упаковочной пленки может устанавливаться с обеспечением возможности как его свободного вращения вокруг оси, так и через фрикционы различной конструкции для обеспечения притормаживания рулона для обеспечения дополнительного натяжения пленки.
Поворотный элемент (поворотный стол, платформа) предназначен для размещения на нем упаковываемого объекта (изделия), что обеспечивает возможность вращения размещенного объекта вместе с поворотным элементом, что, в свою очередь, позволяет осуществить завертывание упаковочного материала вокруг объекта упаковывания.
Опора поворотного элемента обеспечивает возможность устойчивого размещения изделия и может представлять собой, например, площадку, на которую устанавливают изделие. С целью снижения массы поворотного элемента возможно выполнение нескольких небольших по площади опорных площадок.
Прижимные элементы обеспечивают надежность фиксации упаковываемого объекта на опоре, что позволяет практически исключить смещение (сдвиг) или падение изделия в процессе завертывания в упаковочный материал в результате воздействия усилий, действующих со стороны натянутой пленки.
Изменение расстояния между прижимными элементами обеспечивает возможность фиксации изделий разных габаритных размеров (разной толщины).
Возможность изменения расстояния между рабочими поверхностями прижимных элементов (фиксаторов) в предлагаемом техническом решении (в отличие от прототипа) обеспечена за счет выполнения подвижным одного прижимного элемента при выполнении неподвижным другого прижимного элемента. Возможность линейного перемещения подвижного прижимного элемента с целью изменения расстояния между рабочими поверхностями прижимных элементов реализована за счет использования пневмоцилиндра, шток которого имеет возможность взаимодействия с подвижным прижимным элементом: при подаче сжатого воздуха в рабочую полость пневмоцилиндра шток перемещается, заставляя подвижный прижимной элемент перемещаться вместе с ним, а перемещение подвижного прижимного элемента в обратном направлении осуществляется с помощью возвратной пружины (пружинного элемента). При этом магистраль подачи сжатого воздуха в рабочую полость пневмоцилиндра выполнена проходящей через полый выходной вал редуктора привода вращения поворотного элемента, а именно: полый шток, жестко соединенный с поворотным элементом, одним концом соединен с рабочей полостью пневмоцилиндра, а другой конец имеет возможность подключения к источнику сжатого воздуха, при этом указанный полый шток проходит внутри полого выходного вала редуктора и неподвижно соединен с ним.
Таким образом, по сравнению с прототипом (конструкция которого содержит, как было описано выше, большое количество кинематических пар, обеспечивающих передачу крутящего момента от электродвигателя к барабану вращения, а также обеспечивающих перемещение фиксирующих элементов: в частности, соединение через Т-образную опору барабана с фигурной втулкой, снабженной шкивом, выполненным в виде звездочки и соединенным через ременную передачу с валом электродвигателя, соединения ползунов с направляющими стержнями, шарнирные соединения двухзвенных тяг с ползунами и фигурной втулкой) предлагаемое техническое решение характеризуется более простым конструктивным выполнением, обеспечивающим возможность изменения расстояния между рабочими поверхностями прижимных элементов, а также возможность вращения поворотного элемента с установленным на нем упаковываемым объектом. Следует отметить, что такое выполнение прижимных элементов, а также привода вращения поворотного элемента позволяет повысить надежность работы устройства в целом.
С целью снижения массы устройства при сохранении прочностных характеристик конструкции, обеспечивающих надежность устройства, основание может быть выполнено в виде рамной конструкции.
Одним из наиболее широко применяемых в машиностроении узлов, отвечающих требованиям простоты и надежности конструкции, используемых для направления возвратно-поступательного движения и при этом несущих на себе другие узлы, является каретка. В связи с этим узел закрепления и подачи упаковочного материала может быть выполнен в виде каретки, при этом каретка снабжена держателем для установки рулона упаковочного материала, обеспечивающим возможность вращения упомянутого рулона упаковочного материала. Данный узел может быть разработан как уникальная сборочная единица с учетом особенностей конструкции конкретного устройства или приобретен в качестве стандартной комплектующей сборочной единицы при наличии изделия требуемого типа и параметров.
В качестве наиболее простого и отвечающего требованиям технологичности и надежности конструкции может быть предложено выполнение, при котором держатель для установки рулона упаковочного материала, обеспечивающий возможность вращения упомянутого рулона, выполнен в виде вертикального штыря, соединенного с корпусом каретки.
С целью повышения надежности фиксации упаковываемого объекта, чаще всего имеющего плоские наружные поверхности, за счет обеспечения большей площади контакта прижимных элементов с поверхностью объекта рабочие поверхности прижимных элементов могут быть выполнены плоскими.
Наиболее конструктивно простым выполнением прижимных элементов при одновременном обеспечении высокой надежности их работы представляется выполнение, при котором прижимной элемент, являющийся неподвижным, закреплен на корпусе поворотного элемента, а прижимной элемент, являющийся подвижным, закреплен на ползуне, установленном в линейных направляющих в корпусе поворотного элемента. Также следует отметить, что при данном выполнении обеспечивается компактность конструкции устройства в целом.
Для оптимизации усилий, требуемых для перемещения подвижного элемента, может быть предложено выполнение, при котором шток пневмоцилиндра выполнен с возможностью взаимодействия с ползуном таким образом, что обеспечивается возможность перемещения ползуна с закрепленным на нем прижимным элементом, являющимся подвижным, в направлении к прижимному элементу, закрепленному на корпусе поворотного элемента и являющемуся неподвижным, при этом ползун соединен с корпусом поворотного элемента посредством пружинного элемента таким образом, что обеспечивается возможность перемещения ползуна с закрепленным на нем прижимным элементом, являющимся подвижным, в обратном направлении от прижимного элемента, закрепленного на корпусе поворотного элемента и являющегося неподвижным. При этом пружинный элемент представляет собой пружину растяжения, которая одним концом соединена с ползуном, а другим концом соединена с корпусом поворотного элемента.
Графические материалы содержат пример конкретного выполнения предлагаемого устройства для упаковки.
На фиг. 1 представлена кинематическая схема устройства для упаковки (с условным изображением рулона упаковочной пленки, установленного в узле закрепления и подачи упаковочного материала).
На фиг. 2 представлено устройство для упаковки с установленным на опоре упаковываемым объектом, общий вид (аксонометрия).
Устройство для упаковки, представленное на фиг. 1 и фиг. 2, содержит основание 1, выполненное в виде горизонтально ориентированной сварной рамной конструкции. Основание 1 может быть изготовлено из стальных или алюминиевых труб, например, диаметром 50 мм и длиной 3000 мм.
На основании 1 установлен направляющий элемент - вертикально расположенная штанга 2, нижний конец которой жестко соединен, например, с помощью сварки, с основанием 1. Штанга 2 может быть выполнена, например, из стальной трубы диаметром 50 мм и длиной 3000 мм. Возможно выполнение, при котором нижний конец штанги 2 неподвижно соединен с основанием 1 через промежуточные (или переходный) элементы - например хомуты, зажимы и т.п.Также возможно конструктивное выполнение направляющего элемента, например, в виде направляющего рельса (или пары направляющих) а также любого иного профильного элемента (квадратной, прямоугольной трубы и т.д.), соединенного, например, со стойкой основания, и т.д.
Со штангой 2 соединен узел закрепления и подачи упаковочного материала - каретка 3. Каретка 3 установлена с возможностью линейного перемещения вдоль штанги 2. Каретка 3 снабжена держателем для установки блока упаковочного материала, в качестве которого обычно используют полимерную пленку (стрейч-пленку), поставляемую в рулонах. Каретка может являться стандартным покупным узлом или, при необходимости, может быть изготовлена индивидуально с учетом требований заказчика. В представленном примере выполнения каретка снабжена рукоятками 4 для ее перемещения оператором по направляющему элементу (штанге 2) за счет мускульной силы. Также возможно выполнение, при котором каретка соединена с автоматическим приводом линейного перемещения.
В представленном примере держатель выполнен в виде вертикально расположенного штыря 5, нижний конец которого жестко закреплен на корпусе каретки 3, а верхний конец соединен с корпусом каретки 3 с помощью, например, откидной пластины (на фиг. не показана), которая обеспечивает удержание штыря 5 при сматывании пленки с рулона. Для установки рулона откидная пластина снимается, рулон своей центральной втулкой надевается на штырь 5 до упора нижним торцом в ограничитель своего вертикального положения (на фиг. отдельной поз. не обозначен), после чего откидная пластина надевается и обеспечивает соединение верхнего конца штыря 5 с корпусом каретки 3. На штыре 5 закрепляют рулон 6 упаковочной пленки, при этом рулон 6 имеет возможность вращения относительно своей вертикальной оси, что обеспечивает возможность свободного разматывания стрейч-пленки из рулона. Штырь 5 может быть выполнены из металла или пластика и закреплен одним концом на корпусе каретки 3, например, с помощью резьбового крепежа.
Также возможно и другое конструктивное выполнение держателя для установки рулона упаковочного материала, например, в виде двух штырей, жестко соединенных с корпусом каретки и расположенных вертикально, напротив друг друга, причем свободный конец каждого штыря выполнен коническим, а конусы обращены друг к другу своими меньшими диаметрами, при этом верхний штырь может быть выполнен подпружиненным для облегчения установки и снятия рулона, а также для создания притормаживающего момента для обеспечения дополнительного натяжения пленки.
Над основанием 1 размещен поворотный элемент - горизонтально ориентированная поворотная платформа 7, выполненная в виде корпусного элемента коробчатой формы.
Возможность вращения платформы 7 обеспечивается мотор-редуктором, входящим в состав привода вращения и представляющим собой электродвигатель 8 и понижающий редуктор 9, выполненные в одном корпусе. Мотор-редукторы характеризуются сравнительно небольшими габаритными размерами при достаточно высокой мощности, в связи с чем они широко применяются в составе компактных мобильных устройств в качестве источников питания. В представленном примере выполнения устройства для упаковки использован мотор-редуктор типа NMRV050-60-23,3-0,12кВт-63В14. Мотор-редуктор прикреплен к основанию 1 со стороны нижней части основания, что обеспечивает компактность устройства. Выходной вал 10 понижающего редуктора 9 выполнен полым. Редуктор 9 установлен таким образом, чтобы его выходной вал 10 был расположен вертикально.
Поворотная платформа 7 (со стороны верхней части) снабжена опорой для установки упаковываемого объекта, выполненной в виде двух симметрично расположенных площадок 11, а также двумя прижимными элементами (прижимами) - неподвижным прижимом 12 и подвижным прижимом 13, обеспечивающими возможность фиксации положения упаковываемого объекта между их рабочими поверхностями 14 и 15 соответственно. Выполнение одного из прижимов подвижным обеспечивает возможность изменения расстояния между указанными рабочими поверхностями. Рабочие поверхности 14, 15 прижимов 12, 13 выполнены плоскими.
Прижим 12 жестко закреплен на платформе 7 (в представленном примере выполнения прижим 12 представляет собой пластину, неподвижно соединенную с вертикальными стойками, выполненными на верхней поверхности платформы 7).
Прижим 13 закреплен на ползуне, установленном в линейных направляющих (на фиг. отдельными позициями не обозначены) платформы 7 с возможностью перемещения по линейным направляющим. При перемещении ползуна осуществляется перемещение закрепленного на нем прижима 13, в результате которого происходит изменение расстояния между рабочими поверхностями 14 и 15 прижимных элементов 12 и 13.
Поворотная платформа 7, ползун, прижимы 12, 13 могут быть выполнены, например, из листового проката толщиной 5 мм марки Сталь 3.
Устройство для упаковки содержит пневмоцилиндр 16, жестко (неподвижно) соединенный с поворотной платформой 7 и установленный с возможностью взаимодействия его штока 17 с ползуном, на котором закреплен прижим 13. Шток 17 пневмоцилиндра 16 взаимодействует с ползуном, вследствие чего при своем выдвижении шток 17 толкает ползун, который вместе с закрепленным на нем прижимом 13 перемещается по линейным направляющим. В представленном примере выполнения устройства для упаковки выдвижение штока 17 пневмоцилиндра 16 перемещает ползун с прижимом 13 в направлении к прижиму 12, закрепленному на платформе 7. В предлагаемой конструкции может быть использован, например, пневмоцилиндр с диаметром поршня 80 мм и ходом штока 100 мм.
Ползун соединен с корпусом поворотной платформы 7 с помощью пружинного элемента - пружины растяжения 18, обеспечивающей возможность перемещения ползуна с закрепленным на нем прижимом 13 в обратном направлении. Возвратная пружина растяжения 18, в рассматриваемом примере, соединена одним концом со шпилькой, соединяющей боковые пластины корпуса поворотной платформы 7, а другим - с ползуном (через штыри, закрепленные на нижнем подшипнике скольжения ползуна).
С поворотной платформой 7 (со стороны ее нижней части) жестко соединен полый шток 19, например, с помощью сварки или болтового соединения. Шток 19 может быть изготовлен, например, из конструкционной легированной стали 20Х.
Своим верхним концом полый шток 19 соединен с рабочей полостью пневмоцилиндра 16 (с помощью гибких трубок). Нижний конец штока 19 выполнен с возможностью подключения к источнику сжатого воздуха, например, к компрессору (на фиг. не показан), с целью подачи сжатого воздуха в рабочую полость пневмоцилиндра.
Полый шток 19 проходит внутри полого выходного вала 10 понижающего редуктора 9 и жестко соединен с валом 10, в результате чего при работе электродвигателя 8 крутящий момент от выходного вала 10 редуктора 9 передается полому штоку 19 (жестко соединенному с валом 10) и жестко соединенной с полым штоком 19 поворотной платформе 7. Такое соединение обеспечивает кинематическую связь поворотной платформы 7 с электродвигателем 8.
Для обеспечения возможности подключения к компрессору нижний конец полого штока 19, выходящий за пределы корпуса редуктора 9, снабжен вращающимся фитингом 20. Фитинги являются широко применяемыми стандартными узлами, предназначенными для соединения частей трубопроводов, в частности, неподвижной части (участок магистрали подачи сжатого воздуха, идущий от компрессора) и вращающейся части трубопровода (полый шток 19, соединенный с рабочей полостью пневмоцилиндра 16, проходящий внутри вала 10 соосно этому валу и жестко соединенный с ним). Вращающийся фитинг 20 состоит из двух герметично соединенных между собой частей, имеющих возможность вращения друг относительно друга, каждая часть соединена с соответствующей частью трубопровода, обеспечивая возможность подачи сжатого воздуха по неподвижной и подвижной части магистрали (от компрессора в рабочую полость пневмоцилиндра 16). В предлагаемом устройстве может быть применен, например, Festo QSRL-G1/4-8.
Работа устройства для упаковки объектов (изделий) в упаковочный материал, в частности, в полимерную стрейч-пленку, осуществляется следующим образом.
Рулон 6 упаковочной пленки закрепляют в держателе каретки 3, устанавливая его на штырь 5, тем самым обеспечивая возможность свободного вращения рулона 6 относительно своей вертикальной оси и разматывания упаковочной пленки. В исходном положении каретка 3 с рулоном 6 пленки расположена внизу, у нижнего конца штанги 2.
Упаковываемый объект 21, например, мебельную панель (одну или несколько штук), устанавливают, как показано на фиг. 2, на опорные площадки 11 поворотной платформы 7 между рабочими поверхностями 14, 15 прижимов 12, 13. С помощью пневмоклапана (например, при нажатии на пневмопедаль, на фиг. не показано) открывают магистраль подачи сжатого воздуха, который от компрессора или ресивера через вращающийся фитинг 20 и полый шток 19 поступает в рабочую полость пневмоцилиндра 16 (на фиг. 1 обозначено стрелкой «воздух»), выдвигая шток 17 пневмоцилиндра 16, который взаимодействует с ползуном, при этом ползун с закрепленным на нем прижимом 13 перемещается по линейным направляющим в направлении к прижиму 12, закрепленному на поворотной платформе 7, т.е. подвижный прижимной элемент перемещается к неподвижному прижимному элементу, а пружина 18 растягивается. В результате происходит сжатие упаковываемого объекта 21 между поверхностями 14, 15 прижимов 12, 13 с усилием, развиваемым пневмоцилиндром 16.
Затем свободный конец стрейч-пленки оператор вручную закрепляет на объекте упаковывания 21 (зацепляет с прилипанием). Также возможно закрепление пленки на платформе 7.
При включении предварительно подключенного к питающей сети мотор-редуктора происходит запуск электродвигателя 8, крутящий момент от которого через выходной вал 10 понижающего редуктора 9 и полый шток 19 (установленный соосно с выходным валом 10 - проходит внутри него, и при этом жестко соединенный как с выходным валом 10, так и с поворотной платформой 7, что обеспечивает возможность совместного вращения относительно единой вертикальной оси выходного вала 10, полого штока 19 и поворотной платформы 7), передается поворотной платформе 7, которая начинает вращаться с закрепленным на ее опорных площадках 11 упаковываемым объектом 21. При вращении упаковываемого объекта 21 пленка натягивается, происходит ее разматывание из рулона 6 (благодаря закреплению рулона 6 в штыревом держателе каретки 3, обеспечивающему возможность свободного вращения рулона 6 вокруг своей вертикальной оси) при одновременном наматывании пленки на упаковываемый объект 21. Если высота упаковываемого объекта 21 превышает ширину пленки, то оператор (за счет мускульного усилия) за рукоятки 4 каретки 3 равномерно перемещает каретку 3 с рулоном 6 пленки вдоль вертикальной штанги 2. Дойдя до верхней точки упаковываемого объекта можно при необходимости завернуть упаковываемый объект в еще один или несколько слоев пленки, последовательно перемещая вверх-вниз по направляющей штанге 2 каретку 3 с рулоном 6 стрейч-пленки. При перемещении каретки 3 с рулоном 6 пленки вдоль вертикальной направляющей штанги 2 оператор обеспечивает необходимый режим обмотки пленкой упаковываемого объекта 21. После завершения завертывания/обертывания упаковываемого объекта 21 оператор отключает (с помощью выключателя) мотор-редуктор, и вращение поворотной платформы 7 с установленным на ней упаковываемым объектом 21 прекращается, затем оператор отрезает пленку и снимает давление с пневмоцилиндра 16 (при повторном нажатии на пневмопедаль). После падения давления в рабочей полости пневмоцилиндра 16 (т.к. при срабатывании пневмопедали происходит соединение рабочей полости с атмосферой), шток 17 пневмоцилиндра 16 возвращается в исходное положение. При этом растянутая пружина 18, соединенная с поворотной платформой 7 и ползуном, также возвращается в исходной положение, увлекая за собой ползун с закрепленным на нем прижимом 13. Ползун перемещается по линейным направляющим в обратном направлении - от прижима 12, увеличивая расстояние между рабочими поверхностями 14, 15 прижимов 12, 13 и освобождая при этом от фиксации упаковываемый объект 21. После чего оператор снимает упаковываемый объект 21 с опорных площадок 11 поворотной платформы 7. Упаковка объекта завершена.
Таким образом, при использовании предлагаемого технического решения обеспечивается надежная фиксация объекта упаковывания на поворотной платформе, а также возможность полного обертывания объектов, чьи габариты в вертикальном направлении (т.е. по высоте) превышают ширину упаковочной пленки. Кроме того, заявляемое решение характеризуется компактным выполнением и возможностью мобильного перемещения устройства с одной площадки на другую. При этом, как было описано выше, предлагаемое устройство, по сравнению с прототипом, характеризуется более простым конструктивным выполнением, что, в свою очередь, повышает надежность работы устройства для упаковки.