МОДУЛЬ ДЛЯ УПАКОВКИ ПРОДУКЦИИ В ТЕРМОУСАДОЧНУЮ ПЛЕНКУ

Данное техническое решение относится к упаковочным машинам для штучной и групповой упаковки пищевой, химической или иной продукции в стеклянной, металлической, бумажной или пластиковой таре: банок, бутылок, канистр, коробов, пакетов, а также других видов продукции в полиэтиленовую термоусадочную пленку. Техническое решение предназначено для его использования в конструкциях линий, предусматривающих выполнение операций упаковки в автоматическом и ручном режимах. Данное техническое решение предназначено для использования в области производства упаковочных машин, конструкции которых предусматривают упаковку продукции в пленку с последующим температурным воздействием на пленку или без этого воздействия.
Из достигнутого уровня техники известны упаковочные модули для упаковки в термоусадочную пленку изделий, каждый из которых содержит узел сварки пленки, верхний и нижний узлы размотки пленки, блок управления работой модуля, формирователь упаковки, пневмопривод термоножа и формирователя упаковки, устройство для фиксации упаковки, автоподмотчики пленки.
Из патентной документации известны устройства и способы для упаковки в термоусадочную пленку изделий, продуктов, предметов и материалов, в частности, известен способ и устройство упаковки предметов, расположенных в один или несколько рядов, в термоусадочную пленку, в котором предметы оборачивают двумя пленочными лентами, сваривают их с помощью сварочного зажима, затем предметы перемещают к двум пленочным лентам толкателем, который при завершении подающего перемещения растягивает эти ленты пленки, при этом каждая из пленочных лент неподвижно удерживается шланговым тормозом, причем когда сварочный зажим выполняет движение вниз для завершения обертывания пленок вокруг предметов, сварочный зажим окончательно вытягивает верхнюю пленку. Части пленки, выступающие за предметы, подвергают термоусадке с помощью сопл, направляющих горячий воздух на предметы (RU 2118276 С1, 27.08.1998).
Известно также устройство для групповой упаковки штучных изделий в термоусадочную пленку, содержащее каркас, размоточное приспособление рулонов термоусадочной пленки, упаковочный стол, поперечное окно для осуществления сварки и резки, узлы сварки и резки, выполненные с возможностью формирования двух параллельных сварных швов и резки пленки в промежутке между этими сварными швами, узел подачи сформированного блока изделий в зону упаковки и прижим для фиксации упаковываемых изделий и термоусадочной пленки по их верхней плоскости, отличающееся тем, что оно дополнительно оснащено узлом подачи изделий в зону формирования блока, содержит два шибера, один из которых расположен на выходе из зоны формирования блока изделий, а другой - на выходе упакованного блока из зоны упаковки со смещением его от упаковочного стола, узлы сварки и резки расположены отдельно друг от друга, соответственно сверху и снизу поперечного окна и выполнены с возможностью осуществления их перемещения навстречу друг другу, а узел резки оснащен ножом, выполненным с возможностью его выдвижения для осуществления резки пленки (RU 71630 U1, 20.03.2008).
Известно также устройство для упаковки изделий в термоусадочную пленку, включающее механизм для подачи изделий, содержащий неподвижную раму и подвижный в горизонтальной плоскости поддон, рулонодержатель, сварочный механизм, термокамеру и щит управления, отличающееся тем, что термоусадочная камера выполнена с подвижной передней и глухой задней стенками, а подвижный в горизонтальной плоскости поддон установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения (RU 5171 U1, 16.10.1997). Сварочный механизм выполнен в виде подпружиненного термоножа, шарнирно связанного с задней стенкой неподвижной рамы.
Известна установка для упаковки изделий в термоусадочную пленку, содержащая смонтированные на основании рулонодержатель и корпус, внутри которого размещены нагревательные элементы, вентилятор, защитная перегородка и сварочное устройство, отличающаяся тем, что в корпусе дополнительно установлены решетчатый поддон, заслонка поворотного типа и два отражателя, первый из которых расположен в горизонтальной плоскости под решетчатым поддоном в зоне всасывания вентилятора, установленного в нижней части корпуса, а второй расположен в вертикальной плоскости, проходящей под первым отражателем между вентилятором и защитной перегородкой с обеспечением возможности направленного обдува нагревательных элементов, установленных вдоль стенки корпуса и отделенных от рабочей зоны заслонкой поворотного типа, установленной в верхней части корпуса, и защитной перегородкой, выполненной вертикальной и доходящей до плоскости расположения первого отражателя, при этом корпус дополнительно снабжен крышкой коробчатой формы, по периметру нижней части которой как минимум на двух смежных сторонах размещены линейные нагреватели сварочного устройства (RU 95118220, 10.10.1997). Линейные нагреватели сварочного устройства выполнены из нихромовой проволоки. Крышка выполнена из прозрачного конструкционного материала.
Известно устройство для упаковки изделий в термоусадочную пленку, например бутылок, банок, металлических и деревянных изделий, бытовой химии, косметической химии, картонажей, содержащее остов, размоточное приспособление, упаковочный стол, прижимную губку сварочного приспособления, расположенную в поперечном окне стола, сварочно-отрезную губку, расположенную на рамке, выполненную с возможностью поворота в вертикальной плоскости, загрузочное приспособление, содержащее толкающую планку. Рамка оснащена П-образным рычагом с качающимся прижимом, прижимающим термоусадочную пленку и блок изделий в момент сварки, а поперечное окно выполнено со шторкой, закрывающей нижнюю сварочную губку в момент перемещения блока изделий на позицию сварки и кинематически связанной с толкающей планкой (RU 2203841 C1, 10.05.2003) Изобретение повышает качество упаковки в термоусадочную пленку, облегчает труд оператора, повышает производительность труда на упаковочных машинах с ручным приводом.
Известно устройство для автоматизированной упаковки в термоусадочную пленку группы изделий на подложке или лотке, которое содержит подающий транспортер, накопитель, механизмы для отделения и перемещения блока изделий и подачи подложек (разверток) на выталкиватель, механизм для оборачивания в пленку и ее обрезки и сварки, термотоннель, при этом механизм для отделения и перемещения блока изделий имеет захват с ограничителями по периметру блока, приемный и передающий транспортеры, передний толкатель, кинематически связанный с захватом, причем последний установлен на каретке с возможностью вертикального и горизонтального возвратно-поступательного перемещения, приемный и передающий транспортеры синхронизированы по скорости с перемещением каретки по ходу следования изделий, выталкиватель подложек (разверток) имеет опорную поверхность, соразмерную с подложкой, и выполнен с возможностью углового поворота вокруг горизонтальной оси, выталкиватель и механизм подачи подложек (разверток) связаны с кареткой; в другом варианте устройства приемным транспортером является рольганг, под которым установлен с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения формирователь лотка в виде набора стержней разной длины, а над рольгангом установлено устройство для нанесения клея на развертку лотка с боковыми прижимами (RU 2170693 С, 20.07.2001).
Известно устройство для упаковки изделий и их комплектов в термоусадочную пленку, содержащее узел подачи термоусадочной пленки, подпружиненный термонож, термокамеру, вентиляторы, узел подачи изделий в термокамеру в виде стола с поворотной в горизонтальной плоскости столешницей, имеющей Т-образное поперечное сечение, причем в этом устройстве дно термокамеры выполнено со сквозной прорезью, имеющей траекторию дуги, совпадающую с траекторией перемещения нижней части сечения столешницы, вентиляторы установлены вблизи столешницы, по два с каждой ее стороны, с возможностью обдува сверху и снизу расположенного на ней изделия, столешница выполнена в виде трех расположенных по окружности плоскостей, образованных решетчатой поверхностью, а термонож и вентиляторный блок расположены по окружности стола вблизи столешницы (RU 2148542 С1, 10.05.2000).
Известно устройство для упаковки изделий в термопластичную полимерную пленку, преимущественно термоусадочную, содержащую смонтированные в корпусе узел размотки рулона с опорным роликом, узел сварки и нагревательный стол. Узел сварки включает установленную над упругой опорой прижимную траверсу, несущую профильный резистивный электронагреватель. Нагревательный стол установлен за узлом сварки. На опорном ролике узла размотки радиально закреплены шипы перфоратора. На корпусе дополнительно пристыкована горизонтальная монтажная рамка (RU 2132775 С1, 10.07.1999). Изобретение обеспечивает плотное прилегание пленки к поверхности изделия, повышая качество упаковки, а также производит упаковку в разные исходные материалы с различной последовательностью операций.
Известна машина для упаковки в термоусадочную пленку, содержащая рабочий стол, расположенный между противоположными поверхностями пленки, при этом машина содержит устройство для автоматического раскрывания пленки для введения между ее поверхностями изделия (RU 2074102 С1, 27.02.1997).
Известна ручная установка для упаковки штучных или группы изделий в термоусадочную пленку, содержащая раму с рабочим и переходным столами, между которыми расположен термонож, рычагом через тягу связанный с ножной педалью привода термоножа, при этом за термоножом расположена термоусадочная камера проходного типа с транспортером, а рулон пленки расположен под рабочим столом (RU 2170195 С2, 10.07.2001).
Известно устройство для упаковки рулонного материала в термоусадочную пленку, содержащее механизм подачи пленки, механизм резки пленки термоножом, подающий и выводной транспортеры, термокамеру и средство для формования тоцов упаковки, при этом тернож смонтирован на качающемся рычаге (RU 2086482 С1, 10.08.1997).
Из зарубежной патентной документации известны устройства для упаковки продукции в пленку, каждое из которых содержит раму, установленные на ней узлы размотки рулона и упаковки изделий в пленку, средство сварки пленки и формирователь продукции в пакеты (WO 20060771103 А1, 27.07.2006; WO 2007080451 A2, 19.07.2007; GB 1421977 A, 21.01.1976; US 3583888 A, 08.06.1971; US 3587839 A, 28.06.1971; US 4104848 A, 08.08.1978; US 4945707 A, 07.08.1990; US 4945707 A, 07.08.1990; FR 2062674 A5, 25.06.1971; FR 2617121 А1, 30.12.1988; DE 2822674 А1, 29.11.1979). Также известен способ упаковки изделия путем оборачивания его антикоррозийной пленкой или бумагой с использованием нагрева пленки и уменьшения нагрева, а также устройство для реализации метода, содержащее металлический стол с продолжением в виде конвейера, рулоны пленки с возможностью разматывания ее на столе, упаковочное устройство и печь (JP 3846999 В2, 15.11.2006).
Известные конструкции решают присущие им технические задачи, однако применительно к упаковочному модулю, представленному в данном описании, они не применимы. Существенно то, что известные конструкции не в полной мере отвечают требованиям упрощения конструкции упаковочного модуля и его компактности.
В известных линиях содержатся упаковочные модули, которые выполняют одну из основных операций - размотку пленки и упаковку в нее продукции. В этой связи качество упаковки в сочетании с производительностью модуля являются определяющими. Другим важным требованием к модулям указанного назначения является его компактность, влияющая на сложность размещения модуля в производственных условиях и его монтажа в совокупности с компонентами линий, содержащих модули. В этой связи важным требованием к модулям указанного назначения является его компоновочное решение, отвечающее требованиям сочетания модуля с узлами линий, а также универсальность модуля и возможность его использования в различных по конструкциям и назначениям линиях. Существенным также являются условия работы оператора, выполняющего ручные операции при работе на модуле. Всем этим требованиям не в полной мере отвечают известные устройства модулей. В частности, известные модули не в достаточной мере отвечают указанным, постоянно повышающимся требованиям к качеству упаковки, производительности, компактности и универсальности. При этом под универсальностью понимается в данном случае возможность использования модуля для упаковки различных видов продукции в широком диапазоне ее габаритных размеров, а также возможность использования модуля в различных комбинациях линий для упаковки продукции.
Техническим результатом изобретения является повышение универсальности модуля, унификации и взаимозаменяемости его компонентов. Другим результатом является повышение качества упаковки и производительности модуля, а также снижение трудоемкости изготовления и сборки.
Технический результат получен модулем для упаковки продукции в пленку, характеризующимся тем, что он содержит раму, включающую основание с регулируемыми по высоте опорами, на основании закреплены стойки, которые наверху соединены балкой, каждая стойка имеет в поперечном сечении п-образную форму, образующую по высоте стойки направляющий канал, в котором с возможностью вертикального перемещения установлена рамка с закрепленным на ней термоножом, на раме модуля смонтирован стол, над которым расположены ограничители, модуль оснащен установленными на его раме с возможностью вращения верхним рулоном пленки и нижним рулоном пленки, причем сбегающие с указанных рулонов полотна пленок сварены между собой в одно полотно и это одно полотно имеет верхнюю ветвь, простирающуюся вниз от верхнего рулона пленки и нижнюю ветвь, простирающуюся вверх от нижнего рулона пленки, полотно пленки расположено над столом, при этом вверху на раме установлен натяжитель, взаимодействующий с верхней ветвью пленки, а в средней части рамы на ней установлен толкатель, соединенный с закрепленным на раме модуля пневмоцилиндром перемещения толкателя, на раме модуля над столом установлен с возможностью перемещения в вертикальной плоскости прижим, соединенный с закрепленным на раме модуля пневмоцилиндром перемещения прижима, в упомянутом направляющем канале каждой стойки рамы расположен предварительно растянутый направляющий стержень, нижний конец которого закреплен с возможностью его перемещения и фиксации в отверстии основания рамы, а верхний конец стержня закреплен с возможностью его перемещения и фиксации в отверстии верхней балки рамы, при этом на стержнях установлены с возможностью скольжения ползуны, которые связаны с рамкой термоножа, причем под термоножом расположен упор, закрепленный на поперечине, соединяющей стойки рамы модуля таким образом, что при опускании термоножа он взаимодействует с термоножом.
На верхней балке закреплены Т-образные верхние стойки, каждая из которых имеет вертикальную направляющую, выполненную в вертикальной части стойки, в вертикальных направляющих верхних стоек с возможностью свободного перемещения установлены концы верхнего рулонодержателя, на основании закреплены идентичные верхним нижние Т-образные стойки, каждая из которых имеет вертикальную направляющую, выполненную в вертикальной части нижней стойки, в вертикальных направляющих нижних стоек с возможностью свободного перемещения установлены концы нижнего рулонодержателя, конструкция которого идентична конструкции верхнего рулонодержателя, при этом на каждой горизонтальной части каждой Т-образной вышеуказанной стойки установлена пара роликов, на которых расположены, соответственно, верхний и нижний рулоны термоусадочной пленки с возможностью их вращения на роликах, верхние стойки и нижние образуют пары стоек, каждая из которых соединена планками, по меньшей мере, один ролик каждой пары роликов соединен с электродвигателем вращения ролика.
Каждый рулонодержатель содержит валик с зафиксированной на нем парой фиксаторов, каждый из которых установлен подвижно на валике и зафиксирован на нем, каждый фиксатор содержит втулку, на которой симметрично закреплены скобы, каждая скоба имеет конический участок, причем вышеуказанные ролики, стойки, рулонодержатели и электродвигатели образуют собой верхний и нижний узлы размотки пленки, причем указанный натяжитель пленки установлен на верхнем узле размотки пленки, натяжитель содержит П-образную рамку, шарнирно соединенную с Т-образными стойками, на концах рамки подвижно с возможностью фиксации установлены противовесы, рамка имеет среднюю часть, которая охватывает снаружи верхний рулон пленки и через которую перекинута верхняя ветвь полотна пленки, нижний узел размотки также имеет П-образную нижнюю рамку, средняя часть которой охватывает нижний рулон пленки снаружи и через которую перекинута нижняя ветвь полотна пленки, при этом нижняя рамка закреплена неподвижно на нижних Т-образных стойках.
На фиг.1 показан модуль для упаковки продукции в термоусадочную пленку, вид сбоку по отношению к продольной оси модуля; на фиг.2 - модуль, вид сверху; на фиг.3 - модуль, вид спереди; на фиг.4 - схема упаковки продукции упаковочным модулем в термоусадочную пленку; на фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.6 - узел В на фиг.1; на фиг.7 - верхний узел размотки верхнего рулона термоусадочной пленки; на фиг.8 - нижний узел размотки нижнего рулона термоусадочной пленки.
Упаковочный модуль для упаковки продукции в пленку содержит раму, включающую основание 1 (фиг.1) с регулируемыми по высоте опорами 2, закрепленные на основании стойки 3 (фиг.3), которые наверху соединены балкой 4. Каждая стойка 3 имеет в поперечном сечении п-образную форму (фиг.5), образующую по высоте стойки направляющий канал 5, в котором с возможностью вертикального перемещения установлена рамка 6 (фиг.3) с закрепленным на ней термоножом 7. Таким образом, рама модуля содержит соединенные между собой основные ее части - основание, стойки и балку. Опоры 2 основания являются съемными.
На раме модуля смонтирован стол 8 (фиг.2), над которым расположены закрепленные на держателях 9 ограничители 10 для центрирования блока 11 продукции (фиг.4) относительно оси симметрии упаковочного модуля. Ограничители 10 расположены над столом 8 (фиг.1, 2).
На модуле установлены бухта верхнего рулона 12 пленки и бухта нижнего рулона 13 пленки. Пленки этих бухт являются термоусадочными, обладающими свойствами сжатия при нагревании. Сбегающие с указанных рулонов полотна пленок сварены между собой в одно полотно и это одно полотно имеет верхнюю ветвь 14 (фиг.4), простирающуюся вниз от верхнего рулона 12 пленки и нижнюю ветвь 15, простирающуюся вверх от нижнего рулона 13 пленки. Полотно пленки расположено над столом 8 модуля.
Модуль оснащен толкателем 16 (фиг.2, 3), соединенным с закрепленным на раме модуля пневмоцилиндром 17 перемещения толкателя, а также прижимом 18, соединенным с закрепленным на раме модуля пневмоцилиндром 19 перемещения прижима.
На верхней балке 4 (фиг.5) закреплены Т-образные верхние стойки 20 (фиг.3, 7), каждая из которых имеет вертикальную направляющую 21, выполненную в вертикальной части стойки. В вертикальных направляющих стоек 20 с возможностью свободного перемещения установлены концы верхнего рулонодержателя 22.
На основании 1 закреплены идентичные верхним нижние Т-образные стойки 23 (фиг.8), каждая из которых имеет вертикальную направляющую 24, выполненную в вертикальной части нижней стойки. В вертикальных направляющих 24 нижних стоек 23 с возможностью свободного перемещения установлены концы нижнего рулонодержателя 25, конструкция которого идентична конструкции верхнего рулонодержателя.
На каждой горизонтальной части каждой Т-образной вышеуказанной стойки установлена пара роликов 26 (фиг.4, 7, 8), на которых расположены, соответственно, верхний и нижний рулоны 12 и 13 термоусадочной пленки (фиг.1, 4) с возможностью их вращения на роликах. Верхние стойки 20 соединены со стойками 3 планками 27 (фиг.7), нижние стойки 23 соединены со стойками 3 планками 28 (фиг.8). Планки и соединенные с ними пары стоек образуют жесткие несущие конструкции.
По меньшей мере, один ролик 26 каждой пары соединен с электродвигателем 29 вращения ролика, закрепленным на кронштейне. Вращение другому ролику пары роликов передается через рулон пленки при вращении приводного ролика.
Рулонодержатели 22 и 25, Т-образные стойки 20 и 23, ролики 26, стойки 3 рамы (фиг.1, 4), электродвигатели 29 (фиг.7, 8) выполнены взаимозаменяемыми и унифицированными по отношению к данному типажу модулей.
Каждый указанный рулонодержатель выполнен в виде валика с зафиксированной на нем парой фиксаторов 31, каждый из которых установлен подвижно на валике и зафиксирован на нем. Каждый фиксатор 31 содержит втулку 32, на которой симметрично закреплены скобы 33. Каждая скоба 33 имеет конический участок. Ролики, стойки, рулонодержатели и электродвигатели образуют собой верхний и нижний узлы размотки пленки. Каждый электродвигатель 29 вращения ролика закреплен на кронштейне 34, который связан с рамой модуля.
Верхний узел размотки пленки имеет натяжитель пленки (фиг.7), содержащий П-образную верхнюю рамку 35, шарнирно соединенную с Т-образными стойками 20. На концах верхней рамки 35 подвижно с возможностью фиксации установлены противовесы 36. Верхняя рамка 35 имеет среднюю часть, через которую перекинута верхняя ветвь 14 (фиг.4) полотна пленки.
Нижний узел размотки имеет П-образную нижнюю рамку 37 (фиг.8), через среднюю часть которой перекинута нижняя ветвь 15 (фиг.4) полотна пленки. Нижняя рамка 37 закреплена на нижних стойках 23 рамы 1. Рамки 35 и 37 служат в качестве элементов, направляющих полотно пленки в заданном направлении при ее перемещении в зону работы термоножа.
В направляющем канале 5 (фиг.5) каждой стойки 3 рамы расположен предварительно растянутый направляющий стержень 38 (фиг.6), нижний конец которого закреплен с возможностью его перемещения и фиксации в отверстии основания 1 рамы, а верхний конец стержня 38 закреплен с возможностью его перемещения и фиксации в отверстии верхней балки 4 рамы (фиг.5). На стержнях 38 (фиг.1) установлены с возможностью скольжения рамка 6 термоножа (фиг.3) с закрепленным на ней термоножом 7, при этом рамка соединена с закрепленным на раме модуля пневмоцилиндром 39 перемещения рамки и термоножа.
На раме 1 модуля (фиг.3) закреплен блок 40 управления термоножом 7, роликами 26 и пневмоцилиндрами 17, 19 и 39 перемещения, соответственно, толкателя 16, прижима 18 и термоножа 7.
В процессе упаковки блока продукции, блок 11 (фиг.4) продукции контактирует с верхней и нижней ветвями 14 и 15 полотна пленки, когда блок 11 расположен за термоножом 7 и расположенным под ним упором 41, закрепленным на столе 8. Упор 41 расположен таким образом, что при опускании термоножа 7 он взаимодействует с термоножом в момент сварки ветвей 14 и 15 пленки.
Работает модуль следующим образом. Единицы продукции подают вручную на стол 8 (фиг.2) и на столе из единиц продукции формируют вручную блок 11 продукции (фиг.4), который перемещают в рабочую зону толкателя 16 (фиг.2). Блок 11 продукции оборачивают в термоусадочную пленку путем его перемещения в направлении горизонтальной стрелки так, как это показано на фиг.4. После прохождения блока 11 продукции линии действия термоножа 7, толкатель 16 от действия пневмоцилиндра 17 возвращается в исходное положение, прижим 18 от действия пневмоцилиндра 19 фиксирует блок 11 продукции на столе 8. Далее от действия пневмоцилиндра 39 термонож 7 опускается до упора 41 (фиг.4) и производит термосварку верхней ветви 14 с нижней ветвью 15 пленки с образованием сварочного шва пленки. Одновременно с процессом термосварки происходит отрезание пленки термоножом от верхней и нижней ветвей пленки. При этом блок 11 оказывается запаянным в пленке. После этого термонож и прижим возвращаются в исходное положение.
После формирования на столе 8 следующего блока продукции, описанный цикл упаковки повторяют.
В процессе упаковки блоков 11 продукции пленкой, ветви 14 и 15 пленки (фиг.4) от действия автоматически включаемых электродвигателей 29 и вращения роликов 26 разматываются в заданные стороны и перемещаются в направлении термоножа.
Повышение универсальности модуля достигнуто благодаря двусторонней его компоновки, когда части стола 8 модуля расположены на двух противоположных сторонах от стоек 3 модуля и вследствие этого с модулем можно состыковывать компоненты, входящие в состав поточных линий, стыкуемые с модулем с двух противоположных сторон. Унификация и взаимозаменяемость частей модуля достигнута благодаря его симметричному исполнению, в котором стойки 3, стержни 38, элементы основания 1, и другие элементы являются взаимозаменяемыми, при этом унификация многих элементов модуля осуществлена относительно ряда других моделей модулей. Повышение качества упаковки и производительности модуля связаны с повышением удобства работы оператора за счет более совершенной компоновки частей модуля и освобождения возле него рабочего пространства. При этом унификация и взаимозаменяемость частей модуля позволили существенно уменьшить трудоемкость изготовления и сборки модуля. Техническое решение использовано в проекте конструкции упаковочного модуля УМ-1 «Профи» термонож полуавтоматический.