упаковочное устройство, устройство для растяжения пленки для использования в упаковочном устройстве и способ упаковки

Формула изобретения

1. Упаковочное устройство, включающее в себя устройство предварительного растяжения, которое в процессе использования обеспечивает сматывание полотна пластиковой пленки с питающего рулона и накладывание на объект, подлежащий обертыванию, при планетарном движении челнока, несущего питающий рулон, вокруг объекта, причем устройство предварительного растяжения содержит тормозной ролик, смонтированный на челноке с возможностью вращения вокруг оси, неподвижной относительно челнока, растягивающий ролик, смонтированный на челноке с возможностью вращения вокруг оси, неподвижной относительно челнока, параллельной по отношению к оси тормозного ролика и удаленной о нее на некоторое расстояние, приводное передающее средство, присоединенное к указанным роликам таким образом, что окружная скорость растягивающего ролика превышает окружную скорость тормозного ролика, оправку для поворотной опоры питающего рулона, смонтированную на челноке с помощью направляющих средств, обеспечивающих возможность свободного смещения оправки в направлении тормозного ролика под действием создаваемого в процессе использования натяжения полотна пленки, стягиваемой с питающего рулона и проходящей вокруг растягивающего ролика, и дополнительные нагружающие средства, действующие независимо от натяжения полотна с обеспечением дополнительного натяжения полотна при поджиме питающего рулона в направлении тормозного ролика для поддержания тормозного контакта между ними.

2. Упаковочное устройство по п.1, отличающееся тем, что направляющее средство содержит две выполненные с возможностью скольжения поперечины, соответственно создающие опору для концов оправки, при этом дополнительные нагружающие средства представляют собой пружины, действующие между поперечинами и челноком.

3. Упаковочное устройство по п.2, отличающееся тем, что поперечины выполнены с возможностью смещения вдоль направляющих стержней и каждая из пружин надета на соответствующий направляющий стержень.

4. Упаковочное устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что тормозной ролик покрыт мягким эластомерным материалом.

5. Упаковочное устройство по любому из пп.1 - 4, отличающееся тем, что дополнительные нагружающие средства выполнены такими, что максимальное давление, достигаемое между тормозным роликом и питающим рулоном выбрано из условия появления проскальзывания между тормозным роликом и питающим рулоном до того, как натяжение полотна достигнет предела прочности.

6. Способ обертывания, по меньшей мере, части объекта в пластиковую пленку, включающий в себя следующие операции: нагружение челнока питающим рулоном пленки, крепление конца пленки к объекту, обеспечение планетарного перемещения челнока вокруг указанной, по меньшей мере, части объекта в предварительное растягивание пленки по мере ее сматывания с питающего рулона за счет относительного смещения между объектом и челноком перед наложением пленки на объект, причем указанный питающий рулон выполнен с возможностью свободного смещения в направлении физического контакта с тормозным роликом под действием натяжения пленки, отходящей от питающего рулона, и операция предварительного растягивания пленки выполняется за счет операции стягивания пленки с питающего рулона вокруг растягивающего ролика, соединенного с тормозным роликом с помощью приводного передающего средства, гарантирующего то, что окружная скорость растягивающего ролика будет превышать окружную скорость тормозного ролика, и операции усиления действия натяжения пленки при поддержании контакта между питающим рулоном и тормозным роликом путем приложения дополнительного усилия, поджимающего питающий ролик к тормозному ролику и имеющего величину, не зависящую от натяжения пленки.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что дополнительное усилие имеет такую величину, что максимальное давление, достигаемое между тормозным роликом и питающим рулоном таково, что проскальзывание между тормозным роликом и питающим рулоном происходит до того, как натяжение полотна достигнет предела прочности.

8. Устройство предварительного растяжения, предназначенное для использования в упаковочном устройстве, в процессе использования которого полотно пластиковой пленки стягивается с питающего рулона пленки и накладывается на объект, подлежащий обертыванию, за счет относительного вращательного движения между объектом и рулоном, причем указанное устройство для предварительного растягивания содержит опорное шасси, тормозной ролик, смонтированный на шасси с возможностью вращения вокруг оси, неподвижной относительно шасси, растягивающий ролик, смонтированный на шасси с возможностью вращения вокруг оси, неподвижной относительно шасси, параллельной оси тормозного ролика и находящейся на некотором расстоянии от нее, приводное передающее средство, присоединенное к указанным роликам таким, образом что окружная скорость растягивающего ролика превышает окружную скорость тормозного ролика, оправку для создания поворотной опоры для питающего рулона, установленную на шасси с помощью направляющих средств, позволяющих оправке при использовании свободно смещаться в направлении тормозного ролика под действием натяжения полотна, стягиваемого с питающего рулона и проходящего вокруг указанного растягивающего ролика, и дополнительные нагружающие средства, действующие независимо от натяжения полотна и дополняющие натяжение полотна при поджиме питающего рулона к тормозному ролику для поддержания тормозного контакта между ними при таком давлении, что проскальзывание между тормозным роликом и питающим рулоном происходит до того, как натяжение полотна достигнет предела прочности.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к способам упаковки, при которых объект, подлежащий упаковке (который может представлять собой одно изделие или партию из множества изделий), обертывают в предварительно растянутую пластиковую пленку. Изобретение относится также к устройству упаковки и используемому в нем устройству растяжения пленки непосредственно перед наложением ее на объект. Такие способы часто называют способами обертывания в растягивающуюся пленку и такие устройства часто называют устройствами для предварительного растяжения.

Предшествующий технический уровень

При обертывании в растягивающуюся пленку используют пленку, обладающую свойством, называемым "памятью", то есть стремлением восстанавливать свою предшествующую форму или размер после растягивания с усилием, превышающим предел ее упругости через некоторый небольшой промежуток времени после снятия усилия растяжения.

Пластиковая упаковочная пленка обычно поставляется пользователю в виде рулона нерастянутой пленки, предназначенного для подачи пленки. Обычно пленку сматывают с рулона и накладывают на объект путем крепления конца пленки к объекту, а затем или вращают объект, или перемещают питающий рулон планетарно (эпициклически) вокруг объекта. До настоящего времени был предложен ряд устройств для предварительного растягивания пленки, тем самым полотно пленки, поступающей от питающего рулона к объекту, растягивается в процессе сматывания его с рулона перед наложением на объект.

Такое предварительное растяжение пленки предпочтительно по ряду причин, например:

предварительно растянутую пленку можно наложить на объект при сравнительно низком натяжении укладки, поскольку последующее сжатие пленки обеспечивает желательную плотную обертку (упаковку) (это особенно предпочтительно в случае необходимости упаковывания комплекта сравнительно небольших изделий или изделий малого веса, поскольку это уменьшает вероятность смещения изделий в процессе обертывания),

умеренное или надлежащим образом регулируемое предварительное растягивание улучшает механические свойства пленки, и

это экономично, поскольку при заданном весе пленки ее можно растянуть и тем самым эффективно образовать больше упаковочного материала.

Принцип действия самого простого и наименее желательного устройства для предварительного растягивания по предшествующему техническому уровню заключается в том, что тормозящее средство просто подается к рулону пленки. Такое устройство описано, например, в патенте США 3 867 806 (Lancaster) и в патенте США 4 077 179 (Lancaster). В этих и других случаях, в которых тормозящее средство подают к питающему рулону, растяжение вызывается путем использования большого натяжения укладки. Этому устройству присущи недостатки, которые всегда имеют место при использовании большого натяжения укладки. Кроме того, растягивание происходит по всей длине вылета полотна, выходящего из рулона пленки к объекту, так что общее увеличение длины является большим и становится неуправляемым, пока степень предварительного растяжения не будет ограничена до нежелательно низких значений. Кроме того, растяжение на большой длине полотна пленки вызывает избыточное сжатие в направлении его ширины.

Усовершенствование простых тормозных устройств описано в австралийском патенте N 536099 (Lancaster), при этом полотно пленки последовательно проходит вокруг двух роликов, расположенных между питающим рулоном и объектом, подлежащим обертыванию. Эти ролики связаны приводным передающим (трансмиссионным) средством таким образом, что они обязательно вращаются с разными скоростями или в разных направлениях. Это приводит к растягиванию короткого участка полотна между роликами.

Другое устройство по предшествующему техническому уровню описано в австралийском патенте N 589065 (Underhaug), при использовании данного устройства тормозной ролик, находящийся в контакте с питающим рулоном, соединен с растягивающим роликом, находящимся в контакте с отмотанным полотном, с помощью приводного передающего средства, гарантируя то, что окружная скорость растягивающего ролика будет больше окружной скорости тормозного ролика, так что небольшой и сравнительно постоянный участок полотна, проходящий от питающего рулона к растягивающему ролику, оказывается предварительно растянутым.

Тормозной и растягивающий ролики устройства по патенту на имя Underhaug смонтированы на качающемся (поворотном) рычаге, тем самым натяжение полотна, действующее на растягивающий ролик, обеспечивает воздействие тормозного ролика с усилием на питающий рулон. Это гарантирует то, что тормозной контакт между тормозным роликом и питающим рулоном будет сохраняться при уменьшении размера питающего рулона. Рычаг создает преимущества, присущие механическим устройствам, и обеспечивает тормозной контакт высокого давления, и это действительно представлено в качестве преимущества устройства по патенту Underhaug по сравнению с предшествующим по отношению к нему техническим уровнем.

Во многих отношениях устройство по патенту на имя Underhaug работает хорошо в том случае, когда его используют в упаковочном устройстве, в котором объект, подлежащий обертыванию, вращается для сматывания полотна пленки с позиционно закрепленного питающего рулона. Однако, оно не совсем приспособлено для использования в упаковочном устройстве (называемом далее "устройством для планетарного обертывания"), в котором относительное вращательное движение между объектом и питающим рулоном осуществляется за счет того, что питающий рулон заставляет совершать планетарное движение вокруг позиционно закрепленного (зафиксированного в заданном положении) объекта или части объекта, как показано в нашем патенте Австралии N 653255.

В таком устройстве для планетарного обертывания питающий рулон обычно установлен на приспособлении челночного типа (челноке), совершающем планетарное движение, при этом может потребоваться, чтобы этот челнок проходил через отверстие кольцевого объекта, и поэтому или просто для минимизации массы совершающих планетарное движение компонентов челнок выполняют как можно более маленьким. Устройство для предварительного растяжения по патенту на имя Underhaug с его поворотным рычагом не является достаточно компактным для быстрой установки на небольшом челноке. Кроме того, траектория планетарного движения челнока обычно является некруговой, и инерционные воздействия, действующие на смонтированный с возможностью качаний растягивающий ролик, могут усилить натяжения, создаваемые в полотне.

Хотя обычно желательна высокая эффективность торможения, которая характерна для устройства по патенту на имя Underhaug благодаря высокому давлению между тормозным роликом и питающим рулоном, возникающему благодаря преимуществу механического рычага, было установлено, что при некоторых обстоятельствах это может быть недостатком, в частности, тогда, когда форма обертываемого объекта и/или форма траектории планетарного движения таковы, что интенсивность сматывания полотна с питающего рулона непостоянна и может заметно и внезапно увеличиваться. В таких случаях внезапное увеличение натяжения полотна, необходимое для ускорения вращения питающего рулона, вызывает одновременный резкий подвод тормозного ролика, стремящегося предотвратить такое ускорение. Было установлено, что в лучшем случае это вызывает чрезмерное растягивание и в худшем случае может привести к тому, что полотно вообще перестанет растягиваться и в конце концов разорвется.

В основу настоящего изобретения поставлена задача разработать упаковочное устройство, включающее в себя устройство для предварительного растяжения типа устройства по патенту на имя Underhaug, которое может быть установлено для использования на челноке, устройство для планетарного обертывания, которое, где бы оно не использовалось, позволяло бы в некоторой степени устранить проблемы чрезмерного торможения, присущие устройству по патенту Underhaug, характеризующему предшествующий технический уровень, а также разработать способ обертывания объектов с использованием такого устройства.

Задача изобретения решается тем, что разработано устройство для предварительного растяжения типа устройства по патенту на имя Underhaug, в котором устранен поворотный рычаг и при этом сохраняется достаточное усилие торможения между тормозным роликом и питающим рулоном для устойчивой работы и обеспечивается возможность мгновенного или кратковременного проскальзывания между этими компонентами в случае внезапного увеличения натяжения полотна.

В соответствии с одним аспектом изобретения разработано упаковочное устройство, включающее в себя устройство предварительного растяжения, тем самым при использовании данного устройства полотно пластиковой пленки стягивается с питающего рулона и накладывается на объект, подлежащий обертыванию, за счет планетарного движения челнока, несущего указанный рулон, вокруг объекта, причем указанное устройство для предварительного растяжения содержит тормозной ролик, смонтированный на челноке с возможностью вращения вокруг оси, которая является неподвижной относительно челнока, растягивающий ролик, смонтированный на челноке с возможностью вращения вокруг оси, которая является неподвижной относительно челнока, параллельной по отношению к оси тормозного ролика и удаленной от нее на некоторое расстояние, приводное передающее средство, присоединенное к указанным роликам таким образом, что окружная скорость растягивающего ролика превышает окружную скорость тормозного ролика, оправку для создания поворотной опоры для питающего рулона пластиковой пленки, смонтированную на указанном челноке с помощью средств, удерживающих оправку параллельно осям роликов, но обеспечивающих возможность свободного смещения оправки в направлении тормозного ролика под действием создаваемого в процессе использования натяжения полотна пленки, стягиваемого с питающего рулона и проходящей вокруг указанного растягивающего ролика, и дополнительное нагружающее средство, действующее независимо от натяжения полотна с целью усиления действия его натяжения при поджиме питающего рулона в направлении тормозного ролика для поддержания тормозного контакта между ними.

В предпочтительном варианте воплощения направляющее средство содержит две выполненные с возможностью скольжения поперечины, соответственно создающие опору для концов оправки, при этом дополнительно нагружающие средства представляют собой пружины, действующие между поперечинами и челноком.

При этом целесообразно, чтобы поперечины были выполнены с возможностью смещения вдоль направляющих стержней и каждая из пружин была бы надета на соответствующий направляющий стержень.

Желательно также, чтобы тормозной ролик был покрыт мягким эластомерным материалом.

Возможно, кроме того, дополнительные нагружающие средства выполнить такими, чтобы максимальное давление, достигаемое между тормозным роликом и питающим рулоном было выбрано из условия появления проскальзывания между тормозным роликом и питающим рулоном до того, как натяжение полотна достигает предела прочности.

В соответствии со вторым аспектом изобретения разработан способ обертывания, по меньшей мере, части объекта в пластиковую пленку, который включает в себя следующие операции: нагружение челнока питающим рулоном пленки, крепление конца пленки к объекту, обеспечение планетарного перемещения челнока вокруг указанной, по меньшей мере, части объекта и предварительное растягивание пленки по мере ее сматывания с питающего рулона за счет относительного смещения между объектом и челноком перед наложением пленки на объект, причем указанный питающий рулон выполнен с возможностью свободного смещения в направлении физического контакта с тормозным роликом под действием натяжения пленки, отходящей от питающего рулона, и операция предварительного растягивания пленки выполняется за счет операции стягивания пленки с питающего рулона вокруг растягивающего ролика, соединенного с тормозным роликом с помощью приводного передающего средства, гарантирующего то, что окружная скорость растягивающего ролика будет превышать окружную скорость тормозного ролика, и операции усиления действия натяжения пленки при поддержании контакта между питающим рулоном и тормозным роликом путем приложения дополнительного усилия, поджимающего питающий ролик к тормозному ролику и имеющего величину, не зависящую от натяжения пленки.

При этом предпочтительно, чтобы дополнительное усилие имело такую величину, чтобы максимальное давление, достигаемое между тормозным роликом и питающим рулоном, обеспечивало проскальзывание между тормозным роликом и питающим рулоном до того, как натяжение полотна достигнет предела прочности.

В соответствии с еще одним аспектом изобретения разработано устройство предварительного растяжения, предназначенное для использования в упаковочном устройстве, в процессе использования которого полотно пластиковой пленки стягивается с питающего рулона пленки и накладывается на объект, подлежащий обертыванию, за счет относительного вращательного движения между объектом и рулоном, причем указанное устройство для предварительного растягивания содержит опорное шасси; тормозной ролик, смонтированный на шасси с возможностью вращения вокруг оси, неподвижной относительно шасси; растягивающий ролик, смонтированный на шасси с возможностью вращения вокруг оси, неподвижной относительно шасси, параллельной оси тормозного ролика и находящейся на некотором расстоянии от нее; приводное передающее средство, присоединенное к указанным роликам таким образом, что окружная скорость растягивающего ролика превышает окружную скорость тормозного ролика; оправку для создания поворотной опоры для питающего рулона, установленную на шасси с помощью направляющих средств, позволяющих оправке при использовании свободно смещаться в направлении тормозного ролика под действием натяжения полотна, стягиваемого с питающего рулона и проходящего вокруг указанного растягивающего ролика, и дополнительные нагружающие средства, действующие независимо от натяжения полотна и дополняющие натяжение полотна при поджиме питающего рулона к тормозному ролику для поддержания тормозного контакта между ними при таком давлении, что проскальзывание между тормозным роликом и питающим рулоном происходит до того, как натяжение полотна достигнет предела прочности.

В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретных вариантов его осуществления и прилагаемыми чертежами, на которых:

фиг. 1 изображает схематичный вертикальный вид сбоку главных элементов устройства для планетарного обертывания;

фиг. 2 - увеличенный схематичный вертикальный вид сбоку элементов внутри участка, отмеченного поз. - на фиг. 1, которые образуют смонтированное на челноке устройство для предварительного растяжения в соответствии с изобретением.

Изображенный на фиг. 1 и 2 вариант осуществления изобретения включен в упаковочное устройство типа, описанного в австралийском патенте N 653255 (John Lysaght (Австралия) Limited и др.), которое включено в данное описание путем ссылки. Данное устройство содержит направляющую конструкцию 3, образующую бесконечную траекторию движения челнока 4. Челнок 4 несет питающий рулон 5 пластиковой пленки и при перемещении по образованной для него траектории планетарно проходит вокруг объекта или части объекта, подлежащего обертыванию. В частности, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, описанным в указанном австралийском патенте N 653255, объект представляет собой рулон металлической полосы, и траектория челнока проходит через отверстие этого рулона. Планетарное движение челнока создает относительное вращательное движение между ним и обертываемым рулоном, так что полотно 6 пленки, прикрепленной к обертываемому рулону, стягивается с питающего рулона 5, транспортируемого челноком 4, и накладывается на обертываемый рулон. При продолжении обертывания обертываемый рулон вращается вокруг своей собственной оси, чтобы гарантировать то, что весь обертываемый рулон будет покрыт упаковочной пленкой.

Растягивающий ролик 7 смонтирован на челноке 4 с возможностью вращения вокруг оси, которая является неподвижной относительно челнока. Полотно 6 проходит вокруг этого растягивающего ролика при его отматывании от питающего рулона 5 и перемещается к обертываемому рулону через направляющий ролик 8.

Тормозной ролик 9 также смонтирован на челноке 4 с возможностью вращения вокруг оси, которая является неподвижной относительно челнока, параллельной оси растягивающего ролика 7 и удаленной от него на некоторое расстояние. Тормозной ролик 9 находится в контакте с питающим рулоном 5. Тормозной ролик 9 предпочтительно покрыт мягким эластомерным материалом с тем, чтобы обеспечить высокий коэффициент трения, причем этот эластомерный материал должен быть таким, чтобы при его использовании не возникала возможность оставления следов на пластиковой пленке или повреждения ее.

Растягивающий ролик 7 и тормозной ролик 9 связаны друг с другом с помощью приводного передающего средства, например приводной цепи 10, перемещающейся на звездочках 11 и 12, прикрепленных к соответствующим роликам. В этом случае звездочки 11 и 12 имеют одинаковый диаметр, таким образом два ролика будут иметь одинаковую частоту вращения, так что больший диаметр растягивающего ролика 7 по сравнению с диаметром тормозного ролика 9 гарантирует то, что окружная скорость растягивающего ролика 7 будет больше окружной скорости тормозного ролика 9. Трение между самым наружным витком пленки на питающем рулоне 5 и расположенными под ним витками обеспечит предотвращение значительного растяжения пленки до тех пор, пока она не отделится от рулона в виде вылета 13 стянутого полотна пленки. Поскольку конец этого вылета 13, расположенный ниже по ходу движения пленки, перемещается, по существу, с окружной скоростью растягивающего ролика 7 и, предполагая, что в рассматриваемый момент времени интенсивность стягивания пленки с рулона, по существу, постоянна, можно считать, что расположенный выше по ходу движения конец вылета перемещается, по существу, с окружной скоростью тормозного ролика 9, и тем самым пленка в вылете 13 обязательно растягивается. Это растягивание выполняется даже несмотря на то, что имеющее место ниже по ходу движения натяжение полотна пленки, проходящей от растягивающего ролика к объекту, подлежащему обертыванию, может быть просто достаточным для того, чтобы предотвратить сжатие (усадку) полотна.

Питающий рулон 5 установлен с возможностью вращения на оправке 14 или вместе с оправкой 14. Эта оправка может быть выполнена в виде оси, на которой поворачивается питающий рулон, или бобина, или аналогичный элемент, несущий питающий рулон, или она может представлять собой элемент такой бобины или т.п., который поворачивается вместе с рулоном. В любом случае каждый конец оправки 14 проходит с зазором через паз 15 в боковой пластине шасси (основания) челнока 4 в несущие отверстия в поперечине 16, установленной с возможностью скольжения вдоль направляющих стержней 17.

Вылет 13 полотна находится под натяжением и, таким образом, обеспечивает приложение усилия натяжения к питающему рулону. Кроме того, направление вылета таково, что, по меньшей мере, часть натяжения, действующего в нем, действует в направлении направляющих стержней 17. Таким образом, натяжение в вылете служит для принудительного смещения поперечин вдоль стержней 17 и приводит питающий рулон 5 в контакт с тормозным роликом 9 с поджимом рулона к тормозному ролику. Фактическое давление между питающим рулоном и тормозным роликом, возникающее из-за натяжения в вылете 13, зависит не только от величины натяжения в вылете 13, но также и от геометрии конструкции, определяющей угол между вылетом и направляющими стержнями. Однако, даже при предельном положении, при котором вылет параллелен направляющим стержням, трение торможения, возникающее из-за натяжения полотна при желательной степени растяжения, не будет достаточным для обеспечения надежной работы. Поэтому в соответствии с изобретением действие натяжения полотна усиливается с помощью дополнительного нагружающего средства. Таким образом, каждая из поперечин 16 поджимается в направлении тормозного ролика 9 с помощью небольших нагружающих пружин 18, надетых на направляющие стержни 17. Пружины 18 находятся в сжатом состоянии между концевыми упорами 19 и поперечиной 16.

Усилие, прикладываемое к питающему рулону со стороны дополнительного нагружающего средства, геометрия рулона и осей роликов, длина вылета 13 и коэффициент трения между материалом поверхности тормозного ролика 9 и пленкой могут быть легко выбраны так, чтобы максимальное достигаемое давление между тормозным роликом 9 и питающим рулоном 5 было таким, что при натяжении в вылете 13, меньшем по сравнению с натяжением, которое могло бы вызвать избыточное сужение и разрыв пленки, будет иметь место проскальзывание между тормозным роликом 9 и питающим рулоном 5. Это создает возможность удовлетворительной устойчивой работы при желательной степени предварительного растяжения, и при этом обеспечивается возможность мгновенного проскальзывания для поглощения внезапных пиков натяжения пленки, таких какие могут иметь место при запуске или в том случае, когда формы объекта и траектории планетарного движения таковы по отношению друг к другу, что они могут вызвать переменные отклонения в степени натягивания.

В других вариантах осуществления изобретения давление между питающим рулоном и тормозным роликом создается с помощью дополнительного нагружающего средства, отличного от нагружающих пружин, например, с помощью гидравлических или пневматических толкателей, в которые подается рабочая текучая среда от источника рабочей текучей среды с, по существу, постоянным давлением.