УСТАНОВКА ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ И МАРКИРОВКИ ОБЪЕКТА И УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УКУПОРОЧНЫХ ЯЗЫЧКОВ ДЛЯ ВСКРЫТИЯ БАНОК Российский патент 2005 года по МПК B44B3/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к установке для формования и маркировки объекта. Более конкретно, изобретение относится к установке, предназначенной для формования объекта путем механической обработки и выполнения маркировки объекта посредством немеханической обработки.

Уровень техники

Во многих случаях существует потребность снабдить продукцию индикационными маркировочными знаками, например отслеживаемыми маркировочными знаками, указывающими на происхождение продукции, или рекламной маркировкой. Такая индикационная маркировка может обеспечиваться немеханическими, то есть бесконтактными способами, такими как лазерная гравировка или струйная печать. Например, в международной публикации WO 99/09853 описана установка для изготовления укупорочных язычков для вскрытия банок, содержащая лазерное устройство для декоративной гравировки таких изделий. Эти бесконтактные способы обеспечивают гибкость в производственном процессе и высокие производственные скорости. Зачастую маркировочные знаки должны быть расположены точно в определенной области изделия. Для соблюдения позиционного соотношения между маркировочными знаками и этой определенной областью маркировка должна производиться непосредственно перед или вслед за этапом обработки, в ходе которого эта область приобретает свою окончательную форму. Такой производственный этап может включать штамповку и/или вырубку материала объекта для формования промежуточного или даже окончательного изделия.

Обычная система лазерной гравировки содержит лазерный аппарат, который закреплен на опорной секции и предназначен для нанесения маркировки на объект при его нахождении на технологическом участке маркировки. По указанным выше причинам этот участок маркировки часто находится в непосредственной близости к обрабатывающему аппарату. В общем случае для устранения каких-либо смещений лазерного аппарата во время операции маркировки опорная секция представляет собой массивную конструкцию и жестко прикреплена к полу болтами или подобными крепежными средствами. При такой компоновке в случае необходимости какой-либо регулировки или технического обслуживания требуется демонтаж и снятие лазерного аппарата и опорной секции, а затем их повторная установка перед тем, как вновь запустить обрабатывающий аппарат. Этот процесс требует больших затрат времени.

Сущность изобретения

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в решении указанных выше проблем.

В соответствии с изобретением решение поставленной задачи достигается за счет создания установки для формования и маркировки объекта, содержащей обрабатывающий аппарат для механического формования указанного объекта, маркировочный аппарат для немеханического нанесения маркировочных знаков на указанный объект, производимого на технологическом участке маркировки, расположенном рядом с указанным обрабатывающим аппаратом, и опорную секцию, несущую указанный маркировочный аппарат.

За счет того, что опорная секция установлена с возможностью скользящего перемещения между первым положением, при котором этот маркировочный аппарат совмещен с указанным участком маркировки, и вторым положением, при котором этот маркировочный аппарат и опорная секция отстоят от указанного участка маркировки и указанного обрабатывающего аппарата, установка по изобретению позволяет производить точное совмещение маркировочного аппарата с технологическим участком маркировки, расположенным рядом с обрабатывающим аппаратом, во время производственного процесса и в то же время обеспечивает непосредственный и полный доступ к маркировочному аппарату и обрабатывающему аппарату, так как маркировочный аппарат и опорная секция могут быть легко смещены от обрабатывающего аппарата.

Таким образом, устраняется требующая больших затрат времени операция демонтажа маркировочного аппарата и опорной секции, например, для целей технического обслуживания.

В предпочтительном варианте реализации изобретения установка содержит устанавливаемый на площадке фундамент, с которым соединена указанная опорная секция таким образом, что она имеет возможность скользящего движения, осуществляемого с помощью взаимодействующих элементов. Эти взаимодействующие элементы могут содержать направляющую конструкцию, предпочтительно по меньшей мере один линейный подшипник.

Фундамент предпочтительно содержит виброизолятор, предназначенный для гашения любой вибрации, передаваемой на него от обрабатывающего аппарата.

Опорная секция может быть выполнена с внутренней полостью для приема материала заполнителя с целью регулирования одной или нескольких частот собственных колебаний.

Установка согласно изобретению может дополнительно содержать средства демпфирования движения, предназначенные для замедления опорной секции по меньшей мере при ее приближении к указанному первому положению, а также крепежные средства для крепления опорной секции в первом положении.

Предпочтительно, чтобы при нахождении опорной секции в первом положении положение маркировочного аппарата регулировалось относительно этого опорного устройства в каждом из трех ортогональных направлений, одно из которых перпендикулярно указанному участку маркировки. Предпочтительно, чтобы положение маркировочного аппарата могло регулироваться с точностью по меньшей мере 0,02 мм, особенно 0,01 мм.

В дальнейшем предпочтительном варианте реализации изобретения установка содержит направляющее устройство, прикрепленное к опорной секции и предназначенное для направления объекта через участок маркировки в направлении подачи обрабатывающего аппарата. При этом предпочтительно, чтобы при нахождении опорной секции в первом положении положение направляющего устройства могло регулироваться по меньшей мере в одном направлении, перпендикулярном указанному направлению подачи, за счет чего обеспечивается сведение к минимуму поперечного усилия воздействия на указанную полосу. В этом варианте предпочтительна регулировка положения направляющего устройства с точностью по меньшей мере 0,02 мм, особенно 0,01 мм.

В следующем варианте установки согласно изобретению указанный маркировочный аппарат представляет собой лазерный аппарат, предназначенный для генерирования лазерного излучения, фокусирования и направления этого лазерного излучения на объект, находящийся на технологическом участке маркировки.

Упомянутый выше объект может представлять собой непрерывную полосу из металла, а указанный обрабатывающий аппарат может быть установлен с возможностью приема этого объекта, поступающего с указанного участка маркировки.

В случае непрерывной металлической полосы обрабатывающий аппарат предназначен для ее штамповки и вырубки и тем самым формования ушек, предназначенных для вскрытия консервных банок и закрепляемых на краях этих банок, например консервных банок или банок с напитками, причем на поверхность ушек нанесены маркировочные знаки. Под термином "ушки" в данном тексте понимаются все возможные разновидности укупорочных язычков, которые называют "ушками", "лапками", "флажками" и т.д.

Установка в соответствии с изобретением имеет особые преимущества применительно к изготовлению таких маркированных ушек. В этом примере выполнения установка содержит обрабатывающий аппарат, предназначенный для штамповки и вырубки полосы с формованием упомянутых ушек. Лазерный аппарат расположен по ходу полосы перед обрабатывающим аппаратом и предназначен для нанесения маркировочных знаков на полосу, причем это нанесение производится на технологическом участке маркировки, расположенном рядом с обрабатывающим аппаратом, так что после формования в обрабатывающем аппарате на поверхность ушек для вскрытия банок нанесены маркировочные знаки. Лазерный аппарат установлен на опорной секции, которая установлена с возможностью скользящего перемещения между первым положением, при котором лазерный аппарат совмещен с участком маркировки, и вторым положением, при котором лазерный аппарат и опорная секция отстоят от участка маркировки и обрабатывающего аппарата. Такая установка обеспечивает возможность нанесения маркировки с высокой точностью и в то же время обеспечивает для оператора непосредственный и полный доступ к обрабатывающему аппарату и лазерному аппарату для их обслуживания и осуществления подобных операций. Предпочтительно лазерный аппарат предназначен для гравировки маркировочных знаков на поверхности полосы. Такая операция гравировки обеспечивает долговечность маркировочных знаков, высокую производительность установки, высокую точность в позиционировании и схеме расположения маркировочных знаков, а также возможность внесения изменений в схему расположения и позиционирование маркировочных знаков на полосе.

Перечень фигур чертежей

Предпочтительный пример осуществления настоящего изобретения будет подробнее описан ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 изображает установку в соответствии с изобретением на виде сбоку,

фиг.2а изображает установку по фиг.1 на виде сверху,

фиг.2b изображает установку по фиг.1 на виде с торца по направлению подачи полосы к опорной секции и обрабатывающему аппарату,

фиг.3 изображает на виде сверху часть металлической полосы с индикационными маркировочными знаками,

фиг.4 изображает на виде снизу ушко с маркировочными знаками на нижней поверхности.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

На фиг.1 показана часть установки для изготовления закрепляемых на концах банок, например банок с напитками, маркированных ушек или колец, предназначенных для вскрытия этих банок. Заготовка в виде тонкой непрерывной металлической полосы S подается от источника 1 к лазерному аппарату 2, установленному на опорной секции 3. Лазерный аппарат 2 является высокоскоростным аппаратом большой мощности, который способен обеспечивать гравировку или маркировку на поверхности полосы S. Лазерный аппарат 2 предназначен для того, чтобы генерировать лазерное излучение с соответствующей длиной волны, фокусировать и направлять генерируемое излучение в область гравировки на поверхности полосы S, обозначенную жирными пунктирными линиями на фиг.2а. После операции гравировки, производимой на технологическом участке гравировки, полоса S подается к соседнему аппарату 4 для формования ушек, который сам по себе известен. Этот аппарат 4 формует ушки посредством штамповки и вырубки полосы S (см., например, буклет "This is PLM Fosie", выпущенный фирмой PLM Fosie AB в середине девяностых годов). Во время прохода под лазерным аппаратом 2 полоса S направляется направляющим устройством 5, укрепленным на опорной секции 3. Кроме того, к лазерному аппарату 2 присоединено пылеулавливающее защитное устройство 6 для защиты лазерного аппарата 2 от пыли или частиц, образующихся во время операции гравировки.

В показанном на фиг.1 примере выполнения установка содержит второй лазерный аппарат 2', который расположен напротив лазерного аппарата 2 и предназначен для нанесения маркировочных знаков на противоположную сторону полосы S. Последующее описание лазерного аппарата 2 и его соединения с опорной секцией 3 относится также и ко второму лазерному аппарату 2', так что оно не будет повторено.

Опорная секция 3 содержит горизонтально расположенное основание 7 и вертикальную колонну 8, на которой укреплены лазерный аппарат 2 и направляющее устройство 5. Фундамент 9 прикреплен к полу G, например, с помощью болтов или подобных крепежных элементов (не показаны). Основание 7 соединено с фундаментом 9 с помощью взаимодействующих удлиненных элементов, образующих конструкцию 10 наподобие направляющей, так что опорная секция 3 может скользить с минимальным трением между двумя крайними положениями А и В. Как показано на виде сверху на фиг.2а, положение А является рабочим положением, в котором лазерный аппарат 2 (на фиг.2а не показан) совмещен с технологическим участком гравировки, расположенным рядом с формующим ушко аппаратом 4. Положение В является положением обслуживания, в котором лазерный аппарат 2 и опорная секция 3 находятся на некотором расстоянии от упомянутого участка гравировки и формующего ушко аппарата 4, открывая оператору свободный доступ как к лазерному аппарату 2, так и к формующему аппарату 4. Направляющая конструкция 10 направляет опорную секцию 3 по контролируемой трассе между рабочим положением А и положением В обслуживания и позволяет смещать опорную секцию 3 при желании вручную, даже несмотря на большой вес оборудования. Для этого предпочтительно, чтобы направляющая конструкция 10 была образована двумя параллельными линейными подшипниками. В показанном примере выполнения опорная секция 3 и связанное с ней оборудование весят по меньшей мере 900 кг.

Каждое крайнее положение А и В определяется участком контакта основания 7 с упорной плитой 11 (на фиг.1 не показана), которая выступает над фундаментом 9 на каждом его конце. Оператор может зафиксировать опорную секцию 3 в рабочем положении А путем завинчивания винтов 11' в основание 7 через сквозные отверстия (не показаны) в соответствующей упорной плите 11. Хотя на чертежах это не показано, соответствующая упорная плита 11 и основание 7 могут быть снабжены взаимодействующими элементами, такими как V-образный выступ и соответствующее V-образное гнездо для точной установки опорной секции 3 в желаемом рабочем положении А. Предпочтительно, чтобы опорная секция 3 могла быть возвращена в рабочее положение А с точностью по меньшей мере 0,1 мм.

Гидравлический демпфер 12 установлен на упорной плите 11 и предназначен для замедления опорной секции 3 перед ее контактом с упорной плитой 11 в крайних положениях А, В для того, чтобы устранить нежелательные ударные нагрузки на опорную секцию 3 при подходе к крайним положениям А, В.

Ввиду того, что формующий ушко аппарат 4 штампует и вырубает полосу S, он будет создавать значительную вибрацию, часто низкочастотную. Если бы эта вибрация передавалась от формующего ушко аппарата 4 на опорную секцию 3, она могла бы приводить к нежелательным изменениям установки или центровки лазерного аппарата 2, направляющего устройства 5 или другого связанного с ними оборудования. Для гашения этой вибрации основание 9 содержит виброизолятор 13 предпочтительно того типа, который используется в промышленном измерительном оборудовании. Кроме того, опорная секция 3 выполнена по меньшей мере частично полой и содержит внутреннюю полость 14. При помещении в эту полость определенного количества заполняющего материала, такого как, например, металлические шарики, частота собственных колебаний опорной секции 3 и связанного с ней оборудования может быть отрегулирована таким образом, чтобы она не совпадала с основными частотами вибрации, создаваемой формующим ушко аппаратом 4.

Ушко имеет очень малую поверхность для размещения маркировочных знаков. Поэтому лазерное излучение должно быть точно позиционировано на полосе S, а полоса S также должна быть точно позиционирована во время операции гравировки. Следовательно, лазерный аппарат 2 и направляющее устройство 5 должны быть точно позиционированы относительно технологического участка гравировки, расположенного рядом с формующим ушко аппаратом 4. Для этого предусмотрены средства точной регулировки положения указанных устройств 2 и 5.

Направляющее устройство 5 прикреплено к вертикальной колонне 8 посредством двухмерного позиционера 15, позволяющего точно регулировать локальное положение направляющего устройства 5 в двух ортогональных направлениях в плоскости полосы S. Таким образом, направляющее устройство 5 может быть приведено в точное позиционное выравнивание с формующим ушко аппаратом 4 для снижения до минимума усилий, действующих на полосу S. Любое малейшее рассогласование во взаимном положении или невыверенность направляющего устройства 5 и формующего ушко аппарата 4, особенно в поперечном направлении полосы S, может вызвать заклинивание или даже деформацию полосы S. В альтернативном, непоказанном примере выполнения позиционер 15 обеспечивает регулирование положения направляющего устройства 5 также и в вертикальном направлении для компенсации любой усадки в опорной секции или фундаменте 9.

Лазерный аппарат 2 прикреплен к вертикальной колонне 8 посредством трехмерного позиционера 16, позволяющего точно регулировать локальное положение лазерного аппарата 2 в поперечном и продольном направлениях полосы S, а также в вертикальном направлении. Регулировка в вертикальном направлении позволяет привести фокальную область лазерного аппарата 2 на один уровень с участком гравировки, то есть на уровень поверхности полосы S.

Для получения приемлемых результатов в представленной установке для маркировки и формования ушек регулировка положения лазерного аппарата 2 и направляющего устройства 5 должна обеспечиваться с точностью по меньшей мере 0,02 мм, предпочтительно по меньшей мере 0,01 мм.

На фиг.3 показана часть полосы S после операции лазерной гравировки лазерным аппаратом 2, но до операции штамповки и вырубки формующим ушко аппаратом 4. Лазерный аппарат 2 выгравировал маркировочные знаки WIN, A, 8, 9 на поверхности полосы S. Примерный контур ушка Т, подлежащего изготовлению на следующем этапе формования ушка в аппарате 4, показан на фиг.3 штрих-пунктирными линиями. На практике размер выгравированных лазером маркировочных знаков примерно равен 1,4×1,2 мм, так что они легко читаемы. На фиг.4 готовое ушко Т показано на виде снизу после обработки в формующем ушко аппарате 4. Теперь маркировочные знаки WIN, A, 8, 9 точно расположены на соответствующей поверхности ушка, в данном случае между отверстием Т1 и периферийными кромками Т2, Т3, Т4 ушка Т.

Следует отметить, что управление движением опорной секции 3 и/или позиционеров 15, 16 может осуществляться электрическими средствами посредством электрических двигателей или шаговых двигателей (не показаны), а опорная секция 3 может фиксироваться в рабочем положении А, например, посредством электромагнитного притяжения.

Хотя настоящее изобретение описано применительно к лазерной аппаратуре гравировки, оно может использоваться также и в связи с оборудованием любого другого типа для немеханической маркировки объекта, такой как струйная печать.

Установка для формования и маркировки объекта и установка для изготовления укупорочных язычков для вскрытия банок для повышения эффективности в эксплуатации содержит опорную секцию, несущую маркировочный аппарат, установленную с возможностью скользящего перемещения. 2 с. и 15 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Установка для формования и маркировки объекта (S), содержащая обрабатывающий аппарат (4) для механического формования указанного объекта (S), маркировочный аппарат (2) для немеханического нанесения маркировочных знаков на указанный объект (S), производимого на технологическом участке маркировки, расположенном рядом с указанным обрабатывающим аппаратом (4), и опорную секцию (3), несущую указанный маркировочный аппарат (2), причем указанная опорная секция (3) установлена с возможностью скользящего перемещения между первым положением (А), при котором этот маркировочный аппарат (2) совмещен с указанным участком маркировки, и вторым положением (В), при котором этот маркировочный аппарат (2) и опорная секция (3) отстоят от указанного участка маркировки и указанного обрабатывающего аппарата (4).2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит устанавливаемый на площадке фундамент (9), причем указанная опорная секция (3) соединена с указанным фундаментом (9) с возможностью скользящего движения с помощью взаимодействующих элементов (10).3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что указанные взаимодействующие элементы содержат направляющую конструкцию (10), предпочтительно по меньшей мере один линейный подшипник.4. Установка по п.2 или 3, отличающаяся тем, что указанный фундамент (9) содержит виброизолятор (13), предназначенный для гашения любой вибрации, передаваемой на этот фундамент (9) от указанного обрабатывающего аппарата (4).5. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что указанная опорная секция (3) содержит внутреннюю полость (14), предназначенную для приема материала заполнителя с целью регулирования одной или нескольких частот собственных колебаний опорной секции (3).6. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит средства (12) демпфирования движения, предназначенные для замедления опорной секции (3) по меньшей мере при ее приближении к указанному первому положению (А).7. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит крепежные средства (11'), предназначенные для крепления указанной опорной секции (3) в указанном первом положении (А).8. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что при нахождении опорной секции (3) в указанном первом положении (А) положение указанного маркировочного аппарата (2) может регулироваться относительно этого опорного устройства (3) в каждом из трех ортогональных направлений, причем одно из этих направлений перпендикулярно указанному участку маркировки.9. Установка по п.8, отличающаяся тем, что положение указанного маркировочного аппарата (2) может регулироваться с точностью по меньшей мере 0,02 мм, предпочтительно 0,01 мм.10. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит направляющее устройство (5), прикрепленное к указанной опорной секции (3) и предназначенное для направления указанного объекта (S) через участок маркировки в направлении подачи указанного обрабатывающего аппарата (4).11. Установка по п.10, отличающаяся тем, что при нахождении опорной секции (3) в указанном первом положении (А) положение указанного направляющего устройства (5) может регулироваться по меньшей мере в одном направлении, перпендикулярном указанному направлению подачи, так что поперечные усилия воздействия на указанную полосу (S) сведены к минимуму.12. Установка по п.11, отличающаяся тем, что положение указанного направляющего устройства (5) может регулироваться с точностью по меньшей мере 0,02 мм, предпочтительно 0,01 мм.13. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что указанный маркировочный аппарат представляет собой лазерный аппарат (2), предназначенный для генерирования лазерного излучения, фокусирования и направления этого лазерного излучения на объект (S), находящийся на указанном участке маркировки.14. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что указанный объект представляет собой непрерывную полосу (S) из металла.15. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что указанный обрабатывающий аппарат (4) установлен с возможностью приема указанного объекта (S), поступающего с указанного участка маркировки.16. Установка по п.14 или 15, отличающаяся тем, что указанный обрабатывающий аппарат (4) предназначен для штамповки и вырубки указанной полосы (S) и тем самым формования ушек (Т), предназначенных для вскрытия консервных банок и закрепляемых на краях этих банок, причем на поверхность ушек (Т) нанесены маркировочные знаки.17. Установка для изготовления ушек (Т), предназначенных для вскрытия банок и закрепляемых на краях этих банок, посредством формования и маркировки непрерывной металлической полосы (S), содержащая обрабатывающий аппарат (4), который предназначен для штамповки и вырубки указанной полосы (S) с формованием указанных ушек, лазерный аппарат (2), который расположен по ходу полосы перед указанным обрабатывающим аппаратом (4) и выполнен с возможностью нанесения маркировочных знаков на указанную полосу (S), производимого на технологическом участке маркировки, расположенном рядом с указанным обрабатывающим аппаратом (4), так что после формования в обрабатывающем аппарате (4) на поверхности указанных ушек (Т) имеются маркировочные знаки, и опорную секцию (3), несущую указанный лазерный аппарат (2), причем указанная опорная секция (3) установлена с возможностью скользящего перемещения между первым положением (А), при котором этот лазерный аппарат (2) совмещен с указанным участком маркировки, и вторым положением (В), при котором этот лазерный аппарат (2) и опорная секция (3) отстоят от указанного участка маркировки и указанного обрабатывающего аппарата (4).