МНОГОСТУПЕНЧАТОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОЛОСЫ УПАКОВОЧНОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 2009 года по МПК B65B41/00 

Область техники

Настоящее изобретение относится к многоступенчатому устройству для обработки полосы упаковочного материала, содержащему первый и второй пункты обработки.

Предпосылки создания изобретения

В области упаковки для пищевых продуктов давно используют упаковку, произведенную из упаковочного материала, содержащего внутренний слой, например, из бумаги или картона и внешние покрытия из непроницаемого для жидкости пластика. Иногда такие материалы также содержат газовый барьер, например, в форме алюминиевого слоя.

Такие упаковочные контейнеры иногда производят формированием трубы из полосы упаковочного материала в формирующем устройстве разливочной машины, где одну продольную кромку полосы материала соединяют внахлест со второй продольной кромкой, после чего трубу заполняют нужным содержимым и сваривают в поперечных зонах сварки, расположенных с интервалами друг от друга. Таким образом, сваренные участки трубы, содержащей содержимое, после этого отделяют от трубы, разрезая зоны сварки, и, если необходимо, подвергают формированию путем фальцевания до требуемой геометрической конфигурации в зависимости от того, как ориентированы два сварных шва, проходящие поперек продольного направления трубы.

До формирующего устройства полоса материала может подаваться через многоступенчатое устройство для выполнения нескольких последовательных этапов. Например, если производимая упаковка должна снабжаться открывающими устройствами, например винтовыми пробками, складными вершинами или вытягивающими язычками, эти этапы могут включать перфорирование для создания отверстий в нужных местах вдоль полосы и установку на эти отверстия открывающих устройств. Открывающие устройства могут устанавливаться в таком положении, чтобы их можно было отливать под давлением непосредственно на этих отверстиях, например, как описано в публикации WO 98/18609. Альтернативой является приклеивание или приваривание устройства по месту на упаковочном материале.

В патенте США № 6386851 описано многоступенчатое устройство, содержащее пункт обработки, в котором в полосе упаковочного материала пробивают отверстия, и пункт обработки, в котором в отверстиях отливают под давлением открывающие устройства. Каждый из пунктов обработки содержит множество обрабатывающих инструментов, расположенных с заданным интервалом друг от друга вдоль траектории полосы материала. При такой конструкции допускается одновременная обработка отрезка полосы упаковочного материала, соответствующего количеству будущих упаковок. Если, например, пункт перфорирования содержит три пробойника, то одновременно можно пробивать три отверстия, по одному на каждом участке полосы, который будет сформирован в упаковку, т.е. в трех будущих упаковках. Интервал между инструментами, таким образом, зависит от объема соответствующей упаковки, т.е. размера производимой упаковки, чтобы каждое соответствующее отверстие пробивалось в данном месте на будущей упаковке. Интервал между обрабатывающими инструментами также зависит от того, как проиндексирована полоса и, в некоторых случаях, обрабатывающие инструменты позиционируются на расстоянии, соответствующем расстоянию, отделяющему один участок полосы упаковочного материала от другого, а в других случаях на расстоянии, соответствующем двум или более участкам упаковочной полосы.

При адаптации разливочной машины к упаковке разного объема, многоступенчатые устройства, таким образом, во многих случаях приходится заменять или переналаживать, что в некоторых случаях может потребовать существенного времени.

Краткое описание изобретения

Таким образом, одной целью настоящего изобретения является создание многоступенчатого устройства, которое быстро и надежно в оперативном отношении можно переналадить для обработки полос упаковочного материала для производства упаковок разных размеров. Многоступенчатое устройство согласно настоящему изобретению содержит для обработки полосы упаковочного материала первый пункт обработки для выполнения первого этапа обработки на полосе материала, второй пункт обработки для выполнения второго этапа обработки на полосе материала, при этом первый пункт обработки содержит первый обрабатывающий инструмент и, по меньшей мере, один второй обрабатывающий инструмент, установленный по потоку после первого, а второй пункт обработки содержит первый обрабатывающий инструмент, при этом многоступенчатое устройство также содержит устройство для натяжения полосы материала, которое установлено между первым и вторым пунктами обработки. Настоящее изобретение характеризуется тем, что оба первых обрабатывающих инструмента установлены неподвижно в каждом соответствующем пункте, указанный, по меньшей мере, второй обрабатывающий инструмент в первом пункте обработки выполнен с возможностью перемещения относительно первого обрабатывающего инструмента в направлении вдоль полосы материала и выполнен с возможностью размещения на первом расстоянии от первого обрабатывающего инструмента, и устройство для натяжения полосы выполнено с возможностью перемещения и по существу постоянно находится на втором расстоянии от обрабатывающего инструмента в первом пункте обработки, ближайшем к устройству для натяжения полосы, которое равно первому расстоянию, умноженному на коэффициент f.

,

где m - целое число, кратное количеству участков полосы, расположенных в первом пункте обработки, а n - количество обрабатывающих инструментов в первом пункте обработки. С помощью настоящего изобретения можно просто адаптировать многоступенчатое устройство для упаковок разного объема, перемещая обрабатывающие инструменты вдоль полосы материала. Например, раздвигая обрабатывающие инструменты так, чтобы расстояние между ними увеличилось, можно обрабатывать полосу материала, предназначенную для упаковок большего размера. Кроме того, подвижное устройство для натяжения ленты позволяет выполнять полные циклы обработки в многоступенчатом устройстве. Таким образом, и первый обрабатывающий инструмент, и первый и второй пункты обработки могут обрабатывать одну и ту же упаковку, что, в случае остановки производства, облегчает проверку отсутствия на выходе многоступенчатого устройства необработанной или наполовину обработанной упаковки и что также повышает точность перфорации и литья под давлением или инжекционного формования.

Предпочтительно обрабатывающие инструменты в первом пункте обработки соединены друг с другом так, что при первом изменении расстояния между первым обрабатывающим инструментом и вторым обрабатывающим инструментом происходит соответствующее изменение каждого из соответствующих расстояний между всеми возможными дополнительными технологическими инструментами в первом пункте обработки, а также второе изменение расстояния между устройством для натяжения полосы и обрабатывающим инструментом, ближайшим к устройству для натяжения полосы, которое равно первому изменению расстояния, умноженному на коэффициент f:

,

где m - целое число, кратное количеству участков полосы, расположенных в первом пункте обработки, а n - количество обрабатывающих инструментов в первом пункте обработки.

Настоящее изобретение также относится к многоступенчатому устройству для обработки полосы упаковочного материала, содержащему первый пункт обработки для выполнения первого этапа обработки на полосе материала, второй пункт обработки для выполнения второго этапа обработки на полосе материала, при этом первый пункт обработки содержит первый обрабатывающий инструмент и, по меньшей мере, один второй обрабатывающий инструмент, установленный по потоку после первого, а второй пункт обработки содержит первый обрабатывающий инструмент, при этом многоступенчатое устройство также содержит устройство для натяжения полосы материала, которое установлено между первым и вторым пунктами обработки. Настоящее изобретение характеризуется тем, что оба первых обрабатывающих инструмента установлены неподвижно в каждом соответствующем пункте, указанный, по меньшей мере, второй обрабатывающий инструмент в первом пункте обработки выполнен с возможностью перемещения относительно первого обрабатывающего инструмента в направлении вдоль полосы материала и расположен на первом расстоянии от первого обрабатывающего инструмента, обрабатывающие инструменты в первом пункте обработки соединены друг с другом так, что при первом изменении расстояния между первым обрабатывающим инструментом и вторым обрабатывающим инструментом происходит соответствующее изменение каждого из соответствующих расстояний между всеми возможными дополнительными технологическими инструментами в первом пункте обработки, а также второе изменение расстояния между устройством для натяжения полосы и обрабатывающим инструментом, ближайшим к устройству для натяжения полосы, которое равно первому изменению расстояния, умноженному на коэффициент f:

,

где m - целое число, кратное количеству участков полосы, расположенных в первом пункте обработки, а n - количество обрабатывающих инструментов в первом пункте обработки. Этот вариант осуществления изобретения позволяет проектировать многоступенчатое устройство так, что оно будет регулируемым, как описано выше, даже если все устройство само по себе ограничено заданной высотой или длиной, чтобы войти в разливочную машину. Обрабатывающие инструменты и/или устройство для натяжения полосы могут быть смещены, т.е. располагаться не на центрах пересечения рычажных механизмов в рычажном механизме, что позволяет регулировать устройство.

Предпочтительно устройство для натяжения полосы является устройством для натяжения полосы материала, содержащим натяжной валок, который взаимодействует с упаковочным материалом, и упругие опорные элементы для натяжного валка.

Предпочтительнопервый пункт обработки является пунктом перфорирования, в котором в полосе материала выполняют отверстия.

Предпочтительно второй пункт обработки является пунктом литья под давлением открывающих устройств для этих отверстий.

Краткое описание чертежей

Далее следует более подробное описание предпочтительных в настоящее время вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 - схема многоступенчатого устройства, содержащего первый пункт обработки и второй пункт обработки;

фиг.2 - схематические виды сбоку и в перспективе рычажной конструкции, которая соединяет друг с другом соответствующие обрабатывающие инструменты в первом пункте обработки и устройство для натяжения полосы;

фиг.3 - схематические виды, на которых левый вид иллюстрирует, где должен быть установлен натяжной валок радиуса r_s относительно пересечения рычагов для получения теоретической модели, а правый вид иллюстрирует, как изгибающий валок радиуса r_b влияет на систему;

фиг.4 - схематически иллюстрирует коэффициент f, т.е. отношение между позиционированием устройства для натяжения полосы и позиционированием обрабатывающих инструментов;

фиг.5 - схематически иллюстрирует коэффициент f; и

фиг.6 - схематически иллюстрирует коэффициент f.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Ниже следует описание настоящего изобретения со ссылками на фиг.1, где многоступенчатое устройство обозначено ссылочной позицией 1.

Многоступенчатое устройство используется для обработки полосы 2 упаковочного материала и встраивается в разливочную машину (не показана) для производства упаковки, в частности упаковки для пищевых продуктов. Полоса 2 подается через многоступенчатое устройство 1 по траектории Р. В описываемых ниже примерах подача происходит индексированием полосы в режиме 3:3, т.е. за каждый технологический цикл подаются три участка полосы. Термин "участок полосы" использован для обозначения длины упаковочного материала, которая расходуется для образования одной упаковки.

Многоступенчатое устройство 1 содержит первый пункт 3 обработки, в котором на полосе 2 материала осуществляется первый этап обработки. Первый пункт 3 обработки установлен вдоль первого вертикального участка Р₁ траектории Р полосы материала. В тех примерах, которые будут описаны ниже, указанный первый пункт обработки является пунктом 3 перфорирования, в котором пробиваются отверстия 4 в упаковочном материале 2. Отверстия 4, которые, например, имеют круглую конфигурацию, пробиваются с равномерным распределением вдоль полосы 2. Расстояние между отверстиями обычно называют "длина распределения" и обычно определяют как расстояние между одной точкой на полосе, например точкой, в которой необходимо пробить отверстие, и следующей такой точкой, т.е. точкой, в которой должно быть пробито следующее такое отверстие. В тех примерах, которые будут описаны ниже, длина распределения равна длине участка полосы, благодаря чему отверстие 4 пробивается в каждой будущей упаковке. В этих примерах для упрощения отверстия выполняются по существу в центре участка полосы и, следовательно, длина распределения начинается и заканчивается в центральной точке участка полосы. Следовательно, следует понимать, что одна длина распределения и один участок полосы могут начинаться в разных точках полосы. Это будет описано ниже более подробно.

В этих примерах первый пункт 3 обработки содержит первый обрабатывающий инструмент 3а и, по меньшей мере, один второй обрабатывающий инструмент 3b, установленный по потоку после первого. Пункт 3 также содержит третий обрабатывающий инструмент 3с, установленный после второго. Количество обрабатывающих инструментов соответствует количеству участков полосы, индексируемых за один цикл. Обрабатывающие инструменты работают "параллельно", т.е. за одну и ту же операцию, или в быстрой последовательности, и отверстие 4 может пробиваться в каждом из трех участков полосы. При индексировании полосы в режиме 3:3 последовательно пробиваются три участка полосы. Термин "инструмент" в настоящем описании применяется для обозначения всего перфорирующего узла, включающего, помимо прочего, перфорирующий элемент (т.е. ту деталь, которую проводят сквозь материал), окружающий его корпус, привод и т.д.

Устройство 1 дополнительно содержит второй пункт 5 обработки, где выполняется второй этап обработки на полосе материала. Этот второй пункт установлен по потоку после первого на горизонтальном участке Р₂ траектории Р полосы материала. В этом примере второй пункт является пунктом 5 литья под давлением, в котором на полосе 2 материала у отверстий 4 из термопластичного материала отливают открывающие устройства 5. Второй пункт 5 обработки содержит первый обрабатывающий инструмент 5а. Пункт 5 также содержит второй и третий обрабатывающие инструменты 5b и 5c, т.е. количество инструментов во втором пункте 5 предпочтительно равно количеству обрабатывающих инструментов в первом пункте 3.

Ссылочной позицией 7 целиком обозначена система шаговой подачи полосы 2 через многоступенчатое устройство 1. Эта система 7 подачи содержит пару подающих валков 8, 9, воздействующих на каждую сторону полосы 2 материала. Валок 8 приводится в движение первым серводвигателем 10 через первую синхронную трансмиссию 11, например зубчатый ремень. Валок 9 предпочтительно является холостым и просто установлен на шейках. Подающие валки 8, 9 установлены по потоку перед первым пунктом 3 обработки на траектории Р полосы материала.

Серводвигатель 10 управляется блоком 14 управления так, что полоса 2 подается ступенчато, при этом блок управления 14 принимает первый входной сигнал S₁ от оптического датчика 15, который расположен рядом с первым обрабатывающим инструментом 3а. Сигнал S₁ может, например, генерироваться штриховым кодом и т.п. на полосе материала.

Система 7 подачи также содержит пару выходных валков 16, 17, которые расположены после первого пункта 3 обработки на траектории Р. Эти выходные валки 16 и 17 воздействуют на каждую сторону полосы 2 материала. Серводвигатель 18 приводит в движение валок 16 через вторую синхронную трансмиссию 19, например зубчатый ремень. Валок 17 предпочтительно является холостым и просто установлен на шейках. Серводвигатель 18 управляется блоком 14 управления, который получает второй входной сигнал S₂ от оптического датчика 20, который расположен вблизи второго пункта 5 обработки, например непосредственно перед первым инструментом 5а для литья под давлением. Датчик 20, таким образом, может, например, считывать положение тех отверстий 4, которые выполнены перфорирующими инструментами 3а-с и заставлять блок 14 управления останавливать серводвигатель 18 на основании сигнала от датчика 20 так, чтобы отверстия позиционировались с заданным допуском внутри каждой соответствующей полости для литья под давлением в инструментах 5 для литья под давлением.

Многоступенчатое устройство 1 дополнительно содержит устройство 21 для натяжения полосы 2 материала. Его задачей является выбирать разницу, которая может возникнуть в результате того, что пошаговая подача полосы 2 материала в подающих валках 8, 9 происходит независимо от подачи в выходных валках 16, 17. Устройство 21 для натяжения полосы установлено на траектории Р между первым и вторым пунктами 3, 5 обработки. Та разница, которую устройству 21 для натяжения полосы обычно приходится выбирать, невелика и находится в данном узком интервале.

Устройство 21 для натяжения полосы является натягивающим устройством для полосы 2 материала и содержит натяжной валок 23 радиуса r_s, который взаимодействует с упаковочным материалом 2, и упругие опоры (не показаны) для этого натяжного валка 23. Натяжное устройство также содержит опорную раму 22. Полоса 2 материала огибает натяжной валок 23 под углом, по существу равным 180^о, так, что направление движения полосы изменяется и полоса направляется на изгибающий валок 24 радиуса r_b. На изгибающем валке 24 начинается участок Р₂ траектории Р. Полоса 2 материала огибает изгибающий валок 24 под углом, по существу равным 90°.

Натяжной валок 23 может вращаться вокруг оси А, которая в приведенных примерах проходит под прямым углом к участкам Р₁ и Р₂ (см. фиг.2). Ось вращения А совпадает с валом (не показан), который обоими концами соединен с рычагами 28, которые установлены с возможностью поворота вокруг оси В на опорной раме 22. Каждый рычаг 28 предварительно нагружен упругими опорными элементами, которые размещены между шейками, крепящими рычаг 28 в опорной раме 22, и местом крепления натяжного валка 23 к рычагу 28. Такая конструкция передает полосе 2 материала заданное по существу постоянное натяжение.

Разница в подаче полосы на подающих валках 8, 9 и на выходных валках 16, 17 соответственно в результате того, что они подают полосу 2 не совсем синхронно, выбирается "плавающим" движением натяжного валка 23 в устройстве 21 для натяжения полосы.

Для того чтобы обеспечить возможность выбора разницы в подаче, имеется петля полосы материала, или ослабление между первым и вторым пунктами 3, 5 обработки. Длина этой петли материала соответствует в этом примере длине одного индексирования, т.е. соответствует трем участкам полосы так, что отверстие 4, пробиваемое на первом обрабатывающем инструменте 3а, в дальнейшем будет подано для литья под давлением на первый инструмент 5а второго пункта обработки. Тот же результат может быть получен и в случаях, когда длина петли полосы материала равна целому числу, кратному количеству участков полосы, которые расположены в первом пункте 3 обработки, как более подробно будет описано ниже.

Каждый соответствующий обрабатывающий инструмент 3а-с в первом пункте 3 обработки и устройство 21 для натяжения полосы соединены друг с другом рычажной конструкцией 25 обычного козлового типа, показанной на фиг.2 и более подробно описанной ниже. Рычажная конструкция 25 такого типа имеет возможность раздвигания и сдвигания, соответственно, сохраняя одинаковые интервалы между внутренними и внешними пересечениями рычагов 26, 27, соответственно. Расстояние между первым внутренним пересечением 26а рычагов и вторым внутренним пересечением 26b рычагов обозначено как L₁. Расстояние между вторым внутренним 26b пересечением рычагов и третьим внутренним пересечением 26с рычагов обозначено как L₂. Обрабатывающие инструменты 3а-с установлены на этих пересечениях рычагов. Устройство для натяжения полосы также прикреплено к пересечению рычагов и расстояние между третьим внутренним пересечением 26с рычагов и тем пересечением рычагов, к которому прикреплено устройство 21 для натяжения полосы, обозначено как L_T.

В последующем описании будет описана теоретическая модель настоящего изобретения, где радиус r_s натяжного валка и радиус r_b изгибающего валка очень малы, т.е. принимаются равными нулю. Обрабатывающие инструменты 3а-с и устройство 21 для натяжения полосы установлены на пересечении рычагов так, что перфорирующие элементы и та точка, которая образует "натяжной валок" (r_s близок или равен нулю) расположены на одинаковой высоте, т.е. на одной линии с соответствующим пересечением рычагов. Однако специалистам понятно, что в более реальной модели настоящего изобретения натяжной валок 23 обычно имеет существенный радиус r_s и длину дуги B_s. Для того чтобы эта практическая модель вела себя как теоретическая модель, следует учитывать радиус r_s и последующее обоснование проиллюстрировано на фиг. 3. Поскольку длина дуги B_s натяжного валка 23 будет длиннее (см. левый вид), чем соответствующее вертикальное расстояние в теоретической модели, натяжной валок должен смещаться на расстояние k к первому пункту 3 обработки и это расстояние k рассчитывается по следующей формуле:

Кроме того, радиус r_s требует смещения к второму пункту 5 обработки в горизонтальном направлении на расстояние 2r_s относительно положения в теоретической модели.

В практической модели изгибающий валок 24 также имеет существенный радиус r_b и это подразумевает, что второй пункт 5 должен быть смещен еще больше на горизонтальное расстояние а, которое рассчитывается по следующей формуле:

Причиной является то, что полоса 2 упаковочного материала в теоретической модели меняет направление в точке х, что для длины дуги B_b дает длину 2r_b, которую проходит полоса 2 материала, если изгибающий валок имеет радиус r_b (который не равен и не близок к нулю).

Ниже более подробно будет описана теоретическая модель, и поэтому радиус r_s натяжного валка и радиус r_b изгибающего валка должны быть очень малы, т.е. по существу равны нулю. Однако следует отметить, что на фиг.1, на которую будут делаться ссылки, показана не теоретическая модель, а многоступенчатое устройство, в которое введены коррекции в соответствии с вышеизложенным так, чтобы она могла себя вести как теоретическая модель.

В этом примере центр перфорирующего элемента в первом обрабатывающем инструменте 3а установлен на той же высоте или выровнен с первым внутренним пересечением 26а рычагов. Соответственно, центр перфорирующего элемента второго обрабатывающего инструмента 3b установлен на той же высоте или выровнен со вторым внутренним пересечением 26b рычагов. Точно так же, центр третьего перфорирующего элемента находится на той же высоте, что и третье внутреннее пересечение 26с рычагов. Кроме того, устройство 21 для натяжения полосы в этом примере размещено на четвертом пересечении 26d рычагов, как более подробно будет описано ниже, и эта точка, которая представляет "натяжной валок", расположена на той же высоте, т.е. вровень с четвертым пересечением 26d рычагов.

Здесь L₁ и L₂ соответствуют ранее упомянутой длине распределения, и расстояния L₁ и L₂ равны. Поэтому в дальнейшем интервал между инструментами будет обозначаться только как L₁.

Интервал между обрабатывающими инструментами 5а-с, т.е. длина распределения, предпочтительно равен этому интервалу в первом пункте обработки, т.е. интервал соответствует расстоянию L₁. За счет этого при индексировании в режиме 3:3, можно обрабатывать три последовательных отверстия 4.

Многоступенчатое устройство 1 согласно настоящему изобретению является переналаживаемым и может быть отрегулировано для производства упаковки разных размеров. Это значит, что интервал L₁ между обрабатывающими инструментами в первом и втором пунктах, который равен длине распределения, является регулируемым. В примере с индексированием в режиме 3:3 и где длина распределения равна длине участка полосы, это означает, что длина распределения между инструментами невелика, когда производятся небольшие упаковки, и увеличивается, когда производятся более крупные упаковки. При выбранном индексировании наименьший размер производимой упаковки ограничивается протяжением каждого соответствующего инструмента вдоль траектории полосы, т.е. наименьшая длина распределения достигается, когда обрабатывающие инструменты сдвинуты как можно ближе друг к другу и, в результате, упираются корпусами друг в друга.

Оба упомянутые выше первые обрабатывающие инструменты 3а, 5а неподвижно размещены в своих пунктах 3, 5 обработки. Это значит, что корпус первого перфорирующего инструмента 3а неподвижно закреплен на раме разливочной машины, как и корпус первого инструмента 5а для литья под давлением. Далее, второй обрабатывающий инструмент 3b в первом пункте 3 обработки выполнен с возможностью перемещения относительно первого обрабатывающего инструмента 3а в направлении вдоль полосы 2 материала. Точно так же, третий обрабатывающий инструмент 3с выполнен с возможностью перемещения относительно второго обрабатывающего инструмента 3b в направлении вдоль полосы 2 материала. Кроме того, устройство 21 для натяжения полосы выполнено с возможностью перемещения относительно третьего обрабатывающего инструмента 3с.

Как указано выше, устройство 21 для натяжения полосы закреплено на пересечении рычагов на расстоянии L_T от пересечения 26c рычагов, к которому прикреплен третий обрабатывающий инструмент 3с. Какое пересечение рычагов является релевантным, зависит от нескольких факторов. Расстояние L_T является расстоянием L₁, умноженным на коэффициент f:

,

где m - целое число, кратное количеству участков полосы, расположенных в первом пункте 3 обработки, а n - количество обрабатывающих инструментов в первом пункте 3 обработки. Переменная m относится к длине петли материала, насколько она длиннее длины релевантного количества участков полосы в первом пункте 3 обработки, а в описываемом примере количество участков полосы в первом пункте обработки равно количеству участков полосы в петле материала, и в этом случае m равно 1. Кроме того, в первом пункте 3 обработки имеются три обрабатывающих инструмента, и n, следовательно, равно 3. Следовательно, коэффициент f, на который необходимо умножить длину L_T, равен 1. Значит, расстояние L_T в данном случае равно расстоянию L₁. Поскольку между пересечениями рычагов расстояние одинаковое, устройство 21 для натяжения полосы, таким образом, может устанавливаться на четвертом внутреннем пересечении 26d (см. фиг.4).

В результате применения такой рычажной конструкции облегчается перемещение обрабатывающих инструментов 3а-с в первом пункте 3 обработки и устройства 21 для натяжения полосы. Рычажная конструкция выполнена так, что при изменении расстояния L₁ между первым обрабатывающим инструментом 3а и вторым обрабатывающим инструментом 3b будет получено соответствующее изменение расстояния L₂ между вторым обрабатывающим инструментом 3b и третьим обрабатывающим инструментом 3с. Аналогично, будет также получено изменение расстояния L_T между третьим обрабатывающим инструментом 3с и устройством 21 для натяжения полосы. Это изменение достигается умножением первого изменения на ранее упомянутый коэффициент f:

,

где m - целое число, кратное количеству участков полосы, расположенных в первом пункте обработки (равно трем участкам), а n - количество обрабатывающих инструментов в первом пункте обработки (равно трем инструментам). В данном случае f, как и ранее, равен 1, и в этом случае все изменения равны по величине. Из законов геометрии следует, что общее изменение расстояния от первого обрабатывающего инструмента 3а до устройства 21 для натяжения полосы равно общему изменению длины полосы материала между устройством 21 для натяжения полосы и первым инструментом 5а во втором пункте 5 обработки.

На фиг.1 показано положение, в котором обрабатывающие инструменты 3а-с первого пункта 3 обработки разнесены друг от друга. Второй и третий обрабатывающие инструменты 3b и 3с, следовательно, отведены от первого неподвижно закрепленного обрабатывающего инструмента 3а в направлении вдоль полосы 2 материала, а устройство 21 для натяжения полосы отведено от третьего обрабатывающего инструмента 3с. Круглые метки на чертеже обозначают пробитые отверстия 4, т.е. начало и конец каждой соответствующей длины распределения. Штрихи, проходящие под прямым углом к полосе 2 материала, означают начало и конец каждого соответствующего участка полосы. Видно, что первый участок полосы начинается непосредственно перед первым обрабатывающим инструментом 3а в первом пункте 3 обработки, а третий участок заканчивается непосредственно за третьим обрабатывающим инструментом 3с. Таким образом, первая длина распределения начинается на половине первого участка полосы. Четвертый участок полосы огибает точку, которая соответствует "натяжному валку 23" (который в теоретической модели имеет радиус r_s, близкий или равный нулю), так что отверстие 4 приходится по существу на эту точку, т.е. третья длина распределения заканчивается по существу центрально на устройстве 21 для натяжения полосы. Седьмой участок полосы начинается непосредственно перед первым обрабатывающим инструментом 5а второго пункта 5 обработки, а шестая длина распределения начинается центрально на нем, т.е. отверстие 4 расположено по центру под первым инструментом 5а для литья под давлением. Таким образом, в петле материала будет находиться столько же отверстий, сколько и в первом и втором пунктах 3 и 5 обработки соответственно.

Ниже следует описание рычажной конструкции со ссылками на фиг.2. Однако следует отметить, что рычажная конструкция, показанная на чертеже, не полностью соответствует теоретической модели, поскольку, как видно из чертежа, перфорирующие элементы и устройство для натяжения расположены неправильно относительно центра пересечения рычагов. Второй и третий инструменты 3b, 3c, а также устройство 21 для натяжения полосы выполнены подвижными в направляющих 29, а само их перемещение выполняется шариковой винтовой парой 30, расположенной в корпусе третьего инструмента. Шариковая винтовая пара 30 приводится в действие сервомотором (не показан). Для того чтобы во время работы многоступенчатого устройства, т.е. когда инструменты и устройство для натяжения полосы уже налажены, на рычажную систему не воздействовала никакая сила, между третьим инструментом 3с и устройством 21 для натяжения полосы установлены два запирающих устройства 31. Каждое из этих запирающих устройств 31 содержит пневмоцилиндр 32, каждый из которых окружает вал 33. Никакого другого запирания между первым и вторым инструментами 3а, 3b и между вторым и третьим инструментами 3b, 3с соответственно не требуется, поскольку геометрия рычажной системы автоматически обеспечивает запирание всех рычагов, благодаря запирающим устройствам 31.

Как указано выше, позиционирование устройства 21 для натяжения полосы относительно третьего обрабатывающего инструмента 3с в первом пункте 3 обработки рассчитывается с использованием коэффициента f. Этот коэффициент зависит от величин n и m, т.е., если количество обрабатывающих инструментов в первом пункте обработки меняется и/или если меняется количество участков полосы в петле материала, этот коэффициент соответственно меняется. В Табл. 1 показаны различные величины коэффициента f для разных n и m.

Таблица 1nmf311322,5334411423435

Если m=1, то количество участков полосы в петле материала равно количеству участков полосы в первом пункте. Однако длина петли материала может быть кратна m, т.е. количеству участков полосы в первом пункте обработки, поэтому количество участков полосы можно умножать на целое число m. Например, можно разместить три участка материала в первом пункте обработки и шесть участков материала в петле (m=2). Таким образом, в вышеприведенном примере (при n=3) L_T будет равен L₁ х 2,5. Рычажная система, следовательно, должна быть продлена так, чтобы устройство 21 можно было присоединить с пересечением рычагов, расположенным на 2,5 шага вверх, т.е. устройство для натяжения полосы смещается от четвертого внутреннего пересечения 26d на пятое внешнее пересечение 27e (см. фиг.5). Соответственно, m=3 (и n=3) приведут к тому, что устройство 31 для натяжения полосы придется переместить на четыре шага вверх (f=4), т.е. к седьмому внутреннему пересечению 26g в рычажной конструкции (см. фиг.6). Из таблицы видно, какие значения будет иметь f, если количество обрабатывающих инструментов (n) в первом пункте 3 увеличить до четырех.

Обрабатывающие инструменты 5а-с во втором пункте 5 предпочтительно выполнены с возможностью соответствующего перемещения, т.е. второй обрабатывающий инструмент 5b выполнен подвижным относительно первого обрабатывающего инструмента 5а в направлении вдоль полосы 2 материала. Точно так же, третий обрабатывающий инструмент 5с выполнен подвижным относительно второго обрабатывающего инструмента 5b в направлении вдоль полосы 2 материала. Соединение инструментов 5а-с может быть выполнено с применением рычажной системы, описанной выше, или, например, с помощью шариковой винтовой системы, где двигатель расположен на втором обрабатывающем инструменте 5b.

Теоретическая модель была описана со ссылками, помимо прочего, на фиг.1, которая фактически показывает многоступенчатое устройство, где натяжной валок 23 в устройстве 21 для натяжения полосы имеет радиус r_s, и теперь следует краткое описание. Для компенсации радиуса так, чтобы многоступенчатое устройство вело себя как теоретическая модель, устройство 21 для натяжения полосы было смещено так, что его верхняя точка, т.е. касательная к верхней точке окружности натяжного валка 23, располагалась на расстоянии k под четвертым пересечением 26d рычагов. Как и в теоретической модели, отверстие 4 тем самым будет располагаться в верхней точке. Второй пункт 5 смещен на горизонтальное расстояние 2r_s вправо на чертеже, т.е. в направлении от устройства 21 для натяжения полосы. Если должен быть выбран новый радиус, необходимо внести новую коррекцию, т.е. рассчитать новое расстояние k и, затем, переместить второй пункт на расстояние 2Δr_s1, т.е. на разницу между новым и старым радиусом, умноженную на 2. После того как это будет сделано и детали будут заперты в многоступенчатом устройстве 1, оно работает как теоретическая модель, т.е. многоступенчатое устройство 1 можно адаптировать посредством рычажной системы 25 для обработки участков полосы другой длины.

Часто в разливочных машинах, куда устанавливается многоступенчатое устройство 1, имеются ограничения пространства и в некоторых случаях может возникнуть необходимость в отходе от идеальной модели, поскольку возникают ограничения, например, на высоту или длину многоступенчатого устройства 1. В этом случае следует изменить теоретическую модель и ниже будет описан второй, более практичный вариант со ссылками на фиг.2. Здесь перфорирующие элементы расположены со сдвигом, т.е. смещены от центра пересечения рычагов и устройство для натяжения полосы расположено так, что центральная точка натяжного валка 23 расположена на одной линии с пересечением рычагов. Расстояния L₁, L₂ и L_T остаются расстояниями между пересечением рычагов, но необходимо ввести несколько постоянных, например, k1-k4, которые учитываются в системе. Для того чтобы многоступенчатое устройство работало как теоретическая модель, необходимо, чтобы обрабатывающие инструменты 3а-с в первом пункте 3 обработки были соединены таким образом, чтобы при первом изменении расстояния L₁ между первым обрабатывающим инструментом 3а и вторым обрабатывающим инструментом 3b было получено соответствующее изменение расстояния L₂ между вторым и третьим обрабатывающими инструментами 3b и 3с, а также второе изменение расстояния L_T между устройством 21 для натяжения полосы и третьим обрабатывающим инструментом 3с, которое равно первому изменению расстояния, умноженному на коэффициент f:

,

где m - целое число, кратное количеству участков полосы, расположенных в первой первом пункте 3 обработки, а n - количество обрабатывающих инструментов в первом пункте 3 обработки. Расстояния между первым инструментом 3а, 5а в соответствующем пункте 3, 5 можно установить и зафиксировать в разливочной машине, только когда они соответствуют этим постоянным, т.е. многоступенчатое устройство 1 должно конструироваться с учетом определенных данных предварительных условий. Многоступенчатое устройство 1, выполненное таким образом, будет переналаживаться так же, как и теоретическая модель, т.е. k1-k4 остаются постоянными, а L₁, L₂ и L_T могут меняться благодаря рычажной конструкции. Однако, если любая из постоянных k1-k4 изменится, т.е. будут нарушены заданные предварительные условия, систему придется переконструировать и каждый соответствующий первый обрабатывающий инструмент придется перемещать относительно друг друга. Как вариант, положение первого и второго пунктов 3, 5 может с самого начала задаваться естественным образом и тогда придется подбирать постоянные k1-k4, чтобы добиться правильного отношения между деталями многоступенчатого устройства 1.

Хотя настоящее изобретение было описано со ссылками на один предпочтительный в настоящее время вариант его осуществления, специалисту в данной области техники будет понятно, что настоящее изобретение им не ограничивается и возможно множество вариантов и модификаций, которые входят в объем, определяемый формулой изобретения. Например, многоступенчатое устройство 1 было описано как содержащее два пункта 3, 5. Однако специалистам в данной области техники очевидно, что количество пунктов может быть увеличено.

Точно так же, количество обрабатывающих инструментов в каждом пункте 3, 5 может отличаться от трех, как в описанном примере. Например, в первом и втором пунктах 3, 5 может быть установлено множество инструментов. Соответственно, выбирается другой режим индексирования, соответствующий числу инструментов, например 4:4, если количество инструментов будет увеличено до 4.

В этом примере было описано индексирование в режиме 3:3. Следует понимать, что настоящее изобретение также может быть применено для других типов индексирования. Когда участки полосы короче, чем наименьшее возможное расстояние между инструментами, можно применять, например, индексирование в режиме 1:5. Такой тип индексирования описан в патентной публикации ЕР 1249399, поэтому само индексирование подробнее описываться не будет. При индексировании в режиме 1:5 имеется шесть участков полосы в первом пункте 3, в которой количество инструментов равно трем (n=3), и шесть участков полосы расположены в петле материала (т.е. m=1). Коэффициент f будет равен 1. При двенадцати участках полосы в петле (т.е. m=2) коэффициент f, как описано выше, будет равен 2,5.

Кроме того, многоступенчатое устройство было описано как содержащее пункт перфорирования и пункт литья под давлением, однако следует понимать, что это устройство может применяться для других практических задач и, следовательно, содержать другие пункты. Например, второй пункт обработки может содержать аппликаторы для вытяжных язычков, которые приваривают над соответствующими пробитыми отверстиями. Другим вариантом для второго пункта может быть аппликатор для открывающих устройств, относящихся к типу, содержащему винтовые пробки, и т.п.

Более того, следует понимать, что конструкция описанной системы подачи может быть изменена, не выходя из объема настоящего изобретения.

Аналогично, оба пункта многоступенчатого устройства, как вариант, могут размещаться на одной и той же вертикальной линии P₁ или на одной и той же горизонтальной линии Р₂.

Обрабатывающие инструменты 3а-с в первом пункте и устройство 21 для натяжения полосы соединены друг с другом посредством вышеописанной рычажной системы 25. Однако можно использовать альтернативные системы и устройства для соединения; например, можно использовать шариковые винтовые пары. Как вариант, можно с каждым инструментом, а также с устройством для натяжения полосы соединить серводвигатель.

Наконец, был описан один тип устройства 21 для натяжения полосы. Однако следует понимать, что это устройство может иметь другую конструкцию; при этом, например, можно использовать пневмоцилиндр. Как вариант, можно использовать натяжитель, описанный в патенте США № 6386851.

Предложено многоступенчатое устройство для обработки полосы упаковочного материала, содержащее первый пункт обработки для выполнения первого этапа обработки на полосе материала и второй пункт обработки для выполнения второго этапа обработки на полосе материала. Первый пункт обработки содержит первый обрабатывающий инструмент и, по меньшей мере, один второй обрабатывающий инструмент, установленный по потоку после первого, а второй пункт обработки содержит первый обрабатывающий инструмент. Устройство также содержит устройство для натяжения полосы материала, расположенное между первым и вторым пунктами обработки. Оба первых обрабатывающих инструмента неподвижно размещены в соответствующих пунктах обработки, а, по меньшей мере, второй обрабатывающий инструмент установлен в первом пункте обработки с возможностью перемещения относительно первого обрабатывающего инструмента в направлении вдоль полосы материала, а устройство для натяжения полосы выполнено с возможностью перемещения относительно обрабатывающих инструментов, размещенных в первом пункте обработки. Устройство имеет возможность быстрой и надежной переналадки для обработки полос упаковочного материала при производстве упаковок разных размеров. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.

1. Многоступенчатое устройство (1) для обработки полосы (2) упаковочного материала, содержащее первый пункт (3) обработки для выполнения первого этапа обработки на полосе (2) материала, второй пункт (5) обработки для выполнения второго этапа обработки на полосе (2) материала, при этом первый пункт (3) обработки содержит первый обрабатывающий инструмент (3а) и, по меньшей мере, один второй обрабатывающий инструмент (3b), установленный по потоку после первого, а второй пункт (5) обработки содержит первый обрабатывающий инструмент (5а), при этом многоступенчатое устройство также содержит устройство (21) для натяжения полосы (2) материала, которое установлено между первым и вторым пунктами (3, 5) обработки, отличающееся тем, что оба первых обрабатывающих инструмента (3а, 5а) установлены неподвижно в каждом соответствующем пункте (3, 5), указанный, по меньшей мере, второй обрабатывающий инструмент (3b) в первом пункте (3) обработки выполнен с возможностью перемещения относительно первого обрабатывающего инструмента (3а) в направлении вдоль полосы (2) материала и выполнен с возможностью размещения на первом расстоянии (L₁) от первого обрабатывающего инструмента (3а), и устройство (21) для натяжения полосы выполнено с возможностью перемещения и по существу постоянно находится на втором расстоянии (L_T) от обрабатывающего инструмента (3с) в первом пункте (3) обработки, ближайшем к устройству (21) для натяжения полосы, которое равно первому расстоянию (L₁), умноженному на коэффициент f, где

,

где m - целое число, кратное количеству участков полосы, расположенных в первом пункте (3) обработки, a n - количество обрабатывающих инструментов в первом пункте (3) обработки.

,

где m - целое число, кратное количеству участков полосы, расположенных в первом пункте (3) обработки, a n - количество обрабатывающих инструментов в первом пункте (3) обработки.

,

где m - целое число, кратное количеству участков полосы, расположенных в первом пункте (3) обработки, a n - количество обрабатывающих инструментов в первом пункте (3) обработки.