PL232506B1 - Urządzenie do napełniania i zamykania denka butelką z aplikatorem słomek oraz sposób umieszczania współosiowego elastycznej słomki w pionowym obwodowym kanale butelki - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do napełniania i zamykania denka butelką z aplikatorem słomek zawierające moduł M1 do aplikacji kapsułek do którego jest połączony strumień saszetek/kapsułek oraz strumień otwartych denek, który jest połączony z modułem M2 do aplikacji denek na butelkach do którego są wprowadzane strumień denek wypełnionych, który jest wyprowadzany z modułu M1 oraz strumień butelek bez podwójnych denek i powstały strumień w module M2 jest połączony z modułem M3 do aplikacji słomek znamienny tym, że moduł M3 zawiera orientator (16) z detektorem położenia do umieszczania butelek z kanałem na słomkę oraz głowicę aplikatora słomek (17) do przenoszenia słomek z zasobnika słomek (15) do kanału butelki współosiowo do ich osi oraz mechanizm dociskowy (18) do przemieszczania pionowego w dół słomki w kanale butelki w stronę denka oraz sposób umieszczania współosiowego elastycznej słomki w pionowym obwodowym kanale butelki oraz jej obniżania pionowego w denku butelki.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do napełniania i zamykania denka butelką z aplikatorem słomek oraz sposób umieszczania współosiowego elastycznej słomki w pionowym obwodowym kanale butelki. Wynalazek ma zastosowanie w przemyśle opakowaniowym dla przemysłu spożywczego.

Z patentu europejskiego EP14752674 znany jest zestaw butelki ze słomką i podwójnym dnem oraz sposób wytwarzania napoju z żelowymi kulkami smakowymi wykorzystujący zestaw butelki ze słomką i podwójnym dnem charakteryzujący się tym, że w dolnej części korpusu butelki istnieje wgłębienie zakryte od zewnętrznej strony denkiem, stanowiącym drugie dno, przy czym denko po osadzeniu na korpusie butelki tworzy przestrzeń do umieszczenia pojemnika z dodatkowymi stałymi, rozpuszczalnymi składnikami napoju, a butelka posiada pionowe zagłębienie przez całą wysokość powierzchni cylindrycznej butelki do umieszczenia słomki o średnicy d, natomiast zestaw butelki ze słomką i podwójnym dnem jest zabezpieczony folią termokurczliwą posiadającą perforację i/lub taśmę łączącą na całym obwodzie na wysokości połączenia butelki z drugim dnem, przy czym drugie denko posiada od wewnętrznej strony kieszeń obwodową do umieszczenia dolnego fragmentu słomki, tak że butelka z podwójnym dnem mieści prostoliniową słomkę o długości większej od głębokości butelki, przy czym środkowy i górny fragment słomki jest umieszczony w całości w zagłębieniu butelki z podwójnym dnem. Wspomniany sposób polega na wytwarzania napoju z żelowymi kulkami smakowymi do dystrybucji w handlu detalicznym przy czym obejmuje następujące czynności:

a) butelkę posiadającą pionowe zagłębienie przez całą wysokość powierzchni cylindrycznej rozdmuchuje się z przygotowanej preformy na butelczarce w tzw. technologii wydmuchu z preformy,

b) napój nalewa się do butelki na maszynie rozlewniczej,

c) butelkę zamyka się nakrętką,

d) umieszcza się słomkę w pionowym zagłębieniu butelki,

e) na butelkę nakłada się folię termokurczliwą i przesyła się do tunelu termicznego, gdzie folia ulega obkurczeniu termicznemu,

f) napoje z żelowymi kulkami smakowymi umieszczone w zestawach butelek ze słomką i podwójnym dnem pakuje się w wielopaki, przy czym równolegle podaje się na linię produkcyjną osobnym strumieniem denka wykonane na wtryskarce i dostarczone przez podmiot zewnętrzny. Pomiędzy czynnościami d) i e) umieszcza się zamknięty pojemnik z kulkami żelowymi w drugim denku oraz łączy się drugie denko (2) z butelką (1) ze słomką.

W etapie d) tj. umieszczania słomki w pionowym kanale butelki istnieje ryzyko zgniecenia słomki spowodowane nienależytym współosiowym umieszczeniu do osi butelki słomki i przez to zmiażdżeniem słomki, która przy wsuwaniu w denko jest dodatkowo narażona na deformację lub/i rozwarstwienie jej górnych i dolnych krawędzi i przez to spowodowanie u konsumenta dyskomfortu lub niemożliwości jej użycia. Dodatkowo istnieje ryzyko uszkodzeń kanałów butelki i denka do jakiego może dochodzić w trakcie produkcji gdy słomka zostanie źle umieszczona na etapie wkładania w kanał butelki oraz obniżania do denka. Co więcej poszukiwana jest metoda szybka, tj. pozwalająca na wytwarzanie zestawów słomek z butelką nie mniejszą niż 135 / zestawów na minutę. Celem wynalazku jest zapewnienie takiego urządzenia i sposobu wytwarzania, który rozwiąże wspomniane problemy. Nieoczekiwanie, opisane problemy rozwiązał prezentowany wynalazek.

Pierwszym przedmiotem wynalazku jest urządzenie do napełniania i zamykania denka butelką z aplikatorem słomek zawierające moduł do aplikacji kapsułek, do którego jest połączony strumień saszetek/ kapsułek oraz strumień otwartych denek, który jest połączony z modułem do aplikacji denek na butelkach do którego są wprowadzane strumień denek wypełnionych, który jest wyprowadzany z modułu do aplikacji kapsułek oraz strumień butelek bez podwójnych denek i powstały strumień w module modułem do aplikacji denek jest połączony z modułem do aplikacji słomek charakteryzujący się tym, że moduł do aplikacji słomek zawiera orientator z fotooptycznym detektorem położenia do umieszczania butelek z kanałem na słomkę oraz głowicę aplikatora słomek do przenoszenia słomek z zasobnika słomek do kanału butelki współosiowo do ich osi oraz mechanizm dociskowy do przemieszczania pionowego w dół słomki w kanale butelki w stronę denka. Równie korzystnie moduł do aplikowania kapsułek zawiera głowicę wyposażoną w ssawki podciśnieniowe do pobierania kapsułki z zasobnika i umieszczania ich centralnie w denkach podawanych z zasobnika, które są transportowane dalej za pomocą transportera denek z kapsułkami. Korzystniej moduł do aplikacji denek zawiera głowicę chwytakową

PL 232 506 B1 przenoszącą w ruchu obrotowo-sekwencyjnym butelki nad denka utrzymywane za pomocą przeciwbieżnie pracujących pasów z griperami obracającymi denka do chwili ich zamknięcia na butelkach albo mechanizm zatrzaskujący denka na butelce. Alternatywnym rozwiązaniem jest system bez funkcji zamykania denek na butelce metodą obrotu, wykonujący wyłącznie czynność zamykania denka poprzez wcisk butelki do denka a zaczepienie obu elementów zapewniają elastyczne wypustki gwintu na butelce i denku.

Drugim przedmiotem wynalazku jest sposób umieszczania współosiowego elastycznej słomki w pionowym obwodowym kanale butelki oraz jej obniżania pionowego w denku butelki obejmujący:

- podawanie słomek do aplikatora słomek transporterem wejściowym,

- przed wykonaniem operacji zakładania słomek, orientowanie butelek radialnie w zespole orientatora wykorzystującego detektor położenia i mechanizm obrotowy rotacji orientatora,

- zakładanie słomek na butelkach za pomocą manipulatora napędzanego serwomechanizmem, wyposażonego w głowicę aplikatora słomek z mechanicznymi szczypcami pobierającymi słomki z zasobnika słomek,

- przesuwanie słomek pionowo w dół w kanale butelki za pomocą manipulatora z chwytakami, wykonujący ruchy multiplikowane chwytakiem wkładającym słomki w bruzdę butelki dociskając je do butelek i przesuwając w dół zagłębienia w denku,

- dociskanie butelek za pomocą mechanizmu dociskowego napędzanego siłownikiem pneumatycznym charakteryzujący się tym, że zakładanie słomki w butelkach przeprowadza się z prędkością 0,2 m/s a przesuwanie słomek w dół kanału butelki rozpoczyna się z prędkością 0,05 m/s i kończy z prędkością 0,005 m/s.

Butelka ze słomką wytworzona wg urządzenia i sposobu wynalazku nie jest uszkodzona, w szczególności w miejscu kanału i denka a słomka nie ulega zgnieceniom czy to wzdłużnym czy krawędziowym. Możliwe jest szybsze wytwarzanie butelki ze słomką z prędkością 200 zestawów na minutę.

Przykładowe realizacje wynalazku przedstawiono na rysunku, na którym fig. 1 obrazuje aplikator kapsułek do denek urządzenia, fig. 2 aplikator denek na butelkach urządzenia, fig. 3 aplikator słomek urządzenia a fig. 4 przedstawia schemat urządzenia wielofunkcyjnego automatu napełniającego i zamykającego denka z aplikatorem słomek.

Urządzenie zostało zaprojektowane jako automat wielofunkcyjny, łączący i realizujący trzy podstawowe funkcje: aplikacja kapsułek do denek, aplikacja denek na butelkach i aplikacja słomek. Realizacja powyższych funkcji urządzenia następuje w oparciu o zespół trzech manipulatorów (moduł 1, 2 i 3) zarządzanych centralnie sterownikiem PLC lub w układzie autonomicznym współpracujących w komunikacji sygnałowej modbus, stanowiący w istocie urządzenie wielofunkcyjne (robot wielofunkcyjny). Schemat urządzenia wielofunkcyjnego został przedstawiony na fig. 4, gdzie M1 to moduł M1 czyli aplikator kapsułek do denek, M2 to moduł M2 czyli aplikator denek na butelkach, M3 to moduł M3 czyli aplikator słomek, na fig. 4 symbol 1 przedstawia strumień kapsułek/ saszetek, 2 przedstawia strumień otwartych denek, 3 obrazuje strumień denek wypełnionych, 4 przedstawia strumień butelek bez podwójnych denek a 5 symbolizuje strumień butelek z umocowanymi denkami i słomkami. Moduł M1 czy aplikator kapsułek do denek przedstawiony na figurze 1 realizuje funkcję napełniania pustych denek kapsułami/saszetkami z żelowymi kulkami, w oparciu o karuzelowy manipulator zbudowany z obrotowej głowicy 8 wyposażonej w ssawki podciśnieniowe, które pobierają kapsułki z zasobnika 7 i następnie umieszczają je centralnie w denkach podawanych z zasobnika denek 6 i transportowanych dalej za pomocą transportera denek z kapsułkami 9. Aby zapewnić synchronizację strumieni denek i kapsułek ze ssawkami głowicy, transportery denek i kapsułek, wyposażone są w ślimaki rozdzielające i gwiazdy pozycjonujące na wejściu każdego ze strumieni. Ruch obrotowy głowicy karuzeli zapewnia silnik elektryczny wyposażony w przekładnię z motovariatorem lub inverter umożliwiający regulację prędkości i wydajności urządzenia. Wymagane podciśnienie w końcówkach ssawek zapewnia pompa inżektorowa. Moduł 2, czyli aplikator denek na butelkach przedstawiono na figurze 2. Moduł M2 realizuje funkcję zakładania i zamykania denek na butelkach z mechanizmem kontrolowanego obrotu, wyposażony w sprzęgło magnetyczne z regulowanym momentem siły zamykania. Praca modułu 2 realizowana jest z wykorzystaniem dwóch transporterów płytkowych zsynchronizowanych z obrotowym manipulatorem umieszczonym na obrotowym ramieniu sterowanym serwonapędem, wyposażonym w głowicę chwytakową 12 przenoszącą w ruchu obrotowo-sekwencyjnym butelki z jednego na drugi transporter. Napełnione i zamknięte butelki podawane są z linii rozlewniczej transporterem płytkowym butelek 10. Równolegle z transporterem butelek 10 wychodzących z modułu 1 aplikatora, na transporterze denek 11 podawane są współliniowo napełnione denka w odpowiednim odstępie pod ramię manipulatora

PL 232 506 B1 z 6-gniazdową głowicą chwytakową butelek 12. Zadaniem głowicy chwytakowej butelek 12 zamykarki jest uchwycenie butelek za szyjki, umieszczenie ich na zorientowanych szeregowo denkach i przytrzymanie w tej pozycji do zakończenia fazy zamykania. Zadanie to spełniają elastyczne wkładki w głowicy wyposażone w napęd pneumatyczny. Jednocześnie przeciwbieżnie pracujące pasy ze specjalnymi griperami 13 obracają denka do chwili ich zamknięcia na butelkach. Mechanizm napędu pasów wyposażony został w sprzęgło magnetyczne gwarantujące delikatny i kontrolowany moment siły zakręcania. Alternatywnym rozwiązaniem w miejsce mechanizmu obrotu i dokręcania drugiego denka do butelki, może być mechanizm wciskający butelkę pomiędzy zatrzaskowe elementy gwintu uformowanego na obwodzie butelki oraz denka, bez wykonywania funkcji obrotu jednego elementu (denka) względem drugiego (butelki). Aplikator denek wyposażono w zespół napędu o mechanicznej lub elektrycznej (inwerterowej) regulacji prędkości i wydajności, czujniki fotooptyczne oraz sterownik PLC. Moduł M3 urządzenia to aplikator słomek przedstawiony na figurze 3. Moduł 3 realizuje funkcję umieszczania słomek w specjalnych przetłoczeniach na butelkach. Butelki podawane są do aplikatora słomek transporterem wejściowym 14. Przed wykonaniem operacji zakładania słomek, butelki zostają zorientowane radialnie w specjalnym zespole orientatora 16 wykorzystującego fotooptyczny detektor położenia i mechanizm obrotowy rotacji orientatora. Zasadniczą operację zakładania słomek na butelkach wykonuje manipulator napędzany serwomechanizmem, wyposażony w głowicę aplikatora słomek 17 z mechanicznymi szczypcami pobierającymi słomki z zasobnika słomek 15, następnie po wykonaniu obrotu słomka trafia w określone miejsce na butelce z prędkością 0,2 m/s. Słomki podawane są z zasobnika w zamkniętych owijkach celofanowych w formie konfekcjonowanej wstęgi. Ramię manipulatora ze ssawkami wykonuje precyzyjnie kontrolowane ruchy multiplikowane chwytakiem wkładającym słomki w bruzdę butelki dociskając je do butelek i przesuwając w dół zagłębienia w denku, początkowo z prędkością 0,05 m/s kończąc z prędkością 0,005 m/s. Aby ta operacja mogła zostać wykonana precyzyjnie, butelki są krępowane z góry poprzez mechanizm dociskowy 18 napędzany siłownikiem pneumatycznym i następnie przenoszone transporterem wyjściowym słomek 19. Figura 3 prezentuje moduł 3 aplikatora słomek. Wszystkie moduły automatu zostały zintegrowane mechanicznie, elektrycznie i sygnałowo w oparciu o sterownik centralny PLC, inwertery oraz serwodriver'y lokalne - gwarantujące stabilne, dokładne i powtarzalne sekwencje ruchów i poszczególnych funkcji. Umieszczone słomki w kanale butelki nie uległy zmiażdżeniu osiowemu ani jej górnych i dolnych krawędzi. Butelki nie posiadały zniszczonych kanałów ani denek. Wydajność wytwarzania zestawów słomek z butelkami wynosiła maksimum 200 kpl (butelka z denkiem i słomką) / minutę.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do napełniania i zamykania denka butelką z aplikatorem słomek zawierające moduł (M1) do aplikacji kapsułek, do którego jest połączony strumień saszetek / kapsułek oraz strumień otwartych denek (2), który jest połączony z modułem (M2) do aplikacji denek na butelkach do którego są wprowadzane strumień denek wypełnionych (3), który jest wyprowadzany z modułu (M1) oraz strumień butelek bez podwójnych denek (4) i powstały strumień w module (M2) jest połączony z modułem (M3) do aplikacji słomek, znamienne tym, że moduł (M3) zawiera orientator (16) z fotooptycznym detektorem położenia do umieszczania butelek z kanałem na słomkę oraz głowicę aplikatora słomek (17) do przenoszenia słomek z zasobnika słomek (15) do kanału butelki współosiowo do ich osi oraz mechanizm dociskowy (18) do przemieszczanie pionowego w dół słomki w kanale butelki w stronę denka.
2. 2. Urządzenie wg zastrz. 1, znamienne tym, że moduł (M1) zawiera głowicę (8) wyposażoną w ssawki podciśnieniowe do pobierania kapsułki z zasobnika (7) i umieszczania ich centralnie w denkach podawanych z zasobnika denek (6), które są transportowane dalej za pomocą transportera denek z kapsułkami (9).
3. 3. Urządzenie wg zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że moduł (M2) zawiera głowicę chwytakową 12 przenoszącą w ruchu obrotowo-sekwencyjnym butelki nad denka utrzymywane za pomocą przeciwbieżnie pracujące pasy z griperami 13 obracające denka do chwili ich zamknięcia na butelkach albo mechanizm zatrzaskujący denka na butelce.
4. 4. Sposób umieszczania współosiowego elastycznej słomki w pionowym obwodowym kanale butelki oraz jej obniżania pionowego w denku butelki obejmujący:

   - podawanie słomek do aplikatora słomek transporterem wejściowym 14,

   PL 232 506 Β1

   - przed wykonaniem operacji zakładania słomek, orientowanie butelek radialanie w zespole orientatora 16 wykorzystującego detektor położenia i mechanizm obrotowy rotacji orientatora,

   - zakładanie słomek na butelkach za pomocą manipulatora napędzanego serwomechanizmem, wyposażonego w głowicę aplikatora słomek 17 z mechanicznymi szczypcami pobierającymi słomki z zasobnika słomek 15,

   - przesuwanie słomek pionowo w dół w kanale butelki za pomocą manipulatora ze ssawkami wykonujący ruchy multiplikowane chwytakiem wkładającym słomki w bruzdę butelki dociskając je do butelek i przesuwając w dół zagłębienia w denku,

   - dociskanie butelek za pomocą mechanizmu dociskowego 18 napędzanego siłownikiem pneumatycznym znamienny tym, że zakładanie słomki w butelkach przeprowadza się z prędkością 0,2 m/s a przesuwanie słomek w dół kanału butelki rozpoczyna się z prędkością 0,05 m/s i kończy z prędkością 0,005 m/s.