[001] A presente invenção refere-se ao domínio da embalagem deconjuntos de tampas empilhadas.
[002] Esse tipo de conjunto de tampas é geralmente aplicado nafabricação de embalagens metálicas, mais especificamente, latas, tais como latas usadas na indústria agroalimentar para enlatar comida ou bebida.
[003] Tais latas são compostas usualmente por corpo de lata etampa de lata que são fornecidos de forma separada à empresa que envasa a embalagem/lata.
[004] O fornecimento das tampas ao envasador consiste em geralna entrega de paletas carregadas de conjuntos de tampas empilhadas, cada pilha sendo inserida em uma embalagem que, em geral, possui a forma de um saco oblongo.
[005] Na produção dessas paletas de tampas, há a necessidadede otimização do processo que permite agrupar as tampas em pilhas, inserir as pilhas nas embalagens, fechar as embalagens e posicionar essas embalagens em uma paleta. A otimização do processo refere-se ao agrupamento de um maior número de pilhas nas embalagens, em um menor intervalo de tempo.
DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA
[006] Várias indústrias envasadoras estão envolvidas com o gerenciamento e a embalagem de objetos empilhados.
[007] O documento US4537010 descreve um processo automatizado de embalagem de tampas de lata, no qual uma lingueta situada na boca de um saco é presa entre um lábio e um membro de fixação, enquanto um sistema de vácuo puxa o saco para baixo para abri-lo. Um cone articulado é posteriormente inserido no saco e é aberto dentro do saco para permitir a inserção das tampas.
[008] O documento PT1559650 descreve uma máquina automática de colocação de tampas em sacos autoadesivos. Essa máquina utiliza um extrator de sacos montado em um conjunto de guias que correm por cima de uma linha de ensacamento, um dispositivo de deslocamento dos sacos, dois cilindros para a retenção dos sacos, um desses sendo portador de uma lingueta que é inserida dentro do saco, um jato de ar para abrir os sacos, um cone móvel que é inserido nos sacos, e cilindros de compactação.
BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
[009] O propósito da presente invenção é melhorar os processose os dispositivos conhecidos.
[0010] Com esse efeito, a invenção está relacionada a um processo de embalagem de um conjunto de tampas empilhadas, incluindo as seguintes etapas:- capturar uma embalagem vazia e achatada, que inclui uma entrada, fixando um terminal de vácuo na proximidade imediata da entrada da embalagem;- manter o terminal de vácuo ativado, retendo a embalagem, e produzir um jato de ar em direção à entrada da embalagem, de modo a abrir a entrada da embalagem;- manter o terminal de vácuo ativado, retendo a embalagem, e encaixar a entrada da embalagem aberta em um bocal de alimentação;- transferir para dentro da embalagem, através da entrada, um conjunto de tampas empilhadas, sendo que o conjunto de tampas passa pelo bocal de alimentação e pela entrada da embalagem até o interior da embalagem.
[0011] Outro objeto da invenção é um dispositivo de embalagempara conjuntos de tampas empilhadas, incluindo: - um terminal de vácuo e um bocal de alimentação, móveis um em relação ao outro;- um equipamento de produção de um jato de ar;- uma unidade de comando programada para a implementação do processo como definido acima.
[0012] A invenção permite assim passar de uma embalagem vaziae achatada para uma embalagem cheia de tampas em um número reduzido de operações, e envolvendo também um número reduzido de equipamentos.
[0013] O processo e o dispositivo de acordo com a invenção proporcionam dessa forma ganhos de custo e de eficiência. Ademais, a simplificação do processo e do material, usando poucas peças móveis, tem consequências positivas sobre o mantimento do material, aumentando sua robustez e vida útil.
[0014] O processo pode ademais incluir uma das características opcionais seguintes, ou um conjunto dessas características.
[0015] A produção de um jato de ar é mantida ativada depois daetapa de manter o terminal de vácuo ativado, retendo a embalagem, e produzir um jato de ar em direção à entrada da embalagem, de modo a abrir a entrada da embalagem; e durante toda a etapa de encaixar a entrada da embalagem aberta em um bocal de alimentação; de modo que a embalagem se expande durante a dita etapa de encaixar.
[0016] A embalagem é mantida retilínea fixando um segundo terminal de vácuo na traseira da embalagem.
[0017] A etapa de produzir um jato de ar em direção à entrada daembalagem é realizada alinhando a entrada da embalagem com o bocal de alimentação.
[0018] O jato de ar é produzido a partir do bocal de alimentação.
[0019] A etapa de encaixar a entrada da embalagem aberta em umbocal de alimentação é realizada deslocando-se o terminal de vácuo.
[0020] A etapa de transferir para dentro da embalagem um conjuntode tampas empilhadas é realizada empurrando-se o conjunto de tampas empilhadas através do bocal de alimentação com uma haste de deslocamento axial.
[0021] O dispositivo pode ademais incluir uma das característicasopcionais seguintes, ou um conjunto dessas características.
[0022] O terminal de vácuo está montado em uma ferramenta desuporte móvel e o bocal de alimentação está montado em uma ferramenta de alimentação que é fixa.
[0023] A ferramenta de alimentação inclui um trilho alinhado com obocal.
[0024] O equipamento de produção de um jato de ar inclui um bicode injeção de ar no bocal de alimentação.
[0025] O dispositivo inclui três terminais de vácuo alinhados.
[0026] O bocal de alimentação é biselado.
[0027] O bocal de alimentação inclui uma fenda para a passagemdo terminal de vácuo.
[0028] O dispositivo inclui uma haste de deslocamento axial adaptada para passar através do bocal de alimentação.
[0029] A invenção está também relacionada a um processo de embalagem de um conjunto de tampas empilhadas, incluindo as seguintes etapas:- capturar uma embalagem alongada com ao menos um terminal de vácuo montado em uma ferramenta de suporte;- deslocar a ferramenta de suporte, levando a embalagem, até uma posição onde uma entrada da embalagem coopera com uma ferramenta de alimentação;- imobilizar a embalagem com ao menos um equipamento de imobilização montado na ferramenta de suporte e disposto em volta da embalagem; - transferir para dentro da embalagem um conjunto de tampas empilhadas.
[0030] Outro objeto da invenção é um dispositivo de embalagempara conjunto de tampas empilhadas, incluindo:- uma ferramenta de suporte adaptada a ser montada em um braço robótico;- ao menos um terminal de vácuo montado na ferramenta de suporte;- ao menos um equipamento de imobilização montado na fer-ramenta de suporte junto com o pelo menos um terminal de vácuo;- uma unidade de comando programada para acionar em co-ordenação o ao menos um terminal de vácuo e o ao menos um equipamento de imobilização.
[0031] O processo pode ademais incluir uma das características opcionais seguintes, ou um conjunto dessas características.
[0032] Após a etapa de transferir para dentro da embalagem umconjunto de tampas empilhadas, o processo inclui uma etapa de comprimir o conjunto de tampas contra o ao menos um equipamento de imobilização constituído por um batente.
[0033] O conjunto de tampas é mantido comprimido entre o batentee outro equipamento de imobilização constituído por uma garra frontal.
[0034] A etapa de manter retilínea uma embalagem alongada é realizada mantendo a embalagem entre um terminal de vácuo frontal e um terminal de vácuo traseiro, montados alinhados na ferramenta de suporte.
[0035] A etapa de deslocar a ferramenta de suporte até uma posição de cooperação com uma ferramenta de alimentação é realizada depois de abrir uma entrada da embalagem.
[0036] A etapa de deslocar a ferramenta de suporte até uma posição de cooperação com uma ferramenta de alimentação é realizada en- caixando a abertura da embalagem em um bocal de alimentação da ferramenta de alimentação.
[0037] A etapa de imobilizar a embalagem com ao menos um equipamento de imobilização é realizada com um batente adaptado para cooperar com a extremidade da embalagem oposta à entrada.
[0038] A etapa de imobilizar a embalagem com ao menos um equipamento de imobilização é realizada com ao menos uma garra adaptada para cooperar com a parte lateral da embalagem.
[0039] O dispositivo pode ademais incluir uma das característicasopcionais seguintes, ou um conjunto dessas características.
[0040] O dispositivo inclui um terminal de vácuo frontal e um terminal de vácuo traseiro montados e alinhados em uma haste da ferramenta de suporte.
[0041] Os terminais de vácuo estão montados na haste cada um pormeio de um cilindro permitindo um deslocamento transversal à haste de cada terminal de vácuo.
[0042] O ao menos um equipamento de imobilização inclui um batente montado na haste e alinhado com os terminais de vácuo.
[0043] O ao menos um equipamento de imobilização inclui umagarra frontal montada na haste e adaptada para atuar de um lado e do outro da linha dos terminais de vácuo.
[0044] O ao menos um equipamento de imobilização inclui umagarra central, montada na haste, e adaptada para atuar de um lado e do outro do terminal de vácuo traseiro.
[0045] A unidade de comando é também programada para acionarum equipamento de abertura de embalagem.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS
[0046] A invenção é explicada abaixo pela descrição de um modopreferido de realização, dado como exemplo, em referência às figuras, nas quais: - a figura 1 é uma vista em perspectiva de um dispositivo de acordo com a invenção;- as figuras 2 a 7 são vistas parciais em perspectiva do dis-positivo da figura 1 em várias etapas ilustrativas do processo de acordo com a invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DAS FIGURAS
[0047] A figura 1 mostra dispositivos adaptados para a embalagemde conjuntos de tampas. Esses dispositivos incluem uma ferramenta de suporte 1 montada em um braço robótico 2 e uma ferramenta de alimentação 3.
[0048] Estas ferramentas 1, 3 podem ser inseridas em uma linha deprodução de tampas de latas, em conformidade com os padrões da indústria do envasamento. Para situar estas ferramentas 1, 3 em uma tal linha de produção, diz-se que, a montante da ferramenta de suporte 3, as tampas são fabricadas e empilhadas horizontalmente; e a jusante da ferramenta de suporte, as tampas empilhadas e embaladas são paleti- zadas e preparadas para expedição, por exemplo usando uma ferramenta de paletização 22 (figura 1).
[0049] Nesse contexto, a ferramenta de alimentação 3 é capaz defornecer conjuntos de tampas empilhadas. Essa ferramenta de alimentação 3 inclui um trilho 4 e um bocal de alimentação 5 acoplado no final desse trilho 4.
[0050] No presente exemplo, as tampas possuem uma forma dedisco e, sendo empilhadas umas atrás das outras, elas formam uma pilha cilíndrica horizontal que é esquematizada pelo cilindro 6 que, na figura 1, está representado mantido pela ferramenta de suporte 1. Esse cilindro 6 de tampas empilhadas será chamado de conjunto de tampas na presente descrição.
[0051] O bocal de alimentação 5 tem aqui uma forma tubular bise- lada em sua extremidade, de um diâmetro superior ao diâmetro dos conjuntos de tampas 6, de modo que um conjunto de tampas 6 possa ser conduzido no trilho 4 até o bocal de alimentação 5, e possa passar através do bocal de alimentação 5 para ser transferido em uma embalagem 12 como explicado mais abaixo.
[0052] Para tal fim, a ferramenta de alimentação 3 inclui ainda umahaste de deslocamento axial 19 móvel paralelamente ao trilho 4 e adaptada para empurrar um conjunto de tampas 6 através do bocal de alimentação 5 (vide figura 7).
[0053] O bocal de alimentação 5 apresenta uma fenda 26 de modoque ele é aberto na sua parte superior.
[0054] A ferramenta de alimentação 3 também inclui um bico de injeção de ar 16 ligado a uma fonte de ar comprimido (não representada) e adaptado para produzir um jato de ar dentro do bocal de alimentação 5.
[0055] A ferramenta suporte 1, por sua vez, inclui três terminais devácuo que são, no presente exemplo, uma ventosa frontal 8, uma ventosa central 9 e uma ventosa traseira 10, montadas em uma haste 7. Essas ventosas 8, 9, 10 estão ligadas a uma bomba de vácuo (não representada) de modo a poder capturar e segurar por vácuo uma embalagem 12 (vide figuras 2 a 6). Ademais, cada ventosa 8, 9, 10 está montada em um cilindro 13, 14, 15 que lhe permite uma translação transversal à haste 7, entre uma posição alta, onde a ventosa está próxima da haste 7; e uma posição baixa, onde a ventosa está afastada da haste 7.
[0056] A ferramenta suporte 1 inclui também uma garra central 17 euma garra frontal 18, essa última sendo disposta do lado da ventosa frontal 8. Essas garras 17, 18 são adaptadas para imobilizar um conjunto de tampas 6 como mostrado na figura 1.
[0057] Frise-se que esta representação do conjunto de tampas 6preso pelas garras 17, 18 é esquemática, tendo em vista que o conjunto de tampas 6 será inserido na sua embalagem 12 quando estará nessa posição. Mas para a clareza da figura 1, a embalagem 12 não foi representada.
[0058] As garras 17, 18 são de construção similar a um par de mordentes 20 acionados por atuadores 21 adaptados para afastar e aproximar um do outro os mordentes de um par, com a diferença no comprimento dos mordentes, a garra central 17 sendo mais comprida que a garra frontal 18. A garra central 17 opera ao longo de uma ampla dimensão na parte central do conjunto de tampas 6, e a garra frontal 18 opera só na extremidade do conjunto de tampas 6.
[0059] Um batente 11 está também montado na extremidade dahaste 7, do lado oposto à ventosa frontal 8, e serve para bloquear a extremidade do conjunto de tampas 6.
[0060] Além disso, o movimento da ferramenta de suporte 1 é providenciado pelo braço robótico 2. A extremidade do braço robótico 2 está acoplada à haste 7 de modo que a ferramenta de suporte 1 possa ocupar qualquer posição no raio de ação do braço robótico 2.
[0061] As posições de trabalho da ferramenta de suporte 1 incluemuma posição de cooperação com a ferramenta de paletização 22 para depositar o conjunto de tampas 6 sobre um palete 23. A ferramenta de suporte 1 é assim adaptada para lotar paletes 23 depositando neles séries de conjuntos de tampas 6 com suas garras 17, 18 através da mobilidade providenciada pelo braço robótico 2.
[0062] Esses conjuntos 6 são preparados durante a cooperação daferramenta de suporte 1 com a ferramenta de alimentação 3, como descrito a seguir.
[0063] Ademais, os dispositivos descritos estão conectados a umaunidade de comando clássica (não representada) programada para a realização das seguintes operações.
[0064] As figuras 2 a 6 representam várias etapas da operação deembalagem de um conjunto de tampas 6. Nestas figuras, a ferramenta de suporte 1 está esquematizada para as figuras aparecerem mais claras: só a haste 7 e as ventosas 8, 9, 10 estão desenhadas, sendo que as garras 17, 18 foram omitidas no desenho para destacar a cooperação das ventosas 8, 9, 10 e da embalagem 12.
[0065] A primeira etapa, representada na figura 2, é a captura deuma embalagem 12. Para alcançar esta posição, as garras 17, 18 são abertas ao máximo e os cilindros 13, 14, 15 são acionados para colocar as três ventosas 8, 9, 10 na posição baixa.
[0066] O braço robótico 2 leva depois a ferramenta de suporte 1acima de um depósito 24 contendo embalagens 12 que estão achatadas e empilhadas.
[0067] A seguir, o braço robótico 2 ou os cilindros 13, 14, 15 fazemdescer a ferramenta de suporte 1 até as ventosas 8, 9, 10 virem em contato com a embalagem 12 de cima; a bomba de vácuo é depois acionada para a embalagem 12 ficar retida contra as ventosas 8, 9, 10; e o braço robótico 2 leva a seguir a ferramenta de suporte 1 de volta à posição acima do depósito 24, levantando a embalagem 12 capturada para chegar à posição ilustrada na figura 2.
[0068] Frise-se que o deslocamento do braço robótico 2 em relaçãoao depósito 24 é pilotado de modo que a ventosa frontal 8 venha ao contato da embalagem 12 em uma zona de proximidade imediata da entrada 25 da embalagem 12. Preferencialmente a ventosa frontal 8 é colocada a 100mm da entrada 25 e no máximo a 150mm.
[0069] A partir deste momento, os cilindros 13, 14, 15 podem seracionados para colocar as três ventosas 8, 9, 10 na posição alta, ou em uma posição intermediária entre a posição baixa e a posição alta.
[0070] Com referência à figura 3, o braço robótico 2 desloca depoisa ferramenta de suporte 1 até a ferramenta de alimentação 3, em qualquer lugar que fique a ferramenta de alimentação 3 ao alcance do braço robótico 2, e coloca a embalagem 12 no alinhamento com a ferramenta de alimentação 3 de modo a apresentar a entrada 25 ao nível do bocal de alimentação 5, de preferência a uma distância de 10mm, e no máximo a uma distância de 20mm.
[0071] Preferencialmente, o braço robótico 2 coloca a embalagem12 de modo que a entrada 25 fique alinhada com a ponta da extremidade biselada do bocal de alimentação 5.
[0072] Como aparece na figura 3, o bico de injeção de ar 16 estáfixado na parede do bocal de alimentação 5, e atravessa essa parede de forma a poder injetar um jato de ar dentro do bocal de alimentação 5. Ademais, o bico de injeção de ar 16 está posicionado obliquamente nessa parede, virado para a saída do bocal de alimentação 5 e, mais especificamente, virado para a ponta da extremidade biselada do bocal de alimentação 5. O jato de ar saindo pelo bocal de alimentação 5 tem assim a vantagem de ser um fluxo laminar.
[0073] Esse jato de ar é depois ativado, como ilustrado na figura 4,e o fluxo laminar saindo do bocal de alimentação 5 encontra a entrada 25 da embalagem 12 que está mantida pela ventosa frontal 8 aplicada suficientemente perto da entrada 25 para que essa entrada 25 tenha como única opção a de se abrir como se vê na figura 4.
[0074] A figura 5 ilustra o passo seguinte no qual, quando a entrada25 estiver assim aberta, o braço robótico 2 desloca a embalagem 12 em direção ao bocal de alimentação 5. Durante essa operação, o jato de ar é mantido ativado de modo que a embalagem 12 vá se expandindo à medida que ela avança em direção ao bocal de alimentação 5. Por isso, a embalagem 12 aparece na figura 5 tanto mais expandida como mais próxima do bocal de alimentação 5, comparado com a figura 4.
[0075] A parte inferior da entrada 25 da embalagem 12 está agoraabaixo da extremidade do bocal de alimentação 5 porque a entrada 25 foi alinhada no início com a ponta da extremidade biselada do bocal de alimentação 5, e que foi depois aberta para baixo com a ventosa frontal 8 impedindo qualquer movimento para cima.
[0076] Desse modo, o deslocamento da embalagem 12 em direçãoao bocal de alimentação 5 conduz a um encaixe da entrada 25 da embalagem 12 no bocal de alimentação 5.
[0077] O encaixe é facilitado pelo bisel do bocal de alimentação 5,até que a embalagem 12 atinja a posição da figura 6. A fenda 26 permite não deformar a embalagem 12 na zona da sua cooperação com a ventosa frontal 8 durante essa fase de encaixe, isso para não perturbar a fixação da ventosa frontal 8 na embalagem 12.
[0078] Nessa posição da figura 6, quando o jato de ar é mantido emfunção, a embalagem 12 acaba de se expandir e fica pronta para a transferência do conjunto de tampas 6 para o interior da embalagem 12.
[0079] Na figura 6, o conjunto de tampas 6 está no trilho 4 da ferramenta de alimentação 3, pronto para ser transferido para a embalagem 12. O conjunto de tampas é depois empurrado longitudinalmente com a haste de deslocamento axial 19 para passar por dentro do bocal de alimentação 5 até o interior da embalagem 12.
[0080] A posição final depois dessa operação está ilustrada na figura 7, que é uma vista esquemática onde a ferramenta de suporte 1 e a embalagem 12 não estão representadas para mostrar a posição da haste de deslocamento axial 19 depois de ter empurrado o conjunto de tampas 6 até o fundo da embalagem 12. Ademais, a haste de deslocamento axial 19 é acionada por um cilindro que também não foi representado.
[0081] O conjunto de tampas 6 em fase de transferência para a embalagem 12 aparece, em relação à ferramenta de suporte 1, como na figura 1. Durante a transferência, as garras 17, 18 podem ser apertadas até virem tocar levemente as bordas da embalagem 6. Os mordentes 20 atuam assim como guias para manter lateralmente a embalagem 12 durante a passagem do conjunto de tampas 6. Em uma alternativa não representada nos desenhos, os mordentes 20 são munidos de unhas inferiores adaptadas a manter por baixo a embalagem 12 de modo a complementar a função de guias laterais dos mordentes 20 por uma função de apoio e de sustentação.
[0082] Os cilindros 13, 14, 15 podem ser acionados para ajustar aaltura das três ventosas 8, 9, 10, isto é, a altura da embalagem 12, para a cooperação entre a embalagem e as garras 17, 18.
[0083] No final da transferência, a haste de deslocamento axial 19empurra o conjunto de tampas 6 até que ela seja pressionada com a embalagem 12 contra o batente 11, e a haste de deslocamento axial exerça uma compressão axial no conjunto de tampas 6. O conjunto de tampas 6 sendo deformável porque constituído de elementos agregados, ele poderia ter tendência a flexionar por flambagem devido à compressão axial. As funções de guias laterais, e eventualmente de apoio e sustentação, das garras 17, 18 permitem impedir tal flambagem e garantem que o conjunto de tampas 6 permaneça retilíneo.
[0084] As garras 17, 18 são depois acionadas para prensar o conjunto de tampas 6 com suficiente força para a contenção das tampas na embalagem e o mantimento da compressão axial entre a garra frontal 18 e o batente 11.
[0085] As ventosas 8, 9, 10 podem ser desativadas a qualquer momento onde a embalagem já não precisa do mantimento que elas fornecem.
[0086] O braço robótico 2 desloca a seguir a ferramenta de suporte1 para transportar o conjunto de tampas 8 assim mantido nas garras 17, 18 até a ferramenta de paletização 22, eventualmente passando antes por outras instalações realizando operações suplementares conhecidas tais como colagem da embalagem.
[0087] Tendo sido descrito um exemplo de concretização preferido,deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis variações, sendo limitado tão somente pelo teor das reivindicações apensas, aí incluídos os possíveis equivalentes. Por exemplo, o bico de injeção de ar e/ou o bocal de alimentação podem ser montados na ferramenta de suporte 1, com movimento possível relativamente às ventosas 8, 9, 10 e às garras 17, 18.