BR102018072404A2 - Máquina automática para montar caixa de papelão - Google Patents

Abstract

máquina automática para montar caixa de papelão a invenção refere-se a uma máquina automática para dobrar folha de papelão, previamente cortada e vincada, e para montagem de uma caixa do tipo com tampa em forma de aba. a máquina é constituída de uma estrutura composta de cavaletes ladeados e geminados (1), de um magazine externo (2) onde são empilhadas as folhas de papelão previamente cortadas, vincadas e adesivadas, de um mecanismo de alimentação das folhas de papelão que consiste de um elevador (4), de uma mesa bipartida (5) com movimento de abertura e fechamento, de um transportador vertical (6) com ventosas (61), de um transportador horizontal (7) com pinças (71), de um conjunto de prensagem (8) com um martelo (84) fixado por meios rápidos na haste de um atuador (82) e de um conjunto da matriz (9) com suportes laterais (91) deslocáveis transversal e longitudinalmente e um carro (102).

Description

“MÁQUINA AUTOMÁTICA PARA MONTAR CAIXA DE PAPELÃO”

INTRODUÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a uma inovadora máquina automática para dobrar folha de papelão, previamente cortada e vincada e para montagem de uma caixa, tal como geralmente empregada em caixas de sapatos.

ESTADO DA TÉCNICA

[002] Os processos convencionais para montagem de caixas de papelão são manuais, sendo necessário profissionais treinados para executá-los. Esses processos manuais de montagem de caixas de papelão se caracterizam por trabalho repetitivo, cujos profissionais, frequentemente, tendem a sofrer de doenças ocupacionais, tais como as lesões de esforço repetitivo - LER. Também por ser um processo manual e repetitivo podem ocorrer problemas de montagem como irregularidades no esquadro da peça processada ou o descolamento das partes de fixação da mesma por depender de um esforço físico operacional.

[003] O documento de patente BR 10 2015 018914-1 descreve uma máquina automática para dobra e montagem de caixas de papelão que compreende os seguintes conjuntos de componentes:

• uma estrutura com uma mesa dotada de uma abertura para a entrada do mecanismo de dobra e montagem da caixa;

• um magazine para estocagem por empilhamento horizontal das folhas de papelão previamente cortadas e vincadas posicionado em uma das extremidades da mesa;

• um mecanismo transportador suspenso na estrutura da máquina com as funções de: (a) pegar uma folha de papelão, (b) transportar a folha de papelão até o mecanismo de dobra e montagem da caixa e (c) moldagem e montagem do corpo e da tampa da caixa;

• um mecanismo de dobra e montagem da caixa posicionado sob a

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2/7 abertura da mesa que trabalha associado ao mecanismo transportador;

• um mecanismo de expulsão da caixa pronta que é posicionado sob a abertura da mesa e que compreende atuadores pneumáticos e uma rampa de descida da caixa.

[004] O documento de patente BR 13 2015 030930-8 descreve uma máquina automática para dobra e montagem de caixas de papelão que compreende os seguintes conjuntos de componentes:

• uma estrutura com uma mesa dotada de uma abertura para a entrada do cabeçote de pressionamento da folha de papelão;

• um magazine inclinado para estocagem das folhas de papelão pivotante pela sua base na mesa;

• um cabeçote rígido de pressionamento da folha de papelão;

• um mecanismo de dobra e montagem da caixa posicionado sob a abertura da mesa e que trabalha associado com o cabeçote;

• um mecanismo de expulsão da caixa de papelão montada que é posicionado sob a abertura da mesa.

[005] Esses equipamentos conhecidos para montagem de caixas de papelão apresentam como inconveniente o fato de que os mecanismos de dobra e montagem das caixas são específicos para cada tamanho de caixa. Tal inconveniente gera um complexo setup de troca de ferramental para produzir outros tamanhos de caixas que exige a substituição de várias componentes, profissionais extremamente capacitados e demanda longo tempo que resulta em interrupção da linha de produção.

OBJETO DA INVENÇÃO

[006] O objeto da presente invenção é uma inovadora máquina pneumática e automática para dobra e montagem de caixa de papelão que possui um mecanismo de conformação da folha de papelão que é ajustável para diversos tamanhos de caixas.

[007] A máquina automática para dobra e montagem de caixas

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3/7 de papelão compreende os seguintes conjuntos de componentes:

• uma estrutura com uma mesa dotada de uma abertura para o mecanismo de dobra e montagem da caixa;

• um magazine para estocagem das folhas de papelão previamente cortadas e vincadas que é posicionado na base de uma das extremidades da mesa;

• um mecanismo de elevação através de ventosa da folha de papelão posicionada no magazine;

• um mecanismo de transporte da folha de papelão até o mecanismo de prensagem e montagem da caixa de papelão;

• um mecanismo para pressionamento da folha de papelão (martelo) contra uma matriz de prensagem e montagem da caixa;

• um mecanismo de dobra e montagem da caixa (matriz) que é posicionado sob a abertura da mesa;

• um mecanismo de expulsão da caixa pronta que é posicionado sob a abertura da mesa.

[008] A estrutura da máquina é composta de dois cavaletes ladeados e geminados, sendo que na base do primeiro está posicionado um elevador das folhas de papelão. Acima do elevador e sobre a mesa, posicionada em altura mediana, está o mecanismo de elevação com ventosa que suspende a folha de papelão e a larga sobre a mesa que é bipartida. O mecanismo de transporte é dotado de pinças e desloca a folha de papelão para o cavalete adjacente e larga a folha sobre o mecanismo de dobra e montagem da caixa de papelão.

[009] No cavalete adjacente está disposto o martelo que pressiona a folha de papelão contra a matriz de prensagem e montagem da caixa. A matriz possui paredes laterais deslocáveis por ação de atuadores que possibilita o ajuste do tamanho da caixa a ser montada. Nesse mecanismo estão posicionadas garras que executam a dobra das bordas superiores de reforço das paredes da caixa e da aba da tampa. Atuadores

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4/7 laterais pressionam as paredes da caixa contra o martelo que penetra no interior da matriz. Após a montagem da caixa um atuador empurra a caixa para uma plataforma de expulsão.

VANTAGENS DA INVENÇÃO

[010] A máquina automática para dobra e montagem de caixas de papelão, proposta pela presente invenção, resulta nas seguintes vantagens em relação ao estado da técnica:

• as paredes laterais que conformam a matriz de montagem da caixa são ajustáveis, permitindo a regulagem do tamanho da matriz para diversos tamanhos de caixas;

• o martelo de prensagem possui uma cabeça fixada por meios rápidos, opcionalmente por eletroímãs, que torna prática e rápida a substituição, a fim de montagem de diversos tamanhos de caixas;

• o tempo de setup é extremamente curto, sem a necessidade de substituição de peças, dispensando mão-de-obra e reduzindo a interrupção da linha de produção.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[011] A máquina automática para dobra e montagem de caixas de papelão da presente invenção passa a ser descrita detalhadamente com base nos desenhos em anexo, abaixo listados:

Figura 1 - perspectiva da máquina montada;

Figura 2 - perspectiva da máquina sem a carenagem;

Figura 3 - perspectiva do mecanismo de alimentação das folhas de papelão com o elevador baixado;

Figura 4 - perspectiva do mecanismo de alimentação das folhas de papelão com o elevador levantado;

Figura 5 - perspectiva do conjunto dos mecanismos da máquina;

Figura 6 - perspectiva do mecanismo de prensagem e montagem da caixa no início da operação;

Figura 7 - perspectiva do mecanismo de prensagem e montagem da caixa

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5>n no final da operação;

Figura 8 - perspectiva explodida do martelo de prensagem;

Figura 9 - perspectiva superior do conjunto da matriz;

Figura10 - perspectiva inferior do conjunto da matriz;

Figura 11 - perspectiva superior e parcial do conjunto da matriz; Figura 12 - diagrama em blocos do sistema de controle da máquina.

[012] As figuras 1 e 2 ilustram a máquina automática para dobra e montagem de caixas de papelão da invenção que é constituída de uma estrutura composta de cavaletes ladeados e geminados (1 e 2), um magazine (3) onde são empilhadas as folhas de papelão previamente cortadas e vincadas e uma plataforma de extração (108) das caixas montadas.

[013] As figuras 3 e 4 detalham o mecanismo de alimentação das folhas de papelão que consiste de um elevador (4) que é constituído de uma plataforma (41) com colunas laterais (42) que sustentam um conjunto de engrenagens e corrente (43) que são movimentadas por um conjunto moto-redutor (44) que eleva as folhas de papelão (FP) até o nível da mesa.

[014] A mesa (5) é bipartida e dotada de movimento de abertura e fechamento que é guiado por eixos (51) através da ação de um atuador (52), sendo a sincronia obtida por um conjunto de correia dentada e engrenagens (53).

[015] Acima da mesa (5) está disposto um transportador vertical (6) que possui ventosas (61) para reter uma folha de papelão (FP), sendo o movimento obtido pelo atuador (62).

[016] A sequência da operação de elevação da folha de papelão é a seguinte:

- abertura da mesa (5);

- abaixa o transportador vertical (6);

- é retida a folha de papelão (FP) pelas ventosas (61);

- o transportador vertical (6) é elevado;

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6Π

- fechamento da mesa (5);

- a folha de papelão (FP) é solta sobre a mesa fechada (5).

[017] A figura 5 ilustra a integração dos mecanismos desde a entrada da folha de papelão até a saída da caixa montada que incluem o elevador de folhas de papelão (4), a mesa bipartida (5), o transportador vertical (6), o transportador horizontal (7), o martelo (8) e o conjunto da matriz (9) de prensagem e montagem da caixa.

[018] As figuras 6 e 7 ilustram os mecanismos de prensagem da folha de papelão e montagem da caixa. Um transportador horizontal (7) desloca a folha de papelão (FP) do elevador até os mecanismos de prensagem e montagem que consiste de pinças (71) montadas em braços transversais (72) que são movimentados por um conjunto (73) de engrenagens e correia dentada, o qual é acionado por um servo motor (74). As pinças (71) são acionadas por um atuador (75).

[019] O conjunto de prensagem (8) consiste de um suporte (81) fixado na extremidade da haste de um atuador (82) e que é dotado do martelo (84) em forma de cabeça escalonada.

[020] A figura 8 detalha um opcional modo de montagem do suporte (81) que é constituído de eletroímãs (83) para rápida troca do martelo (84), de acordo com as dimensões da caixa a ser montada.

[021] As figuras 9 a 11 detalham o conjunto da matriz (9) que consiste de suportes laterais (91) deslocáveis transversalmente em trilhos (92) através de um atuador horizontal inferior (93), a fim de definir o comprimento da caixa a ser montada. Esses suportes laterais (91) também são deslocáveis longitudinalmente em trilhos (94) por ação de atuadores horizontais (95), cujo conjunto destina-se a regular a largura da caixa. Nesses suportes laterais (91) estão montadas garras (96) articuladas através de atuadores (97) que se destinam a executar a dobra das abas de reforço nos topos das paredes extremas das caixas. Para a execução da prensagem das paredes extremas das caixas estão dispostas chapas (98)

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7/7 deslocadas por atuadores (99). Um suporte horizontal (100) para a prensagem da tampa da caixa possui a sua altura regulável através de um atuador vertical (101). Em um carro (102) estão montadas as garras (103) articuladas através de atuadores (104) contra batentes (105) que se destinam a executar a dobra das abas de reforço na borda da tampa da caixa.

[022] Após a montagem da caixa um atuador pneumático (106) empurra a caixa (CX) montada sobre o suporte (107) para uma plataforma de extração (108), ilustrada nas figuras 1 e 2.

[023] A figura 12 ilustra o diagrama em blocos do sistema de controle e automação da máquina que consiste de uma CPU (10) dotada de uma fonte de alimentação (11), memórias (12), barramento de entradas (13) e de saídas (14) e uma interface homem/máquina (15). A CPU (10) está conectada ao bloco de válvulas (16) que comanda o atuador (62) do transportador vertical da folha de papelão, o atuador das pinças (75), o atuador do martelo (82), o atuador de movimentação transversal (93) dos suportes laterais, o atuador de movimentação longitudinal (95) dos suportes laterais, os atuadores de acionamento das garras (97) de dobra das abas de reforço da caixa, os atuadores (99) de deslocamento das chapas de prensagem das extremidades da caixa, o atuador (101) de apoio da tampa da caixa, os atuadores de acionamento das garras (105) de dobra das abas de reforço da tampa da caixa e o atuador de extração da caixa montada (106). O barramento de saídas (14) está conectado aos relés de comando dos eletroímãs (83) do martelo, a válvula de vácuo das ventosas (61) do transportador vertical da folha de papelão e do motor (74) do transportador horizontal das folhas de papelão até a matriz. A CPU (10) comanda o drive do motor (44) do elevador de folhas de papelão. O barramento de entrada (13) recebe os sinais dos sensores dos atuadores, dos relés e dos motores.

Claims (11)

REIVINDICAÇÕES

1 - “MÁQUINA AUTOMÁTICA PARA MONTAR CAIXA DE PAPELÃO” que possui uma estrutura composta de cavaletes ladeados e geminados (1) e um magazine (2) onde são empilhadas as folhas de papelão previamente cortadas e vincadas, caracterizada por ser constituída de um mecanismo de alimentação das folhas de papelão que consiste de um elevador (4), uma mesa bipartida (5) com movimento de abertura e fechamento, um transportador vertical (6) com ventosas (61), um transportador horizontal (7) com pinças (71), um conjunto de prensagem (8) com um martelo (84) fixado por meios rápidos na haste de um atuador (82) e um conjunto da matriz (9) com suportes laterais (91) deslocáveis transversal e longitudinalmente e um carro (102).

2/3 transportador horizontal (7) da folha de papelão (FP) de pinças (71) montadas em braços transversais (72) que são movimentados por um conjunto de engrenagens e correia dentada (73) acionado por um servo motor (74), sendo as pinças (71) acionadas por um atuador (75).

2 - “MÁQUINA AUTOMÁTICA PARA MONTAR CAIXA DE PAPELÃO”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por consistir o elevador (4) de uma plataforma (41) com colunas laterais (42) que sustentam um conjunto de engrenagens e corrente (43) que são movimentadas por um conjunto moto-redutor (44) que eleva as folhas de papelão (FP) até o nível da mesa.

3/3 conjunto da matriz (9) constituído de um carro (102) com garras (103) articuladas através de atuadores (104) contra batentes (105) para a dobra das abas de reforço na borda da tampa da caixa.

3 - “MÁQUINA AUTOMÁTICA PARA MONTAR CAIXA DE PAPELÃO”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por ser a mesa (5) bipartida e com movimento de abertura e fechamento guiado por eixos (51) através da ação de um atuador (52), sendo a sincronia obtida por um conjunto de correia dentada e engrenagens (53).

4 - “MÁQUINA AUTOMÁTICA PARA MONTAR CAIXA DE PAPELÃO”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por ser o transportador vertical (6) disposto acima da mesa (5) e dotado de ventosas (61) para retenção de uma folha de papelão (FP) movimentado pelo atuador (62).

5 - “MÁQUINA AUTOMÁTICA PARA MONTAR CAIXA DE PAPELÃO”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por consistir o

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6 - “MÁQUINA AUTOMÁTICA PARA MONTAR CAIXA DE PAPELÃO”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por consistir o conjunto de prensagem (8) de um suporte (81) fixado na extremidade da haste de um atuador (82) e que é dotado de eletroímãs (83) para retenção do martelo (84) em forma de cabeça escalonada.

7 - “MÁQUINA AUTOMÁTICA PARA MONTAR CAIXA DE PAPELÃO”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por possuir um atuador pneumático (106) empurra a caixa (CX) montada sobre o suporte (107) para uma plataforma de extração (108).

8 - “MÁQUINA AUTOMÁTICA PARA MONTAR CAIXA DE PAPELÃO”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por ser o conjunto da matriz (9) constituído de suportes laterais (91) deslocáveis transversalmente em trilhos (92) através de um atuador horizontal inferior (93) e também deslocáveis longitudinalmente em trilhos (94) por ação de atuadores horizontais (95), possuindo os suportes laterais (91) garras (96) articuladas através de atuadores (97) para dobra das abas de reforço nos topos das paredes extremas das caixas e possuindo chapas (98) deslocadas por atuadores (99) para prensagem das paredes extremas das caixas.

9 - “MÁQUINA AUTOMÁTICA PARA MONTAR CAIXA DE PAPELÃO”, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada por ser o conjunto da matriz (9) constituído de um suporte horizontal (100) para a prensagem da tampa da caixa que possui a sua altura regulável através de um atuador vertical (101).

10 - “MÁQUINA AUTOMÁTICA PARA MONTAR CAIXA DE PAPELÃO”, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada por ser o

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11 - “MÁQUINA AUTOMÁTICA PARA MONTAR CAIXA DE

PAPELÃO”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por possuir um sistema de controle e automação que consiste de uma CPU (10) dotada de uma fonte de alimentação (11), memórias (12), barramento de entradas (13) e de saídas (14) e uma interface homem/máquina (15); sendo que a CPU (10) está conectada ao bloco de válvulas (16) que comanda o atuador (62) do transportador vertical da folha de papelão, o atuador das pinças (75), o atuador do martelo (82), o atuador de movimentação transversal (93) dos suportes laterais, o atuador de movimentação longitudinal (95) dos suportes laterais, os atuadores de acionamento das garras (97) de dobra das abas de reforço da caixa, os atuadores (99) de deslocamento das chapas de prensagem das extremidades da caixa, o atuador (101) de apoio da tampa da caixa, os atuadores de acionamento das garras (105) de dobra das abas de reforço da tampa da caixa e o atuador de extração da caixa montada (106); sendo que o barramento de saídas (14) está conectado aos relés de comando dos eletroímãs (83) do martelo, a válvula de vácuo das ventosas (61) do transportador vertical da folha de papelão e do motor (74) do transportador horizontal das folhas de papelão até a matriz; sendo que a CPU (10) comanda o drive do motor (44) do elevador de folhas de papelão e sendo que o barramento de entrada (13) recebe os sinais dos sensores dos atuadores, dos relés e dos motores.