BR112015021699B1

BR112015021699B1 - sonotrodo, e, máquina para formar embalagem para produzir embalagens vedadas

Info

Publication number: BR112015021699B1
Application number: BR112015021699-4A
Authority: BR
Inventors: Ulrich VOEGLER; Sergio Mancin; Antonio Melandri; Javier HERZOG-GISBERT
Original assignee: Tetra Laval Holdings & Finance S.A.
Priority date: 2013-03-07
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2021-03-09
Also published as: EP2774746A1; BR112015021699A2; JP6461827B2; KR20150126370A; JP2016510685A; US20160001498A1; RU2662525C2; EP2774746B1; RU2015142480A; CN105026128B; CN105026128A; US10189207B2; WO2014135381A1

Abstract

SONOTRODO, E, MÁQUINA PARA FORMAR EMBALAGEM PARA PRODUZIR EMBALAGENS VEDADAS. É descrito um sonotrodo (1) que compreende: um cabeçote (15) que define uma superfície de vedação (14) alongada ao longo de uma primeira direção (A) ortogonal a uma segunda direção (B) e, pelo menos, uma primeira fenda (23, 27) que se estende pelo cabeçote (15) transversalmente à dita primeira direção (A); a primeira fenda (23) se estendem paralelas à uma terceira direção (C; D) inclinada às ambas primeira e segunda direção (A, B); a primeira direção (C; D) define um ângulo agudo (a, p) com a segunda direção (B).

Description

Campo Técnico

[001] A presente invenção se refere a um sonotrodo, em particular a um sonotrodo para vedar transversalmente uma embalagem com um volume de cerca de 200 ml.

Fundamentos da Invenção

[002] Vários produtos alimentícios perecíveis, tais como suco de fruta, leite pasteurizado ou UHT (processado em temperatura ultra alta), vinho, molho de tomate, etc., são vendidos em embalagens feitas de material para formar embalagem esterilizado.

[003] Um exemplo comum deste tipo de embalagem é a embalagem em forma de paralelepípedo para líquido ou produtos alimentícios perecíveis conhecidos como Tetra Brik Aseptic (marca registrada), que é feita por dobragem e vedação de um material para formar embalagem de tira laminada.

[004] O material para formar embalagem tem uma estrutura de multicamadas compreendendo substancialmente uma camada base para rigidez e força, que pode compreender uma camada de material fibroso, por exemplo papel, ou de material de polipropileno preenchido com mineral; e uma número de camadas de material plástico de vedação por aquecimento, por exemplo película de polietileno, cobrindo ambos os lados da camada de base.

[005] No caso de embalagens assépticas para produtos de armazenamento prolongado, tal como leite UHT, o material para formar embalagem também compreende uma camada de material de barreira leve e de gás, por exemplo lâmina de alumínio ou etil vinil álcool (EVOH), que é sobreposto em uma camada de material plástico de vedação por aquecimento, e é, por sua vez, coberto com outra camada de material plástico de vedação por aquecimento formando a face interna da embalagem eventualmente entrando em contato com o produto alimentício.

[006] Como é conhecido, estas embalagens são feitas em máquinas para formar embalagem completamente automáticas, em que um tubo contínuo é formado a partir do material para formar embalagem alimentado por folha contínua; a folha contínua do material para formar embalagem é esterilizada na própria máquina para formar embalagem, por exemplo através da aplicação de um agente esterilizante químico, tal como uma solução de peróxido de hidrogênio, que, após a esterilização, é removida, por exemplo vaporizada pelo aquecimento, das superfícies do material para formar embalagem; e a folha contínua do material para formar embalagem, então esterilizada, é mantida em um ambiente esterilizado fechado, e é dobrada e vedada longitudinalmente para formar um tubo vertical.

[007] O tubo é preenchido a partir do topo com o produto alimentício processado por esterilização ou esterilizado, e é agarrado em seções cruzadas espaçadas igualmente por dois pares de garras. Mais especificamente, os pares de garras atuam ciclicamente e sucessivamente no tubo para vedar o material para formar embalagem do tubo e formar uma tira contínua dos pacotes de travesseiro conectados uns aos outros pelas respectivas faixas de vedação transversais.

[008] Os pacotes de travesseiro são separados cortando as faixas de vedação relativas, e são então transportadas para uma estação de dobragem final onde são mecanicamente dobradas no formato de paralelepípedo finalizado.

[009] Em uma primeira alternativa, a máquina para formar embalagem compreende dois conjuntos de formação móveis ao longo das respectivas guias e que interagem ciclicamente com o tubo para vedar por aquecimento o material para formar embalagem do tudo. Cada conjunto de formação compreende um deslizador móvel para trás e para frente ao longo da respectiva guia; e as duas garras que são articuladas no inferior do respectivo deslizador, e se move entre uma posição fechada, em que elas cooperam com o tubo para vedá-lo, e uma posição aberta em que elas são desanexadas do tubo.

[0010] Em uma segunda alternativa, a máquina para formar embalagem compreende dois transportadores de corrente que definem respectivamente o trajeto sem fim e equipado com o respectivo número de garras. Os dois trajetos têm ramificações respectivas faceando substancialmente e paralelas à cada uma, e entre as quais o tubo do material para formar embalagem é alimentado de modo que as garras em um transportador cooperem com as garras correspondentes no outro transportador ao longo das ramificações dos respectivos trajetos, para agarrar o tubo em um número de seções cruzadas sucessivas e vedar e cortar os pacotes.

[0011] No caso de embalagens assépticas com uma camada de alumínio como o material protetor, as seções cruzadas do tubo são normalmente vedadas por indução da corrente de perda na camada de alumínio para derreter localmente o material plástico vedado por aquecimento.

[0012] Mais especificamente, uma das garras em cada par compreende um corpo principal feito de um material não condutor, e um indutor alojado em um assento da face no corpo principal; enquanto a outra garra tem blocos de pressão feitos de material flexível, como borracha.

[0013] O indutor é energizado quando o relativo par de garras agarra o tubo, de modo a vedar uma seção cruzada do tubo através da vedação por aquecimento do material plástico de revestimento.

[0014] No caso das embalagens com nenhuma camada de alumínio ou outro material eletricamente condutor, as seções cruzadas do tubo são normalmente vedadas usando uma placa quente para aquecer localmente o interior do material para formar embalagem.

[0015] Mais especificamente, uma das garras é equipada com uma placa quente, enquanto a outra tem normalmente um ou mais blocos de pressão de material flexível. Este método, comumente referido como vedação eqo "plcec cμigntg”. ejcoc rctc eqpVcVq tgncVkxcogpVg rtqnqpicfq gpVtg c placa quente e o material para formar embalagem.

[0016] Para acelerar o derretimento local do material para formar embalagem, e então aumentar a velocidade da produção de embalagem, o melhoramento do uso é feito de dispositivos de vedação ultrassônica, que compreende substancialmente um gerador de vibração mecânica ou sonotrodo e uma bigorna - conhecidos por exemplo do EP-B-615907 no nome do mesmo Requerente equipado às respectivas garras em cada par e que cooperam umas com as outras para aquecer o material para formar embalagem por meios de vibrações ultrassônicas.

[0017] Mais precisamente, o sonotrodo divulgado no EP-B-615907 compreende substancialmente um cabeçote e uma unidade de acionamento única que consiste em uma pilha de placas de cerâmica de piezoelétricas alternadas e chapas de metal condutor.

[0018] O cabeçote define uma superfície de vedação que se estende ao longo de uma primeira direção, e a unidade de acionamento é equipado ao cabeçote no lado oposto da superfície de vedação.

[0019] A unidade de acionamento é acoplada a um gerador de corrente alternado. Desta maneira, as placas de cerâmica piezoelétricas convertem a voltagem elétrica fornecida em uma deformação mecânica que causa a oscilação do cabeçote e, portanto, a vedação da faixa de vedação transversal.

[0020] Em particular, o sonotrodo constitui um ressonador de metade de onda, isto é, o comprimento total do sonotrodo ao longo de uma segunda direção ortogonal para a primeira direção consiste em metade do comprimento de onda da oscilação do cabeçote.

[0021] Os dispositivos de vedação ultrassônica do tipo descrito no EP-B-615907 têm o seguinte problema.

[0022] Quando uma faixa de vedação transversal mais longa é desejada, uma pluralidade dos sonotrodos descritos acima deve estar interconectada para um comprimento adicional.

[0023] Como uma consequência, quando a embalagem de volume de cerca de 200 ml tiver de ser transversalmente vedada, dois sonotrodos devem ser interconectados um ao outro.

[0024] Adicionalmente, os erros inevitáveis durante a interconexão dos sonotrodos são prováveis de gerar uma vibração não uniforme entre estes sonotrodos. Consequentemente, a faixa de vedação transversal resultante pode ser desigual.

[0025] Para superar esta desvantagem, o WO-A-2007/020208, no nome do mesmo Requerente, descreve um sonotrodo de peça única que acomoda três unidades de acionamento alimentadas por um único gerador. Em maiores detalhes, as três unidades de acionamento são fixadas no respectivo rebaixo do sonotrodo, e tem pluralidade respectiva dos elementos de piezo.

[0026] Entretanto, o sonotrodo descrito no WO-A-2007/020208 não está otimizado para vedar transversalmente embalagens de cerca de 200 ml, porque a superfície de vedação resultante pela presença de três unidades de acionamento é maior do que a solicitada. Pela mesma razão, o sonotrodo descrito no WO-A-2007/020208 não pode substituir dois sonotrodos adjacentes do tipo mostrado no EP-B-615907 em uma máquina para formar embalagem existente. Na verdade, a superfície de vedação do sonotrodo descrito no WO-A-2007/020208 é maior do que a soma do comprimento de duas superfícies de vedação dos respectivos sonotrodos adjacentes do tipo mostrado no EP-B-615907.

[0027] Finalmente, o sonotrodo descrito no WO-A-2007/020208 compreende um par de fendas que são arranjadas entre pares respectivos de unidades de acionamento adjacente um ao outro.

[0028] O sonotrodo também compreende uma pluralidade, em particular três pares, de ganchos em forma de S para fixar o sonotrodo à armação da garra. Os ganchos em forma de S de cada par são arranjados em superfícies laterais opostas do sonotrodo e podem ser soldados formados unilateralmente ao sonotrodo. Portanto, o sonotrodo está impedido da oscilação nos ganchos em forma de S. Em outras palavras, os ganchos em forma de S definem os pontos nodais respectivos do sonotrodo e ficam em um “ejcocfq” rncpq pqfcn fguVg uqpqVtqfqo

[0029] Mais precisamente, as fendas se estendem ortogonais a uma superfície de vedação do sonotrodo e entre dois pares subsequentes dos ganchos em forma de S. Em particular, as fendas se estendem tanto acima e abaixo dos ganchos em forma de S. Portanto, as fendas passaam através do plano nodal do sonotrodo.

[0030] O Requerente descobriu que a vibração do sonotrodo descrito no WO-A-2007/020208 é instável por algumas frequências parasitárias adicionais.

[0031] Portanto, a faixa de vedação transversal resultante pode ainda não ser completamente uniforme e contínua. Adicionalmente, estas frequências parasitárias adicionais resultam em tensões de fadiga adicionais no sonotrodo, com uma consequente redução de sua vida residual de fadiga.

[0032] A fim de reduzir o máximo possível as frequências parasitárias adicionais acima mencionadas, o WO-A-2011/117119, em nome do Requerente, descreve um sonotrodo em que o cabeçote continua a acomodar três unidades de acionamento, mas as fendas não cruzam o plano nodal.

[0033] Em outras palavras, o sonotrodo compreende um par de primeiras fendas arranjado em uma primeira lateral do plano nodal e um par de segundas fendas arranjado em uma segunda lateral do plano nodal.

[0034] Adicionalmente, ambas primeiras fendas e segundas fendas se estendem substancialmente paralelas a um plano simétrico do sonotrodo e, portanto, ortogonalmente à superfície de vedação do sonotrodo.

[0035] Pelas mesmas razões daquelas descritas no WO-A- 2007/020208, o sonotrodo descrito no WO-A-2011/117119 não é otimizado para vedar transversalmente embalagens com um volume de cerca de 200 ml e não deve ser readaptado na máquina para formar embalagem existente.

[0036] É percebida uma necessidade, portanto, para tornar os sonotrodos acima identificados otimizados para selar transversalmente embalagens de cerca de 200 ml e adequados para serem readaptados em máquinas para formar embalagem existentes no lugar de dois pares dos sonotrodos adjacentes mostrados na EP-B-615.907.

[0037] Adicionalmente, embora altamente liberável e eficiente, o sonotrodo descrito no WO-A-2011/117119 sai para uma melhoria adicional.

[0038] Em particular, é percebida uma necessidade dentro da indústria para tornar a distribuição de amplitude da vibração do acima identificado a mais uniforme possível, a fim de melhorar a qualidade da vedação transversal ao longo do comprimento da mesma vedação transversal.

[0039] Pelas mesmas razões, é percebida uma necessidade dentro da indústria para tornar a distribuição de amplitude acima mencionada a mais uniforme possível, quando uma carga não uniforme for aplicada ao longo da superfície de vedação.

[0040] Pelas mesmas razões, é percebida também uma necessidade dentro da indústria para melhorar a distância entre as frequências parasitárias em comparação com as soluções conhecidas.

Descrição da Invenção

[0041] É um objeto da presente invenção prover um sonotrodo, designado para satisfazer, pelo menos, uma das necessidades acima mencionadas.

[0042] De acordo com a presente invenção, é provido um sonotrodo como reivindicado na reivindicação 1.

Breve descrição dos desenhos

[0043] Uma modalidade não limitante preferida da presente invenção será descrita por meio de exemplo com referência aos desenhos anexos, em que:

[0044] A Figura 1 é uma vista em perspectiva do sonotrodo de acordo com a presente invenção;

[0045] A Figura 2 é uma vista em perspectiva do sonotrodo da Figura 1 com partes removidas para clareza e sob um ângulo de visão diferente;

[0046] A Figura 3 é uma seção tomada ao longo da linha III-III da Figura 2 em uma escala ampliada;

[0047] A Figura 4 mostra alguns componentes da Figura 3 em uma vista maior;

[0048] A Figura 5 é uma seção ao longo da linha V-V da Figura 2;

[0049] A Figura 6 é uma vista esquemática do sonotrodo das Figuras 1 a 5 durante a fase de vedação de um tubo do material para formar embalagem;

[0050] A Figura 7 mostra uma garra e o sonotrodo das Figuras 1 a 6 que é anexado à garra;

[0051] A Figura 8 mostra uma plotagem da impedância e a fase do sonotrodo das Figuras 1 a 6 versus a frequência do gerador; e

[0052] A Figura 9 mostra uma plotagem da amplitude da vibração do sonotrodo da Figura 8 versus uma posição ao longo do sonotrodo.

Descrição detalhada das modalidades preferidas

[0053] Número 1 nas Figuras 1 a 4 indica como um todo um sonotrodo de acordo com a presente invenção.

[0054] O sonotrodo 1 pode ser incorporado em uma máquina para formar embalagem (não mostrada) para produzir embalagens vedadas de um produto alimentício perecível, tal como leite UHT ou pasteurizado, suco de fruta, vinho, etc., a partir de um tubo 2 do material para formar embalagem alimentado pelos dispositivos conhecidos (não mostrados) ao longo de um trajeto vertical Q (Figura 6).

[0055] Tubo 2 é formado de maneira conhecida pela dobragem e vedação longitudinal de uma folha contínua do material de chapa de vedação por aquecimento, e é enchido continuamente a partir do topo com o produto alimentício processado por esterilização ou esterilizado.

[0056] A máquina para formar embalagem compreende, de maneira conhecida, pelo menos, um par de conjuntos de formação 3 (apenas um é mostrado na Figura 6) que interage ciclicamente e sucessivamente com o tubo 2 do material para formar embalagem para agarrar, vedar ultrassonicamente, e cortar o tubo 2 ao longo das seções cruzadas igualmente espaçadas. Mais especificamente, conjuntos de formação 3 interagem com o tubo 2 para obter uma embalagem conectada ao tubo 2 por umas faixas de vedação transversal 5, ao longo do qual o tubo 2 é então cortado.

[0057] Cada conjunto de formação 3 - aqui descrito apenas como solicitado para um melhor entendimento da presente invenção - substancialmente compreende uma garra 6 (Figura 7) e um contra garra, que são localizadas em lados opostos do tubo 2, suportam um gerador de vibração mecânico ou sonotrodo 1 e uma bigorna 9 respectivamente, e são móveis, em uma direção cruzada ao trajeto Q, entre uma configuração aberta e uma configuração fechada em que eles agarram e vedam o tubo 2 em uma seção cruzada relativa para formar uma faixa de vedação relativa 5.

[0058] Em uma primeira alternativa da máquina para formar embalagem, os conjuntos de formação 3 se movem ao longo das respectivas guias e interagem ciclicamente com o tubo 2 para vedar por aquecimento o material para formar embalagem do tubo 2. Cada conjunto de formação 3 compreende um deslizador móvel para trás e para frente ao longo da respectiva guia; e uma garra 6 e uma contra garra que são articuladas no inferior do respectivo deslizador, e se move entre uma posição fechada em que elas cooperam com o tubo 2 para vedá-lo, e uma posição aberta em que elas são desanexadas do tubo 2.

[0059] Em uma segunda alternativa, a máquina para formar embalagem compreende dois transportadores de cadeia que definem o trajeto sem fim respectivo e se encaixam com o respectivo número de garras 6 e contra garras correspondentes. Os dois trajetos têm respectivas ramificações que faceiam substancialmente e são paralelas umas às outras, e entre o qual o tubo 2 do material para formar embalagem é alimentado de modo que as garras 6 em um transportador cooperem com as correspondentes contra garras no outro transportador ao longo das ditas ramificações dos respectivos trajetos, para agarrar o tubo em um número de seções cruzadas sucessivas, e para vedar e cortar os pacotes.

[0060] Sonotrodo 1 compreende substancialmente (Figuras 2 a 4): - um cabeçote de peça única 15 que define uma superfície de vedação 14 que se estende ao longo da direção A; e - uma única unidade de acionamento 12 conectada ao cabeçote 15 e que compreende uma pluralidade de elementos piezoelétricos empilhados 13.

[0061] Adicionalmente, a máquina para formar embalagem compreende: - um único gerador de corrente alternado (não mostrado) que é eletricamente conectado com a unidade de acionamento 12; e - um revestimento 30 (Figuras 1 e 7) que alojam o cabeçote 15.

[0062] Em maiores detalhes, o cabeçote 15 é delimitado por um par de paredes 16, 17 opostas uma à outra, e um par de paredes 18, 19 opostas uma à outra e interpostas entre as paredes 16, 17.

[0063] A parede 16 define uma superfície de vedação 14.

[0064] A altura H do cabeçote 15 medida ao longo da direção B ortogonal à superfície de vedação 14 é igual à metade do comprimento de onda da oscilação de onda ao longo da direção B.

[0065] O cabeçote 15 compreende uma borda contínua 20 formada como uma linha fechada e que define uma linha nodal da oscilação do cabeçote 15.

[0066] Em outras palavras, os pontos da borda 20 não oscilam substancialmente quando os elementos piezoelétricos 13 da unidade de acionamento 12 causam a oscilação da parte restante do cabeçote 15.

[0067] Adicionalmente, os pontos da borda 20 definem uma superfície chamada nodal, em particular um plano chamado nodal P que é ortogonal à direção B.

[0068] A borda 20 compreende substancialmente dois segmentos 25 paralelos à direção A e dois segmentos 26 ortogonais aos segmentos 25 e arredondados, nas suas extremidades opostas, aos segmentos 25.

[0069] Adicionalmente, o plano P divide o cabeçote 15 em uma primeira e uma segunda porção 21, 22.

[0070] A porção 21, 22 respectivamente, compreende a parede 16, 17.

[0071] A espessura da porção 21 é primeiramente constante e depois aumenta, procedendo a partir da superfície 14 em direção à borda 20.

[0072] Cada porção 21, 22 compreende adicionalmente um respectivo par de fendas 23, 27 que são alongadas ao longo da direção B e passam através do cabeçote 15 de uma parede 18 à parede 19.

[0073] Fendas 23 se estendem completamente dentro da porção 21, fendas 27 se estendem completamente dentro das porções 22, e fendas 23, 27 se estendem a certas distâncias a partir do plano P.

[0074] Em outras palavras, as fendas 23, 27 são desanexadas e, portanto, não cruzam o plano P.

[0075] De outra forma, as fendas 23, 27 são interrompidas em uma certa distância a partir do plano P.

[0076] Em particular, fendas 23 se estendem para seu comprimento total entre a borda 20 e a superfície de vedação 14.

[0077] Sonotrodo 1 também compreende um plano mediano simétrico M que é paralelo à direção B (Figuras 3 e 4).

[0078] Fenda 23 se estende vantajosamente paralela às respectivas direções C que são ambas inclinadas com relação às direções A, B e define, cada, um ângulo g com o plano M e, portanto, com a direção B.

[0079] Q âpiwnq g fi ciwfqo

[0080] As fendas 23 se estendem simetricamente ao plano M e, rqtvcpvq."qu"âpiwnqu"g"u«q"kiwcku"wpu"cqu"qwvtqu0

[0081] Em particular, as fendas 23 convergem uma para a outra, procedendo do plano P para a superfície 14 ao longo da direção B.

[0082] Do mesmo modo, fendas 27 se estendem paralelas às respectivas direções D que são ambas inclinadas com relação às direções A, B e define, cada, um ângulo agudo β com o plano M e, portanto, com a direção B.

[0083] Fendas 27 se estendem simetricamente ao plano M e, portanto, os ângulos β são iguais uns aos outros.

[0084] Em particular, fendas 27 convergem uma para a outra, procedendo em direção ao plano P ao longo da direção B.

[0085] Pc" oqfcnkfcfg" oquvtcfc." qu" âpiwnqu" g" u«q" ogpqtgu" swg" qu ângulos β (Figura 3).

[0086] Ecfc"âpiwnq"g"xctkc"gpvtg"7.6"g"8.8"itcwu0

[0087] Pc"oqfcnkfcfg"oquvtcfc."q"âpiwnq"g"fi kiwcn"c"8"itcwu"+/- 0,5 graus.

[0088] Cada ângulo β varia entre 18,9 e 23,1 graus.

[0089] Na modalidade mostrada, o ângulo β é igual a 21 graus +/- 0,5 graus.

[0090] Fendas 23, 27 passam pelo cabeçote 15 e são arredondadas em suas extremidades opostas.

[0091] Cada fenda 23 tem um comprimento que varia entre 20,7 e 25,3 mm sem os arredondamentos das extremidades.

[0092] Na modalidade mostrada, cada fenda 23 tem um comprimento de 23 mm +/- 5 mm.

[0093] Cada fenda 27 tem um comprimento que varia entre 14,85 e 18,15 mm sem os arredondamentos das extremidades.

[0094] Na modalidade mostrada, cada fenda 27 tem um comprimento de 16,5 mm +/- 0,1 mm.

[0095] Porção 22 define um assento 24 para unidade de acionamento 12.

[0096] Assento 24 é definido (Figuras 2 a 4) pelas duas superfícies cilíndricas 75 que são arranjadas nos lados opostos do plano M e entre os quais a unidade de acionamento 12 se estende ao longo da direção B.

[0097] Em particular, as superfícies 75 são separadas da unidade de acionamento 12 por um interstício anular.

[0098] Adicionalmente, parede 17 compreende um par de áreas aliviadas 71 (Figuras 2 e 3).

[0099] Em maiores detalhes, parede 17 compreende: - um par de áreas 70 arranjadas em lados opostos do plano M; - áreas aliviadas 71 arranjadas nos lados da lateral oposta do assento 24 e interpostas, cada, entre o assento 24 e a área relativa 70; e - um par de rebordos 72, cada um dividindo uma área relativa 70 da área correspondente 71.

[00100] Áreas 71 definem as bordas anulares substancialmente respectivas 73 das superfícies correspondentes 75 que estão no lado oposto do plano P.

[00101] Áreas 71 estão mais próximas ao longo da direção B do plano P do que as áreas 70.

[00102] Sonotrodo 1 também compreende (Figura 4): - um pino 60 encaixado ao cabeçote 15 e definindo um furo engatado pela unidade de acionamento 12; e - uma porca 61 rosqueada no pino 60 e que conecta firmemente a unidade de acionamento 12 ao cabeçote 15.

[00103] Na modalidade mostrada, o pino 60 é feito de titânio.

[00104] Cabeçote 15 é conectado ao revestimento 30 ao longo da borda 20. Revestimento 30 compreende (Figuras 1 e 7): - um elemento em formato de caixa 31 que aloja porção 22 do cabeçote 15; - uma placa 32 cooperando com o lado do elemento 31 que é oposto à superfície de vedação 14; e - um conector 35 para conectar elementos piezoelétricos 13 ao gerador e cooperar com a placa 32 no oposto ao cabeçote 15.

[00105] Elemento 31 compreende, no lado oposto da placa 32, uma borda de extremidade 36.

[00106] Borda 36 é retangular e compreende dois lados compridos 37a, 37b paralelos à direção A e dois lados curtos 38a, 38b ortogonais interpostos entre os lados 37a, 37b.

[00107] Revestimento 30 compreende adicionalmente: - um elemento 45 formado por uma placa 46 e uma barra cruzada 47 alongada paralela à direção A salientando para baixo da placa 46; - uma placa 49 encaixada ao elemento 45 através de uma pluralidade de parafusos e se estendendo paralela ao plano M; e - uma barra cruzada 50 ortogonal à direção B.

[00108] Elemento 45, placa 49 e barra cruzada 50 definem um compartimento oco que aloja a porção 21 do cabeçote 15.

[00109] Elemento 45 é conectado ao lado 37a da borda da extremidade 36 através de uma pluralidade de parafusos 51 enquanto a barra cruzada 50 é conectada ao lado 37b da borda da extremidade 36 através de uma pluralidade de parafusos 52.

[00110] Desta maneira, os parafusos 51, 52 conectam o elemento 45 e a barra cruzada 50 ao elemento 31 respectivamente ao longo dos lados 37a, 37b da borda da extremidade 36.

[00111] Revestimento 30 é conectado à garra 6 através de uma pluralidade, quatro na modalidade mostrada, dos parafusos não visíveis.

[00112] Com referência à Figura 6, a bigorna 9 é, nesta modalidade mostrada, do tipo descrito e ilustrado na Patente EP-B-615907, e é definida substancialmente por duas porções inferiores e superiores separadas 62, 63 definindo no meio de um assento 64 para alojar uma faca 65. Muito brevemente, a faca 65 é alojada de maneira deslizante dentro do assento 64 da bigorna 9, e controlada por um dispositivo de atuação conhecido (não mostrado) para cortar o tubo 2 em faixas de vedação transversal 5 e então desanexar da tira 4 as embalagens emitindo a partir do conjunto de formação 3 e para serem dobradas no formato finalizado.

[00113] A operação no sonotrodo 1 é aqui descrita com referência a apenas um par de garra 6 e contra garra, e começando a partir de uma configuração em que a garra 6 e contra garra estão na configuração fechada e o tubo de sujeição 2 em uma seção cruzada.

[00114] Em tal configuração, o sonotrodo 1 coopera com a bigorna 9 e a seção cruzada do tubo 2 é agarrada entre os mesmos.

[00115] Neste estágio, o gerador alimenta a unidade de acionamento 12 com um valor dado da corrente alternada, de modo a causar a vibração ultrassônica dos elementos piezoelétricos 13 e, portanto, do sonotrodo 1.

[00116] A vibração ultrassônica do sonotrodo 1 causa a vedação do tubo 2 e a formação da faixa de vedação 5.

[00117] Em particular, conforme o sonotrodo 1 vibra, a borda fechada contínua 20 não oscila.

[00118] De fato,: - a borda 20 é arranjada contra a borda de extremidade 36 do elemento 31 do revestimento 30; - elemento 31 do revestimento 30 é conectado ao elemento 45 e barra cruzada 50 ao longo dos lados 37a, 37b da borda da extremidade 36; e - borda da extremidade 36 do revestimento 30 é conectada à garra 6.

[00119] Em outras palavras, a borda 20 forma uma linha nodal fechada contínua do sonotrodo 1.

[00120] Uma vez que a unidade de acionamento 12 é desativada, e antes da garra 6 e contra garra serem abertas para começar o próximo ciclo de formação, a faca 65 é ativada e expelida do assento 64 na bigorna 9 para cortar o material para formar embalagem ao longo da faixa de vedação relativa 5 e então desanexa do tubo 2 um pacote de travesseiro relativo que é dobrado subsequentemente no formato finalizado.

[00121] A vantagem do sonotrodo 1 de acordo com a presente invenção ficará clara a partir da descrição a seguir.

[00122] Em particular, as fendas 23, 27 se estendem ao longo das respectivas direções C, D que são inclinadas com relação ao plano M de simetria do sonotrodo 1.

[00123] A este respeito, o Requerente descobriu que o projeto acima identificado das fendas 23, 27 rende particularmente até a amplitude da vibração do sonotrodo 1 versus a posição ao longo da superfície 14 (ver Figura 9).

[00124] De fato, o gráfico da vibração de amplitude do sonotrodo 1 versus a posição ao longo da superfície 14 (ver Figura 9) é substancialmente constante.

[00125] Desta maneira, todos os pontos do material para formar embalagem que entra em contato com a superfície 14 alcança a temperatura necessária para ser vedado por aquecimento pelo sonotrodo 1.

[00126] Adicionalmente, o Requerente descobriu que o projeto acima identificado das fendas 23, 27 rende particularmente estável a amplitude da vibração do sonotrodo 1, mesmo quando uma carga não uniforme é aplicada na garra 6 e na contra garra.

[00127] Finalmente, o Requerente descobriu que o projeto acima identificado das fendas 23, 27 separa a frequência de vibração parasitária da frequência de vibração principal do sonotrodo 1 (ver Figura 8).

[00128] De fato, a impedância Z e o gráfico da fase y da vibração do sonotrodo 1 tem ressonância mínima Z1, Z2 separadas uma da outra versus a frequência f.

[00129] Em detalhe, a impedância Z iguala a razão complexa entre a voltagem aplicada à unidade de acionamento 12 e a corrente alternada resultante que passa através dos esticadores piezo da mesma unidade de acionamento 12.

[00130] De acordo, as mínimas Z1, Z2 substancialmente correspondem à máxima da corrente alternada acima identificada e, portanto, à máxima da oscilação do sonotrodo 1.

[00131] Em particular, a mínima Z1 corresponde a uma frequência de trabalho desejado enquanto a mínima Z2 corresponde a uma frequência parasitária.

[00132] Devido ao fato de que as mínimas Z1, Z2 estão separadas uma da outra versus a frequência f, o tempo de vedação e espessura da vedação obtida pela superfície 14 do sonotrodo 1 é melhorado.

[00133] O sonotrodo 1 combina as vantagens acima identificadas com o fato de que pode ser facilmente retro encaixado na máquina para formar embalagem existente para realizar uma vedação transversal eficiente em embalagens de volume de cerca de 200 ml.

[00134] De fato, graças ao fato de que compreende uma única unidade de acionamento 12 e uma única superfície de vedação 14, o sonotrodo 1 supera a desvantagem originada pela presença de duas superfícies de vedação separadas como no sonotrodo descrito no EP-615907.

[00135] Adicionalmente, o comprimento da superfície 14 pode ser, sem problema, feito substancialmente igual ao comprimento da vedação transversal em embalagens de volumes de cerca de 200 ml. Nesta maneira, o sonotrodo 1 pode facilmente substituir um par de sonotrodos do tipo descrito no EP-615907 nas máquinas para formar embalagem existentes, diferentemente dos sonotrodos mostrados no WO-A-2007/020208 e WO-A- 2011/117119 que têm uma superfície de vedação muito longa.

[00136] Além disso, devido ao fato de que a unidade de acionamento 12 é conectada ao cabeçote 15 através do uso do pino 60 e da porca 61, é possível prover uma unidade de acionamento 12 com mais potência do que a potência normalmente alimentada à unidade de acionamento múltipla do sonotrodo conhecido discutido na parte introdutória da presente descrição.

[00137] Finalmente, devido ao fato de que compreende uma única unidade de acionamento 12, o sonotrodo 1 pode vedar transversalmente embalagens de volume de cerca de 200 ml usando apenas um gerador elétrico.

[00138] Claramente, mudanças podem ser feitas no sonotrodo 1 descrito aqui, sem, entretanto, se afastar do escopo da presente invenção.

[00139] Em particular, o cabeçote 15 poderia compreender tanto apenas fendas 23 ou apenas fendas 27.

[00140] Em particular, o cabeçote 15 poderia compreender, ao invés da borda 20, uma pluralidade de elementos de ataque que são conectados à garra 6.

[00141] Neste caso, os elementos de ataque definem ponto nodal respectivo do cabeçote 15 e ficam no plano P enquanto as fendas 23, 27 são desanexadas do plano P.

Claims

1. Sonotrodo (1) compreendendo: - um cabeçote (15) que define uma superfície de vedação (14) alongada ao longo de uma primeira direção (A) ortogonal a uma segunda direção (B); e - um primeiro par de fendas (23, 27) que se estendem pelo dito cabeçote (15) transversalmente a dita primeira direção (A) e paralelos às respectivas terceiras direções (C; D)inclinadas às ambas primeira e segunda direções (A, B); - ditas terceiras direções (C; D) definindo um primeiro ângulo respectivo (α, β) com dita segunda direção (B) e sendo simétricas em relação ao plano de simetria (M) do dito sonotrodo (1) paralelo à segunda direção (B), caracterizadopelo fato de que as ditas primeiras fendas (23; 27) convergem em direção à dita superfície de vedação (14).

2. Sonotrodo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende um par de segundas fendas (27; 23) que se estende ao longo das respectivas quartas direções (D; C) inclinadas em relação às ambas ditas primeira e segunda direções (A, B); ditas quartas direções (D; C) sendo simétricas em relação ao dito plano de simetria (M) do dito sonotrodo (1) paralelo à segunda direção (B) e definindo, cada, um segundo ângulo (β; α) com dito plano (M).

3. Sonotrodo de acordo com a reivindicação 42, caracterizadopelo fato de que as segundas fendas (27; 23) convertem em direção à dita superfície de vedação (14).

4. Sonotrodo de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizadopelo fato de que por compreender um plano nodal (P) em que a amplitude da oscilação do dito cabeçote (15) é substancialmente igual a zero, e que divide dito cabeçote (15) em uma primeira porção (21) e em uma segunda porção (22); dita superfície de vedação (14) sendo definida pela dita primeira porção (21) do dito cabeçote (15); ditas primeiras fendas (23) se estendendo completamente dentro da dita primeira porção (21); ditas segundas fendas (27) se estendendo completamente dentro da dita segunda porção (22).

5. Sonotrodo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 2 a 4, caracterizado pelo fato de que dito primeiro ângulo (α) e dito ângulo (β) são agudos, e em que dito primeiro ângulo (α) é menor do que dito segundo ângulo (β).

6. Sonotrodo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende uma unidade de acionamento única (12) que pode ser eletricamente alimentada por um gerador único de modo que cause a oscilação do dito cabeçote (12).

7. Sonotrodo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que compreende meios de conexão (60, 61) para conectar dita unidade de acionamento (12) no dito cabeçote (15); ditos meios de conexão (60, 61) compreendendo, por sua vez: - uma porca (61) conectada a uma da dita unidade de acionamento (12) e dito cabeçote (15); e - um pino (60) conectado ao outro da dita unidade de acionamento (12) e dito cabeçote (15).

8. Sonotrodo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a altura (H) do dito cabeçote (15) medida ao longo da dita segunda direção (B) transversal à dita superfície de vedação (14) é substancialmente igual à metade do comprimento de onda da oscilação de onda na direção da dita segunda direção (B).

9. Sonotrodo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que dito cabeçote (15) compreende: - um assento (14) para dita unidade de acionamento (12); e - uma parede de extremidade (17) oposto à dita superfície de vedação (14) e que define um par de áreas aliviadas (71) que cercam dito assento (24).

10. Sonotrodo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 4 a 9, caracterizado pelo fato de que compreende um revestimento (30) que acomoda dito cabeçote (15) e pode ser conectado à máquina para formar embalagem; e em que dito cabeçote (15) compreende uma borda (20) que fica no dito plano nodal (P); dito cabeçote (15) sendo conectado ao dito revestimento (30) ao longo da dita borda (20).

11. Sonotrodo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que dito primeiro ângulo (α) varia entre 5,4 e 6,6 graus.

12. Sonotrodo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o segundo ângulo (β) varia entre 18,9 e 23,1 graus.

13. Máquina para formar embalagem para produzir embalagens vedadas de um produto alimentício perecível de um tubo (2) do material para formar embalagem alimentado ao longo de um trajeto vertical (P), preenchido continuamente com dito produto alimentício, e agarrado em seções cruzadas igualmente espaçadas, dita máquina compreendendo: - meios de vedação (1, 9) para vedar o material para formar embalagem do dito tubo (2) ao longo das ditas seções cruzadas; ditos meios de vedação (1) compreendendo uma bigorna (9) e um sonotrodo (1); caracterizado pelo fato de que dito sonotrodo (1) é um sonotrodo (1) como definido em qualquer uma das reivindicações anteriores.