BRPI0404790B1 - Máquina de fechamento para o fechamento de recipientes - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÁQUINA DE FECHAMENTO PARA O FECHAMENTO DE RECIPIENTES". A invenção refere-se a uma máquina de fechamento, de acordo com o termo genérico da primeira reivindicação de patente. Máquinas de fechamento, especialmente também estas do tipo de construção rotativo, para o fechamento de recipientes, como por exemplo garrafas com tampas de fecho por aparafusamento são em princípio conhe- cidas (US 20 76 631). As tampas de fecho neste caso utilizadas, consistem por exemplo em metal (por exemplo de alumínio), no entanto de preferência também em material plástico. Estas tampas de fecho, que consistem em material plástico, são pré-fabricadas com uma rosca fêmea, com a qual es- tas, para o fechamento, são aparafusadas sobre a rosca macho, prevista no bocal da garrafa, e lá são apertadas por aparafusamento com um torque predeterminado.

No passado aprovou-se especialmente um tipo de construção, em caso do qual, em um rotor que gira de maneira rotativa, são previstas várias unidades de aparafusamento, cujo eixo, na execução usual, é girado por um pinhão que está assente no eixo, que engrena em uma coroa denta- da, fixa em um estator. O eixo por sua vez gira a cabeça de aparafusar, para a qual antes foi levada a tampa no usual encaixe de aperto. Quando da rota- ção do rotor, as unidades de aparafusamento são movidas uma depois da outra por sua regulação de altura para baixo e sobre a garrafa que fica em- baixo desta, e então aparafusam a tampa sobre a garrafa.

Da US 2987313 e da EP 0521581 A1 é conhecido prover cada unidade de aparafusamento com um motor de acionamento próprio, cujo eixo está disposto de maneira paralela em relação ao eixo da unidade de aparafusamento, e que está acoplado com este por meio de uma engrena- gem. Neste caso é desvantajoso o dispêndio grande para o acoplamento da engrenagem e os pontos de apoio adicionais, os quais tem que rotar com o dispositivo, sendo que a unidade de aparafusamento completa ainda tem que ser movida contra a garrafa.

Tentou-se no estado da técnica, quando do diâmetro externo pequeno do dispositivo de aparafusamento, aumentar o número de rotações independentemente do número de rotações de giro do rotor, com o intuito de aumentar o rendimento de passagem. Além disso é conhecido, prover o eixo com uma caixa multiplicadora, entre a coroa dentada e o pinhão, a qual au- menta o número de rotações. No entanto, por razões construtivas, com a usual disposição apertada das unidades de aparafusamento em um disposi- tivo de aparafusamento, isso encontra consideráveis dificuldades construti- vas. Uma construção semelhante está mostrada na EPO 690 020 A1. No entanto, no caso desta construção obtém-se pelas razões neste caso dese- jadas, devido à engrenagem uma redução de número de rotações indeseja- da da cabeça de aparafusar. Uma outra construção semelhante está mos- trada na DE 91 02 659 U1. No caso desta construção são previstas duas engrenagens, comutáveis facultativamente para profundidades de aparafu- samento diferentes, que leva a uma construção muito dispendiosa.

Finalmente tornou-se conhecido um dispositivo para o fecha- mento de garrafas ou recipientes semelhantes, com tampas de fechamento ou de aparafusamento, com várias posições de fechamento, formadas na circunferência de um rotor que gira em volta de um eixo de máquina vertical, para as quais são transferidos os recipientes a serem fechados em uma en- trada de recipientes, e os recipientes fechados são retirados em uma saída de recipientes. Cada posição de fechamento apresenta um suporte para re- cipientes e um fuso de aparafusamento, em uma extremidade inferior provi- da com uma cabeça de aparafusar, apoiado de maneira girável em volta de um eixo de recipiente e de fuso, respectivamente, o qual pode ser acionado por um acionamento, de maneira que rote em volta de seu eixo do fuso, sendo que o acionamento dos fusos de aparafusamento pode ser ajustado e regulado, respectivamente, com vista ao torque transmitido para as cabeças de aparafusar e/ou ao número de rotações das cabeças de aparafusar.

Tornou-se também conhecido um dispositivo, de acordo com a DE 20218523. No caso deste dispositivo foi dada importância especialmente a uma maneira de construção aberta, fácil para limpar, uma vez que o cam- po de utilização principal desta máquina de fechamento é o envasilhamento asséptico a frio.

Para a redução das peças construtivas, e em conexão com es- tas, das superfícies, fendas, rebaixos e aberturas a serem limpas, no caso deste dispositivo está previsto, configurar as cabeças de fechamento em termos de altura de maneira quase fixa e de alocar a cada uma destas cabe- ças de fechamento um motor de acionamento, o qual aciona a cabeça de fechamento diretamente, por conseguinte sem engrenagem adicional.

Neste caso, as garrafas a serem fechadas, são movidas de uma posição de entrada inferior para uma posição de fechamento superior, e em seguida outra vez para uma posição de saída inferior.

Com a apresentação da DE 202 18 523, obtiveram-se grandes avanços com vista ao dispêndio de limpeza e à confiabilidade do processo, especialmente referente ao envasilhamento asséptico a frio, porém pesqui- sas e análises mais abrangentes indicaram um outro potencial de melhora- mento. É tarefa e objeto da presente invenção, configurar uma máquina de fechamento, a qual melhore ainda mais a limpeza das máquinas e equi- pamentos e a confiabilidade do processo especialmente, porém não exclusi- vamente, do envasilhamento e fechamento assépticos a frio. Para isso, a presente invenção prevê otimizar ainda mais o número, as áreas de superfí- cie e a estrutura das superfícies externas de uma máquina de fechamento.

Esta tarefa, na qual baseia-se a presente invenção, é soluciona- da pelas características das reivindicações.

Em seguida, a invenção é explicada mais detalhadamente atra- vés das figuras, em um exemplo de execução. Mostram: a figura 1 em representação simplificada e parcialmente em corte, uma cabeça de aparafusar 8, para o aparafusamento de tampas de aparafusar 3, e a figura 2 em uma representação simplificada e representação parcialmente cortada, uma máquina de fechamento de acordo com a inven- ção, com espaço de montagem 13, e a figura 3 em uma representação simplificada, uma vista total de uma máquina de fechamento, de acordo com a invenção.

Aperfeiçoamentos, vantagens e possibilidades de utilização da invenção, resultam da descrição que segue, de exemplos de execução e do desenho. Neste caso, todas as características descritas e/ou representadas de maneira ilustrada, formam por si ou em qualquer combinação o objeto da invenção, independentemente de seu resumo nas reivindicações ou sua re- lação em dependência. Ao mesmo tempo, o conteúdo das reivindicações torna-se parte integrante da descrição. O dispositivo, denominado nas figuras em geral com 1, serve para o fechamento de recipientes 2, como por exemplo garrafas ou galões com tampas de fecho ou de aparafusamento 3, as quais são fabricadas de um material adequado, por exemplo de metal (alumínio), ou material plásti- co, e que apresentam uma rosca fêmea pré-fabricada, com a qual estas po- dem ser aparafusadas sobre a rosca macho, prevista na região do bocal da garrafa, para o fechamento de um recipiente 2.

Para o fechamento, os recipientes 2, que ficam em pé, são transferidos por um transportador não-representado, através de uma estrela de entrada, que forma a entrada de recipiente da máquina de fechamento 1, cada vez um atrás do outro para uma das posições de fechamento, que são previstas na circunferência do rotor, acionado de maneira rotativa em volta de um eixo da máquina vertical, e precisamente com distâncias de ângulo uniformes em volta do eixo. Os recipientes 2 fechados, são retirados das posições de fechamento através de uma estrela de saída, e são removidos através de um transportador não-representado.

Em cada posição de fechamento está previsto um suporte de recipiente ou garrafa ou um porta-garrafa 4, para a recepção e a retenção de um recipiente 2, disposto com seu eixo vertical de maneira paralela ou apro- ximadamente paralela em relação ao eixo de giro da máquina de fecha- mento 1.

Além disso, a cada posição de fecho, acima do porta-garrafa 4, está alocado um conjunto de eixo com carreto deslizador de movimento heli- coidal separado 6, o qual apresenta entre outros um eixo com carreto desli- zador de movimento helicoidal 7, com uma cabeça de aparafusar inferior 8, que se situa com seu eixo vertical de maneira paralela em relação ao eixo de giro da máquina de fechamento 1.

Durante um giro da máquina de fechamento 1, cada recipiente 2, e com isso também o respectivo porta-garrafa 4, realiza um movimento de elevação vertical e controlado de tal maneira, que cada cabeça de aparafu- sar 8, recebe cada vez uma tampa de aparafusar 3, em uma posição de transferência não-representada, e que em seguida o bocal do recipiente é movido contra a tampa de aparafusar 3, e lá, mediante um giro do eixo com carreto deslizador de movimento helicoidal 7, é colocada por aparafusa- mento em volta de seu eixo vertical, e é girada para segurar com um torque predeterminado.

Para a execução do movimento de giro do conjunto de eixo com carreto deslizador de movimento helicoidal 6, a cada destes conjuntos está alocado um motor de acionamento 5, que pode ser comandado e regulado de maneira individual com vista ao número de rotações, à direção de giro e ao torque. No caso deste motor de acionamento 5, pode tratar-se, por exemplo, de um servomotor, de um motor passo a passo, ou no entanto também de um motor síncrono etc., sendo que todos estes motores têm em comum, que estes, devido ao tipo de excitação, a qual pode efetuar-se ou de maneira individual mediante um computador para cada motor de aciona- mento 5, e/ou também por meio de um computador comum para todos os motores de acionamento 5, podem ser controlados e/ou regulados com vista ao número de rotações, à direção de giro, ao torque, ao ângulo de giro total por processo de colocação por aparafusamento etc. A coluna principal 9, da máquina de fechamento 1, recebe os dispositivos de fechamento, dispostos em um círculo parcial, ou em uma placa de rotor 10, ou em braços de retenção abertos, alinhados em forma de estrela. Neste caso, os dispositivos de fechamento e a placa de rotor 10, em essência são livres de peças integradas ou agregadas, e são executados tão abertos como tecnicamente possível, com o intuito de criar para todas as partes da máquina um acessibilidade ótima, especialmente para tarefas de limpeza e desinfecção ótimas.

No que refere-se a configuração especialmente vantajosa do conjunto de eixo com carreto deslizador de movimento helicoidal 6, do eixo com carreto deslizador de movimento helicoidal 7, e da cabeça de aparafusar 8, e de outros componentes, faz-se outra vez referência à DE 20218 523.

Para uma otimização adicional de máquinas de fechamento, com vista à limpeza e segurança do processo de envasilhamento, a presente invenção prevê, que componentes sujeitos à deposição de sujeira, como por exemplo motores de acionamento 5 etc., os quais, no caso de máquinas de fechamento que correspondem ao estado da técnica, são livremente acessíveis e com isso precisam de um dispêndio elevado de limpeza, são capsulados.

Como representado na figura 2, está previsto circundar cada motor de acionamento 5, com um invólucro de motor 11, o qual protege o motor de acionamento 5, de maneira hermética contra todas influências do ambiente, como por exemplo corrente de ar, salpicos e de respingos de água, meios de desinfecção ou de limpeza. O invólucro do motor 11, desemboca com seu lado superior, aberto, com precisão de ajuste em uma abertura correspondente de uma placa de sustentação 12, disposta de maneira fixa na coluna principal que rota 9. Por meio de medidas construtivas adequadas, como por exemplo a disposição de elementos de vedação e de fixação, também a conexão entre o invólucro do motor 11, e a placa de sustentação 12, está hermeticamente vedada contra influências do ambiente.

Por meio de disposição de paredes laterais, elementos de telha- do, portas, vedações e outros elementos na placa de sustentação 12, é for- mado um espaço de montagem 13, que rota junto com a coluna principal 9, para a recepção de outros meios, o qual também está hermeticamente vedado.

Por meio das aberturas acima mencionadas na placa de sus- tentação 12, existe uma ligação direta entre o espaço de montagem 13, e os motores de acionamento 5, também protegidos contra as influências do am- biente por meio dos invólucros de motor 11. Através destas ligações diretas, as linhas de conexão dos motores de acionamento 5, são conduzidas para o espaço de montagem 13.

Em uma outra configuração da presente invenção, está previsto, para o melhoramento do comportamento de montagem e para a redução de paradas no caso de defeitos, que estas linhas de conexão, pelo menos no lado do motor, sejam executadas como conexões de encaixe ou de plugue rapidamente destacáveis.

Em um outro aperfeiçoamento também vantajoso, da presente invenção, está previsto dispor também dentro do espaço de montagem 13, os componentes de excitação que fazem parte de cada motor de aciona- mento 5 individual, e/ou os componentes de excitação que fazem parte de maneira comum de todos os motores de acionamento 5, como cartões de controle, fontes de alimentação, codificadores rotativos, medidores de tor- que, distribuidores rotativos para corrente de serviço e/ou sinais de controle etc., assim que também estes sejam protegidos e ao mesmo tempo não têm que ser mais submetidos aos procedimentos de limpeza usais.

Também para as conexões elétricas entre os distribuidores rota- tivos para a corrente de serviço e/ou sinais de controle e as peça construtiva respectivamente conectadas na saída, como por exemplo cartões de con- trole ou fontes de alimentação, está previsto, que as conexões elétricas ne- cessárias podem ser estabelecidas por meio de conexões de encaixe ou de plugue. A vantagem especial de conexões de linhas que podem ser encai- xadas ou plugadas, fica na facilidade de reparação e de manutenção, que leva a tempos de parada reduzidos quando de interrupções de produção devido a defeitos.

Para um melhoramento adicional da limpeza de uma máquina de fechamento deste gênero 1, e para a redução dos tempos de parada em função da limpeza da máquina de fechamento, ainda está previsto deixar lavar a jato d'água e limpar todas as superfícies externas do espaço de montagem por meio de bocais, dispostos de maneira estacionária e/ou de maneira que rotam com a coluna principal. Para isso também está previsto dispor o distribuidor rotativo, obrigatoriamente necessário para o suprimento dos bocais borrifadores que rotam com meio de limpeza ou de desinfecção, também dentro e/ou sobre o espaço de montagem 13.

No âmbito da presente invenção, também está mostrado um processo especialmente vantajoso para a operação dos motores de aciona- mento 5. No caso de máquinas de fechamento conhecidas é usual, indepen- dentemente do tipo do acionamento das cabeças de aparafusar 8, que estas cabeças de aparafusar 8, ratem permanentemente e com isso mantenham esta rotação também no caso, se as cabeças de aparafusar 8, no momento não aparafusem nenhumas tampas de aparafusar 3, sobre os recipientes 2.

Isso ocorre por exemplo em caso, se o processo de aparafusamento de uma tampa de aparafusar 3, acabou de ser terminado, e se a cabeça de aparafu- sar 8, se encontre no caminho para a posição de transferência para a trans- ferência da próxima tampa de aparafusar 3. No entanto, esta situação tam- bém ocorre quando da colocação em operação de uma instalação de bebi- das, se os recipientes que entram na instalação de bebidas ainda não alcan- çaram a máquina de fechamento 1, no entanto a máquina de fechamento já roda junto de acordo com a divisão. A rotação desnecessária das cabeças de aparafusar 8, é espe- cialmente desvantajosa, quando do envasilhamento estéril asséptico a frio, uma vez que cabeças de aparafusar 8, que ratam permanentemente, levam a esborrifos de grande superfície de líquidos e/ou turbilhões de poeira, os quais podem sujar pelo menos a máquina de fechamento 1, e com isso pro- vocar um dispêndio de limpeza elevado. Com o intuito de evitar estas des- vantagens está previsto, deixar ratar as cabeças de aparafusar 8, somente se este movimento de giro para o aparafusamento das tampas de aparafusar 3, é indispensavelmente necessário. De acordo com a invenção, as cabeças de aparafusar 8, somente rotam, se recipientes 2, para o fechamento estão esperando, e se as cabeças de aparafusar 8, se encontram no próprio pro- cesso de aparafusamento. Deste fazem parte, além do próprio processo de aparafusamento, pelo menos também a fase de aceleração precedente, e a seguinte fase de desaceleração do movimento de giro.

Com vista à rotação não permanente das cabeças de aparafusar 8, o âmbito da presente invenção não se estende só ao exemplo de execu- ção aqui apresentado, no qual o acionamento das cabeças de aparafusar 8, realiza-se através de cada vez um motor de acionamento 5, sendo que pode tratar-se de servomotores, de motores passo a passo ou síncronos, mas também de variantes de execução aqui não-representadas explicitamente, em caso das quais o acionamento das cabeças de aparafusar 8, se realiza por exemplo pela passagem rotante de um pinhão, que está em conexão ativa com a cabeça de aparafusar 8, em uma dentadura interna estacionária.

Em um outro aperfeiçoamento da presente invenção está pre- visto, aproveitar as possibilidades que se obtêm pela utilização de cada vez um motor de acionamento individual 5, para cada cabeça de aparafusar 8, sendo que no caso dos motores de acionamento 5, se trata de servomoto- res, de motores passo a passo ou síncronos, que podem ser comandados e/ou regulados, também no sentido, que a direção de rotação destes moto- res de acionamento 5, é invertida pelo menos temporariamente.

Recipientes 2 conhecidos, apresentam em regra uma chamada rosca direita, sobre a qual aparafusa-se a porca, no presente caso a tampa de aparafusar 3, quando vista de cima no sentido dos ponteiros do relógio.

Conseqüentemente, a inversão da direção de rotação significa, que a cabe- ça de aparafusar 8, sob manutenção da maneira de observação, é girada no sentido inverso ao dos ponteiros do relógio.

Aparafusamentos falhos, que podem ocorrer pelo fato de que a rosca do recipiente e a rosca da tampa de aparafusar 3, no início do proces- so do aparafusamento não são posicionadas de maneira ótima uma em relação à outra, são evitadas seguramente por meio deste procedimento, uma vez que ambas as roscas a serem aparafusadas, por este giro para trás no sentido in- verso ao dos ponteiros do relógio, se posicionam de tal maneira uma em rela- ção à outra, que estas podem ser aparafusadas sem falhas uma com a outra. É de vantagem especial, este giro para trás curto, especialmente no caso de chamados aparafusamentos Twist-Off, nas quais a rosca da tampa de aparafusar 3, não está configurada completamente, mas consiste somente em pequenos elementos de guia, dispostos na borda inferior das tampas de aparafusar 3.

Claims (14)

1. Máquina de fechamento para o fechamento de garrafas, co- pos com tampas de fecho por aparafusamento, ou recipientes semelhantes com tampas de fechamento ou de aparafusar, por aparafusamento, com vá- rias posições de fechamento, formadas na circunferência de um rotor que gira em volta de um eixo de máquina vertical, para as quais são transferidos os recipientes a serem fechados em uma entrada de recipientes, e os reci- pientes fechados são retirados em uma saída de recipientes, sendo que cada posição de fechamento apresenta um suporte para recipientes e um eixo com carreto deslizador de movimento helicoidal em uma extremidade inferior provido com uma cabeça de aparafusar e apoiado de maneira girável em volta de um eixo, sendo que cada um destes eixos com carreto desliza- dor de movimento helicoidal, pode ser acionado por meio de um motor de acionamento próprio (5), caracterizada pelo fato de acima da posições de fechamento ser formado um espaço de montagem (13), que roda junto com a coluna principal (9).

2. Máquina de fechamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato, de o espaço de montagem (13), ser hermeticamente vedado contra o ambiente e/ou as influências do ambiente.

3. Máquina de fechamento, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato, de o espaço de montagem (13), ser acessível através de aberturas que podem ser fechadas de maneira hermeticamente vedada, como portas e/ou portinholas.

4. Máquina de fechamento, de acordo com uma das reivindica- ções 1 a 3, caracterizada pelo fato, de o espaço de montagem (13), conter os motores de acionamento (5).

5. Máquina de fechamento, de acordo com uma das reivindica- ções 1 a 4, caracterizada pelo fato, de o espaço de montagem (13), conter pelo menos um distribuidor rotativo para corrente de serviço e/ou sinais de controle.

6. Máquina de fechamento, de acordo com uma das reivindica- ções 1 a 5, caracterizada pelo fato, de todas as superfícies externas do es- paço de montagem (13), poderem ser borrifadas com meios de limpeza ou de desinfecção, por meio de bocais, dispostos de maneira estacionária e/ou de maneira que rotam com a coluna principal (9).

7. Máquina de fechamento, de acordo com uma das reivindica- ções 1 a 6, caracterizada pelo fato, de cada um dos motores de acionamento (5), ser disposto dentro de um invólucro do motor separado (11), ligado de maneira vedante contra influências do ambiente com o espaço de montagem (13).

8. Máquina de fechamento, de acordo com uma das reivindica- ções 1 a 7, caracterizada pelo fato, de a máquina de fechamento (1), com- preender meios, os quais produzem uma rotação não permanente das cabe- ças de aparafusar.

9. Máquina de fechamento, de acordo com a reivindicação 8, ca- racterizada pelo fato, de no caso destes meios tratar-se dos motores de aci- onamento (5), sendo que estes podem ser servomotores, motores passo a passo ou motores síncronos.

10. Máquina de fechamento, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato, de no caso destes meios tratar-se de acoplamentos de embreagem.

11. Máquina de fechamento, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato, de no caso destes meios tratar-se de segmentos parciais que não rotam, de uma dentadura interna.

12. Processo para a operação de uma máquina de fechamento (1), como definido nas reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato, de as cabeças de aparafusar (8), somente serem acionadas de maneira giratória, se recipientes (2), estão diretamente à espera do fechamento.

13. Processo para a operação de uma máquina de fechamento (1), de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato, de as cabe- ças de aparafusar (8), somente serem acionadas de maneira giratória du- rante suas fases de aceleração dos movimentos de giro, durante o próprio processo de fechamento e durante as fases de desaceleração dos movi- mentos de giro.

14. Processo para a operação de uma máquina de fechamento (1), de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato, de a direção de rotação das cabeças de aparafusar (8), ser pelo menos temporariamente contrária à sua direção de rotação durante o processo de aparafusamento.