BRPI0902234A2

BRPI0902234A2 - sistema de dosagem de produtos sólidos para máquinas embaladoras

Info

Publication number: BRPI0902234A2
Application number: BRPI0902234-1A
Authority: BR
Inventors: Rogerio Schimidt
Original assignee: Ind De Maquinas Kreis Ltda
Priority date: 2009-06-18
Filing date: 2009-06-18
Publication date: 2011-03-01
Also published as: WO2010144987A1; US20120192530A1

Abstract

SISTEMA DE DOSAGEM DE PRODUTOS SóLIDOS PARá MáQUINAS EMBALADORáS Sistema de dosagem aplicado a empacotadoras automáticas, capaz de medir a massa de produtos sólidos a granel e ajustar a massa final do pacote a ser enfardado para que a média das massas de cada pacote resulte em um valor pré-estabelecido, assim como o desvio-padrão da média das massas resulte em um valor dentro de uma faixa de tolerância previamente estabelecida.

Description

RELATÓRIO DESCRITIVO

Sistema de dosagem de produtos sólidos para máquinas embaladoras

Campo da invenção

Esta invenção, pertencente ao campo da engenharia dos dispositivos mecâ-nicos de uso industrial, aborda um sistema de aprovisionamento de produ-tos sólidos aplicado a empacotadoras automáticas, utilizando o controle damassa final do lote composto por pacotes cuja massa média é alvo do sis-tema de dosagem.

Histórico da invenção

As máquinas empacotadoras automáticas têm historicamente por objetivoefetuar a composição dos pacotes preenchendo o recipiente da embalagemcom o produto a ser embalado, formando o que se chama de embalagemprimária. Sua massa ou volume final devem estar em consonância com va-lores previamente estabelecidos e/ou programados, sendo controlados nomomento do preenchimento do pacote com o produto.Assim, dispositivos de medição de massa e de volume podem estar associ-ados à empacotadora, de modo a possibilitar o preenchimento do pacotemantendo a massa ou o volume do pacote dentro das especificações deseja-das, com o mínimo de desvio possível.

Quando se trata de produtos fluidos, tais como os líquidos ou os pastosos, ocontrole é mais fácil, uma vez que é possível ajustar a quantidade de produ-to a ser embalado com maior precisão, estancando-se o abastecimento dopacote no ponto exato em que o volume ou a massa atingem o valor desejado.

No caso de produtos sólidos, entretanto, esta tarefa apresenta uma dificul-dade adicional relacionada à massa indivisível do elemento unitário doproduto sólido. Por exemplo, grãos ou balas, que, individualmente, têmuma massa mínima que não pode ser dividida. Ou seja, quando da forma-ção de um pacote de um produto sólido, a massa da partícula pode ter umvalor maior que o desejado para formação da massa final do pacote. Exem-plificando, uma bala de cerca de 7g pode contribuir com uma massa adi-cional significativa em um pacote de balas que precisa de 3g para comporsua massa padrão. Assim, haveria uma quantidade de produto que excede amassa padrão do pacote em questão e que pode ser considerada na contabi-lidade da massa média dos pacotes de um determinado lote ou de um de-terminado fardo.

Para tanto, é necessário que o sistema de controle de massa, associado aosdispositivos de medição, possa contabilizar essas quantidades de produtosparticulados, excedentes ou faltantes, para compensar ao longo do processode embalagem da batelada do produto, assegurando que a massa de cadapacote seja a mais próxima possível do limite estabelecido, bem como amédia dos pacotes do lote a ser formado, significando que o desvio padrãoseja o menor possível.

Adicionalmente, a dificuldade de se reaproveitar o material eventualmentedescartado quando do ajuste da pesagem pode se tornar uma fonte de des-perdícios significativos no processo de embalagem, incorrendo em ummaior custo de produção a fim de suprir esses desperdícios. Por exemplo,durante o ajuste do processo, a fim de se chegar ao valor de massa idealpara cada pacote, é inevitável, no modelo atual, o descarte de alguns paco-tes, cujas massas estão distantes do valor previamente designado. Assim,rejeitam-se alguns pacotes formados no processo, incorrendo não só no e-ventual descarte de produto, como também na rejeição das embalagens uti-lizadas.

Análise do estado da técnica

O documento MU8601890-6 adianta um dosador volumétrico para equi-pamentos aplicadores e ensacadores de produtos granulados ou pó com vo-lume controlado para produtos sólidos, podendo ser aplicado para ensacarprodutos sólidos diversos, com dosagem previamente determinada.A patente PI0402405-2 expõe um dosador volumétrico para dosar com pre-cisão e transportar material microgranulado e microesferas, com ajuste darosca em relação ao tubo de alimentação adequado de forma a manter suarazão de velocidade.

O documento PI8405869-2 revela o processo e o dispositivo de controle ede comando do enchimento de recipientes, comportando uma balança e umdosador volumétrico de cilindro dosador. A haste do pistão do cilindro éacionada por um came que comporta eventualmente uma parte regulável,com interposição de meios elásticos durante o trajeto de um recipiente a umposto de enchimento. Ocorrem as seguintes operações: regulagem do reci-piente vazio simultaneamente ao enchimento do dosador volumétrico porum volume de produto superior a um valor de senha; transferência do pro-duto contido no dosador volumétrico do dosador ao recipiente e pesagemcontinua até que o peso de produto contido no recipiente tenha atingido ovalor de senha; o bloqueio da haste do pistão, consecutivamente ao fecha-mento do orifício de distribuição do dosador volumétrico é modificado deforma que o ponto de interrupção do enchimento ocorra entre dois pontosdeterminados do came.

O documento EP 0147263(A1) adianta um método e aparelho para verifi-car e controlar o enchimento de recipientes para uma dada massa de produ-to, sendo o aparato dotado de um carrossel de enchimento com vários pon-tos de enchimento, cada um com um dosador volumétrico com temporiza-dor ou cilindro dosador, onde alguns dos pontos comportam uma balança,onde ocorrem as etapas de: (i) pesagem do recipiente vazio, simultanea-mente ao enchimento do dosador volumétrico; (ii) transferência do volumecontido no dosador volumétrico; (iii) pesagem do recipiente cheio e (iv)comparação após tara do recipiente.

O documento EP 0120778(A1) revela um processo e dispositivo para en-chimento de um recipiente, com uma etapa de dosagem volumétrica associ-ada a uma etapa de pesagem.

Descrição resumida da invenção

Esta invenção descreve um sistema de dosagem aplicado a empacotadorasautomáticas, capaz de medir a massa de produtos sólidos a granel e ajustara massa final do pacote a ser enfardado para que a média das massas de ca-da pacote resulte em um valor pré-estabelecido, assim como o desvio-padrão da média das massas resulte em um valor dentro de uma faixa detolerância previamente estabelecida.

Descreve ainda um sistema de controle do aprovisionamento de produtosparticulados, associado ao dispositivo de medição de massa, aplicado amáquinas empacotadoras automáticas, que monitora a massa alocada emcada pacote de modo a verificar eventuais faltas ou excessos de massa nopacote a ser formado, possibilitando a compensação dessa diferença ao lon-go do lote embalado ou do fardo a ser formado, mantendo a média da mas-sa dos pacotes do lote dentro de valores, indicadores e critérios técnicospreviamente estabelecidos, por meio do manuseio do elemento individualdo material particulado sendo embalado.

Ademais, delineia um sistema de controle para a massa de artigos sólidosparticulados a serem empacotados em uma empacotadora automática, queproporciona condições de monitoramento da massa que compõe cada paco-te a fim de se controlar a média dos pacotes do lote a ser embalado ou dofardo a ser formado.

O sistema em questão efetua o monitoramento da massa inserida em cadapacote formado, associado ao dispositivo que mede o volume primário domaterial a ser embalado, possibilitando identificar a diferença em relação àquantia a ser embalada previamente determinada, de modo que se possaefetuar o ajuste do volume primário para a próxima medição, aproximandoa quantidade daquela desejada e, portanto, minimizando a diferença entre omedido e o desejado.

Se comparada com aquelas compreendidas no estado da arte, a presenteinovação melhora significativamente uma série de problemas existentes,sobretudo no que concerne à efetividade de medição de máquinas embala-doras já que o sistema de controle de massa, associado aos dispositivos demedição, contabilizam de forma efetiva as quantidades de produtos particu-lados, excedentes ou faltantes, compensando ao longo do processo de em-balagem da batelada do produto e assegurando que a massa de cada pacoteseja a mais próxima possível do limite estabelecido, minimizando o desviopadrão comum para esse tipo de equipamento.

Tais medidores possibilitam o ajuste contínuo da massa dos pacotes quevão sendo seqüencialmente formados pela empacotadora, de modo a man-ter o desvio padrão da massa dos pacotes formados dentro de uma faixapreviamente estabelecida e com alta margem de acerto.Descrição das figuras

A Figura 1 revela uma vista frontal em perspectiva do mecanismo da em-pacotadora, onde se percebe o dosador volumétrico (1), os medidores pri-mários de massa (2), os medidores secundários de massa (3), os seleciona-dores de partículas (4) e o funil de empacotamento (5).

A Figura 2 revela uma vista traseira em perspectiva do mecanismo da em-pacotadora, onde se percebe o dosador volumétrico (1), os medidores pri-mários de massa (2), os medidores secundários de massa (3), os seleciona-dores de partículas (4) e o funil de empacotamento (5).

Descrição detalhada da invenção

Esta invenção delineia um sistema de controle para a massa de artigos sóli-dos particulados a serem empacotados em uma empacotadora automática,que proporciona condições de monitoramento da massa que compõe cadapacote a fim de se controlar a média dos pacotes do lote a ser embalado oudo fardo a ser formado.O sistema em questão efetua o monitoramento da massa inserida em cadapacote formado, associado ao dispositivo que mede o volume primário domaterial a ser embalado, possibilitando identificar a diferença em relação àquantia a ser embalada previamente determinada, de modo que se possaefetuar o ajuste do volume primário para a próxima medição, aproximandoa quantidade daquela desejada e, portanto, minimizando a diferença entre omedido e o desejado.

Para tanto, o sistema conta com um dosador volumétrico (1) que efetua umprimeiro aporte de produto a ser embalado ao medidor primário de mas-sa (2), que percebe a massa do volume aportado e corrige, caso necessário,o ajuste do dosador volumétrico (1), efetuando a correção de acordo com amassa medida. Ou seja, em caso de excesso de massa em relação ao valorpreviamente determinado, o medidor primário de massa (2) comanda a re-dução proporcional do volume a ser comportado pelo dosador volumétrico(1); e, em caso da massa medida estar aquém do valor previamente estabe-lecido, o medidor primário de massa (2) comanda o aumento proporcionaldo volume a ser comportado pelo dosador volumétrico (1). Desse modo, ovolume subseqüente a ser comportado pelo dosador volumétrico (1) já esta-rá ajustado em relação à massa desejada, diminuindo a necessidade de cor-reção a ser efetuada pelo medidor primário de massa (2).

Para ajustar a massa a ser embalada, aproximando-a do valor previamentedefinido, um segundo dispositivo de medição de massa (3) é associado aosistema de controle, efetuando a correção final da massa do pacote a serformado em associação com um dispositivo selecionador de partículas (4),capaz de aprovisionar cada partícula individual do material sólido a serembalado. Assim, as partículas são adicionadas à massa contida no medi-dor secundário de massa (3), realizando um 'ajuste fino' da massa do paco-te formado até formar a massa desejada.

Eventualmente, a massa a ser adicionada, ou seja, a massa de cada partículaé maior que a diferença entre o valor da massa do pacote e o valor desejadopara completar a massa do pacote. Nesse caso, o sistema opta automatica-mente entre acrescer a massa da partícula ao pacote, ainda que ultrapassan-do o valor estipulado, e não acrescer a partícula, deixando o pacote com amassa ligeiramente inferior ao dito valor estipulado. Em ambos os casos, osistema armazena a informação sobre as diferenças de massa acumuladasde modo a compensar a diferença ao longo do lote a ser formado pelos pacotes.

A compensação da diferença de massa dos pacotes, ao longo do lote a serformado, é viabilizada pela combinação entre o valor da medição da massada partícula, o valor da massa do pacote em formação e o valor da diferen-ça de massa acumulada quando da formação do pacote. O sistema de dosa-gem tem a capacidade de perceber a necessidade de adição da partícula emcada pacote, compensando a diferença de massa acumulada para que seuvalor mantenha-se baixo, tendendo a zero.

Por exemplo, quando a adição da partícula ocasionar a ultrapassagem dovalor padrão da massa do pacote, há uma decisão a ser tomada, que depen-de do valor da massa do pacote naquele momento. Se a massa do pacote forinferior ao limite de desvio padrão estabelecido, o dispositivo (4) promovea agregação da partícula ao pacote, sobrepujando ligeiramente o valor damassa padrão do pacote. Porém, se a massa do pacote encontrar-se dentroda margem aceitável, o dispositivo (4) pode evitar o envio daquela partícu-la ao pacote, que estaria com um valor inferior ao padrão, porém dentro deuma margem aceitável. Em ambos os casos, a informação acerca da dife-rença da massa do pacote em relação ao valor padrão seria armazenada paraconsideração da composição do pacote seguinte, de modo que a média dasmassas dos pacotes formados seja melhor controlada ao longo do lote deempacotamento ou do fardo em formação.

Outro aspecto significativo dessa invenção diz respeito à possibilidade deredução de custos operacionais, uma vez que o sistema de dosagem da pre-sente invenção permite que a formação dos pacotes ocorra somente após acorreta pesagem do conteúdo a ser embalado, atendo-se ao peso líquido,diferentemente do que acontece nos modelos existentes, que consideram opeso bruto.

Ainda, o sistema ora proposto permite que o material porventura despreza-do quando do acerto da massa dos pacotes possa ser reaproveitado direta-mente no processo de embalagem, uma vez que permite o descarte do ma-terial antes da formação do pacote.

Esta invenção não se limita às representações aqui comentadas ou ilustra-das, devendo ser compreendida em seu amplo escopo. Muitas modificaçõese outras representações da inovação virão à mente daquele versado na téc-nica à qual essa inovação pertence, tendo o benefício do ensinamento apre-sentado nas descrições anteriores e desenhos anexos. Além disso, é para serentendido que a inovação não está limitada à forma específica revelada, eque modificações e outras formas são entendidas como inclusas dentro doescopo das reivindicações anexas. Embora termos específicos sejam em-pregados aqui, eles são usados somente de forma genérica e descritiva enão como propósito de limitação.

Claims

1. Sistema de dosagem de produtos sólidos para máquinas embaladorascaracterizado por comportar um medidor primário de massa (2) as-sociado a um dosador volumétrico (1) e um medidor secundário demassa (3) associado a um selecionador de partículas (4) que, em con-junto, possibilitam o ajuste contínuo da massa dos pacotes que vãosendo seqüencialmente formados pela empacotadora, de modo a man-ter o desvio padrão da massa dos pacotes formados dentro de uma fai-xa previamente estabelecida.

2. Sistema de dosagem de produtos sólidos para máquinas embaladoras,conforme a reivindicação 1, caracterizado por possibilitar a identifi-cação da massa individual da partícula do produto sólido a ser emba-lado em uma empacotadora, considerando a diferença de massa emum determinado pacote em relação ao valor desejado para compensa-ção ao longo do lote a ser embalado na dita empacotadora.

3. Sistema de dosagem de produtos sólidos para máquinas embaladoras,conforme a reivindicação 1, caracterizado por possibilitar a interaçãoentre o medidor primário de massa (2) e o dosador volumétrico (1), demodo que o dito medidor primário de massa (2) atue, por intermédiode um programa de computador específico, no volume comportadopelo dosador volumétrico (1), ajustando-o para que o volume nelecomportado seja relacionado ao valor da massa previamente estabele-cido para cada pacote.

4. Sistema de dosagem de produtos sólidos para máquinas embaladoras,conforme a reivindicação 1, caracterizado por possibilitar a interaçãoentre o medidor secundário de massa (3) e o selecionador de partículas(4), de modo que o dito medidor secundário de massa (3) atue, por in-termédio de um programa de computador específico, na quantidade departículas aportadas pelo dito selecionador de partículas (4), ajustandoa massa de cada pacote formado ao valor da massa previamente esta-belecido para cada pacote.

5. Sistema de dosagem de produtos sólidos para máquinas embaladoras,conforme a reivindicação 1, caracterizado por possibilitar o reapro-veitamento do material descartado durante os procedimentos de corre-ção da massa do pacote antes da formação do dito pacote, diretamenteno processo de embalagem, minimizando os desperdícios operacionaise, conseqüentemente, os custos do processo de empacotamento.