ES2555217T3

ES2555217T3 - Dispositivo y procedimiento de termosellado para máquinas de embalaje, y máquina de embalaje que comprende dicho dispositivo

Info

Publication number: ES2555217T3
Application number: ES10425016.2T
Authority: ES
Inventors: Nicola Baldanza; Gabriele Canini
Original assignee: Fabio Perini SpA
Current assignee: Fabio Perini SpA
Priority date: 2009-01-29
Filing date: 2010-01-27
Publication date: 2015-12-29
Anticipated expiration: 2030-01-27
Also published as: EP2213577A3; EP2213577A2; EP2213577B1; IT1392884B1; ITFI20090019A1

Abstract

Dispositivo para sellar unos embalajes de productos (P) envueltos en láminas de material termoplástico (F), que comprende un sistema para la alimentación de los embalajes a lo largo de un recorrido de alimentación y, a lo largo de dicho recorrido, unos elementos de soldadura (9) para sellar dichas láminas de material termoplástico; en el que cada elemento de soldadura (9) comprende un generador de campo magnético (11, 13, 13X, 19) con un circuito magnético y un elemento de termosellado móvil (15) calentado mediante corrientes en dicho elemento de termosellado móvil (15) inducidas magnéticamente por dicho generador de campo magnético (11, 13, 13X, 19); caracterizado por que comprende un primer grupo de elementos de soldadura (9) y un segundo grupo de elementos de soldadura dispuestos en un primer lado y en un segundo lado de dicho recorrido de alimentación, respectivamente; en el que cada elemento de termosellado móvil (15) incluye un rodillo giratorio; y en el que dicho primer grupo de elementos de soldadura (9) y dicho segundo grupo de elementos de soldadura (9) y dicho recorrido de alimentación están dispuestos de manera que el dispositivo pueda sellar lados o caras opuestas de embalajes (P) envueltos en dichas láminas de material termoplástico (F) que avanzan a lo largo de dicho recorrido de alimentación entre dichos elementos de termosellado móviles opuestos (15) y en contacto con los mismos.

Description

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DESCRIPCION

Dispositivo y procedimiento de termosellado para maquinas de embalaje, y maquina de embalaje que comprende dicho dispositivo.

Campo de la tecnica

La presente invencion se refiere a mejoras en maquinas y dispositivos para embalar productos con una pelfcula de termoplastico termosellada.

En particular, pero no exclusivamente, la presente invencion se refiere a dispositivos para sellar embalajes de productos realizados en papel tisu, como servilletas, panuelos y rollos de papel envueltos en laminas de material termoplastico.

Estado de la tecnica

En muchos campos industriales, se preve el embalado de artfculos o productos en grupos ordenados dispuestos en un envoltorio realizado con una lamina de pelfcula de plastico termosellable. Los embalajes de este tipo se utilizan frecuentemente, por ejemplo, para la distribucion y la venta de productos realizados en papel tisu, como por ejemplo, en particular, rollos de papel higienico, rollos de papel de cocina, servilletas de papel, panuelos, o similares.

El documento US n° 6.718.728 da a conocer una maquina para envolver un grupo de productos, en particular rollos, en una lamina de material termoplastico termosellable. El embalaje se cubre envolviendo cuatro caras de un grupo de productos que presenta una forma sustancialmente paralelepipedica con una lamina de pelfcula de plastico y, a continuacion, doblando las aletas laterales de dicha pelfcula contra las bases del embalaje mediante un sistema de elementos de doblado en seccion. La patente de los Estados Unidos mencionada anteriormente se incorpora en la presente descripcion y se debe hacer referencia a la misma en lo que respecta, por ejemplo, a una posible forma de realizacion de los elementos para la formacion del envoltorio de la pelfcula de plastico alrededor del conjunto de productos que se va a embalar.

El embalaje obtenido mediante la maquina de embalaje se debe termosellar para estabilizar las aletas laterales dobladas de la lamina de material termoplastico. Para ello, se conocen varios dispositivos de termosellado que normalmente utilizan resistencias electricas para generar calor asociadas a un sistema de cintas transportadoras dispuestas en los lados de un recorrido para la alimentacion del embalaje.

El documento WO-A-02/085712 da a conocer un dispositivo de termosellado de este tipo en el que, dispuestas en los lados del recorrido de alimentacion para los embalajes que se van a sellar, se preven cintas o bandas transportadoras situadas en un plano sustancialmente vertical. Se preven medios de soplado, asociados a las cintas o bandas transportadoras, que generan un flujo de aire caliente alimentado contra las caras del embalaje en el que se disponen las aletas dobladas situadas sobre la lamina de material termoplastico que se va a sellar.

Estos dispositivos de termosellado resultan particularmente eficientes, pero adolecen de ciertas desventajas relacionadas con el desgaste de las cintas transportadoras. Dichas cintas, normalmente realizadas en teflon o en un material similar, precisan ser sustituidas frecuentemente. Un problema adicional que deriva del uso de las cintas recubiertas con teflon asociado a las fuentes de aire caliente o a las resistencias electricas para calentar lo representa el hecho de que la calidad del producto embalado se degrada con el recorrido el tiempo, a medida que las cintas se desgastan.

En otras maquinas de embalaje (vease por ejemplo la patente italiana numero 1.305.810) se preven placas calentadas mediante el efecto Joule, en contacto deslizante con las cintas transportadoras que arrastran los embalajes a lo largo del recorrido de alimentacion. A su vez, las placas calentadas electricamente calientan, por contacto, las cintas, que llevan a cabo el sellado. Estos dispositivos adolecen de considerables desventajas en terminos de desgaste de las cintas, debido a que estas ultimas trabajan en condiciones de alta tension termica y mecanica.

El documento US-A-5.058.361 da a conocer una maquina de embalaje con un sistema para termosellar las aletas dobladas de los embalajes, en el que dichos embalajes avanzan como resultado de su arrastre mediante cintas transportadoras superior e inferior. En los lados del recorrido de alimentacion se preven rodillos perforados, a traves de los que se hace pasar aire caliente. Esto calienta las aletas de los paquetes que se van a sellar que se desplazan ente series de rodillos dispuestos el uno al lado del otro. El sistema evita el desgaste de las cintas transportadoras, que no entran en contacto con las placas de calentamiento, como sucede en las maquinas conocidas descritas anteriormente, pero la eficiencia termica de este sistema resulta insatisfactoria y, ademas, se requiere un caudal de flujo de aire caliente elevado, con las consecuentes complicaciones mecanicas. El aire caliente se debe alimentar con caudales de flujo adecuados y se debe calentar en un periodo de tiempo reducido, y esto precisa conducciones e intercambiadores de calor complejos, que resultan complejos y voluminosos.

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Los documentos EP-A-0884242 y DE-A-4202883 dan a conocer dispositivos de sellado que utilizan corrientes de Foucault como fuentes de calor para el termosellado de una banda o pelfcula de plastico. Se accionan elementos conductores electricamente en la forma de una cinta o soportados por una cinta, a lo largo de un recorrido cerrado, parcialmente en contacto con los embalajes que se van a sellar. Las corrientes de Foucault se generan mediante induccion en las cintas o en los elementos calefactores soportados por dichas cintas.

El documento EP-A-1342551 da a conocer un dispositivo de sellado que utiliza un anillo de sellado. Dicho anillo de sellado se mueve por un nucleo magnetico. El campo magnetico generado por el nucleo induce corrientes de Foucault en el anillo de sellado giratorio. Este ultimo esta en contacto con el embalaje que se va a sellar.

Estos dispositivos de sellado conocidos que utilizan corrientes de Foucault inducidas magneticamente resultan voluminosos e ineficaces.

Sumario de la invencion

De acuerdo con un aspecto, la invencion propone un dispositivo de termosellado para maquinas de embalaje que reducira total o parcialmente o superara una o mas de las desventajas de la tecnica conocida. El dispositivo se define en la reivindicacion 1.

De acuerdo con algunas formas de realizacion de la invencion, se preve un dispositivo para sellar embalajes de productos envueltos en laminas de material termoplastico, que incluye un sistema para alimentar los embalajes por un recorrido de alimentacion, a lo largo de dicho recorrido, por lo menos un componente de soldadura para el sellado de dichas laminas de material termoplastico, donde dicho por lo menos un componente de soldadura incluye un nucleo magnetico, un bobinado electrico y un circuito magnetico para generar un campo magnetico a lo largo de dicho recorrido, y tambien se dispone un elemento de sellado movil, que se calienta mediante corrientes inducidas magneticamente que fluyen en dicho elemento de sellado y generadas por dicho campo magnetico, estando dicho por lo menos un elemento de termosellado movil dispuesto de manera que entre en contacto con las laminas de material termoplastico de los embalajes que avanzan por dicho recorrido. El elemento de sellado de dicho por lo menos un componente de sellado incluye un rodillo de termosellado giratorio que forma parte de dicho circuito magnetico. Esto hace que el dispositivo resulte mas sencillo desde el punto de vista mecanico y, al mismo tiempo, mas eficiente.

De acuerdo con una forma de realizacion preferida de la invencion, los elementos de soldadura comprenden por lo menos un rodillo de termosellado que esta inmerso por lo menos parcialmente en un campo magnetico y que forma parte del circuito magnetico. El rodillo de termosellado esta dispuesto de manera que entre en contacto con las laminas de material termoplastico de los embalajes que avanzan por el recorrido de alimentacion y se calienta por induccion magnetica. En algunas formas de realizacion, el rodillo de termosellado preferentemente esta accionado por motor y puede servir simultaneamente como un elemento para arrastrar los embalajes a lo largo del recorrido de alimentacion y, al mismo tiempo, como un elemento de termosellado.

Ventajosamente, el calentamiento se consigue como un resultado de las corrientes inducidas en el rodillo de termosellado por una variacion en el tiempo del campo magnetico. Esta variacion se puede obtener, por ejemplo, suministrando un voltaje de ca a un bobinado primario aplicado a un nucleo ferromagnetico asociado al rodillo de termosellado o a cada rodillo de termosellado del dispositivo de termosellado.

En algunas formas de realizacion, tambien se pueden proporcionar uno o mas transportadores, bandas transportadoras, recorridos de rodillos o cintas transportadoras para cooperar con los rodillos de termosellado con el fin de asegurar el movimiento adecuado de los embalajes a lo largo del recorrido de suministro, aunque no se excluye la posibilidad de utilizar (por lo menos a lo largo de un tramo del recorrido) exclusivamente los rodillos de termosellado para hacer avanzar tambien los embalajes. En este ultimo caso, por lo menos alguno de los rodillos de termosellado esta accionado por motor.

Cuando una banda transportadora, o cualquier otro componente de alimentacion, se utiliza en combinacion con los rodillos de termosellado, ventajosamente, se preve un sistema de sincronizacion entre los diversos elementos moviles que contribuyen a alimentar los embalajes.

En formas de realizacion menos ventajosas, se puede prever un sistema para alimentar los embalajes que sea independiente de los rodillos de termosellado. En este caso, se podnan prever, por ejemplo, rodillos de termosellado montados en giro libre, que se ponen en movimiento mediante friccion, como resultado del contacto con los embalajes que, a su vez, reciben el movimiento de avance de transportadores separados. Por ejemplo, se pueden prever uno o mas transportadores en la forma de cintas, bandas o rodillos dispuestos encima, debajo, o tanto encima como debajo, del recorrido de alimentacion, mientras que, dispuestos en los lados del recorrido, se preven rodillos de giro libre calentados por induccion simplemente en contacto con las superficies laterales de las aletas dobladas de la pelfcula de plastico que se envuelven alrededor del embalaje. De este modo, los rodillos de termosellado no contribuyen al avance de los embalajes, sino que se evita cualquier deslizamiento mutuo entre los rodillos de termosellado y el embalaje.

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Por otra parte, el uso de rodillos de termosellado accionados por motor que, no solo funcionan como elementos de termosellado, sino tambien como medios para la alimentacion y el avance de los embalajes, permite la obtencion de un dispositivo que resulte particularmente compacto y eficiente, facil de producir y practico de controlar.

Preferentemente, el dispositivo preve dos series de rodillos de termosellado dispuestos en lados opuestos del recorrido de alimentacion, a lo largo del que avanzan los embalajes, de manera que cada embalaje se ensamble en ambos lados o caras opuestos mediante los rodillos de termosellado respectivos, para termosellar simultaneamente las aletas dobladas de una lamina de material de envoltorio termoplastico en ambos lados opuestos de dicho embalaje.

De acuerdo con las formas de realizacion preferidas de la invencion, se preven uno o mas rodillos de termosellado, preferentemente accionados por motor mediante una unica fuente de movimiento o mediante una pluralidad de fuentes de movimiento, por ejemplo un motor para cada rodillo de termosellado, o incluso un motor para dos o mas rodillos de termosellado. Estos rodillos de termosellado se disponen con sus ejes de giro ortogonales con respecto a la direccion de avance de los embalajes, de manera que el giro de los rodillos de termosellado contribuye a o provoca el avance de los embalajes a lo largo del recorrido de alimentacion en cooperacion con los transportadores superiores y/o inferiores o laterales. En algunas formas de realizacion, los rodillos de termosellado tambien pueden constituir los unicos medios para alimentar los embalajes a lo largo del recorrido.

Ventajosamente, los rodillos de termosellado pueden ser huecos, de manera que una parte del circuito magnetico puede pasar por su interior, es decir, por ejemplo una columna de un nucleo ferromagnetico, alrededor de la que, en una posicion adecuada, se enrolla un bobinado primario suministrado con una fuente electrica de ca. La columna del circuito magnetico preferentemente es coaxial al rodillo de termosellado.

De acuerdo con otras formas de realizacion, el nucleo ferromagnetico se puede alojar de manera integrada en el rodillo de termosellado giratorio, y el bobinado electrico tambien se puede situar en el interior de dicho rodillo de termosellado giratorio.

De acuerdo con algunas formas de realizacion, asociados a los rodillos de termosellado se preven medios para el control de temperatura. En algunas formas de realizacion, se puede asociar a uno o mas de los rodillos de termosellado un detector de temperatura que genera una senal utilizada por un controlador para mantener la temperatura de los rodillos de termosellado alrededor de un valor preestablecido. La regulacion se puede obtener actuando sobre las condiciones de suministro del bobinado primario asociado con un nucleo ferromagnetico que genera un campo magnetico que varfa con el tiempo, en el que el rodillo de termosellado esta sumergido por lo menos parcialmente. Se pueden utilizar uno o mas parametros de suministro como cantidades variables, para el control, por ejemplo, del voltaje, la intensidad de corriente o la frecuencia. En algunas formas de realizacion se puede utilizar una senal PWM para la regulacion de la potencia electrica.

Se pueden utilizar disposiciones y medios de control de temperatura preferidos, que no usen detectores de temperatura. Por ejemplo, se puede prever un algoritmo adecuado, para calcular la temperatura del rodillo de termosellado basandose en otros parametros, por ejemplo, la corriente que fluye por el bobinado electrico. Ademas, el bobinado electrico enrollado alrededor del nucleo magnetico se puede considerar como el bobinado primario de un transformador electrico, del que el rodillo de termosellado es el bobinado secundario. La temperatura del rodillo de termosellado esta relacionada con la resistencia ohmica del mismo. El parametro anterior se puede determinar como una perturbacion del bobinado primario del transformador, es decir, del bobinado electrico enrollado alrededor del nucleo magnetico. Dicho de otro modo, una variacion de la temperatura y, asf, de la resistencia del bobinado secundario, formado por el rodillo de termosellado, provoca una perturbacion en el bobinado, por ejemplo una variacion de la corriente que fluye por el bobinado primario, siendo detectada dicha perturbacion mediante un circuito de control que puede utilizar dicha senal detectada como una senal de control de retroalimentacion para modificar las condiciones de suministro de energfa de manera que se mantenga la temperatura del rodillo de termosellado en un rango tolerable alrededor de un valor predeterminado.

De acuerdo con un aspecto adicional, la invencion se refiere a una maquina de embalaje que comprende un dispositivo de sellado segun se ha definido con anterioridad.

Todavfa de acuerdo con otro aspecto, la invencion se refiere a un procedimiento para el termosellado de un embalaje de un producto envuelto en una lamina de material termoplastico, estando dicho embalaje en contacto con un elemento de termosellado calentado mediante una corriente inducida en el mismo por un campo magnetico, fluyendo dicho campo magnetico en el interior de dicho elemento de termosellado. Dicho elemento de termosellado es conductor electricamente y ferromagnetico. El procedimiento de la invencion se define en la reivindicacion 19.

Todavfa de acuerdo con otro aspecto, la invencion se refiere a un dispositivo para el sellado de embalajes de productos envueltos en laminas de material termoplastico, que comprende un sistema para alimentar los embalajes a lo largo de un recorrido de alimentacion y, a lo largo de dicho recorrido de alimentacion, un primer grupo de elementos de soldadura y un segundo grupo de elementos de soldadura dispuestos en un primer lado y en un

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segundo lado de dicho recorrido de alimentacion, respectivamente, incluyendo cada componente de soldadura un rodillo giratorio calentado que contiene dichas laminas de material termoplastico envueltas alrededor de dichos embalajes. Ademas, por lo menos uno de dichos rodillos giratorios esta accionado por motor y ejerce un empuje sobre dichos embalajes, de modo que alimente dichos embalajes a lo largo de dicho recorrido de alimentacion. Preferentemente, la totalidad de dichos rodillos esta accionada por motor.

El rodillo giratorio calentado se puede calentar mediante corrientes de Foucault inducidas magneticamente, o de otro modo, por ejemplo por medio de una resistencia electrica dispuesta de forma adecuada de modo que caliente la superficie del rodillo. En algunas formas de realizacion, la resistencia electrica esta dispuesta en el interior del rodillo. En algunas formas de realizacion, se puede calentar el rodillo con un flujo de fluido calentado, por ejemplo aire calentado que fluya por el rodillo, en el rodillo o alrededor del rodillo.

De este modo, los embalajes avanzan mediante rodillos accionados por motor, de forma a individual o en combinacion con otros medios de transporte, como cintas laterales, superiores o inferiores. Al mismo tiempo, los rodillos realizan el sellado de la lamina o pelfcula de envoltorio. Cada embalaje se contacta por ambos lados en secuencia mediante una pluralidad de rodillos de termosellado.

De este modo, se obtiene un sistema de sellado y de avance particularmente eficiente.

Todavfa de acuerdo con otro aspecto, la invencion se refiere a un procedimiento para termosellar un embalaje de productos envuelto en una lamina de material termoplastico, que incluye: disponer de un primer grupo de rodillos de termosellado y de un segundo grupo de rodillos de termosellado respectivamente en un primer lado y en un segundo lado de un recorrido de alimentacion o de avance para dicho embalaje; contactar con dicha lamina de material termoplastico envuelta alrededor de dicho embalaje con dichos rodillos de termosellado; donde por lo menos uno de dichos rodillos giratorios esta accionado por motor y ejerce un empuje sobre dichos embalajes, de manera que los alimente a lo largo de dicho recorrido de avance.

Breve descripcion de los dibujos

La invencion se entendera mejor siguiendo la descripcion y los dibujos adjuntos, que muestran formas de realizacion practicas no limitativas de la invencion. En los dibujos:

la figura 1 muestra una vista en planta de un dispositivo de termosellado segun la invencion en una primera forma de realizacion;

la figura 1A muestra una vista parcial en perspectiva del dispositivo de la figura 1;

la figura 2 muestra una primera forma de realizacion de un componente de soldadura individual;

la figura 2A muestra una representacion esquematica de las lfneas de fuerza del circuito magnetico en el componente de soldadura segun la forma de realizacion de la figura 2;

las figuras 3A, 3B muestran diagramas electricos que explican el principio de la medicion de temperatura sin el uso de un detector de temperatura;

la figura 4 muestra una segunda forma de realizacion de un componente de soldadura individual;

la figura 4A es una representacion esquematica de las lfneas de fuerza del circuito magnetico en el componente de soldadura segun la forma de realizacion de la figura 4; y

la figura 5 muestra una forma de realizacion adicional de un componente de soldadura.

Descripcion detallada de formas de realizacion de la invencion

Haciendo referencia inicial a la forma de realizacion de la figura 1, el dispositivo de termosellado se designa en general con la referencia 1. Dicho dispositivo incluye un recorrido a lo largo del que avanzan embalajes o paquetes P individuales, por ejemplo rollos R de papel tisu (vease la figura 1A), como papel higienico o similar. Con la referencia Fp se designa la direccion de alimentacion de los embalajes o paquetes P a lo largo del recorrido de alimentacion. La referencia F designa la lamina o pelfcula de plastico que envuelve cada embalaje P.

En algunas formas de realizacion, a lo largo del recorrido de alimentacion se puede prever una cinta transportadora inferior 3, como una ayuda al arrastre por el mismo de los embalajes o paquetes P. El transportador 3 discurre sobre una estructura de soporte de carga 5 en la direccion de avance Fp. En otras formas de realizacion, el transportador 3 se puede sustituir por una serie de cintas inferiores, o incluso por una o mas cintas transportadoras superiores y/o inferiores, o incluso se pueden omitir todas ellas por lo menos en la zona central del dispositivo de termosellado, donde se puede garantizar el avance mediante elementos moviles accionados por motor descritos anteriormente,

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que tambien constituyen elementos de termosellado adecuados. En dicho caso, se puede disponer una placa estacionaria debajo del recorrido de alimentacion para soportar los embalajes al mismo tiempo que se hacen avanzar a lo largo de dicho recorrido.

En la forma de realizacion que se muestra en las figuras 1 y 1A, en ambos lados del recorrido de alimentacion, se disponen dos conjuntos de elementos de soldadura designados esquematicamente y en general con la referencia 7. Cada componente de soldadura se designa con la referencia 9 y puede adoptar diferentes configuraciones, algunas de ellas se describiran con mayor detalle mas adelante haciendo referencia a las formas de realizacion representadas en las figuras 2 y 4.

Con el numero de referencia 11 se designa un circuito de control para cada componente de soldadura 9 y con la referencia 12, una fuente de energfa electrica de ca, por ejemplo una fuente de voltaje o una fuente de corriente.

La disposicion de los elementos de soldadura 9 de los dos conjuntos 7 puede ser sustancialmente simetrica con respecto a un plano sustancialmente vertical paralelo a la direccion Fp de alimentacion de los paquetes o embalajes P. Por otra parte, no se excluye la posibilidad de disponer los conjuntos solo en un lado, por ejemplo en el caso en el que los embalajes requieran termosellado solo en una cara. En otras formas de realizacion se pueden disponer los conjuntos de elementos de soldadura con diferentes configuraciones, es decir, no simetricos, en los dos lados del recorrido para la alimentacion de los paquetes o embalajes P.

En algunas formas de realizacion, cada componente de soldadura 9 preve un nucleo ferromagnetico 13 asociado a los elementos de suministro electrico para la generacion de un campo magnetico de ca o, en cualquier caso, un campo magnetico variable en el tiempo. Se preve un elemento de termosellado movil 15 asociado al nucleo ferromagnetico 13, normalmente conformado como un rodillo giratorio de manera que pueda adoptar varias configuraciones tal como se describe con mayor detalle a continuacion. Tfpica y preferentemente, cada elemento de termosellado 15 presenta la forma de un rodillo con un eje de giro sustancialmente vertical, es decir, ortogonal al plano de alimentacion de los embalajes o paquetes P que se van a termosellar.

En algunas formas de realizacion preferidas, los rodillos de termosellado 15 estan realizados en material ferromagnetico y conductor electricamente, de manera que forman parte del circuito magnetico y permiten que las corrientes de Foucault fluyan en el material del que estan realizados los rodillos. En formas de realizacion preferidas, el giro de los rodillos de termosellado se controla mediante un componente del motor. En dichas formas de realizacion, dichos rodillos de termosellado 15 ayudan o provocan, posiblemente en combinacion con la cinta transportadora 3, el avance de los paquetes o embalajes P en la direccion Fp a lo largo del recorrido de alimentacion. Ademas de esta funcion, los rodillos de termosellado 15 tambien presentan la funcion de calentarse hasta la temperatura de termosellado en el area de contacto de la pelfcula o lamina de material plastico F que esta envuelta alrededor de los productos R de cada embalaje o paquete P individual, de modo que se sellen las aletas L opuestas (figura 1A) en cada una de las dos caras base del embalaje o paquete P, encarada a los conjuntos 7 de elementos de soldadura 9.

En algunas formas de realizacion, cada componente de soldadura 9 se puede configurar como se representa esquematicamente en la figura 2. En esta figura, otra vez se designa con la referencia 11 el circuito de control conectado a la fuente de suministro 12. Dicho circuito 11 suministra, mediante la energfa suministrada por la fuente 12, un conductor electrico 17 que forma un bobinado 19 en una columna 13A del nucleo ferromagnetico 13, que constituye por lo menos parte de un circuito magnetico que contiene lfneas de campo del campo magnetico que varfan en el tiempo. El campo magnetico puede presentar una forma de onda sinusoidal, obtenida con una corriente ca sinusoidal suministrada por la fuente 12. No se descartan otras formas de onda como, por ejemplo, trapezoidal, triangular, rectangular o similares.

El nucleo ferromagnetico 13 presenta sustancialmente la forma de una “C” y preve asientos pasantes 13B para el elemento movil que comprende un rodillo de termosellado 15 que gira sobre el eje A-A. El rodillo de termosellado 15 se soporta mediante rodamientos 21 constrenidos a una estructura de soporte de carga 22 de una forma adecuada y que en el presente documento se representa esquematicamente. El rodillo de termosellado 15 puede ser un rodillo hueco con una estructura adecuada para generar corrientes inducidas concentradas en el area de superficie del rodillo, donde se requiere la generacion de calor para el sellado. El calor se genera por el efecto Joule mediante las corrientes inducidas por el campo magnetico. Tal como se ha indicado anteriormente, el rodillo de termosellado preferentemente esta realizado en material ferromagnetico. Por lo tanto, el circuito ferromagnetico se forma, en la presente forma de realizacion, mediante el nucleo en forma de C 13 y mediante el propio rodillo de termosellado 15, que forma una estructura cerrada junto con el nucleo 13.

El flujo magnetico generado por el bobinado 19 fluye por el cuerpo cilfndrico del rodillo de termosellado 15 que, al ser ferromagnetico y conductor electricamente, permite al mismo tiempo que fluya el flujo ferromagnetico y que circulen las corrientes de Foucault generadas mediante el campo magnetico. La figura 2A muestra de forma esquematica el comportamiento de las lfneas de fuerza del campo magnetico en el circuito magnetico formado por el nucleo en forma de C 13 y el rodillo de termosellado 15.

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En algunas formas de realizacion, con el fin de arrastrar el rodillo de termosellado 15 en su giro, se proporciona una rueda dentada 23 conectada en una posicion adecuada en el rodillo, por ejemplo en su extremo inferior. La rueda dentada 23 se puede accionar en su giro mediante un pinon 25 accionado por un motor electrico 27. En algunas formas de realizacion, se puede prever un motor 27 para cada rodillo de termosellado 15 del dispositivo 1. En otras formas de realizacion, un motor individual puede accionar, mediante una transmision adecuada, dos o mas rodillos de termosellado 15.

En algunas formas de realizacion, asociado al rodillo de termosellado 15 de cada componente de soldadura 9, o por lo menos a algunos de ellos, se preve un detector de temperatura designado de forma esquematica con el numero de referencia 31 en la figura 2. Dicho detector 31 suministra una senal de temperatura al circuito de control o al controlador 11. El valor real Treale de la temperatura medida constituye una senal de retroalimentacion, que se compara con un valor de temperatura preestablecido Tsetpoint. A partir de la comparacion entre dichos dos valores, que se puede obtener con un circuito ya conocido, se genera una senal de error. El controlador 11 utiliza dicha senal de error para regular el suministro al bobinado 19, de manera que se mantenga la temperatura real del rodillo de termosellado 15 en un intervalo de tolerancia aceptable alrededor del valor de temperatura preestablecido Tsetpoint. De este modo, el sistema controla de forma efectiva la temperatura, de manera que se encuentre proxima al valor optimo para obtener el sellado, posiblemente tambien como una funcion del ritmo de funcionamiento de la maquina (mientras mayor sea el ritmo de alimentacion de los embalajes o paquetes P por el dispositivo 1, mayor sera la temperatura de termosellado, teniendo en cuenta el tiempo mas corto de permanencia de cada embalaje en contacto con los rodillos 15).

En otras formas de realizacion, el control de temperatura se puede realizar sin utilizar un detector de temperatura, pero segun un algoritmo adecuado, que utiliza parametros electricos de la corriente que energiza el bobinado 19. Cada componente de soldadura 9 es ademas una especie de transformador, en el que el rodillo 15 actua como un bobinado secundario. La temperatura del mismo se puede determinar dependiendo de la resistencia ohmica del rodillo de termosellado 15. Dicha resistencia se puede determinar como un factor perturbador de la resistencia primaria del transformador.

A continuacion se explicara un posible acercamiento para la medicion de temperatura sin el uso de un detector de temperatura, haciendo referencia a las figuras 3A y 3B.

El componente de soldadura 9 se puede representar como un transformador. El bobinado 19 es el bobinado primario, el nucleo 13 y el rodillo de termosellado 15 forma el nucleo del transformador y el rodillo de termosellado 15 tambien forma el secundario del transformador. El bobinado secundario esta cortocircuitado.

Cada material metalico conductor electricamente se caracteriza por un enlace entre la resistencia ohmica del material y la temperatura del material. La relacion entre temperatura y resistencia depende de los coeficientes, que son una funcion de las caracterfsticas qufmicas y ffsicas del material metalico, pero no dependen de su forma. Por lo tanto, una vez que se ha establecido experimentalmente la relacion entre temperatura y resistencia, se podra estimar la temperatura del rodillo determinando la resistencia ohmica del mismo.

Sin embargo, debido a que resultana poco practico medir la resistencia ohmica del rodillo por medio de medicion directa, por ejemplo, utilizando electrodos para hacer contacto con el rodillo mientras este ultimo gira, se realiza un calculo indirecto de la resistencia ohmica, basandose en ecuaciones bien conocidas que unen los parametros electricos del bobinado primario y secundario en un transformador. En el componente de soldadura 9, tal como se ha mencionado anteriormente, el bobinado secundario se forma mediante el rodillo.

La figura 3A muestra esquematicamente el circuito electronico equivalente al transformador. En la figura 3A se muestran los siguientes parametros:

11 (t): corriente que fluye en el bobinado primario (bobinado 19);

V1(t): voltaje por el bobinado primario;

R1, L1: resistencia e inductancia del bobinado primario;

Lm1: inductancia de magnetizacion;

N1, N2: cantidad de vueltas de los bobinados primario y secundario;

R2(T): resistencia del bobinado secundario, es decir, del rodillo 15;

L2: inductancia del bobinado secundario;

I2(t): corriente que fluye en el bobinado secundario;

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V2(t): voltaje por bobinado secundario. Este voltaje es cero, debido a que el bobinado secundario esta

cortocircuitado.

La figura 3B muestra el mismo circuito equivalente visto desde el bobinado primario. Los mismos parametros se indican con los mismos numeros de referencia usados en la figura 3A. Ademas, las referencias I2', R2' y L2' se corresponden con R2 y L2 y se expresan del siguiente modo:

I2' = (N2/N1 )I2

R2' = R2*(N1/N2)2

L2' = L2*(N1/N2)2

Los parametros siguientes del circuito de la figura 3B son conocidos: R1, L1, Lm1, L2'. El valor de R2' se puede determinar a partir de ecuaciones normales que describen la red electrica que se muestra en la figura 3B. Por lo tanto, dependiendo de la medicion de 11 (t) y V1(t), se puede determinar el valor de R2 y, consecuentemente, el valor de T2. Tal como se ha indicado anteriormente, la relacion entre R2 y T2 se representa por una curva que se puede determinar experimentalmente. La relacion se puede definir por medio de una funcion matematica de coordenadas de la curva que se puede almacenar de forma parametrica o incluso se puede almacenar en una tabla de referencias. Una unidad de control electronico provista en el circuito de control 11 en la figura 2 se puede programar para llevar a cabo un algoritmo que calcule la temperatura del rodillo 15 (o, para ser mas exactos, proporciona una estimacion de la misma) basandose en los datos almacenados que proporcionan la relacion entre la resistencia R2 y la temperatura T, y basandose en las mediciones de los parametros electricos del circuito de potencia, V(t) e I(t).

La unidad de control del circuito de control 11 puede accionar el circuito de calefaccion controlando, por ejemplo, el voltaje o la corriente por el bobinado 19, de manera que se mantenga la temperatura del rodillo de termosellado 15 en un rango entre un valor preestablecido.

La figura 4 muestra una forma de realizacion modificada adicional de un componente de soldadura 9. Los mismos numeros designan partes que son iguales o equivalentes a las de las figuras 2 y 3. En esta forma de realizacion, el rodillo de termosellado 15 que forma el elemento de termosellado se soporta mediante rodamientos 21 en la estructura de soporte de carga 22. El rodillo 15 esta fijado torsionalmente con respecto a un engranaje 23 al que se suministra el movimiento mediante un motor 27 y un pinon 25.

En esta forma de realizacion, el nucleo ferromagnetico que forma el circuito magnetico vuelve a estar designado con el numero de referencia 13 y esta alojado de manera integrada en el rodillo de termosellado 15. En algunas formas de realizacion, tal como se muestra en el dibujo, el nucleo ferromagnetico 13 presenta una seccion longitudinal con forma de H con una columna central 13X en la que se preven vueltas enrolladas que forman el bobinado 19 suministrado mediante el conductor 17 y el circuito de control 11 con la energfa electrica suministrada por una fuente de ca 12. La figura 4A muestra un diagrama que indica el comportamiento del flujo magnetico en el circuito magnetico formado mediante el nucleo interior 13X y el cilindro exterior 15.

En las formas de realizacion descritas anteriormente, el flujo magnetico generado por el bobinado 19 fluye parcialmente por el material ferromagnetico que forma el rodillo de termosellado 15. Haciendo referencia especffica a la forma de realizacion de la figura 4A, el flujo magnetico se divide en dos medios flujos que afectan el volumen del faldon cilfndrico del rodillo de termosellado 15, de manera que, tambien en este caso, la variacion en el tiempo del campo magnetico generado por el bobinado 19 provoca la induccion de las corrientes de Foucault en el rodillo de termosellado 15 y, asf, la generacion de calor para llevar a cabo el sellado.

Tambien en esta forma de realizacion, la temperatura del rodillo de termosellado 15 se puede determinar mediante un detector de temperatura 31 o, preferentemente, por medio de un algoritmo basado en la relacion entre temperatura y resistencia del rodillo de termosellado 15 que forma el bobinado secundario del transformador, del que el bobinado 19 es el bobinado primario y el nucleo 13 junto con el rodillo de termosellado 15 forman en nucleo magnetico.

En la totalidad de los casos ilustrados anteriormente, cada uno de los elementos de soldadura 9 comprende un nucleo 13 respectivo realizado en material ferromagnetico con por lo menos un bobinado 19 suministrado por energfa electrica procedente de una fuente de ca o de cc por un sistema de control. Dicho sistema de control suministra el bobinado 19 con la forma de onda adecuada, preferentemente ca, para obtener un flujo magnetico variable en el tiempo. Dicho flujo magnetico variable en el tiempo atraviesa el material con el que esta realizado el rodillo de termosellado 15 que forma el elemento de termosellado movil, de manera que las corrientes de Foucault inducidas se generen en su interior, lo que provoca el calentamiento del rodillo de termosellado y, de este modo, como resultado del contacto con el material en lamina F, provoca el sellado de las aletas L. Asf, en estas formas de realizacion, se elimina cualquier elemento flexible, como cintas o similares en el area de sellado, y los rodillos de termosellado que forman los elementos moviles 15 preferentemente constituyen ambos medios de propulsion de los embalajes o paquetes P y los medios de termosellado. En otras formas de realizacion, los rodillos de termosellado 15 se pueden soportar en giro libre y, por ello, solo actuaran como medios de termosellado. En ambos casos, cada rodillo realizado en material ferromagnetico y en material conductor electricamente actua como parte del circuito

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magnetico, por el que fluye el campo magnetico, y como parte de la resistencia de calentamiento, generandose el calor gracias al efecto Joule provocado por las corrientes de Foucault que fluyen por el material que forma los rodillos.

La figura 5 muestra una forma de realizacion diferente del rodillo de termosellado 15 y del circuito magnetico para cada componente de soldadura 9. Los mismos numeros designan partes que son iguales o equivalentes a las de la forma de realizacion ilustrada en la figura 2. En la forma de realizacion de la figura 6, el nucleo ferromagnetico 13 se extiende en el rodillo de termosellado 15, soportandose dicho rodillo mediante rodamientos 21 directamente en el nucleo ferromagnetico 13 y, mas en particular, en una columna 13C que se extiende aproximadamente coaxial con respecto a dicho rodillo de termosellado 15. En esta forma de realizacion, el nucleo magnetico se forma mediante el elemento exterior en forma de C 13 y la columna 13C que se extiende por el rodillo 15 y, preferentemente, sustancialmente coaxial con el mismo. En esta forma de realizacion, el rodillo de termosellado 15 no precisa estar realizado en material ferromagnetico.

En general, en la totalidad de las formas de realizacion, el material que constituye el nucleo o nucleos ferromagneticos 13 presenta una permeabilidad magnetica elevada, pero una conductividad electrica preferentemente baja, de manera que se maximice el flujo magnetico y se minimicen las corrientes de Foucault en el propio nucleo. De un modo ya conocido, el nucleo magnetico 13 que forma el circuito magnetico de cada componente de soldadura 9 se puede realizar con un nucleo formado por elementos laminares para reducir las corrientes de Foucault y, de esta manera, las dispersiones en el nucleo ferromagnetico, con un criterio similar al adoptado en la produccion de transformadores y nucleos de bobinado de motores electricos. En otras formas de realizacion, el nucleo ferromagnetico se puede realizar en pastas de materiales ferromagneticos con alta permeabilidad pero con una resistencia electrica extremadamente elevada, como ferritas, etc. En su lugar, el rodillo 15 esta realizado en un material con baja resistencia electrica, de manera que permita la generacion de corrientes inducidas muy altas y, asf, que se caliente mediante el efecto Joule de un modo satisfactorio (el calor generado es proporcional al cuadrado de la corriente en circulacion). Preferentemente, la temperatura a la que se calientan los rodillos de termosellado 15 esta alrededor de 250°C. Sin embargo, se entendera que este valor es meramente indicativo y no limitativo y que puede variar de acuerdo con las condiciones de funcionamiento de la maquina, como por ejemplo el ritmo de sellado del embalaje y/o el tipo de material utilizado para embalar los paquetes o embalajes P.

Se entendera que los dibujos unicamente muestran un ejemplo proporcionado a tftulo de ejemplo como demostracion practica de la invencion, que puede variar en las formas y disposiciones sin apartarse por ello del alcance de la idea subyacente de la invencion. La posible presencia de numeros de referencia en las reivindicaciones anexas tiene el proposito de facilitar la lectura de las mismas haciendo referencia a la descripcion y al pliego de dibujos, y no limita la esfera de proteccion representada por dichas reivindicaciones.

Claims

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10

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40

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65

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo para sellar unos embalajes de productos (P) envueltos en laminas de material termoplastico (F), que comprende un sistema para la alimentacion de los embalajes a lo largo de un recorrido de alimentacion y, a lo largo de dicho recorrido, unos elementos de soldadura (9) para sellar dichas laminas de material termoplastico; en el que cada elemento de soldadura (9) comprende un generador de campo magnetico (11, 13, 13X, 19) con un circuito magnetico y un elemento de termosellado movil (15) calentado mediante corrientes en dicho elemento de termosellado movil (15) inducidas magneticamente por dicho generador de campo magnetico (11, 13, 13X, 19); caracterizado por que comprende un primer grupo de elementos de soldadura (9) y un segundo grupo de elementos de soldadura dispuestos en un primer lado y en un segundo lado de dicho recorrido de alimentacion, respectivamente; en el que cada elemento de termosellado movil (15) incluye un rodillo giratorio; y en el que dicho primer grupo de elementos de soldadura (9) y dicho segundo grupo de elementos de soldadura (9) y dicho recorrido de alimentacion estan dispuestos de manera que el dispositivo pueda sellar lados o caras opuestas de embalajes (P) envueltos en dichas laminas de material termoplastico (F) que avanzan a lo largo de dicho recorrido de alimentacion entre dichos elementos de termosellado moviles opuestos (15) y en contacto con los mismos.
2. Dispositivo segun la reivindicacion 1, caracterizado por que cada elemento de termosellado movil (15) forma parte del respectivo circuito magnetico.
3. Dispositivo segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que comprende un bobinado electrico (19) dispuesto alrededor de un nucleo ferromagnetico (13; 13X), incluyendo dicho circuito magnetico dicho nucleo ferromagnetico (13, 13X) y dicho elemento de termosellado movil (15).
4. Dispositivo segun la reivindicacion 1 o 2 o 3, caracterizado por que dicho campo magnetico varfa con el tiempo.
5. Dispositivo segun una o mas de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dicho elemento de termosellado movil (15) esta accionado por motor y ejerce un empuje sobre dichos embalajes (P) de manera que alimente dichos embalajes a lo largo de dicho recorrido de alimentacion (F).
6. Dispositivo segun una o mas de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que cada uno de dichos elementos de termosellado movil (15) esta controlado de manera que su velocidad periferica en el punto de contacto con las laminas de material termoplastico (F) de los embalajes (P) que avanzan a lo largo de dicho recorrido es sustancialmente igual que la velocidad de alimentacion de dichos embalajes (P).
7. Dispositivo segun una o mas de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los elementos de termosellado moviles dispuestos de manera opuesta (15) estan accionados por motor y el movimiento de dichos elementos de termosellado (15) provoca el avance de dichos embalajes.
8. Dispositivo segun una o mas de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dicho bobinado electrico (19) esta conectado a una fuente (12) de energfa electrica de ca.
9. Dispositivo segun una o mas de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dicho nucleo magnetico (13, 13X) esta dispuesto por lo menos parcialmente en el respectivo elemento de termosellado movil (15).
10. Dispositivo segun la reivindicacion 9, caracterizado por que dicho nucleo magnetico (13) se extiende por lo menos parcialmente coaxial a dicho elemento de termosellado movil (15).
11. Dispositivo segun la reivindicacion 10, caracterizado por que dicho bobinado electrico (19) esta enrollado alrededor de dicho nucleo magnetico (13X) en el interior de dicho elemento de termosellado movil (15).
12. Dispositivo segun la reivindicacion 9, 10 u 11, caracterizado por que el nucleo magnetico (13, 13X) y una pared cilfndrica de dicho elemento de termosellado movil (15) forman dicho circuito magnetico.
13. Dispositivo segun una o mas de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende un circuito de control de temperatura (11) para controlar la temperatura del elemento de termosellado movil (15).
14. Dispositivo segun la reivindicacion 13, caracterizado por que comprende un detector de temperatura (31) para detectar la temperatura de dicho elemento de termosellado movil (15) y un controlador que genera una senal de retroalimentacion para controlar por lo menos un parametro para el suministro de un bobinado electrico (19), siendo dicho parametro controlado para mantener la temperatura de dicho elemento de termosellado movil (15) alrededor de un valor preestablecido.
15. Dispositivo segun la reivindicacion 14, caracterizado por que dicha senal de retroalimentacion se utiliza para controlar un parametro de una fuente de energfa electrica (12), seleccionado de entre el grupo que comprende: voltaje, frecuencia y corriente; estando dicha fuente de energfa electrica conectada a dicho bobinado electrico.
16. Dispositivo segun la reivindicacion 13, caracterizado por que dicho circuito de control de temperatura (11) esta disenado y controlado para determinar la temperatura de dicho elemento de termosellado movil (15) basandose por lo menos en un parametro de funcionamiento de dicho bobinado electrico (19).

5 17. Dispositivo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada elemento de termosellado movil

(15) esta soportado mediante unos rodamientos (21) en una parte (13C) de un nucleo ferromagnetico (13) de dicho generador de campo magnetico (11, 13, 13X, 19), induciendo el campo magnetico generado mediante el generador de campo magnetico corrientes de Foucault en dicho elemento de termosellado movil (15) para calentar dicho rodillo.

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18. Maquina de embalaje que comprende un dispositivo segun una o mas de las reivindicaciones anteriores.
19. Procedimiento para el termosellado de un embalaje de producto (P) envuelto en una lamina de material termoplastico (F) que comprende las etapas siguientes: disponer un primer grupo que comprende una pluralidad de

15 rodillos de termosellado (15) y un segundo grupo que comprende una pluralidad de rodillos de termosellado (15) respectivamente en un primer lado y en un segundo lado de un recorrido de avance para dicho embalaje (P); hacer que dicha lamina de material termoplastico (F) envuelta alrededor de dicho embalaje entre en contacto con dicho rodillos de termosellado (15) en lados o caras opuestos del embalaje; calentar dichos rodillos de termosellado (15) mediante corriente inducida en los mismos por un campo magnetico respectivo que fluye en el interior de cada uno

20 de dichos rodillos de termosellado.