ES2644006T3

ES2644006T3 - Dispositivo de soldeo indexador para tubo

Info

Publication number: ES2644006T3
Application number: ES14805348.1T
Authority: ES
Inventors: Christophe Stahl; Jean-Claude Schwager; Didier Ferrin
Original assignee: Aisapack Holding SA
Current assignee: Aisapack Holding SA
Priority date: 2013-07-03
Filing date: 2014-06-25
Publication date: 2017-11-27
Anticipated expiration: 2034-06-25
Also published as: CA2917154A1; CN105451953A; JP2016530122A; HK1216517A1; EP3016790B1; WO2015001453A3; CA2917154C; RU2654026C2; BR112015032898B1; KR20160040543A; MX2016000145A; MX367354B; US9539760B2; US20160176106A1; RU2016101546A3; CN105451953B; KR102180697B1; EP2821197A1; RU2016101546A; EP3016790A2

Abstract

Dispositivo rotativo indexador para la fabricación de tubos de envase que comprende una torreta indexadora (3) montada rotatoria alrededor de un eje (9), mandriles (4) y soportes respectivos (14) hechos solidarios con dicha torreta (3) y dispuesto radialmente con respecto a dicho eje (9); medios de accionamiento radial (10, 11) para desplazar los mandriles (4) según una dirección perpendicular a dicho eje (9) y medios de guía lineal (13) para asegurar el desplazamiento de los mandriles (4) según una dirección perpendicular a dicho eje (9); caracterizado por el hecho de que los mandriles (4) y soportes respetivos (14), los medios de accionamiento radial (10, 11) y los medios de guía lineal (13) están dispuestos a lo largo de una línea recta que es paralela a dicho eje (9).

Description

DESCRIPCION

Dispositivo de soldeo indexador para tubo Dominio de la invencion

La invencion se situa en el dominio de los dispositivos de fabricacion de tubos flexibles de envase para productos 5 lfquidos o viscosos y, mas particularmente, en el dominio de los tubos de envase fabricados por soldeo. Estos tubos estan constituidos por un cuerpo de tubo, por un hombro de tubo, eventualmente por un operculo que cierra el orificio del hombro y por un tapon.

Estado de la tecnica

Los tubos flexibles presentan generalmente dos partes distintas, a saber, una vaina o cuerpo cilmdrico flexible unido 10 a un hombro que incluye un cuello, eventualmente un operculo soldado sobre el cuello, y un tapon. La vaina del tubo se obtiene o bien por extrusion de un cuerpo tubular o bien por soldeo de una hoja multicapa.

Se conocen dispositivos rotativos indexadores que permiten las operaciones de ensamblado de la vaina, del hombro, del operculo y del tapon.

Los dispositivos rotativos indexadores para ensamblado de tubos operan por movimientos intermitentes. La parte 15 rotativa del dispositivo lleva mandriles que se desplazan sucesivamente de una estacion de trabajo a otra. Los mandriles transportan el envase en curso de fabricacion. El dispositivo indexador permite efectuar las operaciones de ensamblado cuando el dispositivo rotativo esta parado, lo que es ventajoso para la precision y la simplicidad del dispositivo. El ciclo del dispositivo rotativo indexador esta dividido en un tiempo de rotacion y un tiempo de parada. El tempo de rotacion se denomina, igualmente, tiempo de indexacion. Cuando la torreta esta parada, comienzan 20 entonces las operaciones unitarias de ensamblado con los movimientos siguientes:

• Movimiento relativo de aproximacion entre los mandriles y las estaciones de trabajo;

• Mandril en la estacion de trabajo;

• Movimiento relativo de retroceso entre los mandriles y las estaciones de trabajo.

Durante la parada de la rotacion de la torreta se efectuan las operaciones unitarias de ensamblado como, por 25 ejemplo:

1. carga del hombro de tubo sobre el mandril

2. carga de la vaina de tubo sobre el mandril

3. posicionamiento preciso de la vaina sobre el mandril

4. calentamiento de la zona a soldar

30 5. soldeo de la vaina sobre el hombro

6. colocacion del operculo

7. colocacion del tapon

8. eyeccion

La reduccion del tiempo de trabajo esta limitada por la duracion de las operaciones unitarias de la cual depende la 35 calidad del envase fabricado. El tiempo de trabajo esta fijado por la operacion unitaria mas larga como, por ejemplo, la operacion de soldeo. A partir de un cierto tfmite, el tiempo de trabajo se hace pues incompresible ya que su reduccion alterarfa las propiedades mismas del envase. La optimizacion del tiempo de indexacion que no tiene influencia sobre la calidad del ensamblado se hace, pues, determinante cuando se quiere alcanzar cadencias de produccion elevadas.

40 La solicitud de patente internacional WO 2004/026567 A1 propone un dispositivo rotativo indexador con mandriles que se situan en un plano paralelo al eje de la torreta indexadora. La optimizacion del tiempo de indexacion de este tipo de dispositivo esta limitada por la inercia de la torreta cuyo diametro aumenta rapidamente con el numero de mandriles en paralelo. En este dispositivo, el movimiento de aproximacion y retroceso se efectua por las estaciones de trabajo. Esto conduce al inconveniente de que cada estacion de trabajo este equipada con un dispositivo 45 especffico para realizar el movimiento de aproximacion.

La solicitud de patente de EE.UU. US 6 221 189 describe un dispositivo compuesto por una torreta indexadora con una disposicion radial de los mandriles. En este dispositivo, las estaciones de trabajo efectuan el movimiento de

aproximacion y de retroceso radial. Como en la solicitud de patente internacional WO 2004/026567 A1, el dispositivo propuesto por Kieras presenta el inconveniente de que cada estacion de trabajo requiere un dispositivo especifico para realizar el movimiento de aproximacion.

La solicitud de patente internacional WO 2007/141711 de la solicitante describe un dispositivo que permite eliminar 5 los inconvenientes del dispositivo presentado en el documento US 6 221 189. Este dispositivo (veanse las figuras 2 y 3) propone una disposicion radial de los mandriles 4 sobre la torreta 3. La posicion de las estaciones de trabajo es fija. Los mandriles 4 ejecutan el movimiento de aproximacion y de retroceso radial 15. El modo de construccion del dispositivo descrito en esta tecnica anterior es particularmente interesante ya que permite un accionamiento simultaneo de todos lo mandriles 4 para el movimiento de aproximacion y de retroceso 15. El dispositivo comprende 10 un bastidor 2 sobre el cual esta conectada una torreta 3 que gira alrededor de un eje 9 por medio de un elemento de guia en rotacion 12. La torreta arrastra los mandriles 4. Los mandriles 4 se desplazan radialmente con respecto a la torreta 3 para efectuar el movimiento de aproximacion y retroceso 15. Un elemento de guia lineal 13 conecta la torreta 3 a los mandriles 4. El movimiento radial de aproximacion y de retroceso 15 de los mandriles 4 esta provocado por un elemento rotativo con leva 5 y muelle 6 o con un elemento rotativo 10 con biela 11. El elemento 15 rotativo 5, 10 esta conectado a la torreta por medio de un elemento de guia rotativo 12. No obstante, el dispositivo descrito en la solicitud de patente internacional WO 2007/141711 propone un modo de realizacion segun el cual las funciones de guia lineal 13 y accionamiento de los mandriles 5, 10, 11 estan dispuestas en serie radialmente sobre el eje 9 de la torreta 3. Este modo de realizacion conduce a aumentar el diametro virtual 8 del circulo formado por los extremos de los mandriles y conduce a una inercia importante del dispositivo en rotacion (momento de inercia). Este 20 aumento de la inercia se opone a la reduccion del tiempo de indexacion.

El dispositivo de la tecnica anterior descrito en la solicitud de patente internacional WO 2007/141711 esta representado de manera conceptual en la figura 1. En este concepto, la construccion se basa en una disposicion radial en serie de los elementos siguientes:

• el elemento de guia lineal 13 del mandril 4, a saber, la guia lineal del eje del mandril que soporta el tubo;

25 • el elemento de accionamiento 5, 10 del mandril 4 para efectuar el recorrido de aproximacion y de retroceso

15; a saber, el accionamiento radial que es generado por una leva y su movimiento de rotacion relativa con respecto al plato indexador;

• el mandril 4 y su soporte 14, a saber, la longitud y el diametro del tubo.

El dispositivo de la solicitud WO 2007/141711 permite poner en movimiento radial todos los mandriles a partir de un 30 unico accionamiento, pero presenta el inconveniente de un momento de inercia importante lo que durante las fases de aceleracion y deceleracion de la torreta 3 genera variaciones de par importantes sobre el eje de la torreta y limita las cadencia de produccion.

Problema a resolver

Se trata de subsanar los inconvenientes del dispositivo propuesto en la solicitud de patente internacional WO 35 2007/141711.

Definicion de los terminos utilizados en la exposicion de la invencion

1: dispositivo rotativo indexador para la fabricacion de tubos por soldeo 2: bastidor 3: torreta indexadora 40 4: mandril

5: elemento de accionamiento rotativo con leva 6: muelle

7: circulo virtual formado por la base de los mandriles 8: circulo virtual formado por el extremo de los mandriles 45 9: eje de rotacion de la torreta

10: elemento de accionamiento rotativo 11: biela

12: elemento de guia en rotacion

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13: elemento de guia lineal 14: soporte de mandril

15: movimiento de aproximacion y de retroceso 16: longitud del mandril 17: diametro del mandril 18: anchura del mandril en la base Exposicion general de la invencion

La invencion presenta un dispositivo de ensamblado indexador para tubos de envase segun la reivindicacion 1.

Este dispositivo permite realizar, por ejemplo, las operaciones sucesivas siguientes necesarias para la fabricacion de un tubo de envase:

a) carga del hombro de tubo sobre el mandril

b) carga de la vaina de tubo sobre el mandril

c) posicionamiento preciso de la vaina sobre el mandril

d) calentamiento de la zona a soldar

e) soldeo de la vaina sobre el hombro

f) colocacion del operculo

g) colocacion del tapon

h) eyeccion

La invencion propone un dispositivo particularmente ventajoso para reducir el tiempo de indexado y alcanzar cadencias de produccion elevadas a la vez que conserva un modo de accionamiento radial de los mandriles tal como el descrito en la solicitud WO 2007/141711.

En la presente invencion, la inercia del dispositivo es mas pequena que la de los dispositivos similares de la tecnica anterior. Esto da como resultado que el tiempo de indexacion puede reducirse lo que ofrece la posibilidad de aumentar la cadencia de produccion.

Explicado de otra forma, la invencion permite aumentar la cadencia de produccion sin disminuir el tiempo de soldeo.

Es de hacer notar, igualmente, que este aumento de cadencia no tiene un efecto sobre la calidad del envase producido, ni a nivel de sus prestaciones ni a nivel de su apariencia.

La invencion se relaciona, en particular, con un dispositivo rotativo indexador para la fabricacion de tubos de envase que comprende una torreta montada rotatoria alrededor de un eje. El dispositivo segun la invencion comprende, ademas, los elementos siguientes: mandriles y soportes respectivos hechos solidarios con dicha torreta y dispuestos radialmente con respecto a dicho eje

• medios de accionamiento radial para desplazar los mandriles segun una direccion perpendicular a dicho eje

• medios de guia lineales para desplazar los mandriles segun una direccion perpendicular a dicho eje.

El dispositivo segun la invencion se caracteriza por el hecho de que los mandriles y soportes respectivos, los medios de accionamiento radial y los medios de guia lineal estan dispuestos a lo largo de una linea recta que es paralela a dicho eje.

Conviene subrayar que en la tecnica anterior, en particular en el documento de patente internacional WO 2007/141711, los mandriles y soportes respectivos, los medios de accionamiento radial y los medios de accionamiento lineal estan dispuestos a lo largo de una linea recta que es perpendicular a dicho eje.

Optando por una disposicion paralela de los 3 elementos precitados, se reduce considerablemente el momento de inercia del conjunto, de acuerdo con la formula I = Xmidi2 en la cual I representa el momento de inercia, m la mase de cada elemento y d la distancia de cada elemento con respecto al eje de rotacion.

Asi, en la presente invencion, la dimension radial esta determinada solamente por la geometria de los mandriles y el

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numero de estaciones.

La invencion permite multiplicar el numero de mandriles en paralelo por estacion sin aumentar la dimension radial.

Segun un modo de realizacion de la invencion, dicho eje esta dispuesto segun una direccion vertical, es decir, segun una direccion que es sensiblemente paralela a la direccion de la fuerza gravitacional. Este modo de realizacion es ventajoso para un dispositivo puesto sobre una mesa. Esto permite tener todas las estaciones a la misma altura.

Segun otro modo de realizacion de la invencion, dicho eje esta dispuesto segun una direccion horizontal, es decir, segun una direccion que es sensiblemente perpendicular a la direccion de la fuerza gravitacional. Este modo de realizacion es ventajoso con respecto a la vigilancia visual del dispositivo. El acceso al puesto de trabajo es mas directo.

Segun otro modo de realizacion de la invencion, la base de cada mandril hace contacto con las bases de los mandriles que le son adyacentes. Por “base” de mandril se entiende la parte del mandril que esta en contacto con la torreta.

Segun otro modo de realizacion, la invencion permite liberarse del diametro del tubo a realizar y disminuir mas el momento de inercia. Esta variante consiste en perfilar la geometria de los mandriles de manera que la seccion del extremo que lleva el hombro del tubo sea circular mientras que el extremo opuesto del mandril fijado al portamandril tiene una dimension circunferencial, segun el eje de rotacion de la torreta, que sea minima. Esta aproximacion conduce generalmente a secciones de mandriles de tipo “ovalada“ en un extremo y circular en el otro.

Segun un modo de realizacion, los mandriles 4 estan dispuestos en un plano perpendicular al eje de rotacion de la torreta.

Segun otro modo de realizacion de la invencion, cilindro centrado sobre el eje de la torreta.

Segun otro modo de realizacion de la invencion, cono centrado sobre el eje de la torreta.

Breve descripcion de las figuras

Las figuras 1 a 3 presentan los dispositivos de la tecnica anterior.

La figura 1 presenta de manera conceptual los dispositivos de la tecnica anterior.

La figura 2 ilustra un dispositivo de la solicitud de patenten internacional WO 2007/141711 segun un plano de corte que comprende el eje de rotacion de la torreta.

La figura 3 presenta un dispositivo de la solicitud de patenten internacional WO 2007/141711 segun un vista perpendicular al eje de rotacion de la torreta.

La figura 4 presenta el concepto del dispositivo segun la invencion.

Las figuras 5 y 6 ilustran un ejemplo de realizacion de la invencion.

La figura 5 ilustra un ejemplo de dispositivo segun la invencion observado perpendicularmente al eje de rotacion de la torreta.

La figura 6 muestra el dispositivo de la figura 5 observado en un plano de corte que comprende el eje de rotacion de la torreta.

La figura 7 muestra una variante de la invencion que consiste en utilizar mandriles de geometria no cilindrica.

La figura 8 muestra un ejemplo de realizacion de la variante de la invencion descrita en la figura 7.

Exposicion detallada de la invencion

Segun el concepto inventivo presentado en la figura 4, el dispositivo se basa en una disposicion radial en paralelo de los elementos siguientes:

• el elemento de accionamiento del mandril 4 para efectuar el recorrido de aproximacion y de retroceso 15; a saber, el accionamiento radial generado por una leva y su movimiento de rotacion relativa con respecto al plato indexador;

• el mandril 4 y su soporte 14, a saber, la longitud y el diametro del tubo.

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la superficie virtual formada por los ejes de los mandriles es un la superficie virtual formada por los ejes de los mandriles es un

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La configuracion descrita en la figura 4 es particularmente ventajosa ya que permite reducir de manera importante el momento de inercia del conjunto rotatorio y en consecuencia aumentar las cadencias de produccion disminuyendo el tiempo de indexacion.

La invencion descrita en la figura 4 permite al centro de inercia de los mandriles 4 aproximarse al eje de rotacion 9, reduciendo asi de manera significativa el par sobre el eje de la torreta durante las fases de aceleracion y deceleracion. La invencion permite aumentar significativamente el nivel de aceleracion y deceleracion de la torreta sin generar un par sobre el arbol de arrastre demasiado importante. La invencion puede, pues, utilizarse para disminuir la potencia del motor de arrastre o para aumentar la cadencia con un motor identico.

Durante las fases de aceleracion y deceleracion del ciclo de indexacion, cada mandril 4 crea un par proporcional al cuadrado de la distancia entre el centro de inercia de dichos mandriles y el eje de rotacion 9. Es, pues, de un gran interes el aproximar al maximo los mandriles al eje de rotacion 21.

La figura 5 ilustra la dimension optima del dispositivo segun la invencion equipado con 8 mandriles 4 de seccion circular. El dispositivo indexador 1 esta representado perpendicularmente al eje de rotacion de la torreta que arrastra en rotacion los mandriles 4. Como se muestra en la figura 5, el dispositivo 1 es extremadamente compacto puesto que corresponde a la dimension teorica minima de 8 mandriles situados alrededor de un eje de rotacion. La dimension del sistema depende del diametro 17 de los mandriles 4 asi como de su numero. En la practica, se mantiene preferiblemente una distancia muy pequena que separa la base de los mandriles a fin de evitar las colisiones durante los movimientos. La distancia angular entre dos mandriles se corresponde con el angulo de indexacion. Al final de cada ciclo de indexacion, los mandriles 4 se desplazan radialmente un recorrido 15 hacia las estaciones de trabajo. El movimiento radial de aproximacion y de retroceso 15 se hace de manera simultanea e identica para todos los mandriles.

La figura 6 representa el dispositivo 1 perpendicularmente al eje de rotacion 9. El bastidor 2 soporta una torreta 3 que gira alrededor del eje 9. Elementos de guia rotatoria 12 conectan la torreta 3 al bastidor. Los elementos de guia rotatoria 12 pueden ser cojinetes lisos o, preferiblemente, rodamientos. Debido a sus pequenas dimensiones, los rodamientos de agujas pueden ser ventajosos. Sobre la torreta 3 se fijan los mandriles 4 por medio de un soporte 14 y de una guia lineal radial 13. La guia radial 13 permite efectuar el movimiento de aproximacion y de retroceso 15 con respecto a las estaciones de trabajo. Sobre el eje 9 esta dispuesto un elemento rotativo 10 que acciona dicho movimiento de aproximacion y de retroceso por medio de una biela 11. El elemento rotativo 10, la guia radial 13 asi como el mandril 4 y su soporte 14 estan situados en paralelo a lo largo del eje de rotacion 9, lo que tiene como efecto disminuir la dimension radial materializada por el circulo virtual 8 que pasa por el extremo de lo mandriles 4. Segun la invencion, la dimension radial puede reducirse en un factor de 1,5 a 4 con respecto a los dispositivos de la tecnica anterior.

Las figuras 7 y 8 presentan una variante de realizacion de la invencion.

La figura 7 ilustra una variante conceptual de realizacion de la invencion que consiste en optimizar la geometria de los mandriles 4 para hacer el dispositivo 1 aun mas compacto. La figura 7 muestra una geometria de mandril 4 perfilada, que tiene un extremo de seccion ajustada a la del hombro de tubo, por ejemplo circular u ovalada, y el otro extremo denominado “aplanado” a fin de que el extremo denominado “aplanado” genere una dimension circunferencial pequena y que el eje de gravedad de los mandriles pueda ser aproximado al eje de rotacion 9. La vista A de la figura 9 ilustra el mandril 4 visto segun el eje de dicho mandril. La figura 7 ilustra una dimension conceptual que no es realizable ya que el extremo de los mandriles 4 corresponde al eje de rotacion 9. Segun el concepto presentado en la figura 7, la seccion de los mandriles varia a lo largo del eje de dicho mandril, pero la circunferencia permanece constante.

La figura 8 presenta una realizacion de la invencion segun el concepto presentado en la figura 7. Los mandriles 4 presentan una seccion variable con una circunferencia constante, lo que permite reducir la dimension y, por consiguiente, la inercia del dispositivo. La variante de la invencion presentada en la figura 8 es particularmente ventajosa cuando el diametro de los mandriles 4 es elevado.

La invencion no se limita a la realizacion de tubos de envase de seccion cilindrica. La geometria producida de los tubos es por ejemplo de seccion oval o cuadrada. La geometria de los mandriles 4 debe estar adaptada a la geometria del tubo a realizar. En particular, la geometria del extremo libre del mandril 4 debe adaptarse a la geometria del hombro de tubo. Asi, para la realizacion de un tubo ovalado, la geometria libre del mandril 4 sera ovalada.

Las figuras que describen la invencion presentan mandriles 4 en un plano perpendicular al eje 9 de la torreta 3.

Una variante de la invencion consiste en disponer los mandriles 4 sobre una superficie cilindrica centrada en el eje de rotacion 9 de la torreta 3.

Otra variante de la invencion consiste en disponer los mandriles 4 sobre una superficie conica centrada en el eje de rotacion 9 de la torreta 3.

Segun un modo de realizacion de la invencion, el espaciamiento entre las estaciones de trabajo se minimiza.

La invencion es particularmente ventajosa para aumentar las cadencias de produccion. Con un dispositivo monomandril con 8 estaciones realizado segun las descripciones de la tecnica anterior, se alcanza una cadencia de produccion de 60 tubos/min:

5 • Velocidad de produccion: 60 tubos/min;

• Tiempo de ciclo del dispositivo rotativo indexador: 1.000 ms

• Tiempo de trabajo: 400 ms

• Tiempo de indexacion: 600 ms

Con un dispositivo monomandril con 8 estaciones realizado segun la invencion, la cadencia de produccion se 10 duplica, a saber:

• Velocidad de produccion: 120 tubos/min;

• Tiempo de ciclo del dispositivo rotativo indexador: 500 ms

• Tiempo de trabajo: 400 ms

• Tiempo de indexacion: 100 ms

15 El tiempo de trabajo se conserva, mientras que el tiempo de indexacion se divide por 6.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo rotativo indexador para la fabricacion de tubos de envase que comprende una torreta indexadora (3) montada rotatoria alrededor de un eje (9), mandriles (4) y soportes respectivos (14) hechos solidarios con dicha torreta (3) y dispuesto radialmente con respecto a dicho eje (9); medios de accionamiento radial (10, 11) para

5 desplazar los mandriles (4) segun una direccion perpendicular a dicho eje (9) y medios de guia lineal (13) para asegurar el desplazamiento de los mandriles (4) segun una direccion perpendicular a dicho eje (9); caracterizado por el hecho de que los mandriles (4) y soportes respetivos (14), los medios de accionamiento radial (10, 11) y los medios de guia lineal (13) estan dispuestos a lo largo de una linea recta que es paralela a dicho eje (9).
2. Dispositivo segun la reivindicacion 1, en el cual dicho eje (9) esta dispuesto segun una direccion vertical.

10 3. Dispositivo segun la reivindicacion 1, en el cual dicho eje (9) esta dispuesto segun una direccion horizontal.
4. Dispositivo segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual la base teorica de cada mandril (4) hace contacto con las bases teoricas de los mandriles (4) que le son adyacentes.
5. Dispositivo segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual la base de cada mandril (4) tiene una seccion inferior a la seccion del mandril (4) que se encuentra hacia su extremo libre.

15 6. Dispositivo segun la reivindicacion 5, en el cual la seccion de la base es de forma ovalada.
7. Dispositivo segun la reivindicacion 5, en el cual la seccion de la base es de forma rectangular.
8. Dispositivo segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual la seccion del mandril (4) que se encuentra hacia su extremo libre es un disco.
9. Dispositivo segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual la seccion del mandril (4) varia 20 sobre su longitud.
10. Dispositivo segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes que comprende medios de guia rotativa (12).