ES2755448B2 - Máquina y procedimiento para insertar en bolsas un cierre con forma espiral - Google Patents
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Description
DESCRIPCIÓN
Máquina y procedimiento para insertar en bolsas un cierre con forma espiral
SECTOR DE LA TÉCNICA
La invención se ubica dentro del sector técnico de los procedimientos que las industrias utilizan para el cierre automático de bolsas fabricadas con materiales flexibles y que puedan contener cualquier producto.
La tipología de máquinas a las que me refiero en concreto deben reunir estas características:
. Están integradas en una cadena de producción industrial.
. Realizan de modo totalmente automático las acciones mecánicas necesarias para insertar el cierre en la bolsa.
. Liberan la bolsa una vez colocado el cierre y ésta puede continuar moviéndose por la cinta transportadora.
. La máquina se aprovisiona de nuevos cierres procedentes de un depósito externo.
. La cinta transportadora debe detenerse unos instantes para que se efectúen las acciones de cierre.
. La máquina está sincronizada en su funcionamiento con el control de movimiento de la cadena de producción industrial.
ESTADO DE LA TÉCNICA
Al tratarse de una máquina diseñada específicamente para manejar un nuevo modelo de cierre patentado con el número de publicación ES2645925 no debe haber precedentes de su existencia en la industria como objeto material o de la presencia en algún informe técnico de una máquina semejante a la que se describe en otro apartado de este mismo documento. Las máquinas que se usan actualmente en las líneas de producción para cerrar bolsas utilizan otros dispositivos de cierre: alambres plastificados, cintas adhesivas, pinzas, termosellado, etc.
El diseño de esta máquina está totalmente adaptado a las especiales características mecánicas y a la forma en espiral de Fermat del nuevo cierre.
PROBLEMA TÉCNICO PLANTEADO
El nuevo modelo de cierre puede colocarse manualmente en las bolsas de un modo sencillo
y que garantiza la hermeticidad de su interior, pero no es eficaz ni rentable económicamente hacerlo de este modo en industrias de gran producción.
Se necesita una nueva máquina que, integrada en la cadena de producción, realice de forma automática y eficaz la tarea de insertar y cerrar los nuevos cierres para una amplia tipología de bolsas.
La máquina propuesta debe reunir estas condiciones:
. Un diseño que permita integrarla fácilmente en las líneas de producción ya existentes. . El diseño de sus elementos y su funcionamiento deben ser muy sencillos para lograr una fiabilidad que asegure un flujo estable de producción.
. El procedimiento de inserción del cierre debe constar de las mínimas acciones mecánicas necesarias para alcanzar la rapidez que la industria exige en las cadenas de producción. . Una vez colocado el cierre en la bolsa el interior de ésta debe quedar sellado de modo seguro.
. El sistema que suministra los cierres al alimentador de cierres de la máquina será externo a la misma y adaptado de algún modelo ya en explotación en el mercado industrial.
. La simplicidad de los mecanismos debe traducirse en un coste económico de la máquina bastante reducido.
. La máquina podría adecuarse con mínimas modificaciones a la inserción del nuevo cierre en bolsas de cualquier tamaño o clase de material flexible y también ajustarla para que lo inserte en cualquier lugar de la bolsa. El funcionamiento de la máquina sería similar en todas estas circunstancias.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
El propósito de la máquina es insertar de forma automática en un sitio de la bolsa un cierre espiral (Figura 7) y después cerrarlo (Figura 8).
La máquina de inserción de los cierres en bolsas puede integrarse en una cinta de transporte (3) que desplace las bolsas (2) con un extremo abierto (1) para cerrarla con el cierre espiral.
Las bolsas deben pasar por una abertura de la máquina (4). Cuando el extremo abierto de la bolsa a cerrar llega al plano de la abertura de la máquina la cinta de transporte se detiene el tiempo necesario para que la máquina realice todo el procedimiento de inserción automática del cierre.
Las acciones están impulsadas por un motor eléctrico (6) controlado por un dispositivo microcontrolador (7).
La máquina puede considerarse constituida por varios sistemas, con funciones específicas y que actúan coordinadamente. Según se van activando en la secuencia de funcionamiento de la máquina pueden distinguirse los siguientes sistemas:
a) Conducto de suministro de cierres a la máquina (9).
b) Alimentador de cierres de la máquina (8).
c) Mecanismo para apretar la bolsa (Figura 3), (Figura 4).
d) Dispositivo para insertar y presionar el cierre en la bolsa (13), (15), (16), (18).
e) Acciones de finalización del ciclo.
a) Conducto de suministro de cierres a la máquina (9):
Transporta los cierres espirales (Figura 7) hasta el alimentador de cierres de la máquina (8). Los procedimientos técnicos previos necesarios para dejar preparado el cierre cuando llega a ese sistema hacen uso de tecnologías que ya existen en la industria para otros fines y que pueden adaptarse fácilmente a las características propias de este cierre.
Esos procedimientos son:
. Inicialmente los cierres son depositados en una tolva a granel. Se evita que se enganchen entre sí porque hay un hilo provisional (que se ha formado en la fase industrial de moldeado del cierre) y que se extiende entre los extremos (34), (36) del cierre espiral.
. Después los cierres deben pasar a un sistema ya comercializado (por ejemplo las máquinas de vibración industrial) que los manipula y coloca en la posición correcta para las sucesivas acciones de la máquina.
. Los cierres van acumulándose en el conducto de suministro de cierres (9) que tiene un perfil interior (37) en el que encajan los cierres espirales para evitar que se muevan, formando una pila vertical ordenada de cierres.
. En ese conducto hay una cuchilla que va cortando el hilo provisional de los cierres conforme van avanzando.
. Los cierres son impulsados por gravedad hacia el alimentador de cierres de la máquina.
b) Alimentador de cierres de la máquina (Figura 5), (Figura 6):
Recibe los cierres del conducto de suministro de cierres y los coloca en un receptáculo de inserción que se desplazará hasta la posición de la bolsa para cerrarla.
Los cierres se encuentran formando una pila ordenada en el conducto de suministro de cierres (9), que está conectado con el alimentador de cierres de la máquina. Este sistema está constituido por una pieza circular (30) que tiene ensamblada en su superficie una pieza de acople (31) en la que encaja el cierre espiral procedente del conducto de suministro de cierres. La pieza de acople tiene su base (32) situada a un nivel inferior al de la superficie de la pieza circular para que el cierre espiral pueda descender del conducto de suministro de cierres y pueda depositarse en ella.
Una vez depositado el cierre espiral en esa pieza de acople, la pieza circular gira 90° impulsado por un motor eléctrico (6) activado por un dispositivo microcontrolador (7).
Cuando la pieza circular gira la superficie curva de la misma, a un nivel más elevado respecto al de la base de la pieza de acople, impide que el siguiente cierre espiral del conducto de suministro de cierres descienda hasta el alimentador de cierres de la máquina. Conforme la pieza circular que transporta el cierre espiral va girando el espacio entre el cierre espiral y la envoltura interior del alimentador de cierres que lo circunda se va estrechando (por su diseño geométrico), ésto desplaza la base (32) sobre la que se asienta el cierre espiral, que es movible, y se comprime un muelle situado a continuación de la base, acumulando energía mecánica.
Cuando la pieza circular ha girado 90° y el cierre espiral se encuentra frente a una abertura (29) en la envoltura del alimentador, el cierre espiral sale impulsado por la energía acumulada del muelle hasta el receptáculo de inserción (14), que lo trasladará luego hasta la bolsa a cerrar.
Una vez ha concluido el procedimiento de cerrar la bolsa el dispositivo microcontrolador ordena al motor eléctrico que la pieza circular gire 90° en sentido contrario al anterior giro hasta situarse la pieza de acople exactamente debajo del conducto de suministro de cierres, esto causa que descienda por la fuerza de la gravedad un nuevo cierre hasta la pieza de acople del alimentador de cierres y comience otro ciclo de la máquina.
c) Mecanismo para apretar la bolsa (Figura 3), (Figura 4):
Está formado por dos láminas (17) y (21) que se cierran simétricamente entre sí moviéndose en sentidos opuestos. La lámina (17) encaja dentro del hueco formado por las dos piezas que constituyen la lámina (21). La forma de las láminas presenta una simetría axial necesaria para que la bolsa se recoja de modo uniforme y para que la presión sea homogénea en la superficie de la bolsa implicada durante el cierre.
Al inicio del procedimiento de cierre las láminas (17) y (21) están separadas, quedando en su interior una abertura de la máquina (4) que ocupará el extremo abierto (1) de la bolsa, situada en ese lugar por la cinta de transporte, que se detendrá el tiempo necesario para que se cierre la bolsa.
El motor eléctrico (6) recibe la orden del dispositivo microcontrolador (7) de activarse, transmitiendo su empuje a través de la rueda (28) al sistema de engranajes (22), (25), (27) mediante una correa dentada (26) que mueve todo el conjunto. Las ruedas están dispuestas de tal modo que las láminas (17) y (21) de la máquina se mueven en sentidos opuestos y de modo simétrico.
Las ruedas dentadas (22) y (25) engranan con la parte inferior dentada de las láminas por un mecanismo tipo piñón-cremallera que hace desplazar las láminas linealmente en sentidos opuestos. Las láminas están sujetas por unas guías laterales (23).
Conforme la láminas (17) y (21) van moviéndose en sentidos opuestos y estrechando la abertura de la máquina (4) que hay entre ambas, la bolsa va recogiéndose en la zona de contacto con las láminas y, por la forma angular de las aristas interiores de las láminas, la superficie de la bolsa va reduciéndose hasta que al final del movimiento de aproximación de las láminas (Figura 4) la parte de la bolsa sobre la que debe actuar el cierre está enrollada y es empujada por la hendidura de una lámina (20) hasta quedar confinada en el receptáculo de inserción (14) en donde se encuentra encajado el cierre espiral (12).
d) Sistema de inserción del cierre en la bolsa (Figura 4):
La parte de la bolsa a cerrar ha alcanzado en su recorrido el receptáculo de inserción (14) por la única abertura que tiene el mismo y que coincide con la parte abierta del cierre espiral (35), esa parte de la bolsa continúa avanzando hasta alojarse en el interior del cierre espiral, con lo que se conseguirá la suficiente compresión de la bolsa cuando se cierre.
La lámina (17) que contiene el receptáculo de inserción (14) que transporta el cierre espiral (12) cuando realiza el movimiento de aproximación hacia la otra lámina (21) entra en contacto con una pieza que tiene el lado inferior en forma de plano inclinado (18). Esa pieza está situada en la parte inmovil de la estructura de la máquina y en una posición tal que al pasar el sistema de inserción (16), que tiene su lado superior inclinado, entren en contacto ambos planos inclinados y se deslice el sistema de inserción (16), lo que causa que éste sea presionado y se desplace siguiendo el recorrido que le determinan unas guías laterales (15), con este movimiento sale proyectada una punta (13) que en su recorrido alcanza hasta el receptáculo de inserción (14), se introduce en el mismo por una abertura y llega hasta el cierre espiral (12), incide sobre un resalte que éste tiene en la superficie (34) y lo presiona hasta que, a causa de la elasticidad del cierre, se consigue que el resalte (33) se enganche con otro resalte (36) que tiene el cierre espiral, quedando de este modo cerrado alrededor de la bolsa.
e) Acciones de finalización del ciclo (Figura 4):
Concluido el cierre de la bolsa, el dispositivo microcontrolador (7) activa el motor eléctrico (6) para que gire en sentido contrario al realizado antes y las láminas (17) y (21) se separen. Al apartarse el sistema de inserción (16) del plano inclinado (18) los muelles que tiene en su base el sistema de inserción hacen retroceder la punta que presionó el cierre espiral, abandonado el receptáculo de inserción donde ésta se encontraba.
El cierre espiral (12) cuando está en situación de cerrado tiene menor diámetro que cuando está abierto y por tanto puede desprenderse del receptáculo de inserción (14) que lo retenía, insertado y cerrado en la bolsa.
Cuando la abertura de la máquina (4) es máxima el dispositivo microcontrolador activa la cinta de transporte (3) para que la bolsa ya cerrada continúe su avance y otra bolsa nueva se posicione para las acciones de cierre, empezando un nuevo ciclo de funcionamiento de la máquina.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Los dibujos que ilustran la explicación de la invención muestran las figuras siguientes:
Figura 1: Una vista frontal del conjunto de la máquina, integrada en la cinta de transporte y con la bolsa antes de ser cerrada.
Figura 2: Una vista posterior del conjunto de la máquina, mostrando el sistema de alimentación de cierres.
Figura 3: Una vista frontal de la máquina en la fase de inicio y los sistemas para apretar la bolsa, insertar el cierre y el mecanismo de engranajes.
Figura 4: Una vista frontal de la máquina en la fase de finalización y los sistemas para apretar la bolsa, insertar el cierre y el mecanismo de engranajes.
Figura 5: Una vista frontal del alimentador de cierres de la máquina en su fase inicial.
Figura 6: Una vista frontal del alimentador de cierres de la máquina en su fase final.
Figura 7: Una vista del cierre espiral cuando está abierto.
Figura 8: Una vista del cierre espiral cuando está cerrado.
Figura 9: Una vista superior del conducto que suministra los cierres a la máquina.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
La explicación de la invención y la observación de las figuras de los dibujos presentan un ejemplo de realización preferente de la invención, describiendo de modo suficiente los elementos que componen la máquina y el modo de funcionamiento de la misma.
El movimiento automático de las piezas de la máquina requiere de la acción de un motor eléctrico paso a paso dirigido por un dispositivo microcontrolador programado con las instrucciones necesarias para ejecutar las acciones mecánicas que la máquina precisa. El diseño básico de la máquina no variaría para utilizarla con distintos tipos de bolsas, solamente es necesario que la parte flexible a cerrar de éstas se sitúe entre las dos láminas de la máquina.
Claims (2)
1. Máquina para insertar en bolsas un cierre con forma espiral caracterizada por estar formada por estos componentes:
a) Una cinta de transporte (3) que desplaza las bolsas (2) que tienen un extremo abierto (1).
b) Un conducto de suministro de cierres a la máquina (9) que transporta los cierres espirales desde una tolva y que tiene un perfil interior (37) en el que encajan los cierres espirales para evitar que se muevan, formándose una pila vertical ordenada de cierres.
c) Un alimentador de cierres de la máquina (8) que recibe los cierres del conducto de suministro de cierres a la máquina. Este sistema está constituido por una pieza circular (30) que tiene ensamblada en su superficie una pieza de acople (31) en la que encaja el cierre espiral procedente del conducto de suministro de cierres. La pieza de acople tiene su base (32) situada a un nivel inferior al de la superficie de la pieza circular para que el cierre espiral pueda descender del conducto de suministro de cierres y pueda depositarse en ella.
d) Un mecanismo para apretar las bolsas formado por los siguientes elementos:
. Dos láminas (17) y (21) que se cierran simétricamente entre sí moviéndose en sentidos opuestos. La lámina (17) encaja dentro del hueco formado por las dos piezas que constituyen la lámina (21). La forma de las láminas presenta una simetría axial necesaria para que la bolsa se recoja de modo uniforme y para que la presión sea homogénea en la superficie de la bolsa implicada durante el cierre. Las láminas están sujetas por unas guías laterales (23).
. Un sistema de empuje para las láminas que se inicia en la rueda (28) que mueve el conjunto del sistema de engranajes (22), (25), (27) mediante una correa dentada (26). Las ruedas están dispuestas de tal modo que las láminas (17) y (21) de la máquina se mueven en sentidos opuestos y de modo simétrico. Las ruedas dentadas (22) y (25) engranan con la parte inferior dentada de las láminas por un mecanismo tipo piñón-cremallera que hace desplazar las láminas linealmente en sentidos opuestos.
. Un receptáculo de inserción (14) en donde se encuentra encajado el cierre espiral (12) para su transporte hasta la bolsa y que tiene una abertura para permitir que la parte de la bolsa a cerrar pueda entrar en ese receptáculo y que una punta alcance el cierre en espiral. . Un sistema de inserción (16) colocado de una forma inclinada en la lámina (17) respecto a la base de la misma y con una punta (13) en su interior que está sujeta lateralmente por unos muelles que están agarrados en su otro extremo a la parte inferior del sistema de inserción y que puede desplazarse linealmente mediante unas guías laterales (15).
. Una pieza que tiene el lado inferior en forma de plano inclinado (18) situada en la parte inmovil de la estructura de la máquina y en una posición tal que al pasar por el sistema de inserción (16) entren en contacto ambas piezas.
e) Un motor eléctrico (6) controlado por un dispositivo microcontrolador (7).
2. Procedimiento para insertar en bolsas un cierre con forma espiral caracterizado por comprender las siguientes etapas:
a) Suministro de cierres al alimentador de cierres de la máquina (8) procedentes del conducto de suministro de cierres (9) impulsados por su propio peso.
b) Una vez depositado el cierre espiral en la pieza de acople (31), la pieza circular (30) gira 90° impulsada por un motor eléctrico (6) activado por un dispositivo microcontrolador (7). Cuando la pieza circular gira la superficie curva de la misma, a un nivel más elevado respecto al de la base de la pieza de acople, impide que el siguiente cierre espiral del conducto de suministro de cierres descienda hasta el alimentador de cierres de la máquina. Conforme la pieza circular que transporta el cierre espiral va girando el espacio entre el cierre espiral y la envoltura interior del alimentador de cierres que lo circunda se va estrechando (por su diseño geométrico), ésto desplaza la base (32) sobre la que se asienta el cierre espiral, que es movible, y se comprime un muelle situado a continuación de la base, acumulando energía mecánica. Cuando la pieza circular ha girado 90° y el cierre espiral se encuentra frente a una abertura (29) en la envoltura del alimentador, el cierre espiral sale impulsado por la energía acumulada del muelle hasta el receptáculo de inserción (14), que lo trasladará luego hasta la bolsa a cerrar.
c) Para apretar la bolsa hay que aproximar las láminas (17) y (21), que al inicio están separadas, formando en su interior la abertura de la máquina (4) que ocupará el extremo abierto (1) de la bolsa, situada en ese lugar por la cinta de transporte, que se detendrá el tiempo necesario para que se cierre la bolsa. Cuando las láminas de la máquina (17) y (21) se hayan movido en sentidos opuestos apretando la bolsa situada entre éstas el resultado será que la parte de la bolsa a cerrar alcanzará en su recorrido el receptáculo de inserción (14) por la única abertura que tiene el mismo y que coincide con la parte abierta del cierre espiral (35), esa parte de la bolsa continúa avanzando hasta alojarse en el interior del cierre espiral, con lo que se conseguirá la suficiente compresión de la bolsa cuando se cierre.
d) El cierre en espiral se inserta sobre la bolsa cuando la lámina (17), que contiene el receptáculo de inserción (14) y que transporta el cierre espiral (12), realiza el movimiento de aproximación hacia la otra lámina (21) y entran en contacto los sistemas de inserción (16) y una pieza que tiene el lado inferior en forma de plano inclinado (18), ésto origina que se deslice sobre ella el sistema de inserción (16), se produzca una presión en el mismo y se desplace siguiendo el recorrido que le determinan unas guías laterales (15), con este movimiento sale proyectada una punta (13) que en su recorrido alcanza hasta el receptáculo de inserción (14), se introduce en el mismo por la abertura y llega hasta el cierre espiral (12), incide sobre un resalte que éste tiene en la superficie (34) y lo presiona hasta que, a causa de la elasticidad del cierre, se consigue que el resalte (33) se enganche con otro resalte (36) que tiene el cierre espiral, quedando de este modo cerrado alrededor de la bolsa.
e) Las acciones para finalizar el cierre implican que las láminas (17) y (21) se separen. Al apartarse el sistema de inserción (16) del plano inclinado (18) los muelles laterales que tiene el sistema de inserción hacen retroceder la punta que presionó el cierre espiral, abandonado el receptáculo de inserción donde ésta se encontraba. El cierre espiral (12) cuando está en situación de cerrado tiene menor diámetro que cuando está abierto y por tanto puede desprenderse del receptáculo de inserción (14) que lo retenía, insertado y cerrado en la bolsa. Cuando la abertura de la máquina (4) es máxima el dispositivo microcontrolador (7) ordena al motor eléctrico (6) que en el alimentador de cierres de la máquina (8) la pieza circular (30) gire 90° en sentido contrario al anterior giro hasta situarse la pieza de acople (31) exactamente debajo del conducto de suministro de cierres (9) para que se deposite un cierre espiral y también se activa la cinta de transporte (3) para que la bolsa ya cerrada continúe su avance y otra bolsa nueva se posicione para las acciones de cierre, empezando un nuevo ciclo de funcionamiento de la máquina.
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