ES2857853T3 - Conjunto de unión térmica. - Google Patents

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ES2857853T3 ES17793949T ES17793949T ES2857853T3 ES 2857853 T3 ES2857853 T3 ES 2857853T3 ES 17793949 T ES17793949 T ES 17793949T ES 17793949 T ES17793949 T ES 17793949T ES 2857853 T3 ES2857853 T3 ES 2857853T3
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Daniele Civolani
Francesco Marchioni
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Abstract

Un conjunto de unión térmica para láminas hechas de material polimérico, del tipo que comprende al menos un par de mordazas (2, 3) que se pueden acercar mutuamente, de las cuales al menos una (2, 3) está provista de un calentador en su superficie (4, 5) para topar contra una superficie complementaria correspondiente (5, 4) de la otra mordaza (3, 2) del par, en donde comprende un árbol (6) que puede girar en virtud de la acción de un motor respectivo, comprendiendo dicho árbol (6) al menos dos anillos excéntricos (7, 8) que están dispuestos uno al lado del otro, de modo que la parte excéntrica que sobresale más (9, 10) con respecto al eje de rotación (11) sea sustancialmente mutuamente opuesta, caracterizado por que cada mordaza (2, 3) de dicho par comprende un respectivo orificio pasante para el alojamiento dicho árbol (6), con la interposición de un disco giratorio (22, 23), alojando el orificio de una primera mordaza (2) de manera giratoria un primer disco (22), estando dicho primer disco (22) provisto de un orificio excéntrico cuyas forma y dimensiones son complementarias a las de un anillo excéntrico respectivo (7) que es integral con dicho árbol (6) y alojando el orificio de una segunda mordaza (3) de manera giratoria un segundo disco (23), estando dicho segundo disco (23) provisto de un orificio excéntrico cuyas forma y dimensiones son complementarias a las de un anillo excéntrico respectivo (8) que es integral con dicho árbol (6), provocando la rotación de dicho árbol (6) un movimiento de acercamiento/separación mutuos de dichas superficies de tope (4, 5) de dichas mordazas (2, 3) en virtud de la acción de dichos anillos excéntricos (7, 8) en el disco correspondiente (22, 23) que puede girar en dicho orificio de una mordaza respectiva (2, 3).

Description

DESCRIPCIÓN
Conjunto de unión térmica
La presente invención se refiere a un conjunto de unión térmica para líneas para bolsas de envasado y/o piezas en bruto de película polimérica o de cualquier otro material laminar del tipo normalmente usado para envasado.
La producción de bolsas de película polimérica, así como la producción de cualquier otro tipo de pieza en bruto que posibilite la unión térmica de solapas de película yuxtapuestas, es una etapa industrial extremadamente delicada. Los documentos de patente EP0686479A2 y US4134245A describen conjuntos de unión térmica para envases hechos de películas poliméricas.
Un primer problema que se observa está relacionado con la necesidad de realizar uniones térmicas precisas, que sean tanto fuertes como capaces de garantizar una estanqueidad óptima (por ejemplo, estanqueidad a los líquidos para cualquier bolsa que se proporcione) independientemente del grosor de la película polimérica que se esté procesando.
Asimismo, la necesidad de realizar la unión térmica de solapas superpuestas (por ejemplo, capas de múltiples láminas superpuestas en los pliegues de la pieza en bruto que se proporcionan, como ocurre por ejemplo en el tipo de bolsa conocida como "Doypack") aumenta la complejidad de las operaciones de unión térmica, ya que hace que el grosor del material sobre el que trabajan los cabezales de unión térmica sea desigual.
Estos requisitos implican el uso de conjuntos de unión térmica que sean capaces de generar fuerzas de compresión muy altas sobre la película.
La aplicación de una presión muy alta a la película por medio de los cabezales de unión térmica requiere la adopción de conjuntos de unión térmica muy rígidos y, en consecuencia, pesados.
Los conjuntos de unión térmica con dichas características son, preferentemente, de tipo estático, a diferencia de la película, que los alcanza con un movimiento de avance escalonado.
Otro requisito que se puede observar universalmente en todas las máquinas para el envasado de bolsas y/o piezas en bruto hechas de película polimérica es que los conjuntos de unión térmica, que normalmente están presentes en múltiples cantidades para realizar diferentes operaciones de unión térmica y/o para repetir las operaciones de unión térmica que ya se han realizado, se puede resituar fácilmente para adaptarse a las variaciones dimensionales provocadas por bolsas y/o piezas en bruto de diferente forma y tamaño.
Estos resultados se obtienen actualmente mediante la adopción de conjuntos de unión térmica que están soportadas por zapatas de gran masa (y la consiguiente ocupación de espacio) para proporcionar el soporte y la rigidez adecuados para las intensas fuerzas generadas durante la unión térmica.
Además, es preferible que el movimiento de aproximación relativa de los cabezales de unión térmica hacia la película a someter a unión térmica sea de tipo traslacional en lugar de rotatorio, ya que esto garantiza una mejor distribución de la presión en el área en la que van a topar, independientemente de la forma y dimensiones de esta última.
El objetivo de la presente invención es resolver los problemas descritos anteriormente, proponiendo un conjunto de unión térmica que sea capaz de aplicar presiones intensas a pesar de ser sustancialmente de dimensiones y masa moderadas.
Dentro de este objetivo, un objeto de la invención es proponer un conjunto de unión térmica que no requiera zapatas de soporte específicas pesadas y voluminosas.
Otro objeto de la invención es proponer un conjunto de unión térmica que sea capaz de aplicar altas presiones uniformes a toda el área a someter a unión térmica independientemente del método de aplicación de movimiento a los cabezales de unión térmica que se aproximan mutuamente.
Un objeto adicional de la presente invención es proporcionar un conjunto de unión térmica que tenga costes modestos, sea relativamente simple de proporcionar en la práctica y sea de aplicación segura.
Este objetivo y estos y otros objetos que serán más evidentes en lo sucesivo se consiguen mediante un conjunto de unión térmica para láminas hechas de material polimérico, del tipo que comprende al menos un par de mordazas que se pueden acercar mutuamente, al menos una de las cuales está provista de un calentador en su superficie para topar contra una superficie complementaria correspondiente de la otra mordaza del par, caracterizado por que comprende un árbol que puede girar en virtud de la acción de un motor respectivo, comprendiendo dicho árbol al menos dos anillos excéntricos que están dispuestas uno al lado del otro de modo que la parte excéntrica que más sobresale con respecto al eje de rotación sea sustancialmente mutuamente opuesta, comprendiendo cada mordaza de dicho par un orificio pasante respectivo para el alojamiento de dicho árbol, con la interposición de un disco giratorio, alojando el orificio de una primera mordaza de manera giratoria un primer disco, estando dicho primer disco provisto de un orificio excéntrico de la forma y dimensiones que son complementarias a las de un anillo excéntrico respectivo que es integral con dicho árbol y alojando el orificio de una segunda mordaza de manera giratoria un segundo disco, estando dicho segundo disco provisto de un orificio excéntrico cuyas forma y dimensiones son complementarias a las de un anillo excéntrico respectivo que es integral con dicho árbol, provocando la rotación de dicho árbol un movimiento de acercamiento/separación mutuos de dichas superficies de tope de dichas mordazas en virtud de la acción de dichos anillos excéntricos en el disco correspondiente que puede girar en dicho orificio de una mordaza respectiva.
Otras características y ventajas de la invención resultarán más evidentes a partir de la descripción de una realización preferida pero no exclusiva del conjunto de unión térmica de acuerdo con la invención, ilustrada a modo de ejemplo no limitante en los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 es una vista frontal esquemática de un conjunto de unión térmica de acuerdo con la invención en una primera configuración con las mordazas cerradas;
La figura 2 es una vista frontal esquemática del conjunto de unión térmica de la figura 1 en una segunda configuración con las mordazas abiertas;
La figura 3 es una vista frontal esquemática del conjunto de unión térmica de la figura 1, que muestra en líneas discontinuas ambas mordazas en la posición "completamente abierta";
La figura 4 es una vista en perspectiva de un manguito con anillos excéntricos del conjunto de unión térmica de la figura 1;
La figura 5 es una vista en sección transversal de una parte del conjunto de la figura 1;
La figura 6 es una vista en perspectiva en despiece ordenado del conjunto de la figura 1.
Con particular referencia a las figuras, un conjunto de unión térmica se designa generalmente con el número de referencia 1.
El conjunto de unión térmica 1 de acuerdo con la invención es particularmente adecuado para láminas hechas de material polimérico, ya que permite un fácil acoplamiento (por unión térmica) de las mismas incluso si existen múltiples capas mutuamente opuestas, pliegues con solapamientos y/o están comprendidos elementos adicionales y auxiliares hechos de materiales poliméricos, tales como nervaduras del tipo conocido como "abrir y cerrar".
El conjunto 1 comprende al menos un par de mordazas 2, 3 que se pueden acercar mutuamente, al menos una de las cuales 2, 3 está provista de un calentador en su superficie 4, 5 para tope en una superficie de forma complementaria 5, 4 de la otra mordaza 3, 2 del par.
El conjunto 1 comprende un árbol 6 que puede girar en virtud de la acción de un motor respectivo (no mostrado en las figuras adjuntas).
El árbol giratorio 6 comprende al menos dos anillos excéntricos 7, 8, uno al lado del otro, con una parte excéntrica 9, 10 que sobresale más que el eje de rotación 11 y es sustancialmente mutuamente opuesta.
Cada mordaza 2, 3 del par comprende un orificio pasante respectivo para el alojamiento del árbol 6: el árbol 6 se aloja en el orificio de una mordaza respectiva 2, 3 con la interposición de un disco giratorio 22, 23.
El orificio de una primera mordaza 2 aloja de forma giratoria un primer disco 22, que está provisto de un orificio excéntrico cuyas forma y dimensiones son complementarias a las de un anillo excéntrico respectivo 7 que es integral con el árbol 6.
El orificio de una segunda mordaza 3 aloja de forma giratoria un segundo disco 23, que está provisto de un orificio excéntrico cuyas forma y dimensiones son complementarias a las de un anillo excéntrico respectivo 8 que es integral con el árbol 6.
La rotación del árbol 6 provoca un movimiento de acercamiento/separación mutuos de las superficies de tope 4, 5 de las mordazas 2, 3 en virtud de la acción de los anillos excéntricos 7, 8 en el disco correspondiente 22, 23, que puede girar en el orificio respectivo de una mordaza correspondiente 2, 3.
En la práctica, el funcionamiento de cada mordaza 2, 3 con respecto al árbol 6 puede compararse con el de un sistema de manivela empujadora giratoria (es decir, un mecanismo del tipo conocido como "biela y manivela"). El árbol 6 gira y arrastra integralmente con él los anillos 7, 8: la excentricidad de los anillos 7, 8 los hace completamente comparables a una manivela del sistema de manivela empujadora.
Los discos 22, 23 alojan los anillos respectivos 7, 8 y pueden moverse con un movimiento de traslación junto con las mordazas respectivas 2, 3: por lo tanto, los discos se comportan como las bielas de un sistema de manivela empujadora.
El hecho de que se interponga un par rotacional (rotoidal) entre los discos 22 y 23 y el orificio respectivo de la mordaza correspondiente 2, 3 garantiza que puedan girar libremente con respecto a la mordaza 2, 3, proporcionando el movimiento de traslación respectivo a lo largo de la trayectoria de avance/retracción permitida y definida por el sistema de manivela empujadora descrito anteriormente.
Las mordazas 2, 3 pueden, por lo tanto, sujetar entre las superficies de tope respectivas 4 y 5, con elevadas fuerzas de sujeción, capas de película polimérica que se interponen entre ellas en una etapa de la rotación del árbol 6 que provoca un acercamiento mutuo de las mismas.
Con particular referencia a una solución constructiva de incuestionable interés práctico, cada mordaza 2, 3 puede estar convenientemente constituida por una placa de traslación 12, 13 provista de una abertura pasante respectiva 14, dentro de la cual es posible alojar las capas de película polimérica a someter a unión térmica.
Las capas superpuestas de película polimérica (que opcionalmente también comprenden elementos poliméricos auxiliares, tales como nervaduras de cierre, tapones, dispositivos de dosificación, etc.) pasan, por lo tanto, a través de la abertura 14 y pueden estar sujetas por las mordazas 2, 3 (en particular estarán sujetas entre las superficies de tope respectivas 4 y 5), que además de aplicarles una fuerza de compresión estarán a una temperatura adecuada para garantizar la correspondiente unión térmica.
De nuevo con referencia a esta solución constructiva, se especifica que cada abertura pasante 14 puede comprender convenientemente una banda respectiva 15, 16 que sobresale de uno de sus bordes.
La banda 15, 16 es la provista de la superficie de tope 4, 5 sobre la que está instalado el calentador.
En principio, cada banda 15, 16 puede comprender un receptáculo para el calentador (que puede ser de cualquier tipo, dependiendo de la aplicación específica); No se excluye la adopción de bandas 15, 16 de material ferromagnético y la instalación en cada placa 12, 13 de la mordaza respectiva 2, 3 (próxima a la banda respectiva 15, 16) de los circuitos para generar campos magnéticos de alta frecuencia: la inducción de corrientes parásitas en cada banda 15, 16 por parte del circuito para generar campos magnéticos de alta frecuencia provocará, en este caso, el calentamiento de la superficie de tope.
Se señala además que las bandas sobresalientes 15, 16 de placas de traslación respectivas 12, 13 de un mismo par de mordazas 2, 3 son mutuamente opuestas, es decir, dispuestas en bordes opuestos de aberturas respectivas 14. Las bandas 15, 16, por lo tanto, son móviles, integralmente con la placa respectiva 12, 13, de acuerdo con un movimiento de traslación para acercamiento y separación mutuos.
Con particular referencia a una solución constructiva de indudable interés en la práctica, el árbol giratorio 6 puede alojar válidamente un par de casquillos de guía 17, 18 (se trata de cursores provistos de un par rotoidal en el árbol 6 y un par prismático con respecto a las mordazas 2, 3).
Los casquillos 17, 18 están dispuestos externamente con respecto a los anillos excéntricos 7, 8 en un estado mutuamente simétrico y opuesto en el árbol giratorio 6. Los casquillos 17, 18 introducen restricciones, es decir, impiden rotaciones y traslaciones mutuas a lo largo de trayectorias que son diferentes de la trayectoria para acercamiento/separación mutuos de las mordazas 2, 3.
El conjunto de unión térmica 1 puede comprender además ventajosamente un árbol de alineación fijo 19: la ausencia del árbol 19 implicaría un estado no isostático del conjunto 1 y, por lo tanto, si el árbol 19 no estuviera dispuesto en la configuración aquí descrita, se vuelve necesario introducir otros aparatos restrictivos.
El árbol 19 está alojado dentro de ranuras 20 de las mordazas 2, 3 (por lo tanto, proporcionadas en un área de la placa respectiva 12, 13); dichas ranuras 20 están efectivamente dispuestas en la parte de la mordaza respectiva 2, 3 que se encuentra opuesta a la que comprende las superficies de tope 4, 5.
Las ranuras 20 se alargan a lo largo de la trayectoria de deslizamiento mutuo de las mordazas 2, 3 para permitir el avance/la retracción de una primera mordaza 2 y la retracción/el avance de una segunda mordaza 3, es decir, un movimiento de las mordazas 2, 3 a lo largo de una misma trayectoria, pero con direcciones opuestas (lo que permite, por lo tanto, la sujeción de las capas de película polimérica a someter a unión térmica).
Se especifica, además, que los anillos excéntricos 7, 8 se pueden proporcionar ventajosamente en un manguito 19 que se puede montar y acoplar rígidamente en el árbol giratorio 6.
En este caso, el manguito 19 puede comprender medios para acoplamiento desmontable al árbol giratorio 6; la retirada y/o el aflojamiento de dichos elementos de acoplamiento permiten por tanto la traslación (que es sustancialmente libre pero que solo se puede ejecutar tras una acción externa aplicada directamente al manguito 19) del manguito 19 a lo largo del árbol giratorio 6 para realizar operaciones de cambio de formato.
De esta forma, un operador puede ajustar manualmente la posición del manguito 19 en función del formato particular a proporcionar (después de retirar o aflojar los elementos de acoplamiento) o es posible proporcionar un sistema automático mediante el cual, como consecuencia de un aflojamiento/retirada automático del elemento de acoplamiento, un accionador traslada el manguito 19 a lo largo del árbol 6 de acuerdo con los parámetros dimensionales previstos para el formato particular a proporcionar.
Se especifica que, en virtud del conjunto 1 de acuerdo con la invención, por medio de la rotación del árbol 6 por parte de un motor de potencia extremadamente baja es posible aplicar una acción de sujeción particularmente intensa a las capas de película polimérica, garantizando una calidad óptima del sellado por unión térmica que después se proporciona.
Además, la forma de todo el conjunto 1, que prevé componentes sustancialmente simétricos con respecto al árbol 6 y que se mueven en oposición de fase, garantiza la eliminación de los efectos externos de la operación de sujeción, con el consiguiente equilibrio óptimo del conjunto de unión térmica 1, que, por lo tanto, puede ser ligero y sustancialmente independiente del bastidor de la máquina en la que está instalado.
Entre los discos 22, 23 y la placa respectiva 12, 13 y entre los pares prismáticos (constituidos por los casquillos de guía 17, 18) y la placa respectiva 12, 13 y entre los anillos excéntricos 7, 8 y los discos 22, 23, se interponen cojinetes para minimizar la fricción.
Ventajosamente, la presente invención resuelve los problemas descritos anteriormente, proponiendo un conjunto de unión térmica 1 que es capaz de aplicar presiones intensas a pesar de ser de dimensiones y masa sustancialmente moderadas.
De forma válida, el conjunto de unión térmica 1 de acuerdo con la invención no requiere, por lo tanto, zapatas de soporte específicas, que son pesadas y voluminosas.
Convenientemente, el conjunto de unión térmica 1 de acuerdo con la invención es capaz de aplicar altas presiones uniformes a toda el área a someter a unión térmica, independientemente de la forma de aplicación del movimiento a los cabezales de unión térmica, las superficies de tope 4 y 5, en acercamiento mutuo. De hecho, dicha presión se obtiene por medio de la rotación del árbol 6 y no requiere necesariamente la adopción de empujadores provistos exclusivamente de un movimiento de traslación (como es necesario en cambio en los conjuntos de unión térmica del tipo conocido).
De manera útil, el conjunto de unión térmica 1 de acuerdo con la invención es relativamente sencillo de proporcionar en la práctica y tiene costes sustancialmente modestos: estas características hacen que el conjunto 1 sea una innovación de aplicación garantizada.
La invención concebida de este modo es susceptible de numerosas modificaciones y variaciones, todas las cuales están dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas; todos los detalles pueden, además, ser reemplazados por otros elementos técnicamente equivalentes.
Cuando las características técnicas mencionadas en cualquier reivindicación van seguidas de signos de referencia, esos signos de referencia se han incluido con el único propósito de aumentar la inteligibilidad de las reivindicaciones y, por lo tanto, dichos signos de referencia no tienen ningún efecto limitante sobre la interpretación de cada elemento identificado a modo de ejemplo mediante dichos signos de referencia.

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Un conjunto de unión térmica para láminas hechas de material polimérico, del tipo que comprende al menos un par de mordazas (2, 3) que se pueden acercar mutuamente, de las cuales al menos una (2, 3) está provista de un calentador en su superficie (4, 5) para topar contra una superficie complementaria correspondiente (5, 4) de la otra mordaza (3, 2) del par, en donde comprende un árbol (6) que puede girar en virtud de la acción de un motor respectivo, comprendiendo dicho árbol (6) al menos dos anillos excéntricos (7, 8) que están dispuestos uno al lado del otro, de modo que la parte excéntrica que sobresale más (9, 10) con respecto al eje de rotación (11) sea sustancialmente mutuamente opuesta, caracterizado por que cada mordaza (2, 3) de dicho par comprende un respectivo orificio pasante para el alojamiento dicho árbol (6), con la interposición de un disco giratorio (22, 23), alojando el orificio de una primera mordaza (2) de manera giratoria un primer disco (22), estando dicho primer disco (22) provisto de un orificio excéntrico cuyas forma y dimensiones son complementarias a las de un anillo excéntrico respectivo (7) que es integral con dicho árbol (6) y alojando el orificio de una segunda mordaza (3) de manera giratoria un segundo disco (23), estando dicho segundo disco (23) provisto de un orificio excéntrico cuyas forma y dimensiones son complementarias a las de un anillo excéntrico respectivo (8) que es integral con dicho árbol (6), provocando la rotación de dicho árbol (6) un movimiento de acercamiento/separación mutuos de dichas superficies de tope (4, 5) de dichas mordazas (2, 3) en virtud de la acción de dichos anillos excéntricos (7, 8) en el disco correspondiente (22, 23) que puede girar en dicho orificio de una mordaza respectiva (2, 3).
2. El conjunto de unión térmica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que cada mordaza (2, 3) está constituida por una placa de traslación (12, 13), que está provista de una abertura pasante (14) dentro de la cual se pueden alojar las capas de película polimérica a someter a unión térmica.
3. El conjunto de unión térmica de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que cada abertura pasante (14) comprende una banda respectiva (15, 16) que sobresale de uno de sus bordes, comprendiendo dicha banda (15, 16) dicha superficie de tope (4, 5) provista de dicho calentador.
4. El conjunto de unión térmica de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que las bandas sobresalientes (15, 16) de placas de traslación respectivas (12, 13) de un mismo par de mordazas (2, 3) son mutuamente opuestas, es decir, dispuestas en bordes opuestos de aberturas respectivas (14), siendo dichas bandas (15, 16) móviles, integralmente con la placa respectiva (12, 13), de acuerdo con un movimiento de traslación de acercamiento y separación mutuos.
5. El conjunto de unión térmica de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dichas placas de traslación (12, 13) comprenden al menos un par de casquillos de guía (17, 18) del tipo de cursores provistos de un par rotoidal en el árbol (6) y un par prismático con respecto a las placas (12, 13), para el acoplamiento de las placas (12, 13) permitiendo un grado de libertad de traslación mutua a lo largo de la trayectoria de acercamiento/separación de las bandas sobresalientes respectivas (15, 16) dentro de un carrera predefinida.
6. El conjunto de unión térmica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que comprende un árbol de alineación fijo (19), que está alojado dentro de ranuras (20) de dichas mordazas (2, 3) dispuestas en la parte opuesta a la parte que comprende dicha superficies de tope (4, 5), siendo dichas ranuras (20) alargadas a lo largo de la trayectoria de deslizamiento mutuo de dichas mordazas (2, 3) para permitir el avance/la retracción de una primera mordaza (2, 3) y la retracción/el avance de una segunda mordaza (3, 2), es decir, un movimiento de dichas mordazas (2, 3) a lo largo de una misma trayectoria con direcciones opuestas.
7. El conjunto de unión térmica de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dichos anillos excéntricos (7, 8) están provistos en un manguito (21) que puede insertarse y acoplarse rígidamente en dicho árbol giratorio (6).
8. El conjunto de unión térmica de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dicho manguito (21) comprende elementos para el acoplamiento desmontable a dicho árbol giratorio (6), permitiendo la retirada y/o el aflojamiento de dichos elementos de acoplamiento la traslación de dicho manguito (21) a lo largo de dicho árbol giratorio (6) para realizar operaciones de cambio de formato.
9. El conjunto de unión térmica de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que cojinetes se interponen entre dichos discos (22, 23) y la placa respectiva (12, 13), entre dichos pares prismáticos, constituidos por dichos casquillos de guía (17), 18), y la placa respectiva (12, 13) y entre dichos anillos excéntricos (7, 8) y dichos discos (22, 23) para minimizar la fricción.
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