ES2929748T3 - Mandril aplicador de tapas autoajustable para aplicar los elementos de cierre a recipientes - Google Patents

Abstract

Mandril taponador autoajustable para la aplicación de elementos de cierre (C) sobre envases, que comprende: - un soporte (16) de eje longitudinal (A), - un elemento guía (24) fijado respecto del soporte (16) y que tiene una pluralidad de guías (26), - una pluralidad de mordazas (28) que se enganchan en respectivas guías (26) de dicho elemento guía (24) y son móviles con respecto al soporte (16) entre una posición de liberación y una posición de agarre, en el que dichas mordazas (28) tienen respectivas superficies de agarre (30) para agarrar elementos de cierre (C) y respectivas primeras superficies de leva (32), y - un anillo de control (38) móvil con respecto al soporte (16) a lo largo de dicho eje longitudinal (A) entre una posición baja y una posición elevada y que tiene una pluralidad de segundas superficies de leva (40) que cooperan con las respectivas primeras superficies de leva (32) de dichas mordazas (28), de modo que el movimiento del anillo de control (38) desde el posición bajada a la posición levantada mueve dichas mordazas (28) desde la posición de liberación a la posición de agarre en el que el anillo de control (38) tiene una pared de apoyo (42) dispuesta para apoyarse en una superficie de cabeza (14) de un elemento de cierre (C) de modo que, durante el movimiento del mandril a lo largo de dicho eje longitudinal (A), el el elemento de cierre (C) mueve el anillo de control (38) de la posición bajada a la posición subida. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Mandril aplicador de tapas autoajustable para aplicar los elementos de cierre a recipientes

Campo de la invención

La presente invención se refiere, en general, a aparatos para cerrar recipientes y se refiere a un mandril aplicador de tapas autoajustable para aplicar elementos de cierre a recipientes. La presente invención se ha desarrollado especialmente para enroscar tapas roscadas en recipientes. La invención se aplica también a elementos de cierre con dispensadores operados por bomba, independientemente de si están equipados o no con una varilla de medición de nivel, o con dosificadores operados por pulsador o por gatillo, etc.

Descripción de la técnica relacionada

Los aparatos para aplicar elementos de cierre a recipientes incluyen generalmente una estructura de carrusel con múltiples cabezales aplicadores de tapas, cada uno con un pistón que puede moverse a lo largo de un eje longitudinal. En el caso de los aparatos para aplicar tapas roscadas, el pistón se acciona según un movimiento de enroscado a lo largo del eje longitudinal. Cada cabezal aplicador de tapas tiene un mandril aplicador de tapas sujeto al extremo inferior del pistón respectivo. Los mandriles aplicadores de tapas están provistos de mordazas capaces de agarrar las tapas u otros elementos de cierre con una fuerza que permite aplicar el par de torsión de enroscado o la fuerza de inserción.

Frecuentemente, los elementos de cierre usados para cerrar recipientes tienen características físicas y geométricas diferentes. Los elementos de cierre pueden tener cualquier forma (circular, ovalada, poligonal, cónica, etc.) y pueden estar equipados o no con una varilla de medición de nivel, una bomba para dosificar el producto, palancas o sistemas para accionar la bomba dosificadora de producto (gatillos, palancas, pulsadores, etc.).

Los elementos de cierre pueden ser suministrados por diferentes fabricantes y pueden estar realizados en materiales diferentes y según procesos de producción diferentes. De esta manera, con frecuencia sucede que los elementos de cierre tienen tolerancias dimensionales diferentes y deformaciones geométricas de diversos tipos con respecto a la forma teórica.

Teniendo en cuenta la variabilidad de las características geométricas y dimensionales de los elementos de cierre, surge la necesidad de proporcionar mandriles aplicadores de tapas autoajustables que sean capaces de sujetar y aplicar (enroscar, ajustar a presión y/o insertar) elementos de cierre con características diferentes con la aplicación de un par de torsión/una fuerza requeridos. En el caso de tapas roscadas, un requisito particularmente importante es que los mandriles aplicadores de tapas sean capaces de aplicar el par de torsión de enroscado sin dañar las tapas.

El documento US 2014/0311089 divulga un mandril aplicador de tapas que incluye múltiples mordazas presionadas por un anillo elástico que mantiene las mordazas en un estado de reposo en la posición de diámetro de agarre mínimo. Durante el agarre de las tapas, las tapas deben insertarse en el mandril mientras las mordazas se presionan elásticamente hacia el interior superando la resistencia del anillo elástico que presiona de manera elástica las mordazas hacia el interior. Al final del enroscado, mientras las mordazas se están desacoplando de la tapa, las superficies de agarre de las mordazas giran sobre la superficie moleteada de las tapas mientras se presionan elásticamente hacia el interior. Por lo tanto, una solución de este tipo conlleva un alto riesgo de dañar las tapas.

El documento US7131245 divulga un mandril aplicador de tapas autoajustable que incluye múltiples mordazas conectadas de manera articulada a un soporte alrededor de los pasadores respectivos. Cada mordaza está asociada con un muelle que empuja la mordaza respectiva hacia una posición en la que la mordaza está en contacto con la tapa. La carga generada por los muelles debe ser muy elevada con el fin de garantizar la transmisión del par de torsión durante la fase de enroscado. Al final del enroscado, cuando el mandril aplicador de tapas se eleva desde el recipiente, las partes dentadas de las mordazas entran en contacto con el moleteado de la tapa mientras el mandril está siendo elevado desde el recipiente según un movimiento giratorio-de traslación y tienden a dañar el moleteado de las tapas. Durante la fase de agarre de la tapa, debido a la acción de los muelles, las mordazas adoptan la configuración de diámetro mínimo y el agarre de la tapa debe realizarse comprimiendo los miembros elásticos de las mordazas con el fin de que la tapa pueda acomodarse en el interior del mandril. Debido a que la fuerza elástica que actúa sobre las mordazas es muy elevada, las tapas pueden dañarse también durante la fase de recogida.

El documento US7322165 divulga un mandril aplicador de tapas autoajustable que incluye múltiples mordazas que tienen superficies de agarre respectivas y superficies de leva respectivas que cooperan con una superficie inclinada del soporte, de manera que las mordazas se comprimen hacia el interior durante la fase de enroscado. Las mordazas cooperan con muelles que tienden a empujar las mordazas hacia una posición abierta. Cuando el mandril se eleva desde el recipiente, las mordazas entran en contacto con el moleteado exterior de las tapas mientras el mandril gira y se eleva desde el recipiente. Durante dicha fase, existe el riesgo de dañar el moleteado exterior de las tapas. Otra desventaja de esta solución es que los muelles que tienden a empujar las mordazas hacia la posición de liberación no permiten un lavado preciso del mandril y generan áreas donde se estanca el agua.

El documento US4745729A divulga un mandril aplicador de tapas según el preámbulo de la reivindicación 1.

Objeto y síntesis de la invención

Un objeto de la presente invención es proporcionar un mandril aplicador de tapas autoajustable que supere los problemas de la técnica anterior.

Más específicamente, un objeto de la invención es proporcionar un mandril aplicador de tapas capaz de recoger y aplicar elementos de cierre sin riesgo de dañar los mismos.

Según la invención, los objetos anteriores se consiguen mediante un mandril aplicador de tapas autoajustable que tiene las características indicadas en la reivindicación 1.

Las reivindicaciones son parte integral de la enseñanza técnica proporcionada en el presente documento con respecto a la invención.

Tal como resultará evidente a partir de la siguiente descripción, una de las características del mandril según la presente invención es que el cierre se controla a través de una carga axial vertical y la fuerza de cierre es independiente de las componentes de rotación y de torsión. Esta característica permite dividir las fuerzas que actúan sobre el mandril, previniendo de esta manera que las componentes de torsión dañen la tapa durante todas las fases de la aplicación. Breve descripción de los dibujos

A continuación, la invención se describirá detalladamente con referencia a los dibujos adjuntos, proporcionados simplemente a modo de ejemplo no limitativo, en los que:

- La Fig. 1 es una vista en perspectiva en despiece de un mandril aplicador de tapas autoajustable según la presente invención;

- La Fig. 2 es una vista en sección en despiece tomada a lo largo de la línea II - II en la Fig. 1;

- La Fig. 3 es una vista en perspectiva de la parte señalada mediante la flecha III en la Fig. 1

- Las Figs. 4 y 5 son vistas en sección axial del mandril aplicador de tapas según la presente invención en la posición de liberación y en la posición de agarre, respectivamente;

- La Fig. 6 es una vista en perspectiva de una mordaza según una variante de realización.

Descripción detallada

La siguiente descripción se realiza con referencia específica al caso de tapas roscadas que se aplican a recipientes roscados respectivos mediante un movimiento de enroscado. Sin embargo, no se pretende que la invención esté limitada a dicho ejemplo específico. En el caso de tapas enroscadas, el mandril experimentará un movimiento giratorio combinado con un movimiento en la dirección longitudinal.

Con referencia a los dibujos, el número de referencia 10 indica un mandril aplicador de tapas autoajustable para enroscar las tapas C en recipientes. Las tapas C tienen una pared 12 lateral exterior, una superficie 14 de cabeza y una rosca interior que está destinada a enroscarse en la rosca exterior de un recipiente, tal como, por ejemplo, una botella. La superficie 12 exterior podría estar provista de un moleteado, tal como se muestra en los dibujos, o podría ser lisa o provista de cualquier otro tipo de acabado.

El mandril 10 aplicador de tapas incluye un soporte 16 que tiene un vástago 18 y una parte 20 con forma de copa abierta hacia abajo. El soporte 20 tiene un eje A longitudinal y está destinado a estar sujeto al extremo inferior de un pistón 22 de un cabezal aplicador de tapas (no mostrado), transmitiendo un movimiento de enroscado a lo largo del eje A al soporte 16.

El mandril 10 aplicador de tapas incluye un elemento 24 de guía fijado con respecto al soporte 10 y que tiene múltiples guías 26. En el ejemplo ilustrado en el dibujo, el elemento 24 de guía es un elemento separado del soporte 16 y está asegurado al soporte, por ejemplo, mediante ajuste a presión. Como alternativa, el elemento 24 de guía podría estar formado de manera integral con el soporte 16. En el ejemplo ilustrado en el presente documento, las guías 26 son rebajes con forma de U orientados radialmente con relación al eje A.

El mandril 10 incluye múltiples mordazas 28 que se acoplan con las guías 26 respectivas en el elemento 24 de guía. Las mordazas 28 son móviles independientemente una de la otra en las guías 26 respectivas en las direcciones radiales con respecto al eje A entre una posición de liberación y una posición de agarre. Las mordazas 28 tienen superficies 30 de agarre respectivas dispuestas para acoplarse con la superficie 12 exterior de las tapas C. Por ejemplo, las superficies 30 de agarre pueden estar dentadas o cubiertas con goma y pueden tener una curvatura que corresponde al radio de la pared 12 lateral de las tapas C. Las mordazas 28 tienen unas primeras superficies 32 de leva respectivas giradas hacia el exterior. En el ejemplo ilustrado en el presente documento, las primeras superficies 32 de leva son superficies planas inclinadas con relación al eje A. En el ejemplo ilustrado en el presente documento, las mordazas 28 están provistas de pasadores 34 respectivos que se acoplan con rebajes 36 tangenciales respectivos en el elemento 24 de guía, de manera que las mordazas 28 estén restringidas con respecto al elemento 24 de guía en la dirección del eje A longitudinal.

El mandril 10 incluye un anillo 38 de control móvil con respecto al soporte 16 a lo largo del eje A entre una posición bajada (Fig. 4) y una posición levantada (Fig. 5). El anillo 38 de control tiene múltiples segundas superficies 40 de leva que cooperan con las primeras superficies 32 de leva respectivas de las mordazas 28. En el ejemplo ilustrado en el presente documento, las segundas superficies 40 de leva son superficies planas inclinadas con relación al eje A y que tienen la misma inclinación que las primeras superficies 32 de leva de las mordazas 28. Las superficies 32, 40 de leva primera y segunda están dispuestas de manera que el movimiento del anillo 38 de control desde la posición bajada a la posición elevada mueva las mordazas 28 hacia el interior desde la posición de liberación a la posición de agarre. El anillo 38 de control tiene una pared 42 de apoyo que está diseñada para apoyarse en la superficie 14 de cabeza de una tapa C insertada en el mandril 10. En el ejemplo ilustrado en el presente documento, la pared 42 de apoyo es una pared radial que tiene interrupciones que corresponden a las segundas superficies 40 de leva. El anillo 38 de control tiene múltiples orificios 44, cada uno situado entre dos segundas superficies 40 de leva. Los orificios 44 reciben los elementos 46 de retención respectivos con forma de pasadores o bolas y que sobresalen parcialmente desde la superficie lateral interior del anillo 38 de control. Un anillo 48 elástico, que consiste, por ejemplo, en una junta tórica, empuja de manera elástica los elementos 46 de retención hacia el interior en la dirección radial.

El mandril 10 aplicador de tapas incluye además un anillo 50 de cierre asegurado al extremo inferior de la parte 20 con forma de copa del soporte 16 y que tiene un borde 52 radial en el que el anillo 38 de control se apoya en su posición bajada.

En la posición de recogida de la tapa, el mandril 10 aplicador de tapas está en la configuración mostrada en la Fig. 4. En dicha posición, el anillo 38 de control está en su posición bajada y se apoya en el borde 52 radial del anillo 50 de cierre. Las mordazas 18 pueden moverse libremente en la dirección radial a lo largo de las guías 36 respectivas. Bajo dicha condición, el mandril 10 aplicador de tapas se baja a una tapa C según un movimiento vertical de arriba hacia abajo. Durante dicho movimiento, la tapa C se inserta en el anillo 38 de control. Las paredes laterales de la tapa C interfieren con los elementos 46 de agarre que sobresalen desde la superficie interior del anillo 38 de control. La tapa C es retenida en el interior del mandril 10 por los elementos 46 de retención presionados de manera elástica contra la pared 12 lateral de la tapa C.

Durante la inserción de la tapa C en el anillo 38 de control, las mordazas 28 pueden moverse libremente hacia el exterior en la dirección radial, de manera que las superficies 30 de agarre se adapten automáticamente a la superficie 12 lateral exterior de la tapa C. Durante la inserción de la tapa C en el anillo 38 de control, no hay riesgo de dañar la tapa C, ya que las mordazas 28 no ejercen presión contra la tapa C.

Los elementos 46 de retención sólo tienen el propósito de retener la tapa C durante la fase de recogida y no deben transmitir el par de torsión de enroscado. De esta manera, los elementos 46 de retención son empujados de manera elástica hacia el interior con una fuerza débil que no conlleva riesgos de dañar las tapas C. Además, las partes sobresalientes de los elementos 46 de retención están redondeadas, de manera que se acoplan en la pared 12 lateral de la tapa C sin riesgo de dañar el moleteado de la tapa C.

Tras recoger la tapa C, el mandril aplicador de tapas se posiciona sobre un recipiente, con el eje A alineado con el eje del recipiente. El mandril 10 aplicador de tapas se acciona según un movimiento helicoidal en la dirección A. Cuando la rosca interior de la tapa C se acopla con la rosca exterior del recipiente, la superficie 14 de cabeza de la tapa C entra en contacto con la pared 42 de apoyo del anillo 38 de control. El movimiento de enroscado del mandril 10 aplicador de tapas hace que la tapa C mueva el anillo 38 de control hacia arriba.

El movimiento hacia arriba del anillo 38 de control conduce a las superficies 32, 40 de leva primera y segunda a un contado mutuo. Al continuar el movimiento hacia arriba del anillo 38 de control, las superficies 32, 40 de leva mutuamente cooperantes generan una fuerza radial dirigida hacia el interior sobre las mordazas 28, que presiona las superficies 30 de agarre contra la superficie 12 lateral exterior de la tapa C. Las mordazas 28 son presionadas contra la superficie 12 exterior de la tapa C con una fuerza tal que garantiza la transmisión del par de torsión de enroscado desde el mandril 10 a la tapa C. La compresión radial de las mordazas 28 contra la superficie 12 lateral exterior de la tapa C se produce sin ningún movimiento relativo entre las mordazas 28 y la tapa C, de manera que se prevengan los riesgos de dañar la tapa C. Cuanto mayor sea la fuerza con la que el mandril 10 se presiona hacia abajo, mayor será la compresión radial de las mordazas 28 contra la superficie 12 lateral exterior de la tapa C, de manera que el par de torsión de bloqueo de la tapa C aumenta automáticamente a medida que aumenta la presión vertical. La carga vertical cierra las mordazas 28 y la rotación permite el enroscado, pero no se usa para mantener las mordazas 28 cerradas. De esta manera, el cierre del mandril se produce incluso en ausencia del movimiento giratorio, pero sólo por el efecto de la presión vertical a la que se somete el mandril.

Al final de la fase de enroscado, el mandril 10 se eleva desde la tapa C enroscada en el recipiente. En cuanto el mandril 10 aplicador de tapas empieza a moverse hacia arriba, la fuerza que empuja el anillo 38 de control hacia arriba cesa. Por lo tanto, el anillo 38 de control se mueve a la posición bajada debido a su propio peso. Por lo tanto, las mordazas 28 son radialmente libres y se desacoplan de la superficie 12 lateral exterior de la tapa C sin ejercer una compresión sobre la tapa C. Por lo tanto, durante la fase de liberación también se previenen los riesgos de dañar la tapa C.

Una característica particularmente ventajosa es que el mandril 10 aplicador de tapas según la presente invención no requiere elementos elásticos para aplicar el par de torsión de enroscado o para devolver las mordazas 28 a la posición de liberación. En cualquier caso, el dispositivo podría estar equipado incluso con muelles y anillos elásticos para funciones auxiliares con respecto a la aplicación de la fuerza de cierre, tal como para amortiguar la fase de reapertura, si fuera necesario.

En esta configuración, la ausencia de elementos elásticos reduce los riesgos de dañar la tapa C, aumenta el tiempo medio entre fallos (MTBF) y hace que el lavado sea más efectivo. Además, se evitan riesgos de estancamiento del líquido de lavado.

El mandril aplicador de tapas según la presente invención se adapta automáticamente a la forma y al tamaño de las tapas C y es capaz de recoger las tapas sin dañar las mismas y de retenerlas de manera apropiada hasta la fase de enroscado. Durante el enroscado, el mandril 10 transmite el par de torsión de enroscado a la tapa sin dañar la misma y, al final del enroscado, las mordazas se desacoplan desde la tapa sin dañar la misma.

Las mordazas para sujetar las tapas aprovechan la carga vertical aplicada por el cabezal aplicador de tapas, y se evitan mecanismos de cierre que puedan afectar a la fiabilidad del mandril. Las mordazas se ajustan por sí mismas a tapas de tipos diferentes, suministradas por fabricantes diferentes, realizadas en materiales diferentes, con un número de moleteados diferente y con formas y tolerancias de tamaño diferentes.

El mandril según la invención puede girarse tanto en sentido horario como en sentido antihorario, ya que el par de torsión de agarre es independiente de la dirección de rotación. Además, el mandril según la invención puede montarse indistintamente en un pistón de un cabezal de enroscado o en cualquier otro dispositivo móvil, tal como, por ejemplo, un brazo de robot o cualquier otro dispositivo capaz de aplicar una carga vertical suficiente para mover radialmente las mordazas.

El mandril aplicador de tapas según la presente invención puede estar equipado también con un dispositivo para expulsar las tapas en caso de fallo del enroscado de la tapa en los recipientes.

Con referencia a la Fig. 6, se muestra una variante de realización 28' de las mordazas que se acoplan con las guías 26 respectivas del elemento 24 de guía. Las mordazas 28' están provistas de pasadores 34’ respectivos que se acoplan con los rebajes 36 tangenciales respectivos del elemento 24 de guía. En esta variante de realización, en lugar de tener una sección transversal sustancialmente cuadrada y ahusada axialmente hacia el exterior, tal como se muestra, por ejemplo, en la Fig. 1, los pasadores 34' son cilíndricos, con una sección transversal circular que es preferiblemente sustancialmente constante a lo largo del eje de simetría. Preferiblemente, dichos pasadores 34' tienen además un extremo delantero con bordes periféricos biselados. La forma cilíndrica de los pasadores 34', sustancialmente sin caras, ayuda a los movimientos de las mordazas 28' en las guías 26 respectivas durante la fase de adaptación del mandril 10 a la parte superior.

Por supuesto, manteniendo el principio de la invención inalterado, los detalles de construcción y las realizaciones pueden cambiarse ampliamente con respecto a lo que se ha descrito y mostrado, sin apartarse de esta manera del alcance de la invención, tal como se define en las siguientes reivindicaciones.

Por ejemplo, las formas de las superficies de leva podrían ser de tipos diferentes, por ejemplo, planas, inclinadas, redondeadas, cilíndricas, cónicas, etc. También las superficies de agarre para acoplar las tapas C podrían tener cualquier forma, por ejemplo, cilíndrica, cónica, lisa, provistas con uno o más moleteados de formas diferentes, recubiertos con cualquier material o provistos de cualquier componente para facilitar la transmisión del par de torsión a las tapas.

Claims (6)

REIVINDICACIONES

1. Mandril aplicador de tapas para enroscar los elementos de cierre sobre recipientes, que comprende:

- un soporte (16) que tiene un eje (A) longitudinal,

- un elemento (24) de guía fijado con respecto al soporte (16) y que tiene múltiples guías (26), y

- múltiples mordazas (28) que se acoplan con las guías (26) respectivas de dicho elemento (24) de guía y que son móviles con respecto al soporte (16) entre una posición de liberación y una posición de agarre, en el que dichas mordazas (28) tienen superficies (30) de agarre respectivas para sujetar los elementos (C) de cierre y las primeras superficies (32), comprendiendo el mandril aplicador de tapas un anillo (38) de control

estando el mandril caracterizado porque el anillo (38) de control está situado en el exterior con respecto a las mordazas (28), móvil con relación al soporte (16) a lo largo de dicho eje (A) longitudinal entre una posición bajada y una posición elevada y que tiene múltiples segundas superficies (40) de leva que cooperan con unas primeras superficies (32) de leva respectivas de dichas mordazas (28), de manera que el movimiento del anillo (38) de control desde la posición bajada a la posición elevada mueva dichas mordazas (28) desde la posición de liberación a la posición de agarre, en el que el anillo (38) de control tiene una pared (42) de apoyo dispuesta para apoyarse en una superficie (14) de cabeza de un elemento (C) de cierre de manera que, durante un movimiento del mandril a lo largo de dicho eje (A) longitudinal, el elemento (C) de cierre mueve el anillo (38) de control desde la posición bajada a la posición elevada.

2. Mandril aplicador de tapas según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho anillo (38) de control comprende múltiples orificios (44) radiales en cuyo interior pueden moverse los elementos (46) de retención respectivos, cuyos elementos son empujados de manera elástica hacia el interior en la dirección radial y están adaptados para acoplarse con la superficie (12) lateral exterior de un elemento (C) de cierre insertado en el anillo (38) de control.

3. Mandril aplicador de tapas según la reivindicación 1, caracterizado porque dichas guías (36) están formadas por rebajes radiales que establecen un acoplamiento mediante guía con las mordazas (28) respectivas.

4. Mandril aplicador de tapas según la reivindicación 1, caracterizado porque dichas mordazas (28) están provistas de pasadores (34) que se acoplan con los rebajes (36) tangenciales respectivos de dicho elemento (24) de guía.

5. Mandril aplicador de tapas según la reivindicación 1, caracterizado porque no incluye medios elásticos para aplicar la fuerza de cierre a dichas mordazas (28).

6. Mandril aplicador de tapas según la reivindicación 5, caracterizado porque comprende medios elásticos para funciones auxiliares a la aplicación de la fuerza de cierre a dichas mordazas (28).