IT201700006070A1 - Macchina migliorata di stampaggio di contenitori per stiro-soffiaggio e metodo di verifica - Google Patents

Description

Descrizione dell’invenzione industriale dal titolo “Macchina migliorata di produzione di contenitori e metodo di verifica”

La presente invenzione riguarda una macchina migliorata di stampaggio per soffiaggio di materie termoplastiche, in particolare una macchina di stampaggio per stiro-soffiaggio o per iniezione e stiro-soffiaggio, destinata alla produzione di contenitori in materiale termoplastico.

Sono ben note le macchine e il relativo metodo per la produzione di contenitori in materiale termoplastico quali ampolle, flaconi e bottiglie di svariate misure. Di seguito tali contenitori saranno indicati tutti indifferentemente con il termine “bottiglia” per una maggior semplicità di esposizione, senza alcun intento limitativo. Con tale termine si intenderà in sostanza un contenitore avente una imboccatura a collo, come sarà chiaro nel seguito.

Tali contenitori possono essere realizzati con uno o più materiali termoplastici. Alcuni tra questi materiali sono il polietilentereftalato (PET) anche riciclato, il polipropilene (PP), il policarbonato (PC), il polilattato (PLA), il polietilene naftalato (PEN), e il polistirene (PS). Possono anche essere utilizzati altri materiali plastici noti per l’uso nella produzione di contenitori mediante stiro-soffiaggio. Di seguito si farà generico riferimento ai materiali impiegabili indicandoli tutti indifferentemente con il termine “materia plastica” per una maggior semplicità di esposizione, senza alcun intento limitativo.

In modo in sé noto il metodo di produzione di un determinato modello di bottiglia, prevede la realizzazione di una apposita preforma in adatto materiale plastico. La preforma, realizzata solitamente per iniezione, comprende un’imboccatura e un corpo cavo. L’imboccatura della preforma, che è costituita dal tratto finale del contenitore in prossimità dell’apertura, è già identica a quella della bottiglia nella forma definitiva e, ad esempio, porta i mezzi di accoppiamento con il tappo (ad esempio una filettatura di avvitamento del tappo). Il corpo cavo invece è nettamente più piccolo della bottiglia finita ma comprende tutto il materiale plastico necessario alla produzione della stessa, distribuito in pareti di spessore relativamente elevato. Nella realizzazione della preforma viene dunque definita la quantità del materiale impiegato per la bottiglia, nonché il tipo di materiale in termini di composizione, di colore, ecc.

L’imboccatura è la parte più robusta della bottiglia perché deve sopportare gli sforzi derivanti dall’accoppiamento con il tappo, qualunque forma abbia quest’ultimo. Per questo motivo, e per il fatto che l’imboccatura mantiene la propria forma dall’inizio alla fine della produzione, in tutte le fasi di lavorazione all’interno della macchina di produzione della bottiglia a partire dalla preforma la preforma viene afferrata e maneggiata per l’imboccatura.

La macchina di produzione della bottiglia può ricevere la preforma dall’esterno e perciò nella macchina si realizzano solo le fasi di stiro-soffiaggio, oppure la macchina può comprendere stazioni iniziali di produzione anche della preforma a partire dalla materia plastica (ad esempio partendo da granuli di materia plastica) e perciò la macchina realizza le fasi di iniezione-stiro-soffiaggio.

Benché il metodo di produzione per stiro-soffiaggio (eventualmente con anche la fase iniziale di iniezione) sia ampiamente diffuso e apprezzato, esso non è esente da inconvenienti.

Infatti il metodo di produzione sopra descritto non garantisce una produzione completamente esente da difetti di tenuta. Vi sono svariati fattori che possono portare ad un difetto di tenuta nella bottiglia finita: difetti presenti nelle preforme dovuti a problemi occorsi durante l’iniezione, eventuali difetti locali del materiale, differenze localizzate di temperatura del materiale durante il soffiaggio, ecc.

I difetti di tenuta sono solitamente dovuti a fori o micro-fori che si producono nella parete della bottiglia durante le fasi di stiro-soffiaggio e che se non rilevati portano ad una perdita di prodotto che si evidenzia solo dopo il riempimento finale della bottiglia. Come si può facilmente immaginare, una perdita di prodotto sulla linea di riempimento può comportare grossi problemi a tale linea, soprattutto se il prodotto è un liquido con particolari caratteristiche di aggressività, imbrattamento, ecc. Sarebbe perciò preferibile che tutte le bottiglie venissero provate prima del riempimento per evidenziare eventuali problemi di tenuta.

Ad esempio, se le bottiglie devono essere vendute ad un cliente che provvede al riempimento sarebbe ovviamente preferibile un controllo delle bottiglie prodotte prima che esse siano imballate e spedite al cliente che le riempirà.

Vari sistemi di verifica sono stati proposti nella tecnica nota per provare la tenuta delle bottiglie prodotte.

Un primo metodo noto per intercettare ed eliminare le bottiglie difettose consiste in un controllo visivo effettuato manualmente da un operatore. Questo metodo non è esente da difetti.

Un primo difetto di questo metodo di controllo manuale è il costo che esso comporta in termini di manodopera. Esso infatti richiede la presenza di almeno un operatore che vi si dedichi in modo esclusivo durante tutta la produzione. Per elevati ratei di produzione possono essere necessari anche più operatori contemporaneamente.

Inoltre questo tipo di controllo manuale, per quanto sia svolto in modo accurato, non può garantire l’eliminazione di tutte le bottiglie difettose. La sua efficacia dipende infatti in larga misura dalla preparazione e dall’attenzione del singolo operatore, condizioni queste che sono solo parzialmente determinabili a priori. Inoltre vi sono dei difetti che nemmeno l’operatore più attento e scrupoloso può rilevare sulla base di una sola verifica visiva. Vi sono infatti difetti che sono letteralmente invisibili a motivo delle dimensioni minime e/o della conformazione specifica del difetto.

Un secondo metodo di controllo noto prevede l’installazione di una apposita stazione di verifica a valle della macchina di produzione, ad esempio lungo una linea di deflusso delle bottiglie in uscita dalla macchina. In genere, una tale stazione di verifica prevede una postazione di sosta dove ogni singola bottiglia viene fermata per essere verificata. Un attuatore cala dall’alto un tappo di prova, appoggiandolo sull’imboccatura della bottiglia. La specifica conformazione del tappo e la pressione applicata dall’attuatore garantiscono la tenuta fluida. Attraverso il tappo di prova viene immessa aria in pressione all’interno della bottiglia, mentre un circuito di controllo verifica il volume e/o la pressione dell’aria immessa. Se il volume dell’aria immessa supera un valore predeterminato e/o se la pressione dell’aria immessa non riesce a superare un valore predeterminato, si presume che vi sia un difetto nella bottiglia. Il circuito di controllo segnala dunque il difetto e la bottiglia viene eliminata dalla linea di deflusso. Neanche questo metodo di controllo è esente da difetti.

Un primo difetto di questo metodo di controllo automatico è la sua relativa lentezza. La stazione descritta sopra può impiegare per il controllo della singola bottiglia più del tempo di quello che impiega la macchina a monte per produrla. Questo inconveniente può naturalmente essere superato moltiplicando le postazioni all’interno della stazione di controllo, in modo che con una singola operazione siano controllate più bottiglie. Questa soluzione implica tuttavia un aumento della complessità e dei costi della stazione di controllo.

Un secondo e più grave difetto di questo metodo di controllo automatico è descritto di seguito. Come detto all’inizio, la singola linea di produzione può produrre ampolle, flaconi e bottiglie di misure e forme varie. L’unica parte sottoposta a standardizzazione è l’imboccatura, per la quale sono definiti pochi standard. Al contrario, la forma, l’altezza, la larghezza, la rigidezza delle bottiglie può variare molto da un lotto di produzione al successivo. Come la persona esperta può ben comprendere, la regolazione della stazione di controllo deve essere eseguita sulla forma specifica delle bottiglie di ogni singolo lotto di produzione. Ad esempio: l’altezza della bottiglia sulla linea di deflusso determina di quanto l’attuatore debba calare il tappo di prova; la rigidezza complessiva della bottiglia determina la pressione massima che l’attuatore può applicare sul tappo di prova, eccetera. La variabilità di questi parametri implica dunque una lunga fase di regolazione e calibratura delle stazione di controllo. Inoltre il movimento verso il basso del tappo di prova provoca facilmente la caduta della bottiglia, soprattutto qualora quest’ultima sia molto stretta e alta e/o qualora essa non sia perfettamente in equilibrio nella propria postazione.

La caduta di una bottiglia implica immediatamente il fermo della linea e richiede l’intervento di un operatore che manualmente rimetta la bottiglia nella posizione corretta.

Inoltre, può accadere che il difetto di tenuta sia un foro localizzato sul fondo della bottiglia. Poiché le bottiglie giungono nel sistema di prova muovendosi lungo una linea di trasporto sulla quale sono necessariamente appoggiate, la stessa spinta verso il basso prodotta sul collo dal dispositivo di prova può provocare una chiusura temporanea del foro, cosicché la bottiglia passa con successo la prova anche se è difettosa.

Inoltre, alcune bottiglie possono cedere facilmente sotto la spinta verticale del sistema di prova, deformandosi in modo permanente, cosicché una bottiglia non difettosa dal punto di vista della tenuta idraulica diviene comunque difettosa alla vista e tale difetto può passare inosservato fino a dopo il riempimento, rendendo inaccettabile il prodotto finale da parte dell’acquirente.

Per ovviare a tali problemi o almeno attenuarli, il sistema di prova deve operare in modo ancora più lento, aumentando d’altra parte i problemi dovuti alla lentezza del sistema di prova.

Comunque venga eseguita la prova a valle della produzione, può esserci anche un problema di tracciabilità, vale a dire un problema nel riuscire ad individuare la macchina di produzione nella quale si è verificato il difetto. Infatti, nelle alte produzioni sono in genere presenti più macchine che producono la stessa tipologia di bottiglia, e le bottiglie in uscita dalle varie macchine vengono convogliate su un unico sistema di trasporto per essere raggruppate ed imballate. Se il difetto è dovuto al malfunzionamento in una specifica macchina di produzione, può essere relativamente lungo il rintracciare tale macchina e sospenderla dalla produzione fino alla riparazione.

Inoltre, se i difetti sono rilevati dopo la produzione e se tali difetti sono causati da un malfunzionamento in una specifica macchina di produzione, può accadere che il difetto venga rilevato solo dopo che la macchina ha prodotto un numero anche elevato di bottiglie difettose.

Scopo generale della presente invenzione è pertanto quello di superare almeno parzialmente gli inconvenienti riportati sopra con riferimento alla tecnica nota. In particolare, un compito della presente invenzione è quello di rendere disponibili una postazione e un metodo di controllo che superino gli inconvenienti della tecnica nota.

Inoltre, un compito della presente invenzione è quello di rendere disponibili una postazione e un metodo di controllo compatibili con gli impianti e le macchine di stampaggio per soffiaggio esistenti, in modo da non alterarne il funzionamento. Infine, un compito della presente invenzione è quello di rendere disponibili una macchina e un impianto di stampaggio per soffiaggio che consentano un controllo efficiente dei difetti sui prodotti finiti.

In vista di tali scopi e compiti si è pensato di realizzare, secondo l'invenzione, una macchina per lo produzione di bottiglie per stiro-soffiaggio di preforme, comprendente una sequenza di stazioni di lavorazione a partire da una stazione di ricezione di almeno una preforma per il suo inserimento in uno stampo e fino ad una stazione di rilascio della corrispondente bottiglia prodotta, mezzi di presa essendo mobili fra le stazioni per afferrare la almeno una preforma nella stazione di ricezione e trasportarla fra le stazioni di lavorazione per trasformarla nella bottiglia mediante stiro-soffiaggio e fino alla stazione di rilascio, caratterizzata dal fatto di comprendere, dopo le stazioni di lavorazione e prima dell’uscita dalla macchina, una stazione di verifica nella quale sono presenti: mezzi di afferramento per trattenere la bottiglia da un suo collo; una sonda di verifica con mezzi adatti a sigillare l’imboccatura della bottiglia; mezzi di pressione per introdurre nella bottiglia un fluido in pressione attraverso la sonda di verifica; mezzi di misura adatti a misurare almeno un parametro significativo del fluido in pressione alimentato alla bottiglia; un circuito di controllo adatto a ricevere la misura dell’almeno un parametro dai mezzi di misura, confrontare tale misura con un valore predeterminato di riferimento, e segnalare un’eventuale anomalia emersa dal confronto e indicativa di una perdita di tenuta della bottiglia.

Sempre secondo i principi dell’invenzione, si è anche pensato di realizzare un metodo automatico per controllare bottiglie in una macchina di produzione mediante stiro-soffiaggio di preforme, comprendente, dopo la formazione della bottiglia e prima dell’uscita delle bottiglie dalla macchina, le fasi di verifica di: afferrare l’imboccatura della bottiglia; sigillare l’imboccatura; introdurre nella bottiglia un fluido in pressione; misurare almeno un parametro significativo del fluido in pressione alimentato alla bottiglia; confrontare tale misura con un valore predeterminato di riferimento; e segnalare automaticamente un’eventuale anomalia emersa dal confronto.

Le caratteristiche e gli ulteriori vantaggi dell’invenzione risulteranno dalla descrizione, fatta qui di seguito, di alcuni esempi di realizzazione, dati a titolo indicativo e non limitativo con riferimento ai disegni allegati. Nei disegni:

-figura 1 rappresenta una vista schematica in pianta di una esempio di possibile macchina di stampaggio realizzata secondo l’invenzione;

-figura 2 rappresenta una vista schematica in alzata laterale della macchina di figura 1;

-figure 3 e 4 rappresentano schematicamente viste schematiche, parziali e parzialmente in sezione di una possibile forma di realizzazione di una stazione di verifica secondo l’invenzione, rispettivamente in una posizione di riposo e una posizione di verifica;

-figura 5 rappresenta una vista schematica in pianta della stazione di verifica di figura 3;

-figura 6 rappresenta una vista schematica laterale della stazione di verifica di figura 3;

-figura 7 rappresenta una vista schematica ingrandita e parzialmente sezionata di una sonda di verifica della stazione di verifica;

-figure 8 e 9 rappresentano viste schematiche parzialmente sezionate di una estremità di verifica della sonda di figura 1, in due diverse condizioni;

-figura 10 rappresenta una vista schematica ingrandita e parzialmente sezionata di una possibile variante realizzativa della sonda di verifica.

Con riferimento alle figure, in figura 1 è mostrata schematicamente una macchina di stiro-soffiaggio o di iniezione e stiro-soffiaggio, indicata genericamente con 18, che comprende la soluzione della presente invenzione.

La tecnologia di stiro-soffiaggio o di iniezione e stiro-soffiaggio e le stazioni che in una macchina la realizzano sono sostanzialmente note e facilmente immaginabile dal tecnico esperto e non saranno perciò qui descritte o mostrate nei dettagli.

La macchina 18 di stampaggio comprende solitamente una pluralità di noti stampi 188 che si muovono tra una pluralità di adatte note stazioni di lavorazione.

La macchina 18 riceve in ingresso le preforme o la materia plastica da cui ricavare le preforme e, a sua volta, rilascia le bottiglie finite. Nel primo caso, le preforme possono essere alimentate da una apposita nota linea di afflusso 180 che trasporta preforme già prodotte precedentemente, oppure nel secondo caso le preforme possono essere prodotte al momento, ad esempio in una in sé nota stazione di stampaggio ad iniezione 186.

Di seguito si considera per semplicità che lo stampo della macchina 18 sia a cinque cavità. Naturalmente lo stampo può contenere un numero di cavità differente, così da ricevere o produrre contemporaneamente un numero diverso di preforme e rilasciare un corrispondente numero di bottiglie finite 80.

Come facilmente immaginabile dal tecnico, il numero di stazioni può essere diverso a seconda della specifica lavorazione. Nel seguito, si farà riferimento per comodità ad una macchina a quattro stazioni.

Il sistema di trasporto delle bottiglie che si stanno formando all’interno della macchina prevede come noto un sistema di afferramento del collo 81 della bottiglia a partire dalla preforma, cosicché tale collo (in genere portante ad esempio una filettatura o altro sistema di innesto del futuro tappo della bottiglia) rimane preso in tale sistema di afferramento per tutto il percorso fino alla stazione di scarico della bottiglia, dove il sistema di afferramento si apre per liberare la bottiglia formata. In una prima stazione o stazione di ricezione 181 tutte le preforme di un gruppo di preforme in ingresso dalla linea di alimentazione o dalla stazione di stampaggio delle preforme vengono prese dal sistema di afferramento, che le imprigiona per il collo 81. Il sistema di afferramento del collo 81 si muove così in sincrono con le operazioni di stampaggio all’interno della macchina fra una stazione e l’altra.

Il gruppo di preforme viene quindi inserito in uno stampo entro la macchina. Lo stampo, formato da una o più parti cave, definisce la forma finale della bottiglia. Qui con stampo si definisce ovviamente anche un qualsiasi stampo multiplo, vale a dire ad esempio uno stampo con più sedi, ciascuna per formare una bottiglia, o anche più parti separate di stampo ciascuna con una sede per formare una bottiglia e che si muovono assieme fra le stazioni della macchina.

In una stazione di lavorazione o stazione di riscaldamento 182, le preforme vengono riscaldati ad una temperatura alla quale la materia plastica impiegata (ad esempio PET) rammollisce e diventa facilmente lavorabile. Tale temperatura è facilmente determinabile dalla persona esperta, attraverso la letteratura tecnica o attraverso specifiche prove.

In una ulteriore successiva stazione di lavorazione o stazione di stiro-soffiaggio 183, attraverso l’imboccatura 82 del collo 81 di ciascuna preforma viene insufflato un fluido ad alta pressione (tipicamente aria) in modo da stirare le pareti della preforma fino a farle aderire allo stampo. Si forma così la bottiglia, con la sua forma definitiva.

Infine, lo stampo viene aperto e in una stazione finale o di raffreddamento 184, inizia il raffreddamento delle bottiglie del gruppo, che rimangono imprigionate per il collo nel sistema di afferramento. Il raffreddamento porta il materiale a consolidarsi nuovamente nella forma che gli è stata conferita.

Al termine di queste fasi di lavorazione la bottiglia è finita e viene rilasciata dalla macchina alla linea di deflusso 185 che porta le bottiglie finite a successive stazioni di lavorazione e/o imballaggio.

In accordo con una forma di realizzazione particolarmente apprezzata, le stazioni sono disposte (ad esempio in quadrato) lungo il percorso di una giostra circolare 187 che ruota muovendo una sequenza di stampi (ad esempio, in numero pari al numero di stazioni) da una stazione alla successiva. In tale modo, solitamente tutte le stazioni sono contemporaneamente occupate da uno stampo della sequenza e gli stampi si muovono tutti contemporaneamente a passo fra una stazione e la successiva.

Il tempo ciclo è dettato dalla più lunga delle fasi di lavorazione. Infatti, ogni stampo permane in ciascuna stazione per il tempo necessario ad effettuare la più lunga delle lavorazioni che vengono svolte in contemporanea. Una volta percorse tutte le stazioni, lo stampo vuoto viene riportato alla prima stazione e il ciclo produttivo ricomincia. Come la persona esperta può ben comprendere, l’ultima stazione 184 è anche una stazione di scarico dove nella tecnica nota non viene generalmente effettua sostanzialmente alcuna ulteriore lavorazione, ma la bottiglia viene solo raffreddata ed estratta per essere allontanata dalla macchina. Tale stazione è perciò solitamente anche stazione di scarico o di rilascio delle bottiglie. Nella macchina che applica i principi della presente invenzione si ha una stazione, disposta al termine della sequenza di stazioni di lavorazione, che è di verifica della tenuta delle bottiglie. Preferibilmente tale stazione di verifica è realizzata direttamente nella stazione di uscita o scarico 184.

Nella stazione di verifica è presente un gruppo di verifica delle bottiglie, indicato genericamente con 20 e, preferibilmente, un sistema di scarico e scarto 21 (in figura 2 il sistema di scarico è stato rimosso per chiarezza)

Nelle figure 3 e 4 è mostrato in maggiore dettaglio il gruppo di verifica 21. In tali figure si vede anche la parte principale del sistema di afferramento (indicata genericamente con 22) che mediante ganasce sagomate 23 trattiene il collo di ciascuna bottiglia 80 a partire dalla prima stazione (dove la bottiglia è ancora una preforma) fino all’ultima. Tale parte del sistema di afferramento è vantaggiosamente formata in due sezioni parallele che (come mostrato schematicamente in posizione chiusa in figura 5 e in posizione aperta in figura 6) si muovono per afferrare o per liberare contemporaneamente il collo di tutte le bottiglie del gruppo. Mezzi di apertura e chiusura (non mostrati, ad esempio cilindri pneumatici) comandano tali movimenti.

Come si vede bene dalla sezione di figura 3, le ganasce sagomate 23 possono essere rimuovibili e sostituibili per adattare rapidamente la macchina ad una diversa forma e/o dimensione del collo.

Il sistema di afferramento 22 sarà vantaggiosamente montato sulla giostra che lo sposta fra le stazioni assieme agli stampi.

Il gruppo di verifica 20 comprende una sonda di verifica 24 per ciascuna bottiglia del gruppo di bottiglie preso nel sistema di afferramento 22 mobile fra le stazioni. Le sonde di verifica sono traslabili a comando da una posizione non operativa (sollevata in figura 3) e una posizione operativa (abbassata in figura 4, dove per chiarezza sono state rimosse alcune ganasce 23). Nella posizione operativa le sonde innestano a tenuta l’imboccatura del collo delle bottiglie che sono trattenute dal sistema di afferramento 22. Il movimento fra le due posizioni è ottenuto ad esempio da un pistone 25 che comanda il movimento di un telaio 26 che sostiene tutte le sonde di verifica 24.

In figura 6 è mostrato schematicamente in maggiore dettaglio anche il sistema di scarico e scarto 21. Tale sistema comprende vantaggiosamente un prelevatore 27 (vantaggiosamente del tipo a ventosa) che è mobile fra una prima posizione (mostrata a tratto pieno in figura 6) di presa delle bottiglie nel sistema di afferramento, prima della sua apertura, e una seconda posizione (mostrata a tratteggio in figura 6) di deposizione delle bottiglie su un trasportatore della linea di deflusso 185.

Per muoversi fra le due posizioni, il prelevatore 27 può avere vantaggiosamente un primo attuatore 28 e un secondo attuatore 29. Il primo attuatore muove orizzontalmente le estremità di presa 30 del prelevatore fra la posizione contro le bottiglie nel sistema di afferramento 22 e la verticale sopra la linea di deflusso 185. Il secondo attuatore (ad esempio in forma di carrello) si sposta invece verticalmente per muovere le estremità di presa del prelevatore fra la quota di prelievo delle bottiglie nel sistema di afferramento 22 e la quota di scarico delle bottiglie sopra la linea di deflusso 185.

E’ anche presente una ulteriore posizione 31 di scarto delle bottiglie, preferibilmente posta sotto o nei pressi della verticale della zona di presa delle bottiglie da parte del prelevatore. Nella posizione di scarto può essere vantaggiosamente presente un contenitore che riceve le bottiglie scartate.

Il gruppo di verifica e il sistema di scarico e scarto possono essere vantaggiosamente comandati da un sistema di controllo 32 (in sé di struttura nota, ad esempio realizzato con un adatta centralina a microcontrollore opportunamente programmato) la quale può anche ricevere segnali 33 da un in sé noto sistema di controllo generale della macchina (non mostrato) per sincronizzare il proprio funzionamento con i movimenti ed il processo di stampaggio eseguito dalla macchina. In alternativa, il sistema di controllo 32 può anche essere integrato nel sistema di controllo generale della macchina, come è a questo punto facilmente immaginato dal tecnico esperto.

In figura 7 è mostrata più nel dettaglio una possibile vantaggiosa realizzazione della sonda di verifica 24.

La sonda di verifica 24 comprende una estremità libera 34 che è dotata di almeno un ugello 35 di emissione di un fluido di prova (normalmente aria) e un elemento o tappo di tenuta 36 adatto a sigillare l’imboccatura 82 di una bottiglia.

Una tubazione 37 porta a comando il fluido di prova all’ugello 35.

L’elemento di tenuta 36 è vantaggiosamente realizzato in forma di corpo o anello espandibile radialmente per fare tenuta sulle pareti interne del collo 81 della bottiglia. Poiché il collo della bottiglia è imprigionato all’interno delle ganasce 23, tale soluzione è stata trovata particolarmente vantaggiosa per avere una ottima tenuta senza deformazioni della bottiglia.

L’anello espandibile avrà diametro adatto ad essere introdotto nell’imboccatura 82 della bottiglia e ad essere successivamente espanso radialmente in modo da sigillarla.

Un modo per espandere radialmente il corpo 36 è quello di realizzarlo elastico e comprimerlo in direzione assiale, mediante un opportuno attuatore (non mostrato) contenuto nella sonda di verifica come sarà chiaro dal seguito.

Ciò è mostrato a titolo di esempio in figura 8, dove estremità di compressione 50 di un attuatore assiale (non mostrato) sono retraibili assialmente contro l’anello elastico 36 per espanderlo radialmente (in figura 9 è mostrata l’azione di tali estremità di compressione, con l’anello elastico espanso che realizza la tenuta contro la parete interna del collo della bottiglia).

Un altro modo per ottenere l’espansione radiale del corpo 36 può essere quello di realizzarlo elastico con una camera d’aria al suo interno Indicata a tratteggio con 50, sempre in figura 8) e alimentarvi a comando un fluido in pressione. Questo secondo sistema può beneficiare della presenza a bordo della postazione 20 di un impianto adatto a fornire fluido in pressione. Il fluido può anche essere lo stesso che prima alimenta l’espansione radiale dell’elemento di tenuta 36 e poi verifica la bottiglia uscendo dall’ugello 35 per essere immesso nella bottiglia.

Come si vede a titolo di esempio in figura 9, la sonda di verifica è connessa a mezzi comandati di pressione 40 in modo da introdurre nella bottiglia 80 il fluido in pressione. Tali mezzi possono essere formati da una adatta elettrovalvola alla quale il fluido in pressione giunge da una adatta sorgente 41.

Sono inoltre previsti mezzi di misura 42 adatti a misurare almeno un parametro significativo del fluido in pressione alimentato alla bottiglia 80. Una unità di confronto 43 riceve la misura dai mezzi di misura 42 e la confronta con un corrispondente parametro di riferimento che dovrebbe essere rilevato nel caso la bottiglia non abbia difetti di tenuta.

I mezzi di misura 42 e l’unità di confronto 43 realizzano in sostanza un circuito di controllo 44 che fa parte del sistema di controllo 32 e che emette un segnale di difetto 45 nel caso dalla verifica risulti che la bottiglia ha una perdita.

I parametri significativi presi in considerazione possono ad esempio essere uno o più tra il volume del fluido in pressione alimentato alla bottiglia 80, il volume del fluido in pressione alimentato alla bottiglia 80 nell’unità di tempo e/o la pressione che si stabilisce all’interno della bottiglia 80 nell’unità di tempo.

In particolare, il volume del fluido che viene alimentato alla bottiglia 80 nell’unità di tempo è solitamente limitato ed è strettamente legato al volume stesso della bottiglia 80. In questo caso l’anomalia segnalata dal circuito di controllo 44 può essere una misura di volume di fluido maggiore del valore predeterminato di riferimento. Infatti, se nell’unità di tempo si misura un maggior volume di fluido alimentato, allora si può dedurre che vi sia una perdita in un punto indefinito del circuito costituito dai mezzi di pressione 40 e dalla bottiglia 80.

Allo stesso modo, la pressione che si stabilisce all’interno della bottiglia 80 in funzione del tempo segue solitamente una curva nota. In questo caso l’anomalia segnalata dal circuito di controllo 44 può essere una misura di pressione inferiore al valore predeterminato di riferimento. Infatti, se la misura si discosta sensibilmente dalla curva nota, tipicamente raggiungendo valori di pressione inferiori rispetto alle attese, allora si può dedurre che vi sia una perdita in un punto indefinito del circuito costituito dai mezzi di pressione 40 e dalla bottiglia 80.

In accordo con l’invenzione, l’elemento di tenuta 36 è adatto a sigillare l’imboccatura 82, in modo tale da garantire che non vi siano perdite di fluido in pressione lungo il contatto tra lo stesso tappo di prova 24 e l’imboccatura 82 della bottiglia 80. Tale caratteristica fa sì che ogni anomalia rilevata dal circuito di controllo 44 debba essere riferita ad una perdita della bottiglia 80 e quindi ad un difetto della stessa.

Sebbene la forma di realizzazione della estremità della sonda di verifica sopra descritta sia stata trovata preferibile per la sicurezza nella tenuta e nel successivo disinnesto dalla bottiglia, in accordo con alcune forme di realizzazione l’elemento di tenuta può anche essere realizzato in forma di un tappo di prova realizzato in materiale elastomerico e adatto ad essere premuto assialmente sul bordo dell’imboccatura 82 in modo da sigillarla.

Ciò è mostrato schematicamente a titolo di esempio nella figura 10.

Il tappo di prova o elemento di tenuta 36 possono anche essere alternativamente realizzati con una forma troncoconica per fare tenuta all’interno del collo della bottiglia mediante semplice spinta assiale.

Altri modi per realizzare il tappo di prova o l’elemento di tenuta sono possibili e la persona esperta può scegliere quello che più si adatta alle specifiche esigenze. In accordo con alcune forme di realizzazione, il circuito di controllo 44 segnala le eventuali anomalie mediante un opportuno segnale di allarme (ad esempio mediante un segnalatore ottico e/o acustico 46), al fine di richiamare l’intervento di un operatore che rimuova la bottiglia 80 riconosciuta come difettosa. Nello schema della figura 9 tale allarme è rappresentato da una spia, ma è chiaro che la persona esperta potrà scegliere altri sistemi di allarme, quali ad esempio un segnale sonoro o una notifica di un messaggio su un’interfaccia utente.

Il circuito di controllo 44 può anche vantaggiosamente segnalare l’anomalia ad un attuatore che rimuove autonomamente la bottiglia 80 riconosciuta come difettosa, senza attendere l’intervento di un operatore.

Ad esempio, nella vantaggiosa realizzazione mostrata in figura 6, quando le bottiglie giungono nella postazione di verifica, il sistema di controllo 32 comanda le sonde di verifica così da innestarle a tenuta sulle rispettive bottiglie (ancora tenute dalle ganasce 23). Il circuito di controllo 44 immette poi il fluido di verifica nelle bottiglie e verifica la loro tenuta attraverso il o i parametri impostati. Nel caso la verifica sia positiva, vale a dire le bottiglie risultano prive di perdite di tenuta, il sistema di controllo 32 comanda il prelevatore per afferrare le bottiglie, le ganasce vengono aperte e le bottiglie vengono traferite sulla linea 185.

In caso contrario, le bottiglie vengono scartate.

Per scartare la o le bottiglie, può essere ad esempio comandata l’apertura delle ganasce 23 senza il contemporaneo afferramento da parte del prelevatore 27, in modo che le bottiglie cadano nel contenitore di scarto, disposto più sotto. In alternativa, il prelevatore 27 può afferrare le bottiglie ma trasferirle alla posizione di scarto e poi rilasciarle.

In ogni caso, può essere preferibile scartare l’intero gruppo di bottiglie sottoposto a verifica contemporanea, anche se solo una di esse risulta difettosa, così da mantenere più semplice il sistema di verifica e di scarto. Lo scarto di un intero gruppo (ad esempio cinque bottiglie) non incide infatti sensibilmente sul costo di produzione delle bottiglie, realizzate solitamente in elevata quantità dalla macchina 18.

Il circuito di controllo 44 può essere anche generare un segnale 47 di fermo della macchina per interrompere le operazioni di produzione nel caso le bottiglie difettose superino un numero preimpostato. Tale numero può anche essere programmato per essere riferito ad una certa unità di tempo o ad un numero prefissato di cicli macchina o di bottiglie prodotte. Ad esempio, la macchina può fermarsi nel caso vengano rilevate bottiglie difettose in due cicli macchina interi in sequenza, vale a dire quando lo stesso stampo ha percorso l’intero sequenza di stazioni ed è ritornato alla stazione di scarico nuovamente con una bottiglia difettosa.

Ciò permette di rilevare tempestivamente situazioni per le quali i difetti di tenuta non sono dovuti ad eventi casuali ma bensì ad un difetto o ad un malfunzionamento della macchina stessa e che porta ad avere ripetutamente bottiglie con difetti di tenuta. Si ottiene così un fermo tempestivo della produzione difettosa e si riducono gli scarti di produzione.

Si noti che le bottiglie difettose, date le caratteristiche dei materiali termoplastici, possono essere solitamente re-immesse nel ciclo produttivo come materia prima. A questo punto è chiaro come si siano raggiunti gli scopi prefissati. Con una macchina e un metodo secondo l’invenzione è possibile rilevare tempestivamente le bottiglie difettose nella macchina, cosicché la fila di bottiglie in uscita è esente da difetti di tenuta. Ciò elimina gli inconvenienti della tecnica nota provocati da bottiglie con difetti di tenuta che si mischiano alle bottiglie integre. Si può inoltre individuare immediatamente la macchina che produce le bottiglie con difetti e quindi ad esempio togliere la macchina dalla linea di produzione e sottoporla rapidamente a verifica ed eventuale riparazione.

Come la persona esperta avrà notato alla luce della descrizione riportata sopra, grazie al fatto che la postazione di verifica secondo l’invenzione opera sulla bottiglia 80 che è afferrata per il collo, si possono rilevare i difetti di tenuta in qualsiasi parte della bottiglia che è stata stirata e soffiata. Il collo della bottiglia, che non è sottoposto a stiro-soffiaggio ma prodotto per iniezione, è infatti con alta probabilità privo di difetti di tenuta.

Durante la verifica di tenuta la bottiglia è completamente sospesa è in tale modo la prova non viene falsata da eventuali appoggi come invece accade nella tecnica nota.

La macchina secondo l’invenzione non ha bisogno di alcuna particolare operazione di adattamento per verificare bottiglie di foggia differente, poiché le ganasce di presa sono le sole che reggono la bottiglia durante la verifica. Solitamente tali ganasce sono le stesse che sono necessarie per le normali operazioni di produzione nella macchina e vengono già sostituite, se necessario, durante le operazioni di cambio stampo e impostazione della macchina per lo stampaggio di una particolare foggia di bottiglie. Per la verifica di una differente bottiglia basta perciò solitamente impostare l’adatto parametro di confronto (ad esempio il volume interno della bottiglia) impiegato per la verifica di tenuta.

In alcuni casi, ad esempio a fronte di variazioni sensibili del diametro dell’imboccatura 82 della bottiglia 80, può essere necessario sostituire i mezzi di tenuta della sonda, anche se il sistema ad espansione sopra descritto assicura già una buona tenuta con diametri differenti di imboccatura fra un minimo e un massimo di diametri.

In sostanza, grazie ai principi dell’invenzione è possibile operare su bottiglie 80 di tutte le forme e di tutte le dimensioni (ad esempio non è di alcuna rilevanza l’altezza della bottiglia), con la sola eventuale sostituzione dei mezzi di presa 22 ed eventualmente dei mezzi di tenuta (ad esempio il corpo elastico 36). Inoltre, questo tipo di afferramento da parte della postazione di verifica 20 risolve completamente i problemi delle soluzioni di tecnica nota, quali la caduta delle bottiglie 80 lungo la linea di trasporto, la mancanza di rilevazioni di difetti sul fondo della bottiglia, le distorsioni della bottiglia causate dal carico assiale del sistema di prova su una bottiglia appoggiata su una superficie, ecc..

Si noti tra l’altro che il tempo ciclo della macchina 18 non viene alterato dalla presenza della postazione di verifica 20. Infatti quest’ultima, grazie alla sua particolare struttura, per portare a termine il controllo di un singolo gruppo di bottiglie 80 occupa un tempo che la macchina già utilizza in parallelo per una fase di produzione.

Anche l’operazione di eventuale scarto è facilmente integrata nella operazione di prelievo delle bottiglie necessaria per spostarle sulla linea di uscita dalla macchina. Non vengono perciò alterati i tempi di normale funzionamento della macchina. Anche l’ingombro del sistema di verifica viene assorbito nell’ingombro della macchina, il quale non si discosta sostanzialmente dall’ingombro di una macchina tradizionale.

Naturalmente, la descrizione sopra fatta di realizzazioni applicanti i principi innovativi della presente invenzione è riportata a titolo esemplificativo di tali principi innovativi e non deve perciò essere presa a limitazione dell'ambito di privativa qui rivendicato. Nella specifica implementazione delle caratteristiche della presente invenzione possono essere scelte e combinate fra loro anche solo alcune delle funzioni o dispositivi sopra decritti o, al contrario, possono essere integrati con i principi dell’invenzioni anche altri sistemi noti per le macchine di stiro-soffiaggio o iniezione-stiro-soffiaggio.

Ad esempio, per facilitare il distacco delle bottiglie dalle ganasce, può essere previsto uno spintore che esce dal sistema di prova per spingere sul fondo della bottiglia dall’interno. In alternativa, lo stesso sistema di prova può generare una spinta mediante un adatto soffio del fluido di prova. Anche il sistema di scarto delle bottiglie può anche essere differente da quanto mostrato.

Claims (13)

1. Rivendicazioni 1. Macchina (18) per lo produzione di bottiglie (80) per stiro-soffiaggio di preforme, comprendente una sequenza di stazioni di lavorazione a partire da una stazione (181) di ricezione di almeno una preforma per il suo inserimento in uno stampo (188) e fino ad una stazione di rilascio della corrispondente bottiglia prodotta, mezzi di presa essendo mobili fra le stazioni per afferrare la almeno una preforma nella stazione di ricezione e trasportarla fra le stazioni di lavorazione per trasformarla nella bottiglia mediante stiro-soffiaggio e fino alla stazione di rilascio, caratterizzata dal fatto di comprendere, dopo le stazioni di lavorazione e prima dell’uscita dalla macchina, una stazione di verifica (20) nella quale sono presenti: -mezzi di afferramento (23) per trattenere la bottiglia da un suo collo; -una sonda di verifica (24) con mezzi adatti a sigillare l’imboccatura (82) della bottiglia; - mezzi di pressione (26) per introdurre nella bottiglia (80) un fluido in pressione attraverso la sonda di verifica; - mezzi di misura (42) adatti a misurare almeno un parametro significativo del fluido in pressione alimentato alla bottiglia (80); - un circuito di controllo (44) adatto a: - ricevere la misura dell’almeno un parametro dai mezzi di misura (42); - confrontare tale misura con un valore predeterminato di riferimento; e - segnalare un’eventuale anomalia emersa dal confronto e indicativa di una perdita di tenuta della bottiglia.
2. 2. Macchina (18) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la sequenza di stazioni comprende: - la stazione di ricezione (181) in cui ciascuna preforma viene inserita in un relativo stampo; - una stazione di riscaldamento (182) in cui la preforma viene riscaldata; - una stazione di stiro-soffiaggio (183) in cui un fluido ad alta pressione viene insufflato nella preforma in modo da stirare le pareti della preforma fino a farle aderire ad uno stampo e formare così la bottiglia (80); - una stazione di raffreddamento (184) in cui la bottiglia estratta dallo stampo inizia il raffreddamento; la macchina comprendendo inoltre una linea (185) di deflusso delle bottiglie finite dopo la stazione di raffreddamento (184) e in cui la stazione di verifica (20) è in corrispondenza della stazione di raffreddamento (184) e prima della line di deflusso.
3. 3. Macchina (18) secondo rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che l’almeno un parametro significativo del fluido in pressione alimentato alla bottiglia (80) è selezionato tra: - il volume del fluido in pressione alimentato alla bottiglia (80); - il volume del fluido in pressione alimentato alla bottiglia (80) nell’unità di tempo; e/o - la pressione che si stabilisce all’interno della bottiglia (80) nell’unità di tempo.
4. 4. Macchina (18) secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che la sonda di verifica (24) comprende un corpo elastico (36) adatto ad essere introdotto assialmente nell’imboccatura (82) e ad essere successivamente espanso radialmente in modo da sigillarla.
5. 5. Macchina (18) in accordo con la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che i mezzi di afferramento (23) della stazione di verifica (20) sono anche i mezzi di presa che afferrano il collo (82) durante la lavorazione della bottiglia (80) fra le stazioni e che si muovono fra le stazioni mediante una giostra (187) dalla stazione di ricezione alla stazione di rilascio.
6. 6. Macchina (18) in accordo con la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere una stazione di stampaggio ad iniezione (186) per la produzione di preforme in ingresso alla stazione di ricezione (181).
7. 7. Macchina (18) in accordo con la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che lo stampo (188) è uno stampo a più impronte per il carico contemporaneo di più preforme e lo stampaggio per stiro-soffiaggio di più bottiglie contemporaneamente, la stazione di verifica comprendendo un corrispondente numero di sonde di verifica (24).
8. 8. Macchina (18) in accordo con la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che nella stazione di rilascio è presente un sistema di scarico e scarto (21) comando del circuito di controllo per l’avvio delle bottiglie alternativamente ad una linea di deflusso (185) o ad una zona di scarto (31).
9. 9. Macchina (18) in accordo con la rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto che il sistema di scarico e scarto (21) comprende un prelevatore (27) che è mobile fra una prima posizione di presa delle bottiglie nei mezzi di afferramento (23) e una seconda posizione di deposizione delle bottiglie sulla linea di deflusso (185).
10. 10. Un metodo automatico per controllare bottiglie (80) in una macchina di produzione mediante stiro-soffiaggio di preforme, comprendente dopo la formazione della bottiglia e prima dell’uscita delle bottiglie dalla macchina, le fasi di verifica di: - afferrare l’imboccatura (82) della bottiglia (80); - sigillare l’imboccatura (82); - introdurre nella bottiglia (80) un fluido in pressione; - misurare almeno un parametro significativo del fluido in pressione alimentato alla bottiglia (80); - confrontare tale misura con un valore predeterminato di riferimento; e - segnalare automaticamente un’eventuale anomalia emersa dal confronto.
11. 11. Metodo secondo rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che le preforme sono afferrate per il collo all’inizio della produzione della bottiglia e trattenute per il collo per tutte le fasi produttive nella macchina fino a dopo le fasi di sigillare l’imboccatura (82), introdurre nella bottiglia (80) un fluido in pressione e misurare almeno un parametro significativo del fluido in pressione alimentato alla bottiglia (80).
12. 12. Metodo secondo rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che dopo le fasi di verifica la bottiglia, a seconda del risultato del confronto, viene avviata automaticamente ad una linea (185) di deflusso delle bottiglie dalla macchina o ad una zona di scarto.
13. 13. Metodo secondo rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che se vengono segnalate un numero prefissato di anomalie in una unità di tempo e/o in un numero prefissato di cicli macchina o di bottiglie prodotte, la macchina viene automaticamente arrestata.