IT201800003400A1

IT201800003400A1 - Forno per preforme

Info

Publication number: IT201800003400A1
Application number: IT102018000003400A
Authority: IT
Inventors: Angelo Nava; Valentina Clivati
Original assignee: Smi Spa
Priority date: 2018-03-09
Filing date: 2018-03-09
Publication date: 2019-09-09
Also published as: CN110239064A; US20190275727A1; EP3536481B1; CN110239064B; ES2907804T3; EP3536481A1

Description

TITOLO: FORNO PER PREFORME

Descrizione

La presente invenzione si riferisce ad un forno per preforme ed in particolare ad un sistema di rotazione delle preforme in modo da riscaldare in modo preferenziale alcune porzioni della preforma stessa.

L’ottenimento di contenitori mediante soffiatura di apposite preforme in materiale plastico, opportunamente riscaldate, all’interno di uno stampo della forma voluta, è una tecnica ampiamente utilizzata nel settore del confezionamento, in particolare per la fabbricazione di bottiglie per bevande.

Esistono essenzialmente due diverse tecniche, la soffiatura semplice e la stiro-soffiatura, che prevede il soffiaggio pneumatico ed il contemporaneo stiramento meccanico della preforma nello stampo. In entrambi i casi le preforme devono giungere alla macchina soffiatrice o stiro-soffiatrice in una condizione termica che corrisponde al punto di rammollimento del materiale, in modo da poter essere deformate plasticamente all’interno degli stampi.

Il rammollimento delle preforme viene attuato in appositi forni che comprendono una serie di moduli riscaldanti, tipicamente moduli ad infrarossi, disposti in serie lungo il percorso delle preforme.

Normalmente è necessario riscaldare in modo uniforme il corpo delle preforme, in modo da realizzare per soffiatura o stiro-soffiatura un contenitore con pareti di spessore il più possibile omogeneo. Tuttavia, nel caso in cui si vogliano ottenere contenitori a sezione ovale, un riscaldamento uniforme del corpo della preforma produrrebbe spessori diversi nelle zone del corpo della bottiglia soffiata o stiro-soffiata, in particolare uno spessore maggiore in corrispondenza del lato lungo dell’ovale e spessori sottili in corrispondenza dei lati corti.

Esistono forni per preforme con sistemi di riscaldamento differenziato che possono permettere di ottenere, in fase di soffiatura o stiro-soffiatura, contenitori a sezione ovale con spessori di parete sostanzialmente omogenei. Tuttavia tali sistemi sono complessi e costosi.

Il problema indirizzato dalla presente invenzione è di mettere a disposizione un forno per preforme che permetta di riscaldare in modo differenziato il corpo delle preforme al fine di ottenere, in fase di soffiatura o stiro-soffiatura, contenitori a sezione ovale con spessore di parete sostanzialmente omogeneo e che sia di realizzazione semplice e di costo contenuto.

Tale problema è risolto da un forno per preforme come delineato nelle annesse rivendicazioni, le cui definizioni formano parte integrante della presente descrizione.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente dalla descrizione di alcuni esempi di realizzazione, fatta qui di seguito a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento alle seguenti figure:

Figura 1 rappresenta una vista in sezione trasversale di un contenitore di forma ovale realizzabile con il forno dell’invenzione e della relativa preforma;

Figura 2 rappresenta una vista in pianta dall’alto del forno per preforme secondo l’invenzione;

Figura 3 rappresenta una vista prospettica di un mandrino del forno di figura 2;

Figura 4 rappresenta una vista in pianta dall’alto del mandrino di figura 3 in una fase operativa;

Figura 5 rappresenta una vista prospettica di un particolare del forno dell’invenzione.

La figura 1 mostra un confronto tra la sezione di un contenitore C di forma ovale e la rispettiva preforma P. Il contenitore C comprende due lati lunghi LL e due lati corti LC che raccordano con andamento curvilineo i lati lunghi LL. I lati lunghi LL possono essere rettilinei (come mostrato nella figura) o lievemente convessi. Il contenitore C può anche presentare sulla sua superficie e/o sul suo corpo corrugamenti, restringimenti o porzioni in alto- o basso-rilievo, che tuttavia non sono mostrate nella figura, in quanto fanno parte delle consuete personalizzazioni dei produttori.

La preforma P ha sezione circolare ed uno spessore SP di parete maggiore dello spessore SC delle pareti del contenitore C. Per ottenere nel contenitore C, dopo soffiatura o stiro-soffiatura, uno spessore SC di parete uniforme (quale quello mostrato in figura) è necessario suddividere idealmente la superficie cilindrica della preforma P in quattro sezioni semicircolari A, B, C, D, ognuna di un’ampiezza di circa 90°. Le sezioni A e C sono quelle che corrisponderanno ai lati lunghi LL del contenitore e devono quindi subire un maggiore preriscaldamento nel forno, mentre le sezioni B e D, corrispondenti ai lati corti LC del contenitore C, necessitano di un minore preriscaldamento.

Il forno per preforme P secondo l’invenzione, indicato nel suo complesso con il numero 1, permette di ottenere un preriscaldamento differenziato delle sezioni A, C e B,D in modo semplice ed economico.

Il forno 1 comprende un percorso 2 per le preforme P, mezzi di trasferimento 3 delle preforme P da un sistema di trasporto a monte (non mostrato) al forno e mezzi di trasferimento 4 delle preforme P riscaldate dal forno 1 a mezzi di trasporto a valle (non mostrati).

I mezzi di trasferimento 3, 4 sono di tipo noto. Ad esempio, i mezzi di trasferimento 4 che prelevano le preforme riscaldate dal percorso 2 del forno 1 comprendono un sistema di manipolazione 5 che, nell’esempio mostrato, comprende una piastra rotante 6 su cui sono girevolmente montati due gruppi pinza 7, in cui le pinze sono operate per mezzo di opportune camme che ne provocano, in modo sincronizzato e concertato, la loro rotazione attorno all’asse di incernieramento, la loro movimentazione da una posizione ritratta ad una posizione avanzata e l’apertura-chiusura delle rispettive ganasce.

Lungo il percorso 2 è scorrevolmente supportata una pluralità di mandrini 9, configurati in modo da impegnarsi temporaneamente con le preforme P per condurle lungo il percorso 2 in modo da ottenere il loro riscaldamento. Nella figura 2, per semplicità, sono mostrati solo alcuni mandrini 9, ma va inteso che i mandrini 9 saranno in numero sufficiente da procedere lungo il percorso 2 in sostanziale contatto gli uni con gli altri.

Il forno 1 comprende inoltre mezzi per la rotazione di 180° di dette preforme P, in modo da riscaldare in modo differenziato, con riferimento alla figura 1, le sezioni semicircolari A e C rispetto alle sezioni semicircolari B e D.

Il percorso 2 delle preforme P comprende tipicamente due tratti rettilinei e due tratti curvilinei che raccordano alle due estremità i tratti rettilinei secondo un percorso ad arco di cerchio. In corrispondenza dei tratti curvilinei del percorso 2 sono disposti mezzi di movimentazione 8 dei mandrini 9, ad esempio delle ruote di conduzione 8a girevoli che imprimono ai mandrini 9 il moto, in modo tale che i mandrini 9, lungo i tratti rettilinei, avanzino sospinti da quelli a monte.

Lungo il percorso 2 sono disposti dei moduli di riscaldamento 10.

I moduli di riscaldamento 10 comprendono tipicamente degli elementi riscaldanti, normalmente elementi riscaldanti ad infrarosso, e superfici riflettenti disposte in modo opportuno da massimizzare la radiazione calorifica indirizzata verso la preforma.

Il forno 1 mostrato in figura 1 comprende tre moduli di riscaldamento 10, 10’, ma in altri forni i moduli di riscaldamento possono essere in numero differente. Il forno 1 comprende in generale almeno un primo modulo di riscaldamento 10 ed almeno uno o preferibilmente almeno due secondi moduli di riscaldamento 10’.

Il percorso 2 comprende, in corrispondenza di detto almeno un secondo modulo di riscaldamento 10’, una guida di scorrimento 11, comprendente due sponde 11a che definiscono una fessura 12 (figura 5). Lungo la guida di scorrimento 11, in posizione mediana rispetto all’almeno un secondo modulo di riscaldamento 10’, la fessura 12 presenta una porzione allargata 12a.

Con riferimento ora alla figura 3, un mandrino 9 comprende un corpo 13 all’interno del quale è scorrevolmente inserito un dito di presa 14 per una preforma P. Il dito di presa 14 si estende lungo un asse verticale X.

Il dito di presa 14 comprende una porzione di presa 14a, che protrude verso il basso ed è configurata in modo da inserirsi nella cavità di una preforma P così da impegnarsi con essa, ed una porzione di azionamento 14b, che è almeno in parte inserita nel corpo 13 del mandrino 9.

Il dito di presa 14 è scorrevolmente supportato in modo da muoversi verticalmente tra una posizione ritratta (o di rilascio del mandrino 9) ed una posizione ribassata (o di impegno con il mandrino 9). A tal fine, il corpo 13 presenta un’asola 15 estesa verticalmente, da cui protrude una rotella 16 solidale alla porzione di azionamento 14b del dito di presa 14 ed avente un asse di rotazione Y perpendicolare all’asse X del dito di presa 14.

Dal corpo 13 del mandrino 9 si estende in direzione sostanzialmente verticale, lungo l’asse X del dito di presa 14, un organo di orientazione 20.

Il dito di presa 14 è collegato in modo scorrevole, all’interno del corpo 13, con l’organo di orientazione 20, il dito di presa 14 essendo mantenuto nella posizione ribassata (mostrata in figura 3) per gravità. La rotella 16 funge da organo condotto di una camma (non mostrata) predisposta nelle zone di ingresso ed uscita delle preforme P nel e dal forno 1, in modo da ottenerne l’impegno e rispettivamente il disimpegno da parte del mandrino 9.

Al corpo 13 del mandrino 9 è inoltre accoppiato un organo di guida 17 configurato in modo da scorrere su un’apposita slitta o binario (non mostrato) posizionato lungo il percorso 2.

Con riferimento alle figura 3 e 4, nella forma di realizzazione mostrata in figura, l’organo di guida 17 comprende un albero 18 disposto verticalmente, con un asse di rotazione X’ parallelo all’asse X del dito di presa 14. Alle estremità dell’albero 18 sono disposte due rotelle 19. Una terza rotella 19’ è disposta sul corpo 13, con un asse di rotazione Y’ perpendicolare all’asse di rotazione X’ dell’albero 18 e preferibilmente parallelo all’asse Y di rotazione della rotella 16 del dito di presa 14.

L’organo di orientazione 20 comprende un’asta 21, avente una prima estremità, solidale in rotazione con il dito di presa 14 del mandrino 9, ed una seconda estremità cui è fissata una ruota dentata 22. Sulla superficie 22a della ruota dentata 22 rivolta verso l’alto è girevolmente supportato, in posizione eccentrica rispetto all’asse X dell’asta 21, un cuscinetto di posizionamento 23. Il cuscinetto di posizionamento 23 ha un diametro d sostanzialmente uguale o leggermente inferiore all’ampiezza della fessura 12 della guida di scorrimento 11. Inoltre la distanza dell’asse X dell’asta 21 dall’asse X” del cuscinetto di posizionamento 23 sommata al raggio r del cuscinetto 23 è sostanzialmente uguale o leggermente inferiore alla metà della larghezza L-L della porzione allargata 12a della fessura 12. In questo modo, in corrispondenza di detta porzione allargata 12a, l’organo di orientazione 20, e quindi anche il dito di presa 14 unitamente alla preforma P con esso impegnata, sono liberi di ruotare. Viceversa, lungo la rimanente porzione della fessura 12 il cuscinetto di posizionamento 23 mantiene l’organo di orientazione 20 e quindi anche la preforma P in una posizione fissa, che può presentare il cuscinetto 23 posizionato anteriormente (si veda in figura 5 i mandrini 9 a sinistra della porzione allargata 12a) o posteriormente (si veda in figura 5 i mandrini 9 a destra della porzione allargata 12a).

Sull’asta 21, in posizione intermedia tra la ruota dentata 22 e la prima estremità dell’asta 21, è disposto un settore dentato 24. Il settore dentato 24, la cui funzione apparirà chiara nel seguito della descrizione, è disposto in posizione fissa e predeterminata rispetto al cuscinetto di posizionamento 23.

Il forno 1 comprende inoltre, almeno in corrispondenza dei primi e secondi moduli di riscaldamento 10, 10’, una prima cinghia dentata 25 (di cui in figura 4 è mostrato solo uno spezzone), configurata in modo da ingranare con la ruota dentata 22 dell’organo di orientazione 20 del mandrino 9. Pertanto, quando il mandrino 9, avanzando lungo il percorso 2, ingaggia la cinghia dentata 25 con la sua ruota dentata 22, l’avanzamento medesimo provoca una rotazione dell’organo di orientazione 20 e quindi anche della preforma P attorno all’asse X.

In corrispondenza dell’almeno un primo modulo di riscaldamento 10, lungo detta porzione di percorso 2 la preforma P essendo posta continuamente in rotazione, si ottiene così un riscaldamento uniforme di tutta la superficie laterale della preforma P.

In corrispondenza dell’almeno un secondo modulo di riscaldamento 10’, la cinghia dentata 25 è disposta invece solo lungo la porzione allargata 12a della fessura 12 ed ha un numero di denti tale da causare una rotazione di 180° dell’organo di orientazione 20 e quindi della preforma P. Con riferimento alla figura 5, si passa così da una condizione in cui ad esempio il cuscinetto di posizionamento 23 è posto anteriormente ad una condizione in cui il cuscinetto 23 è posto posteriormente. In questo modo, all’interno dell’almeno un secondo modulo di riscaldamento 10’ si ottiene un riscaldamento solo di due porzioni opposte della superficie laterale della preforma P, cioè le sezioni A e C in figura 1, mentre le sezioni B e D, che erano invece state riscaldate durante il passaggio attraverso l’almeno un primo modulo di riscaldamento 10, non subiscono ulteriore riscaldamento diretto. Si ottiene quindi l’effetto voluto di riscaldamento differenziato della superficie laterale della preforma P necessario per ottenere un contenitore con sezione ovale.

La cinghia dentata 25 posta in corrispondenza della porzione allargata 12a insieme con la ruotata dentata 22 del mandrino 9 costituiscono così dei mezzi per la rotazione di 180° della preforma P.

Nella porzione terminale 26 del percorso 2, a monte del punto di presa da parte di un gruppo pinza 7 del sistema di manipolazione 5, il forno 1 comprende una seconda cinghia dentata (non mostrata) configurata in modo da ingranare solo con il settore dentato 24 dell’asta 21, essendo disposta ad un livello più basso rispetto alla ruota dentata 22. In questo modo, se il mandrino 9 si presenta in quel punto con il cuscinetto di posizionamento 23 disposto anteriormente, il settore dentato 24 ingrana con la seconda cinghia dentata provocando la rotazione del cuscinetto 23 in posizione posteriore, in modo da non interferire con le guide ed i sistemi di manipolazione che trasferiscono la preforma P alla successiva fase di soffiatura. Se invece il mandrino 9 giunge alla porzione terminale 26 del percorso 2 con il cuscinetto di posizionamento 23 in una diversa posizione, il settore dentato 24 non ingrana con la seconda cinghia dentata, evitando che il cuscinetto 23 possa essere ruotato accidentalmente in posizione non corretta.

Tra la seconda cinghia ed il punto di presa della preforma P da un gruppo pinza 7 è posta una guida per il cuscinetto del mandrino in modo tale che la preforma P possa essere prelevata in modo corretto dalla pinza.

E’ evidente che sono state descritte solo alcune forme particolari di realizzazione della presente invenzione, cui l’esperto dell’arte sarà in grado di apportare tutte quelle modifiche necessarie per il suo adattamento a particolari applicazioni, senza peraltro discostarsi dall’ambito di protezione della presente invenzione.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Forno (1) per la soffiatura o stiro-soffiatura di preforme (P) a dare contenitori (C) con sezione di forma ovale, comprendente un percorso (2) per le preforme (P), mezzi di trasferimento (3) delle preforme (P) da un sistema di trasporto a monte del forno (1) e mezzi di trasferimento (4) delle preforme (P) riscaldate dal forno (1) a mezzi di trasporto a valle, in cui lungo il percorso (2) è scorrevolmente supportata una pluralità di mandrini (9), configurati in modo da impegnarsi temporaneamente con le preforme (P) per condurle lungo il percorso (2), il forno (1) comprendendo almeno un primo modulo di riscaldamento (10) ed almeno un secondo modulo di riscaldamento (10’), caratterizzato dal fatto che, in posizione mediana di detto almeno un secondo modulo di riscaldamento (10’), il forno (1) comprende mezzi per la rotazione di 180° (22, 25) di dette preforme (P).
2. Forno (1) secondo la rivendicazione 1, in cui ognuno di detti mandrini (9) comprende una ruota dentata (22) girevole solidalmente con la preforma (P) ed in cui il forno (1) comprende, in posizione mediana rispetto all’almeno un secondo modulo di riscaldamento (10’), una cinghia dentata (25) configurata in modo da ingranare con detta ruota dentata (22), la cinghia dentata (25) avente un numero di denti tale da causare una rotazione di 180° della ruota dentata (22).
3. Forno (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il percorso (2) comprende, in corrispondenza di detto almeno un secondo modulo di riscaldamento (10’), una guida di scorrimento (11), comprendente due sponde (11a) che definiscono una fessura (12) ed in cui lungo la guida di scorrimento (11), in posizione mediana rispetto all’almeno un secondo modulo di riscaldamento (10’), la fessura (12) presenta una porzione allargata (12a).
4. Forno (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui il mandrino (9) comprende un corpo (13) all’interno del quale è scorrevolmente inserito un dito di presa (14) per una preforma (P), che si estende lungo un asse verticale (X), ed in cui dal corpo (13) si estende lungo detto asse (X), in direzione opposta al dito di presa (14), un organo di orientazione (20), detto organo di orientazione (20) essendo solidale in rotazione con detto dito di presa (14).
5. Forno (1) secondo la rivendicazione 4, in cui l’organo di orientazione (20) comprende un’asta (21), avente una prima estremità, solidale in rotazione con il dito di presa (14) del mandrino 9, ed una seconda estremità cui è fissata detta ruota dentata (22), ed in cui, su una superficie (22a) della ruota dentata (22) rivolta verso l’alto è girevolmente supportato un cuscinetto di posizionamento (23) configurato per scorrere in detta fessura (12) di detta guida di scorrimento (11), il cuscinetto di posizionamento (23) avendo un asse di rotazione (X”), un diametro (d) ed un raggio (r).
6. Forno (1) secondo la rivendicazione 5, in cui il cuscinetto di posizionamento (23) ha un diametro (d) sostanzialmente uguale o leggermente inferiore all’ampiezza della fessura (12) della guida di scorrimento (11) ed in cui la distanza dell’asse (X) dell’organo di orientazione (20) dall’asse (X”) del cuscinetto di posizionamento (23) sommata al raggio (r) del cuscinetto (23) è sostanzialmente uguale o leggermente inferiore alla metà della larghezza (L-L) della porzione allargata (12a) della fessura (12).
7. Forno (1) secondo la rivendicazione 5 o 6, in cui sull’asta (21), in posizione intermedia tra la ruota dentata (22) e la prima estremità dell’asta (21), è disposto un settore dentato (24), il settore dentato (24) essendo disposto in posizione fissa e predeterminata rispetto al cuscinetto di posizionamento (23).
8. Forno (1) secondo la rivendicazione 7, in cui in una porzione terminale (26) del percorso (2), a monte dei mezzi di trasferimento (4) delle preforme (P) riscaldate, il forno (1) comprende una seconda cinghia dentata configurata in modo da ingranare solo con il settore dentato (24) dell’asta (21).