IT201800006617A1 - "macchina per il riempimento di contenitori per pesatura" - Google Patents

Description

Titolo: MACCHINA PER IL RIEMPIMENTO DI CONTENITORI PER PESATURA

Descrizione

La presente invenzione si riferisce ad una macchina per il riempimento di contenitori, in particolare bottiglie o simili, con un prodotto, in particolare un liquido quale una bevanda, mediante un sistema a pesatura.

Le macchine per il riempimento di contenitori, in particolare di bottiglie o simili, con un liquido comprendono normalmente sistemi di rilevazione del livello o del peso del liquido nel contenitore, predisposti al fine di evitare il riempimento eccessivo della bottiglia. Tali sistemi rilevano automaticamente il livello o il peso del liquido nella bottiglia ed interrompono il flusso di liquido erogato. Tipicamente, il segnale di interruzione viene inviato ad un’unità di comando e controllo che provvede quindi a chiudere la valvola di riempimento.

I sistemi di rilevamento automatico del livello sono di vario tipo, alcuni di essi prevedendo la lettura mediante cellule fotoelettriche o opportuni sistemi di visione (ad esempio, telecamere) del livello di riempimento, altri utilizzando invece un opportuno sensore introdotto attraverso il collo della bottiglia.

Il sistema di rilevamento a peso si è rivelato efficace e di costo contenuto rispetto al rilevamento del livello. Esso prevede la pesatura del contenitore e l’interruzione del suo riempimento al raggiungimento di un peso prefissato. Questo sistema presenta inoltre un ingombro limitato, in quanto può essere integrato negli organi di sostegno della bottiglia.

Se la bottiglia è in un materiale pesante come il vetro, essa può essere agevolmente sostenuta da un apposito piattello disposto lungo la periferia di una giostra o di un sistema di trasporto a stella. Al di sotto del piattello è posizionato un sistema di pesatura che rileva il peso della bottiglia prima e dopo il riempimento.

Questo sistema dev’essere tarato in funzione del contenitore da riempire e del liquido di riempimento, ma è di per sé efficiente e vantaggioso.

Quando invece la bottiglia è in un materiale leggero, quale un materiale plastico, il sistema di sostegno a piattello non può più essere utilizzato, in quanto la bottiglia non avrebbe la stabilità necessaria. In questi casi quindi la bottiglia viene movimentata sospendendola per il collo tramite opportune pinze che si posizionano in corrispondenza dell’anello di baga. Questo significa che, indipendentemente dal formato della bottiglia, il collo con l’anello di baga ha sempre la medesima conformazione, caratteristica che consente una notevole semplificazione meccanica della macchina.

Questa tipologia di macchine di riempimento prevede quindi che tale elemento di supporto del contenitore sia associato ad una cella di carico, generalmente disposta tra l’elemento di supporto del contenitore e una barra di ancoraggio alla struttura della macchina o tra detta barra di ancoraggio e la stessa struttura della macchina. L’associazione tra cella di carico e elemento di supporto del contenitore avviene in modo sostanzialmente solidale, in certi casi mediante l’interposizione di mezzi elastici quali molle o l’elasticità dei materiali utilizzati per le parti di collegamento.

Nei dispositivi dell’arte nota si può tuttavia verificare l’inconveniente che, nel caso di urto accidentale dell’elemento di supporto del contenitore (evenienza non remota in macchine rotative operanti ad elevata velocità), il vincolo rigido tra esso e la cella di carico si può spezzare. La conseguenza è un fermo della macchina sufficientemente lungo per poter sostituire la parte danneggiata ed aumento dei costi di manutenzione.

Tale problema è risolto da un dispositivo di riempimento 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 laterale in sezione del dispositivo di pesatura dell’invenzione;

Figura 2 rappresenta una vista in pianta dal basso di un particolare del dispositivo di pesatura di figura 1.

Con riferimento alle figure, con il numero 1 è indicato il dispositivo di pesatura di un contenitore secondo l’invenzione. Il contenitore è tipicamente una bottiglia B, in particolare una bottiglia in un materiale leggero quale ad esempio PET (polietilentereftalato), comprendente un corpo (non mostrato in figura), un collo C avente una porzione filettata F, una baga BG ed un’apertura A sommitale.

Il dispositivo di pesatura 1 fa parte di una macchina di riempimento (non mostrata), lineare o rotativa, comprendente una struttura di supporto su cui è disposta una pluralità di valvole di riempimento ed una pluralità di dispositivi di pesatura 1 della bottiglia B, ognuno posto al di sotto di una rispettiva valvola di riempimento in modo tale che l’ugello di erogazione del fluido di riempimento si pone al di sopra dell’apertura A della bottiglia B.

La macchina e le valvole di riempimento sono di tipo convenzionale, per cui non verranno ulteriormente descritte.

Il dispositivo di pesatura 1 dell’invenzione comprende un organo di sostegno 3 della bottiglia B ed un elemento di fissaggio 4 alla struttura 2 della macchina riempitrice (di cui è mostrata solo la porzione di accoppiamento con l’elemento di fissaggio 4), in modo da muoversi solidalmente ad essa.

L’organo di sostegno 3 comprende un braccio a forcella 5.

Il braccio a forcella 5 comprende una piastra avente un’estremità prossimale 5a ed un’estremità distale 5b, in cui l’estremità distale 5b è conformata a forcella, in modo tale da sorreggere la bottiglia B tramite l’anello di baga BG. In certe forme di realizzazione, il braccio a forcella 5 può essere sostituito da o essere accoppiato ad una pinza o altro dispositivo di tenuta per il collo C o il corpo della bottiglia B.

L’estremità prossimale 5a del braccio a forcella 5 è solidale, tramite un elemento di giunzione 6, ad un primo organo di accoppiamento 7a, che ad esempio può avere forma cilindrica (come nelle figure) oppure forma di solido poligonale. Preferibilmente, il primo organo di accoppiamento 7a è disposto su una faccia dell’estremità prossimale 5a rivolta verso l’alto (rispetto alla direzione della forza di gravità G indicata da una freccia in figura 1).

L’elemento di fissaggio 4 alla struttura 2 della macchina riempitrice è in forma di piastra e comprende un’estremità prossimale 4a, fissata alla struttura 2, ed un‘estremità distale 4b.

L’elemento di fissaggio 4 è costituito da o comprende un sensore di peso, tipicamente una cella di carico. Il sensore di peso è di tipo convenzionale ed è operativamente collegato, ad esempio mediante opportuno cablaggio (non mostrato) o con un sistema wireless, ad un’unità di comando e controllo (non mostrata) che comanda l’apertura/chiusura della valvola di riempimento in base a valori ponderali preimpostati di bottiglia vuota e di bottiglia piena.

L’estremità distale 4b dell’elemento di fissaggio 4 è solidale ad un secondo organo di accoppiamento 7b configurato in modo da risultare affacciato al primo organo di accoppiamento 7a. Pertanto, nella forma di realizzazione preferita delle figure, il secondo organo di accoppiamento 7b è disposto su una superficie dell’estremità distale 4b dell’elemento di fissaggio 4 rivolta verso il basso e le superfici 9, 10 contrapposte dei due organi di accoppiamento 7a, 7b sono perpendicolari all’asse verticale X. Il secondo organo di accoppiamento 7b può avere forma complementare al primo organo di accoppiamento 7a o diversa forma.

Nelle forme di realizzazione in cui il primo organo di accoppiamento 7a ha forma cilindrica, il secondo organo di accoppiamento 7b può comprendere una parete periferica anulare 8 che protrude dalla superficie 10 in modo da costituire una sede per accogliere il primo organo di accoppiamento 7a. L’accoppiamento, in tal modo, risulta più stabile, in quanto una possibile traslazione trasversale all’asse X del primo organo di accoppiamento 7a è impedita.

La superficie 9 del primo organo di accoppiamento 7a affacciata al secondo organo di accoppiamento 7b comprende un perno centrale 12 ed uno o più elementi magnetici o ferromagnetici 11, disposti in posizione periferica rispetto al perno centrale 12. Nel caso in cui fossero presenti due o più elementi magnetici o ferromagnetici 11, questi saranno preferibilmente disposti in posizioni simmetriche.

La superficie 9 comprende inoltre uno o più perni di accoppiamento 13, anch’essi disposti in posizione periferica rispetto al perno centrale 12. Nel caso in cui fossero presenti due o più elementi magnetici o ferromagnetici 11, i perni di accoppiamento 13 saranno preferibilmente disposti in sequenza alternata con tali elementi 11.

Il perno centrale 12 ed i perni di accoppiamento 13 sono fissati in modo noto al primo organo di accoppiamento 7a, ad esempio sono calettati con forte interferenza in apposite sedi ricavate nello spessore dell’organo di accoppiamento 7a.

La superficie 10 del secondo organo di accoppiamento 7b affacciata al primo organo di accoppiamento 7a comprende a sua volta un foro cieco 14 disposto centralmente e configurato in modo da accogliere il perno centrale 12 del primo organo di accoppiamento 7a. In questo modo il perno centrale 12 ed il foro cieco 14 realizzano un esempio di elementi di centratura per il centraggio reciproco dei due organi di accoppiamento 7a, 7b.

In certe forme di realizzazione, sarà possibile invertire la posizione di tali elementi di centratura, ad esempio predisponendo il foro cieco 14 sul primo organo di accoppiamento 7a ed il perno centrale 13 sul secondo organo di accoppiamento 7b.

La superficie 10 del secondo organo di accoppiamento 7b comprende inoltre uno o più elementi magnetici o ferromagnetici 11’, disposti in modo da affacciarsi agli uno o più elementi magnetici o ferromagnetici 11 del primo organo di accoppiamento 7a realizzando un accoppiamento magnetico di forza sufficiente a mantenere l’organo di sostegno 3 associato all’elemento di fissaggio 4 durante la fase di riempimento di una bottiglia B. A tale scopo, la forza magnetica di attrazione tra elementi magnetici o ferromagnetici 11, 11’ sarà maggiore della forza peso dell’organo di sostegno 3 sommata alla forza peso della bottiglia B riempita.

Risulta evidente da quanto sopra che gli elementi 11, 11’, per potersi accoppiare magneticamente, dovranno essere disposti in modo tale che:

- nel caso di utilizzo di soli elementi magnetici 11, 11’, questi saranno orientati con poli opposti sul primo e sul secondo organo di accoppiamento 7a, 7b, rispettivamente;

- nel caso di utilizzo sia di elementi magnetici che di elementi ferromagnetici 11, 11’, un elemento magnetico 11 sul primo organo di accoppiamento 7a sarà accoppiato con un elemento ferromagnetico 11’ sul secondo organo di accoppiamento 7b, e viceversa.

E’ quindi evidente che non potranno essere accoppiati tra loro elementi ferromagnetici 11, 11’ in quanto essi non genererebbero una forza di attrazione magnetica.

La superficie 10 del secondo organo di accoppiamento 7b comprende inoltre uno o più incavi 15, disposti in posizione periferica rispetto al foro cieco 14 e configurati in modo da accogliere i perni di accoppiamento 13 quando gli organi di accoppiamento 7a, 7b sono accoppiati.

I perni di accoppiamento 13 ed i relativi incavi 15 costituiscono un esempio di elementi di accoppiamento reciproco tra i due organi di accoppiamento 7a, 7b. In certe forme di realizzazione, sarà possibile invertire la posizione di tali elementi di accoppiamento, ad esempio predisponendo gli incavi 15 sul primo organo di accoppiamento 7a ed i perni di accoppiamento 14 sul secondo organo di accoppiamento 7b.

Gli incavi 15 hanno un profilo a piano inclinato e sono preferibilmente di forma allungata, ad esempio ovale. In una forma di realizzazione particolarmente preferita, gli incavi 15 si sviluppano lungo una linea mediana Y-Y disposta lungo o tangente ad una circonferenza con centro nel foro cieco 14 e presentano una superficie inclinata che si svolge dal punto centrale 15a di maggiore profondità alle due estremità 15b a livello della superficie 10 dell’organo di accoppiamento 7b.

La profondità del foro cieco 14 e degli incavi 15 del secondo organo di accoppiamento 7b rispetto all’estensione della porzione sporgente del perno centrale 12 e dei perni di accoppiamento 13 del primo organo di accoppiamento 7a determinano la distanza “d” che separa i due organi di accoppiamento 7a, 7b quando sono accoppiati. Tale distanza“d” puòvariare da 0 a 1-2 mme comunque ad una distanza tale per cui la forza attrattiva tra i due organi di accoppiamento 7a, 7b è sempre superiore alla forza peso dell’organo di sostegno 3 sommata alla forza peso della bottiglia B riempita.

Il dispositivo di pesatura 1 funziona nel seguente modo. Quando una bottiglia B viene presa dal braccio a forcella 5 e viene quindi movimentata dal sistema di trasporto della macchina rotativa o lineare, l’unità di comando e controllo comanda l’apertura della valvola di riempimento e dà inizio all’erogazione del liquido che va a riempire la bottiglia B. In modo del tutto convenzionale, l’inizio del riempimento parte quando il dispositivo raggiunge un angolo di fase prestabilito e regolabile nel caso di dispositivo montato su una giostra e di una posizione di fase prestabilita e regolabile nel caso di un dispositivo montato su un sistema lineare. Detto inizio di riempimento può essere inibito nel caso di mancanza della bottiglia, come rilevato da un opportuno sistema di rilevazione (non rappresentato perché di tipo convenzionale e perché irrilevante ai fini della presente descrizione).

Mano a mano che il riempimento procede, il peso della bottiglia aumenta. Quando esso raggiunge un livello di soglia predeterminato, l’unità di comando e controllo invia un comando di chiusura alla valvola di riempimento che quindi sospende l’erogazione del liquido.

Quanto qui sopra descritto è il funzionamento regolare di una macchina di riempimento a peso convenzionale.

In un normale funzionamento, l’organo di sostegno 3 del dispositivo di pesatura 1 dell’invenzione è accoppiato magneticamente con l’elemento di fissaggio 4, con il perno centrale 12 alloggiato nel foro cieco 15 ed i perni di accoppiamento 13 alloggiati in corrispondenza del punto centrale 15a degli incavi 15.

Se tuttavia, come può avvenire accidentalmente durante il funzionamento della macchina, l’organo di sostegno 3 riceve un colpo trasversale tipicamente a livello dell’estremità distale 5b, il primo organo di accoppiamento 7a tende a ruotare attorno all’asse X rispetto al secondo organo di accoppiamento 7b ed i rispettivi perni di accoppiamento 13 tendono a scorrere sulla superficie inclinata degli incavi 15. Se la rotazione è di piccola entità, la dislocazione è limitata e, rilevato l’incidente, il dispositivo di pesatura 1 può essere riposizionato nella sua posizione operativa con facilità. Se invece la rotazione è di entità elevata, lo scorrimento dei perni di accoppiamento 14 sulla superficie inclinata degli incavi 15 causa inevitabilmente un allontanamento reciproco degli organi di accoppiamento 7a, 7b, cioè un aumento della distanza “d”. Può quindi accadere in questo caso che la separazione sia tale da rendere la forza magnetica attrattiva insufficiente a mantenere accoppiato all’elemento di fissaggio 4 l’organo di sostegno 3, che quindi si staccherà dalla macchina riempitrice.

In entrambe le evenienze sopra descritte, il dispositivo di pesatura 1 risolve il problema del danneggiamento accidentale predisponendo un sistema in cui l’organo di sostegno 3 della bottiglia B non è rigidamente fissato alla cella di carico e quindi alla macchina riempitrice, ma può ruotare o addirittura separarsi dalla cella di carico senza causare danneggiamenti o rotture e potendo quindi essere reinstallato, dopo l’incidente, in modo semplice e rapido.

Tale risultato è stato inoltre conseguito in modo costruttivamente semplice e di costo contenuto.

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 (10)

1. RIVENDICAZIONI l. Dispositivo di pesatura (1) di una macchina riempitrice a peso di contenitori (B), comprendente un organo di sostegno (3) del contenitore (B) ed un elemento di fissaggio (4) ad una struttura (2) della macchina riempitrice, l’elemento di fissaggio (4) essendo costituito da o comprendendo un sensore di peso, in cui il dispositivo di pesatura (1) comprende un primo organo di accoppiamento (7a) posto sull’organo di sostegno (3) ed un secondo organo di accoppiamento (7b) posto sull’elemento di fissaggio (4), gli organi di accoppiamento (7a, 7b) avendo rispettive superfici (9, 10) contrapponibili, caratterizzato dal fatto che dette superfici (9, 10) contrapponibili comprendono rispettivamente uno o più elementi magnetici o ferromagnetici (11, 11’) configurati in modo tale che tra detto organo di sostegno (3) e detto elemento di fissaggio (4) venga esercitata una forza di attrazione magnetica superiore alla forza peso dell’organo di sostegno (3) sommata alla forza peso corrispondente a quella del contenitore (B) riempito.
2. 2. Dispositivo di pesatura (1) secondo la rivendicazione 1, in cui gli elementi magnetici o ferromagnetici (11, 11’) sono disposti in modo tale che: - nel caso di utilizzo di soli elementi magnetici (11, 11’), questi sono orientati con poli opposti sul primo e sul secondo organo di accoppiamento (7a, 7b), rispettivamente; - nel caso di utilizzo sia di elementi magnetici che di elementi ferromagnetici (11, 11’), un elemento magnetico (11) sul primo organo di accoppiamento (7a) è accoppiato con un elemento ferromagnetico (11’) sul secondo organo di accoppiamento (7b), e viceversa.
3. 3. Dispositivo di pesatura (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il primo organo di accoppiamento (7a) ha forma cilindrica ed il secondo organo di accoppiamento (7b) comprende una parete periferica anulare (8) che protrude dalla superficie (10) in modo da costituire una sede per accogliere il primo organo di accoppiamento (7a).
4. 4. Dispositivo di pesatura (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui il primo e secondo organo di accoppiamento (7a, 7b) comprendono elementi di reciproca centratura (12, 14).
5. 5. Dispositivo di pesatura (1) secondo la rivendicazione 4, in cui la superficie (9) del primo organo di accoppiamento (7a) comprende un perno centrale (12) e la superficie (10) del secondo organo di accoppiamento (7b) comprende un foro cieco (14) disposto centralmente e configurato in modo da accogliere il perno centrale (12) del primo organo di accoppiamento (7a), o viceversa.
6. 6. Dispositivo di pesatura (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5, in cui il primo e secondo organo di accoppiamento (7a, 7b) comprendono elementi di reciproco accoppiamento (13, 15).
7. 7. Dispositivo di pesatura (1) secondo la rivendicazione 6, in cui La superficie (9) del primo organo di accoppiamento (7a) comprende uno o più perni di accoppiamento (13) disposti in posizione periferica rispetto al perno centrale (12) e la superficie (10) del secondo organo di accoppiamento (7b) comprende uno o più incavi (15), disposti in posizione periferica rispetto al foro cieco (14) e configurati in modo da accogliere i perni di accoppiamento (13) quando gli organi di accoppiamento (7a, 7b) sono accoppiati, o viceversa.
8. 8. Dispositivo di pesatura (1) secondo la rivendicazione 7, in cui gli incavi (15) hanno un profilo a piano inclinato.
9. 9. Dispositivo di pesatura (1) secondo la rivendicazione 7 o 8, in cui gli incavi (15) hanno forma allungata, si sviluppano lungo una linea mediana (Y-Y) disposta lungo o tangente ad una circonferenza con centro negli elementi di centratura (12, 14) e presentano una superficie inclinata che si svolge dal punto centrale (15a) di maggiore profondità alle due estremità (15b).
10. 10. Macchina di riempimento a peso comprendente una pluralità di dispositivi di pesatura (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 9.