IT201900018422A1

IT201900018422A1 - AUTOMATED DEVICE FOR TUBE PACKAGING AND PALLETIZATION

Info

Publication number: IT201900018422A1
Application number: IT102019000018422A
Authority: IT
Inventors: Maurizio Mattioli; Alberto Mazzer
Original assignee: D B N Tubetti S R L
Priority date: 2019-10-10
Filing date: 2019-10-10
Publication date: 2021-04-10
Also published as: WO2021070070A1; EP4041635A1

Description

Descrizione dell’invenzione avente per titolo: Description of the invention entitled:

“DISPOSITIVO AUTOMATIZZATO PER CONFEZIONAMENTO DEI TUBETTI E PALLETTIZZAZIONE” "AUTOMATED DEVICE FOR TUBE PACKAGING AND PALLETIZING"

Descrizione Description

Campo della tecnica Field of technique

La presente invenzione si riferisce al settore tecnico delle macchine automatiche per il confezionamento e controllo qualità di articoli tubolari e successiva pallettizzazione dei contenitori. Tale nuovo dispositivo assembla una pluralità di dispostivi elettromeccanici presentando un procedimento automatizzato che rende efficiente il confezionamento di tubetti nelle scatole (numero di pezzi per fila, quantità di file, ecc.) secondo le dimensioni del tubetto da confezionare e poi prevede fase di pallettizzazione. The present invention refers to the technical sector of automatic machines for packaging and quality control of tubular articles and subsequent palletizing of containers. This new device assembles a plurality of electromechanical devices presenting an automated procedure that makes the packaging of tubes in boxes efficient (number of pieces per row, quantity of rows, etc.) according to the dimensions of the tube to be packaged and then provides for a palletizing phase.

Arte nota Known art

Com’è noto, i contenitori tubolari, o tubetti, devono essere indirizzati, ad uno ad uno e con orientamento prefissato, in una linea di trasporto, rettilinea oppure a giostra, atta a trasferirli verso una stazione di riempimento, nella quale idonei organi erogatori provvedono a riempirli con gli articoli. Ciò vale nella fase di riempimento dei tubetti, tuttavia a “monte” della stazione di riempimento, sono previste ulteriori stazioni per il controllo, l’eventuale etichettatura dei tubetti nonché chiusura dei tubetti ed espulsione di eventuali scarti. Al momento non vi è un processo completamente automatizzato, nel fornire i tubetti vuoti ben costipati dentro le scatole che a sua volta sono ben posizionate sul pallet. In tal senso, risulta dall’arte nota che i pallet attualmente utilizzati hanno delle dimensioni unificate e i pacchi vengono caricati o sistemati manualmente in special modo quando si tratta di basse produzioni o produzioni continuamente variabili. In altri casi, specialmente in impianti di elevata produzione, sono previsti PC con software dedicato che consentono di programmare la sistemazione dei colli sul pallet; in questo caso è necessario personale specializzato per la programmazione e quindi risulta conveniente solo per alte produzioni ripetitive. Ne consegue che le isole di confezionamento e relativa pallettizzazione attuali prevedono il supporto umano per poter gestire in modo efficace tali attività industriali, oltre al fatto che vi sono palesi problemi di sicurezza quando l’operatore deve interagire con le macchine che in modo parziale confezionano e pallettizzano i tubetti. Il problema tecnico che si pone è che non vi è un dispositivo automatizzato in tutte le fasi di processo. Scopo della presente invenzione è proporre una macchina confezionatrice che sia maggiormente veloce rispetto alle soluzioni note accoppiandone la fase di pallettizzazione. Con riferimento all’arte nota, come brevetto che potrebbe vantare l’attività inventiva di accentrare in unica soluzione i diversi processi di confezionamento e pallettizzazione risulta WO2013018074A1 (Apparecchiatura e metodo per il dosaggio, l’insaccamento e la pallettizzazione di prodotti granulari / Apparatus and method for batching, packing and palletizing a granular product) che tuttavia tratta di prodotti sfusi e granulari che non rientrano assolutamente nelle problematiche intrinseche dei tubetti di alluminio. Altri brevetti presentano numerose innovatività nel settore della pallettizzazione ed altre del metodo innovativo di confezionamento, tuttavia non si riscontra nessuna attività inventiva e novità, in tale settore merceologico, riguardo l’implementazione di diverse azioni automatizzate racchiuse in un unico spazio che sono elencate dettagliatamente nella seguente descrizione. As is known, the tubular containers, or tubes, must be addressed, one by one and with a predetermined orientation, in a transport line, straight or in a carousel, suitable for transferring them to a filling station, in which suitable dispensing members they fill them with articles. This applies in the tube filling phase, however, upstream of the filling station, additional stations are provided for the control, any labeling of the tubes as well as closing the tubes and expelling any waste. There is currently no fully automated process of delivering the well packed empty tubes into the boxes which in turn are well positioned on the pallet. In this sense, it appears from the known art that the pallets currently used have unified dimensions and the packs are loaded or placed manually, especially when it comes to low production or continuously variable production. In other cases, especially in high-production plants, PCs with dedicated software are provided to program the arrangement of the packages on the pallet; in this case, specialized personnel are required for programming and therefore it is convenient only for high repetitive productions. It follows that the current packaging and relative palletizing islands provide for human support to be able to effectively manage these industrial activities, in addition to the fact that there are obvious safety problems when the operator has to interact with the machines that partially package and palletize the tubes. The technical problem that arises is that there is no automated device in all process phases. The object of the present invention is to propose a packaging machine which is faster than known solutions by coupling the palletizing step thereof. With reference to the known art, as a patent that could boast the inventive activity of centralizing the different packaging and palletizing processes in a single solution, WO2013018074A1 (Equipment and method for dosing, bagging and palletizing of granular products / Apparatus and method for batching, packing and palletizing a granular product) which, however, deals with bulk and granular products that absolutely do not fall within the intrinsic problems of aluminum tubes. Other patents present numerous innovations in the palletization sector and others in the innovative packaging method, however there is no inventive activity and novelty, in this product sector, regarding the implementation of various automated actions enclosed in a single space which are listed in detail in the following description.

Descrizione dell’invenzione Description of the invention

La soluzione tecnica che viene data dall’invenzione in oggetto, consiste nel prevedere una isola di confezionamento, controllo prodotto e pallettizzazione completamente automatizzata 200, ove tale dispositivo in tutte le fasi prevede anche di essere facilmente accessibile (previo sbloccaggio carter di sicurezza) da ogni punto in tutte le fasi di processo. Il sistema essendo gestito da un PLC in grado di generare e memorizzare un report dettagliato: The technical solution that is given by the invention in question consists in providing a fully automated packaging, product control and palletizing island 200, where this device in all phases also provides for being easily accessible (after unlocking the safety guard) from any point at all stages of the process. The system being managed by a PLC capable of generating and storing a detailed report:

- anomalie di processo, - process anomalies,

- n. di scatole confezionate, - n. of packaged boxes,

- n. lotto e contatore totale e parziale, n. pezzi, n. totali prodotti. - n. lot and total and partial counter, n. pieces, n. total products.

La parte hardware del sistema contenente una pluralità di dispositivi assemblati è progettata per un cambio formato totalmente automatico al fine di apportare come vantaggio tecnico la riduzione di lavoro manuale da parte dell’operatore nella visione di filiera inerente alla produzione di tubetti e loro confezionamento. In tal senso vi è un accesso facilitato a tutti i pannelli di comando dotati di appositi pulsanti necessari per il funzionamento nelle zone di controllo. The hardware part of the system containing a plurality of assembled devices is designed for a totally automatic format change in order to bring as a technical advantage the reduction of manual work by the operator in the vision of the supply chain inherent in the production of tubes and their packaging. In this sense, there is easy access to all the control panels equipped with special buttons necessary for operation in the control areas.

L’insieme della pluralità di dispositivi elettromeccanici comprende anche una torretta luminosa posta in una zona visibile da ogni punto del layout del sistema assemblato, tramite ulteriori dispositivi luminosi posizionati sul principale pannello di controllo. Oltre che al succitato sistema vi sono dispositivi di sicurezza, protezioni fisse e carter per accessi protetti da sicurezze interbloccate o eventuali barriere nelle zone di accesso dell’operatore, in aggiunta vi è la disposizione di vari pulsanti di emergenza lungo il perimetro del sistema, oltre che si va a disattivare automaticamente il pallettizzatore antropomorfo in caso di presenze non previste all’interno dell’area di lavoro. The set of the plurality of electromechanical devices also includes a light tower placed in an area visible from every point of the layout of the assembled system, through additional light devices positioned on the main control panel. In addition to the aforementioned system there are safety devices, fixed guards and guards for accesses protected by interlocked safety devices or any barriers in the operator access areas, in addition there is the arrangement of various emergency buttons along the perimeter of the system, as well as that the anthropomorphic palletizer is automatically deactivated in the event of unforeseen presences inside the work area.

Tale sistema comprende una pluralità di dispositivi assemblati in grado di formare la scatola e il coperchio, inserire i tubetti, depositare la scatola perfettamente pronta in una zona definita per la fase successiva ovverosia la pallettizzazione con una frequenza di alimentazione di due tubetti ogni secondo circa. This system comprises a plurality of assembled devices capable of forming the box and the lid, inserting the tubes, depositing the perfectly ready box in a defined area for the next step, i.e. palletizing with a feeding frequency of two tubes approximately every second.

Il sistema multifunzionale e i software annessi, sviluppati per le molteplici applicazioni di packaging, racchiudono tutte le funzioni chiave per una programmazione semplice e veloce, per tutte le operazioni eseguite direttamente in produzione. The multifunctional system and related software, developed for multiple packaging applications, contain all the key functions for simple and fast programming, for all operations performed directly in production.

Questo aspetto dell’impostazione della ricerca verso soluzioni più efficienti nonché efficaci nella fase di confezionamento di tubetti rappresenta una innovazione tecnologica perché evita all’operatore di compiere operazioni metodiche e ripetitive ovverosia la preparazione e controllo delle confezioni, l’inserimento dei tubetti nelle scatole preparate ed infine l’inserimento delle confezioni, posizionate in modo efficace ed efficiente su pallet. In modo esemplificato vi è una prima fase di controllo e conteggio dei tubetti entrati nell’isola di confezionamento e pallettizzazione. Una seconda fase di conteggio e inserimento dei tubetti nella scatola. Una terza fase di formatura coperchio, scatola e sua chiusura ed infine una quarta ed ultima fase di pallettizzazione sino al suo grado di saturazione dopodiché viene espulsa. This aspect of the research approach towards more efficient and effective solutions in the tube packaging phase represents a technological innovation because it avoids the operator from carrying out methodical and repetitive operations, i.e. the preparation and control of the packages, the insertion of the tubes into the prepared boxes. and finally the insertion of the packages, positioned effectively and efficiently on pallets. By way of example, there is a first phase of checking and counting the tubes that have entered the packaging and palletizing island. A second phase of counting and insertion of the tubes in the box. A third step of forming the lid, box and its closure and finally a fourth and last step of palletizing up to its degree of saturation after which it is expelled.

I vantaggi offerti dalla presente invenzione sono evidenti alla luce della descrizione fin qui esposta e saranno ancora più chiari grazie alle figure annesse e alla relativa descrizione dettagliata. The advantages offered by the present invention are evident in the light of the description set out up to now and will be even clearer thanks to the attached figures and the related detailed description.

Descrizione delle figure Description of the figures

L’invenzione verrà qui di seguito descritta in almeno una forma di realizzazione preferita a titolo esplicativo e non limitativo con l’ausilio delle figure annesse. In riferimento alla Figura 1, 100 illustra in pianta una pluralità di dispositivi elettromeccanici ed elettronici assemblati per garantire un processo di serie sequenziale, comprendente: The invention will be described below in at least one preferred embodiment for explanatory and non-limiting purposes with the aid of the attached figures. With reference to Figure 1, 100 shows in plan a plurality of electromechanical and electronic devices assembled to guarantee a sequential series process, comprising:

- stazione di controllo con telecamere 15; - control station with 15 cameras;

- disimpilatore con asse elettrico verticale per scatole 1, il movimento verticale assicura la presa del cartone da parte del robot antropomorfo 12 sempre alla stessa quota, consentendo il caricamento nella zona sottostante di altri cartoni anche con processo in esecuzione; - destacker with vertical electric axis for boxes 1, the vertical movement ensures the gripping of the carton by the anthropomorphic robot 12 always at the same height, allowing the loading in the underlying area of other cartons even with the process in progress;

- posizione per applicazione colla per formatura scatola 2, dopo il trasferimento del foglio, viene applicata la colla ed eseguita la chiusura delle quattro pareti della scatola; - position for applying glue to form box 2, after the transfer of the sheet, the glue is applied and the four walls of the box are closed;

- posizione alimentazione fogli 3 per formatura coperchio con funzionamento uguale a posizione 1; - sheet feeding position 3 for lid forming with operation equal to position 1;

- stazione di formatura coperchio 4 con funzionamento 2; - lid forming station 4 with operation 2;

- il dispositivo elettromeccanico posiziona la scatola o i fogli nelle zone di lavoro al fine di assicurare la continuità del processo 12; - the electromechanical device positions the box or sheets in the work areas in order to ensure the continuity of the process 12;

- la rotazione della tavola 14 porta la scatola vuota e inclinata 10 in fase di riempimento 6 tramite un dispositivo elettromeccanico 8; - the rotation of the table 14 brings the empty and inclined box 10 into the filling phase 6 by means of an electromechanical device 8;

- un tappeto 7 trasporta i tubetti (corretta quantità e posizione) consentendo una presa agevolata al dispositivo elettromeccanico; - a belt 7 transports the tubes (correct quantity and position) allowing an easier gripping of the electromechanical device;

- il dispositivo elettromeccanico 8 trasferisce con l’ausilio di un manipolatore fornito di ventose (da sostituire in base ai formati) i tubetti in numero tale da riempirsi in fila nelle scatole 6; - the electromechanical device 8 transfers with the aid of a manipulator equipped with suction cups (to be replaced according to the formats) the tubes in such a number as to be filled in a row in the boxes 6;

- in tale posizione 10 un movimento trasversale consente lo spostamento della scatola verso la posizione 4 per l’inserimento del coperchio sulla scatola piena ed il caricamento della scatola vuota; - in this position 10 a transverse movement allows the box to be moved towards position 4 for the insertion of the lid on the full box and the loading of the empty box;

- un pistone pneumatico 11 trasferisce la scatola nella zona di chiusura con coperchio; - a pneumatic piston 11 transfers the box to the closing area with lid;

- la scatola viene trasferita in questa zona 13 per essere prelevata e trasportata per la pallettizzazione. - the box is transferred to this area 13 to be picked up and transported for palletization.

In riferimento alla Figura 2 si rappresenta una fase di processo caratterizzato dal seguente schema a blocchi 200: With reference to Figure 2, a process phase is represented characterized by the following block diagram 200:

- prima fase 16 vi è un controllo tramite telecamere al fine di appurare la qualità dei tubetti ed eventuali scarti di essi difettosi; - first phase 16 there is a control through cameras in order to ascertain the quality of the tubes and any defective waste thereof;

- seconda fase 17 conteggio tubetti ed inserimento tubetti nella scatola; - second phase 17 counting the tubes and inserting the tubes into the box;

- terza fase 18 formatura coperchio, formatura scatola e chiusura scatola; - quarta ed ultima fase 18 pallettizzazione ovverosia, in uscita, la confezione con dimensioni 600 mm x 380 mm x 140 mm, o altra volumetria sempre in funzione delle dimensioni dei contenitori tubolari da inserire, ove la pluralità di confezioni della medesima volumetria, contenenti i tubetti, vengono inserite sul pallet sino al massimo riempimento del pallet, fase di saturazione del pallet. - third phase 18 forming the lid, forming the box and closing the box; - fourth and last phase 18 palletizing, that is, at the outlet, the package with dimensions 600 mm x 380 mm x 140 mm, or other volume always according to the dimensions of the tubular containers to be inserted, where the plurality of packages of the same volume, containing the tubes, are inserted on the pallet until the maximum filling of the pallet, phase of pallet saturation.

Descrizione dettagliata dell’invenzione Detailed description of the invention

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del dispositivo secondo l’invenzione diverranno più chiari con la seguente descrizione dettagliata di una forma di realizzazione del trovato, fatta con riferimento ai disegni allegati, forniti a titolo puramente illustrativo e non limitativo. Further features and advantages of the device according to the invention will become clearer with the following detailed description of an embodiment of the invention, made with reference to the attached drawings, provided for illustrative and non-limiting purposes only.

In dettaglio, la presente invenzione presenta un sistema gestito da un PLC che prevede di scegliere il lotto da produrre, nel quale sono memorizzate tutte le informazioni di processi relative, come obiettivo finale, l’inserimento automatizzato dei tubetti nelle scatole apposite e successiva pallettizzazione. Inoltre la conformazione del dispositivo permette di limitarne gli ingombri e di avere, al tempo stesso, una velocità operativa elevata, sicuramente in grado di rispondere alle esigenze di produttività delle moderne macchine di industria 4.0. Ulteriore scopo della presente invenzione è proporre una macchina confezionatrice che sia maggiormente versatile rispetto alle soluzioni note ovvero, in particolare, che permetta in modo agevole il cambio di un altro formato di scatolame e/o di dimensioni dei tubetti. In detail, the present invention presents a system managed by a PLC which provides for the selection of the batch to be produced, in which all the information relating to processes is stored, as the final goal, the automated insertion of the tubes in the appropriate boxes and subsequent palletization. Furthermore, the conformation of the device allows to limit its dimensions and to have, at the same time, a high operating speed, certainly able to meet the productivity needs of modern industry 4.0 machines. A further object of the present invention is to propose a packaging machine which is more versatile than known solutions or, in particular, which allows an easy change of another canned format and / or tube size.

Tale pluralità di dispositivi elettromeccanici processano tubetti di diametro 40 mm, seppur si può variare tale misura, e sono progettati per lavorare in linea con le macchine di produzione a monte e a valle di tale isola di confezionamento e pallettizzazione. La dimensione massima delle scatole da confezionare presenta le seguenti caratteristiche: 600 mm x 380 mm x 140 mm, anche in tal caso tale volumetria è variabile in funzione della dimensione dei tubetti da confezionare e pallettizzare. Inoltre tali dispositivi elettromeccanici assemblati in unico processo produttivo presentano un’emissione acustica inferiore agli 80 dBA nonché una alimentazione pneumatica di 6 bar ed una alimentazione elettrica di 400 V50 Htz alternata trifase più neutro e messa a terra. This plurality of electromechanical devices process tubes with a diameter of 40 mm, although this size can be varied, and are designed to work in line with the production machines upstream and downstream of this packaging and palletizing island. The maximum size of the boxes to be packaged has the following characteristics: 600 mm x 380 mm x 140 mm, even in this case this volume is variable according to the size of the tubes to be packaged and palletized. Furthermore, these electromechanical devices assembled in a single production process have an acoustic emission of less than 80 dBA as well as a pneumatic power supply of 6 bar and an electrical power supply of 400 V50 Htz alternating three-phase plus neutral and grounding.

Tale pluralità di dispositivi elettromeccanici ed elettrici permette di raggiungere, come succitato, una frequenza di alimentazione di due tubetti ogni secondo circa. Ulteriore dettaglio è che tali dispositivi dell’isola sono tra di loro interconnesse e, attraverso il loro continuo scambio di segnali, si rendono autonome le une con le altre. Said plurality of electromechanical and electrical devices allows to reach, as mentioned above, a feeding frequency of two tubes about every second. A further detail is that these island devices are interconnected and, through their continuous exchange of signals, they make themselves autonomous with each other.

Quanto succitato garantisce una totale autonomia del ciclo produttivo, l’unica cosa a cui l’operatore deve provvedere è il carico delle pile di EPAL e dei fustellati. Tali isole di pallettizzazione sono provviste di un grande magazzino “customizzabile” di EPAL e fustellati per ridurre al minimo le operazioni di carico. Tramite la flessibilità e versatilità di applicazione, i “robot” possono essere utilizzati anche per soluzioni di produzione in contemporaneità di diversi formati o prodotti. The above guarantees total autonomy of the production cycle, the only thing the operator has to do is load the EPAL stacks and blanks. These palletizing islands are equipped with a "customizable" large warehouse of EPAL and blanks to reduce loading operations to a minimum. Through the flexibility and versatility of application, the “robots” can also be used for simultaneous production solutions of different formats or products.

La presente invenzione è stata descritta a titolo illustrativo, ma non limitativo, secondo sue forme preferite di realizzazione, ma è da intendersi che variazioni e/o modifiche potranno essere apportate dagli esperti nel ramo senza per questo uscire dal relativo ambito di protezione, come definito dalle rivendicazioni allegate. The present invention has been described by way of illustration, but not of limitation, according to its preferred embodiments, but it is to be understood that variations and / or modifications may be made by those skilled in the art without thereby departing from the relative scope of protection, as defined from the attached claims.

Claims

Claims 1. Device characterized in that a plurality of electromechanical devices are assembled sequentially to automate all the packaging and palletizing steps of aluminum tubes comprising (100): - control station with cameras (15); - destacker with vertical electric axis for boxes (1), the vertical movement ensures that the carton is gripped by the anthropomorphic robot (12) always at the same height, allowing the loading of other cartons in the underlying area even with the process running; - position for applying glue for box forming (2), after the transfer of the sheet, the glue is applied and the four walls of the box are closed; - sheet feeding position (3) for lid forming with operation equal to position (1); - lid forming station (4) with operation (2); - the electromechanical device positions the box or sheets in the work areas in order to ensure the continuity of the process (12); - the rotation of the table (14) brings the empty box (10) to the filling stage (6) by means of an electromechanical device (8) in an inclined position; - a belt (7) carries the tubes (correct quantity and position) allowing them to be picked up by the electromechanical device, special and specific for each format (8); - the electromechanical device (8) transfers with the aid of a manipulator equipped with suction cups (to be replaced according to the formats) the tubes in such a number as to be filled in a row in the boxes (6); - in this position (10) a transverse movement allows the box to be moved towards position (4) for the insertion of the lid on the full box and the loading of the empty box; - a pneumatic piston (11) transfers the box to the closing area with lid; - the box is transferred to this area (13) to be picked up and transported for palletization.

2. Device according to the preceding claim characterized by: - first phase (16) there is a control by cameras in order to ascertain the quality of the tubes and any defective rejects; - second phase (17) counting the tubes and inserting the tubes into the box; - third phase (18) forming the lid, forming the box and closing the box; - fourth and last phase (19) palletizing, i.e., at the outlet, the packages with dimensions 600 mm x 380 mm x 140 mm, or other volumetric formats according to the volume of the tubular containers to be inserted, where such packages containing the tubes are inserted on the pallet up to the maximum volumetric filling point of the pallet.

3. Device according to claims 1 and 2 characterized in that the electromechanical device comprises the replacement of the suction cups (8) and of the sheet necessary to make the boxes (18) according to the volume of the tubes to be taken and inserted into the boxes themselves.

4. Device according to claims 1 and 2 characterized in that the volumetric size of the packaging, quality control and palletizing island has a shape similar to the parallelepiped where in the automatic operating cycle, by means of a 400 V 50 Htz alternating three-phase power supply and power supply pneumatic of 6 bar, has an acoustic emission lower than 80 dBA.