IT202000001984A1 - Metodo ed apparato per avvolgere - Google Patents

Description

Metodo ed apparato per avvolgere

L?invenzione concerne apparati e metodi per avvolgere un carico con un film o pellicola di materiale plastico estensibile a freddo.

? noto nel settore dell?imballaggio avvolgere con un film o pellicola di materia plastica estensibile a freddo un carico formato da un singolo prodotto oppure da una pluralit? di prodotti raggruppati su un pallet o bancale.

In particolare, le macchine avvolgitrici note comprendono un apparato di svolgimento che ? mobile lungo e/o attorno ad un asse di avvolgimento e che supporta una bobina di film dalla quale il film ? svolto per essere avvolto attorno al carico in modo da formare una serie di fasce o bande generalmente aventi andamento elicoidale, grazie alla combinazione dei movimenti relativi, lineare e di rotazione, tra apparato di svolgimento e carico.

Nelle macchine avvolgitrici provviste di una tavola girevole di supporto del carico, quest?ultimo nel processo di avvolgimento ? ruotato attorno ad un asse di avvolgimento verticale, mentre l?apparato di svolgimento ? movimentato parallelamente all?asse di avvolgimento con moto alternato lungo un montante fisso della macchina avvolgitrice. Nelle macchine avvolgitrici ad anello rotante orizzontale o a braccio rotante, il carico rimane statico durante l?avvolgimento, mentre l?apparato di svolgimento ? movimentato rispetto a quest?ultimo sia in rotazione attorno ad un asse di avvolgimento verticale sia in traslazione lungo quest?ultimo. A questo scopo, l?apparato di svolgimento ? fissato ad una struttura ad anello oppure ad un braccio girevolmente supportati da un telaio della macchina ed in modo da ruotare attorno al carico.

Nelle macchine avvolgitrici ad anello rotante verticale il carico viene movimentato orizzontalmente attraverso l?anello, mentre l?apparato di svolgimento fissato all?anello ? posto in rotazione attorno ad un asse orizzontale.

L?apparato di svolgimento ? generalmente provvisto di una coppia di rulli di prestiro, comprendente un rullo lento ed un rullo veloce, rispettivamente a monte e a valle con riferimento al movimento del film, per stirare e svolgere il film, e di uno o pi? rulli di guida per deviare il film verso il carico durante lo svolgimento.

Regolando opportunamente la differenza tra le velocit? di rotazione dei due rulli di prestiro, ? possibile stirare o allungare di una definita quantit?, secondo una stabilita percentuale di prestiro o allungamento, il film in uscita dall?apparato di svolgimento prima che esso sia avvolto sul carico,

In particolare, il film plastico viene stirato prima di essere avvolto sul carico giacch? lo stiramento, o allungamento, permette di utilizzare al meglio il film e di conferire a quest?ultimo caratteristiche fisico-meccaniche tali da renderlo pi? idoneo a sopportare le forze agenti sul carico durante le successive manipolazioni ed il trasporto. In particolare, quando cessa la forza di stiramento, il ritorno elastico del film determina una forza di serraggio sul carico che garantisce il contenimento di quest?ultimo.

Lo stiramento ? generalmente espresso in percentuale come rapporto tra l?allungamento del film (differenza tra la lunghezza finale del film stirato e la lunghezza originaria) e la lunghezza originaria. Tipicamente l?allungamento impartito al film ? compreso tra 50 e 300 %.

Come noto, la forza di stiramento o prestiro dei rulli consente di ridurre notevolmente lo spessore del film (tipicamente da circa 25-20 ?m a circa 6-7 ?m) cos? da aumentarne in modo proporzionale la lunghezza per avvolgere un perimetro maggiore di carico a parit? di quantit? iniziale di film svolto.

La forza di prestiro esercitata dai rulli di prestiro permette inoltre di cambiare le caratteristiche meccaniche del film. Il materiale di quest?ultimo opportunamente stirato pu? passare da un comportamento di tipo elastico, in cui il film tende a recuperare la propria dimensione originaria al cessare della sollecitazione, ad un comportamento sostanzialmente di tipo plastico, in cui il film subisce una deformazione permanente e non recupera completamente la dimensione iniziale al cessare della sollecitazione. In quest?ultimo caso, il film di materiale plastico riduce considerevolmente la sua capacit? di ritorno elastico e si comporta come un elemento flessibile ed sostanzialmente inestensibile, al pari di una corda o di una cinghia, e pu? essere utilizzato, ad esempio, per avvolgere gruppi di prodotti instabili che devono essere mantenuti saldamente vincolati tra loro.

La forza di prestiro cui sottoporre il film per ottenere un determinato rapporto o percentuale di allungamento dipende da una pluralit? di fattori: spessore iniziale del film, caratteristiche fisico-meccaniche del materiale plastico del film (tipo di materiale, composizione, quantit? e distribuzione di eventuali impurit? e disomogeneit? interne), condizioni ambientali (temperatura, umidit?) in cui si esegue l?avvolgimento del carico.

Bench? sia noto che film del medesimo materiale e del medesimo spessore nominale appartenenti a bobine differenti debbano essere sottoposti a differenti forze di prestiro per ottenere rapporti di allungamento similari e soprattutto per evitare un eccessivo assottigliamento che renderebbe il film inadatto ad un corretto avvolgimento del carico e/o maggiormente soggetto a lacerazioni e rotture, ci? nonostante queste ultime si verificano frequentemente durante i cicli di avvolgimento.

In effetti, variazioni delle caratteristiche fisico-meccaniche del film e, soprattutto, del suo spessore sono riscontrabili spesso anche in una stessa bobina di film durante il suo svolgimento. Ad esempio, a seconda dei processi di produzione del film plastico, generalmente polietilene lineare a bassa densit?, ? infatti possibile avere film con differenti omogeneit? e uniformit? di spessore. Quest?ultimo a partire da un valore nominale compreso tra 20-25 ?m pu? variare di ? 10-20%.

Anche le condizioni ambientali, in particolare la temperatura, influenzano in modo significativo le prestazioni del film stirato. Pi? nel dettaglio, a temperature pi? basse il film si allunga e si deforma con maggiore difficolt? e, a parit? di rapporto di prestiro, pu? lacerarsi e rompersi pi? facilmente e pi? frequentemente. La temperatura del film ? per di pi? dipendente dalle condizioni operative di funzionamento, in particolare essa aumenta con l?aumentare della velocit? di avvolgimento del film e del rapporto di stiramento Sussistono pertanto una pluralit? di fattori ambientali ed operativi che causano durante il funzionamento delle macchine avvolgitrici, soprattutto nel caso di elevati rapporti di stiramento, eccessivi assottigliamenti, lacerazioni e persino rotture del film. Tali inconvenienti determinano carichi non correttamente avvolti oppure arresti della produzione e della macchina avvolgitrice per procedere alla sostituzione della bobina di film, nonch? uno spreco di materiale plastico sia nel caso in cui film risulti eccessivamente assottigliato o lacerato e debba essere utilizzato ulteriore film plastico per rinforzare le aree di assottigliamento o lacerazione, sia nel caso in cui il film sia rotto, quindi inutilizzabile, e debba essere completamente sostituito.

Lacerazioni e rotture del film si verificano anche nel caso di avvolgimenti di carichi irregolari, provvisti di spigoli, porzioni sporgenti e taglienti e similari. Lacerazioni e squarci del film possono inoltre propagarsi su quest?ultimo e portare alla rottura completa del film sia durante l?avvolgimento (tipicamente nel caso di elevati rapporti di stiramento) sia dopo l?avvolgimento, a seguito della movimentazione e del trasporto del carico.

Uno scopo dell?invenzione ? migliorare i metodi noti per avvolgere un carico con film di materiale plastico estensibile e gli apparati di svolgimento noti associabili a macchine avvolgitrici per avvolgere un carico con film di materiale plastico estensibile.

Un altro scopo ? fornire un metodo ed un apparato di svolgimento associabile ad una macchina avvolgitrice che permettano di avvolgere qualsiasi tipologia di carico in modo saldo e compatto riducendo e virtualmente eliminando i rischi di rottura del film durante l?avvolgimento.

Un ulteriore scopo ? fornire un metodo ed un apparato di svolgimento che consentano un?elevata versatilit? e flessibilit? dei cicli di avvolgimento.

Un altro ulteriore scopo ? fornire un metodo ed un apparato di svolgimento che consentano di ottimizzare, in particolare ridurre, la quantit? di materiale plastico utilizzato per avvolgere qualsiasi tipologia di carico in modo saldo e compatto.

In un primo aspetto dell?invenzione ? previsto un metodo per avvolgere un carico secondo la rivendicazione 1.

In un secondo aspetto dell?invenzione ? previsto un apparato di svolgimento associabile ad una macchina per avvolgere un carico secondo la rivendicazione 2.

L?invenzione potr? essere meglio compresa ed attuata con riferimento ai disegni in allegato che ne illustrano forme esemplificative e non limitative di attuazione, in cui:

- la figura 1 ? una vista in prospettiva dell?apparato di svolgimento del film dell?invenzione associato ad una macchina avvolgitrice del tipo a tavola girevole di supporto del carico;

- la figura 2 ? una vista in prospettiva di un sistema di piegatura dell?apparato di svolgimento dell?invenzione in una prima posizione operativa;

- la figura 3 ? una vista laterale del sistema di piegatura di figura 2;

- la figura 4 ? una vista parziale in prospettiva del sistema di piegatura di figura 2 in una seconda posizione operativa;

- la figura 5 ? una vista laterale del sistema di piegatura nella seconda posizione operativa di figura 4 in azione su un film di materiale plastico estensibile a freddo in uscita da una bobina di film;

- la figura 6 ? una vista laterale parziale e ingrandita del sistema di piegatura secondo l?invenzione;

- la figura 7 ? una vista laterale parziale e ingrandita del sistema di piegatura secondo l?invenzione in azione su un film di materiale plastico estensibile.

In figura 1 ? illustrato un apparato di svolgimento 1 dell?invenzione associato ad una macchina avvolgitrice 100 per avvolgere con un film 50 di materiale plastico estensibile a freddo un carico 150, ad esempio formato da uno o pi? prodotti raggruppati su un pallet o bancale o paletta 200.

La macchina avvolgitrice 100 ?, ad esempio, del tipo a tavola girevole di supporto del carico, nota e dunque parzialmente illustrata e descritta, provvista in particolare di una tavola girevole 101 in grado di supportare girevolmente il carico 150 attorno ad un asse di rotazione Y.

L?apparato di svolgimento 1 comprende mezzi di supporto 2 per supportare una bobina 60 del film 50, e mezzi a rullo 3, 4 disposti per svolgere e prestirare il film 50.

I mezzi a rullo 3, 4 comprendono un primo rullo di prestiro 3 ed un secondo rullo di prestiro 4 cooperanti per svolgere e prestirare il film 50. I rulli di prestiro 3, 4 sono posti in rotazione attorno a rispettivi assi longitudinali, ad esempio da un motore elettrico e da un gruppo di trasmissione e riduzione del moto o, in alternativa, da rispettivi motori elettrici, nessuno dei quali illustrato in figura. Il primo rullo di prestiro 3, cosiddetto rullo veloce, che ? posto a valle del secondo rullo di prestiro 4, cosiddetto rullo lento, rispetto al movimento del film 50, ruota attorno al rispettivo asse longitudinale pi? velocemente del secondo rullo di prestiro 4 (girevole attorno al rispettivo asse longitudinale) in modo da prestirare di una definita quantit? o percentuale il film 50.

I mezzi a rullo possono eventualmente includere una pluralit? di rulli di rinvio, paralleli ai rulli di prestiro 3, 4 e disposti ad esempio per deviare il film 50 dalla bobina 60 al primo rullo di prestiro 3 e al secondo rullo di prestiro 4, e un rullo di guida per impegnare e deviare verso il carico 150 il film 50 in uscita dai mezzi a rullo 3, 4.

L?apparato di svolgimento 1 comprende inoltre un sistema di piegatura 5 destinato ad eseguire una doppia piegatura, in particolare una pieghettatura o plissettatura 51, sul film 50 e posto a valle della bobina 60 e a monte dei rulli di prestiro 3, 4 rispetto al movimento del film 50.

Il sistema di piegatura 5 include un telaio di supporto 10 e due dispositivi di pieghettatura 6, 7, ciascuno connesso ad un rispettivo sistema di movimentazione 8, 9. Ciascun sistema di movimentazione comprende propri mezzi di guida lineare verticale 81, 91 e mezzi di traslazione angolare 82, 92, questi ultimi essendo connessi ciascuno al rispettivo mezzo di guida lineare verticale 81, 91.

I due dispositivi di pieghettatura sono ad esempio due ruote 6, 7 realizzate in materiale ad attrito basso o nullo, ad esempio PVC, aventi spessore minimo, ridotto ingombro assiale e diametro correlato alla plissettatura 51.

I mezzi di guida lineare verticale 81, 91 possono essere scelti tra un sistema a vite senza fine, un sistema pignone-cremagliera e mezzi a cinghie. I mezzi di traslazione angolare 82, 92 possono essere scelti tra un sistema a servomotore pe la gestione diretta dell?angolo ed un sistema a pattini con moto lineare.

I mezzi di guida lineare verticale 81, 91 sono fissati ciascuno ad una parete verticale del telaio di supporto 10, le due pareti verticali essendo affacciate l?una all?altra, e destinati a supportare scorrevolmente e guidare lungo una direzione di regolazione X, in particolare ortogonale al movimento del film 50, i mezzi di traslazione angolare 82, 92. Questi ultimi sono a loro volta destinati a supportare scorrevolmente e guidare lungo una direzione di interazione Z, in particolare inclinata di un angolo ? rispetto alla direzione di regolazione X, la rispettiva ruota 6, 7. In questo modo le ruote 6, 7 sono poste uno di fronte all?altro e in grado di scorrere sia lungo la direzione di regolazione X che lungo la direzione di interazione Z. In particolare ciascuna ruota ? dotata di una propria parete posteriore 61, 71 rivolta verso il rispettivo mezzo di guida lineare verticale 81, 91.

In una prima posizione operativa, illustrata in figura 2, i mezzi di traslazione angolare 82, 92 e quindi le due ruote 6, 7 sono poste distanti una dall?altra, in particolare ad una distanza maggiore della larghezza di fascia del film 50, in modo che quest?ultimo possa essere svolto liberamente dalla bobina ai rulli di prestiro 3, 4.

In una seconda posizione operativa, illustrata in figura 4, i mezzi di guida lineare verticale 81, 91 movimentano in avvicinamento i rispettivi mezzi di traslazione angolare 82, 92 e questi ultimi traslano in avvicinamento le due ruote 6, 7 in modo che le due pareti posteriori 61, 71 siano affacciate l?una all?altra ed il film 50 ne segua il profilo formando due pieghe e conseguendone che tre tratti del film 50 siano sovrapposti e formino la plissettatura 51. Il film 50 con la plissettatura 51 scorre verso i rulli di prestiro 3, 4 e qui, durante la fase di stiramento avviene la saldatura della plissettatura 51.

Vantaggiosamente, il sistema di piegatura 5 pu? comprendere: almeno un sensore ad ultrasuoni, ad esempio a diffusione diretta, per rilevare l?eventuale rottura del film plastico; almeno un sensore ottico fisso, ad esempio una fotocellula a riflessione polarizzata, per registrare le variazioni di altezza del film 50 dovuti alla plissettatura; un sensore ottico mobile, ad esempio un sensore cosiddetto ?m-thick?, per rilevare l?esecuzione della plissettatura misurando lo spessore del film 50; ed un sensore di forza, ad esempio celle di carico a flessione, per registrare le tensioni scaricate dal film 50 sulle ruote 6, 7.

L? apparato di svolgimento 1 dell?invenzione permette, grazie alla plissettatura che rinforza il film 50, di avvolgere qualsiasi tipologia di carico in modo saldo e compatto riducendo e virtualmente eliminando i rischi di rottura del film durante l?avvolgimento.

L?apparato di svolgimento 1 dell?invenzione ? in grado di implementare un metodo che comprende i seguenti passi:

- svolgere un film 50 di materiale plastico estensibile da una bobina 60;

- realizzare una plissettatura 51 mediante un sistema di piegatura 5 come descritto; - stirare mediante una coppia di rulli di prestiro 3, 4 il film 50;

- saldare la plissettatura 51 mediante la coppia di rulli di prestiro 3, 4;

- avvolgere il carico 150 con il film 50 avente la plissettatura 51.

Claims (2)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per avvolgere un carico (150) con film (50) di materiale plastico estensibile, comprendente: - svolgere un film (50) di materiale plastico estensibile da una bobina (60); - realizzare una plissettatura (51) mediante un sistema di piegatura (5); - stirare mediante una coppia di rulli di prestiro (3, 4) detto film (50); - saldare la plissettatura (51) mediante la coppia di rulli di prestiro (3, 4); - avvolgere il carico (150) con il film (50) e la relativa plissettatura (51).
2. 2. Apparato di svolgimento (1) associabile ad una macchina avvolgitrice (100) e disposto per erogare un film (50) di materiale plastico estensibile svolto da una bobina (60), comprendente: - mezzi a rullo (3, 4) disposti per svolgere e prestirare detto film (50); - un sistema di piegatura (5) posto a monte di detti rulli di prestiro (3, 4) rispetto al movimento del film (50); detto sistema di piegatura (5) comprendendo un telaio di supporto (10) e due dispositivi di pieghettatura (6, 7), ciascun dispositivi di pieghettatura (6, 7) essendo connesso ad un rispettivo sistema di movimentazione (8, 9) del sistema di piegatura (5) e atto ad interagire con l?altro dispositivo di pieghettatura (6, 7) per realizzare una plissettatura (51) del film (50), detta plissettatura (50) essendo saldata dai mezzi a rullo (3, 4).