IT202100019877A1 - Macchina automatica per la formazione di sacchetti filtro contenenti prodotti da infusione. - Google Patents
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Description
MACCHINA AUTOMATICA PER LA FORMAZIONE DI SACCHETTI FILTRO CONTENENTI PRODOTTI DA INFUSIONE.
La presente invenzione ha per oggetto una macchina automatica per la formazione di sacchetti filtro contenenti prodotti da infusione (come t?, caff?, camomilla ed assimilabili). ? noto che le macchine automatiche per la formazione di sacchetti filtro sono provviste di una pluralit? di bobine per l'alimentazione di svariati tipi di materiale necessario alla formazione dei sacchetti filtro. Ogni bobina ? supportata da un corrispondente albero motorizzato sporgente da una parete del telaio macchina.
In particolare, ogni macchina automatica ? basilarmente provvista di almeno una bobina di carta filtro (in alcuni casi anche due bobine di cui una di alimentazione diretta e l'altra come scorta in caso di esaurimento della prima bobina) ed una bobina con strisce di etichette a cui si aggiunge, nel caso di confezioni con questo opzionale, anche una bobina di strisce di materiale di sovra incarto dei sacchetti filtro formati.
Ora, si consideri che:
- ogni macchina automatica ha un numero elevato di bobine utilizzate;
- ogni bobina ha, singolarmente, un peso considerevole;
- ogni macchina automatica ha una velocit? produttiva elevata e quindi ? necessario, in modo costante, eseguire dei cambi di bobina esaurita con una bobina nuova secondo cicli temporali molto ravvicinati.
Attualmente il cambio di bobine pu? essere effettuato manualmente od automaticamente. Nel primo caso, un operatore addetto alla macchina procede nel seguente modo:
- viene allertato dell'esaurimento della bobina esaurita dalla macchina automatica;
- rimuove l'anima della bobina esaurita dall'albero dalla macchina automatica;
- preleva da un magazzino generale o da un magazzino ausiliario un corrispondente tipo di bobina nuova da sostituire;
- accoppia la nuova bobina sull'albero della macchina automatica.
Questo processo di sostituzione ha per? alcuni inconvenienti:
- costi elevati, in quanto ogni macchina automatica deve prevedere la presenza di un operatore per il costante monitoraggio della macchina dato il numero elevato di tipologie di bobine da sostituire unita alla alta velocit? operativa della macchina;
- alto sforzo fisico dell'operatore nel trasportare bobine dal magazzino alla macchina automatica ad ogni richiesta di sostituzione;
- possibili rischi di fermo macchina se un operatore ? addetto a pi? macchine (anche non ravvicinate tra loro) e le due macchine hanno una richiesta contemporanea di cambio bobina; - eventuali rischi di errore nel carico del tipo di materiale in bobina.
Nel secondo sistema di cambio bobina viene utilizzato una unit? centrale connessa alle macchine automatiche e ad unit? mobili lungo rotaie fisse o con ruote provviste di un braccio di presa e rilascio delle bobine.
In questo caso, l'unit? mobile ? programmata per prelevare le bobine di ricambio da una serie di magazzini disposti nell'intorno delle macchine confezionatrici e portarle alle stesse macchine confezionatrici dove l'unit?, tramite il braccio (usualmente robotico) di presa e rilascio, sostituisce la bobina esaurita sotto il controllo dell'unit? centrale.
Questa seconda soluzione permette di ridurre la presenza di personale, ma obbliga il produttore ad aumentare il volume occupato nell'intorno delle linee di produzione (macchine) per poter disporre i magazzini bobine necessari per le sostituzioni in macchina oltre agli spazi e strutture necessarie per il movimento delle unit? mobili di sostituzione bobina.
Questi fattori determinano aumenti di costi globali delle linee senza per? avere incrementi giustificati di produttivit? delle linee di produzione.
Scopo del presente trovato ? rendere disponibile una macchina automatica per la formazione di sacchetti filtro contenenti prodotti da infusione che superi gli inconvenienti sopra menzionati.
In particolare, ? scopo del presente trovato mettere a disposizione una macchina automatica per la formazione di sacchetti filtro contenenti prodotti da infusione in grado di automatizzare e velocizzare il processo di cambio bobina.
Ulteriore scopo della presente invenzione ? proporre una macchina automatica per la formazione di sacchetti filtro contenenti prodotti da infusione in grado di assicurare sempre il cambio bobina corretto in funzione della richiesta della macchina con tempi di reazione limitati e con ingombri ridotti.
Detti scopi sono pienamente raggiunti dalla macchina automatica per la formazione di sacchetti filtro contenenti prodotti da infusione oggetto della presente invenzione, che si caratterizza per quanto contenuto nelle rivendicazioni sotto riportate.
Le caratteristiche risulteranno maggiormente evidenziate dalla descrizione seguente di una preferita forma realizzativa, illustrata a puro titolo esemplificativo e non limitativo nelle unite tavole di disegno, in cui:
- la figura 1 illustra una macchina automatica, in particolare per la formazione di sacchetti filtro per prodotti da infusione, conformemente alla presente invenzione, in una vista frontale schematica;
- le figure da 2 a 5 illustrano una serie di fasi di un cambio bobina da un primo magazzino presente sulla macchina automatica di cui alla figura 1, tutte le figure sono in viste prospettiche schematiche parziali;
- la figura 6 illustra la macchina di cui alle figure precedenti con un braccio robotico in una fase di presa di una bobina di ricambio da un secondo magazzino, la figura ? in una vista prospettica schematica parziale;
- le figure 7 e 8 illustrano due fasi di sostituzione della bobina di ricambio su un albero di supporto riferite alla figure 3 e 5 ed in viste laterali in parziale sezione.
Con riferimento agli allegati disegni e, con particolare riferimento alla figura 1, la macchina automatica in oggetto, indicata globalmente con 100, viene utilizzata, in particolare, per la formazione di sacchetti filtro contenenti prodotti da infusione (come t?, caff?, camomilla ed assimilabili).
La macchina automatica 100 comprende almeno un telaio 1 portante avente almeno un basamento 2, una parete verticale 3, una parete orizzontale 4 contraffacciata al basamento 2 ed una parete frontale 5, definente un fronte macchina, da cui sporge almeno un albero 6 di supporto di almeno una bobina 7 di materiale avvolto (in questo caso carta filtro) da alimentare ad una pluralit? di stazioni operative 8 disposte lungo la parete frontale 5.
Le stazioni 8 operative sono schematizzate a solo titolo di esempio e rappresentano tutte dispositivi in grado di formare, lungo un percorso operativo, i sacchetti filtro contenenti prodotti da infusione.
Si osservi che la macchina automatica 100 comprende, preferibilmente, un secondo albero 22 di supporto di una ulteriore bobina 23 con materiale avvolto definente, ad esempio, delle etichette di presa da applicare ai sacchetti filtro da formare.
Questo secondo albero 22 ? sporgente dalla parete frontale 5 e parallelo a primo albero 6 di supporto.
Secondo quanto illustrato, (vedi anche figure da 2 a 6) la macchina 100 automatica comprende un primo magazzino 9 configurato per alloggiare delle bobine 7a di ricambio associato ad una delle pareti verticale 3 od orizzontale 4 del telaio 1 portante della macchina in prossimit? dell'albero 6 di supporto della bobina 7 (in esaurimento da sostituire).
La macchina 100 automatica comprende anche un dispositivo 10 di presa e rilascio di bobine 7a di ricambio avente un asse X10 motorizzato associato ad una delle pareti verticale 3 od orizzontale 4 del telaio 1 portante della macchina 100 automatica.
Il dispositivo 10 di presa e rilascio ? disposto in prossimit? del primo magazzino 9 e configurato per prelevare una bobina 7a di ricambio dal primo magazzino 9 e posizionarla sull'albero 6 di supporto.
Inoltre, la macchina 100 automatica comprende una unit? 11 di controllo disposta sulla macchina 100 automatica e configurata per attivare il dispositivo 10 di presa e rilascio di bobine 7a di ricambio in presenza di un segnale di esaurimento della bobina 7 presente sull'albero 6 di supporto.
In altre parole, la macchina 100 automatica ha integrato un magazzino di bobine di ricambio ed un dispositivo in grado di sostituire le bobine che via via vanno in esaurimento senza la necessit? di intervento esterno.
Il primo magazzino 9 pu? essere riempito all'inizio dell'attivit? operativa della macchina automatica in modo da rendere la stessa macchina indipendente per un lungo periodo operativo senza la necessit? di controlli a tempi preordinati.
La macchina nel suo complesso non ha un aumento considerevole di ingombro rispetto a soluzioni note e permette di creare linee affiancate di macchine automatiche in spazi ridotti. Secondo quanto illustrato, il primo magazzino 9 ? associato all'almeno una parete verticale 5 della macchina 100 disposta in prossimit? dell'albero 6 di supporto della bobina.
Si osservi che il primo magazzino 9 ? sporgente verso l'esterno del telaio 1 della macchina 100.
Sempre secondo quanto illustrato, il dispositivo 10 di presa e rilascio delle bobine 7a di ricambio ? associato all'almeno una parete verticale 5 della macchina e disposto in prossimit? dell'albero 6 di supporto della bobina e del primo magazzino 9.
In questa luce, il dispositivo 10 di presa e rilascio ? sporgente verso l'esterno del telaio 1 della macchina 100.
Il gruppo composto dal primo magazzino 9 e dal dispositivo 10 di presa e rilascio sono tra lo avvicinati in una struttura compatta sporgente lateralmente dal telaio macchina.
Si osservi che il dispositivo 10 di presa e rilascio comprende un braccio robotico 12 (a pi? assi di movimentazione) avente, ad una sua estremit? libera, una pinza 13 di presa e rilascio della bobina 7a di ricambio configurata per impegnarsi/disimpegnarsi in/da un foro 14 o anima centrale della bobina 7a di ricambio.
Il braccio robotico 12 comprende il primo asse motorizzato X10 sporgente rispetto al fronte macchina e parallelo all'asse di sviluppo del primo albero 6 di supporto della bobina e pu? quindi, con i restanti assi, avere una operativit? a 360? in modo da raggiungere agevolmente il primo magazzino 9 e l'albero 6 in modo rapido e preciso.
Il braccio 12 ha, ad esempio, una pinza 13 a tre branche configurate per entrare nell'anima della bobina, per una certa profondit? (vedi anche figura 7) e, tramite un movimento di allontanamento radiale reciproco delle branche, di bloccare la bobina per la sua manipolazione e spostamento dal magazzino all'albero di supporto.
La macchina 100 comprende, inoltre, un elemento 15 premi bobina configurato per stabilizzare la bobina 7a di ricambio sull'albero 6 di supporto.
In questa luce l'elemento 15 premi bobina ? vincolato ad un albero 16 tubolare associato esternamente al telaio 1 della macchina ed in prossimit? del primo magazzino 9 e del dispositivo 10 di presa e rilascio della bobina 7a di ricambio.
Si osservi che l'albero tubolare 16 ? provvisto di organi 17 di attacco e distacco rapido dell'elemento 15 premi bobina in modo da permetterne il prelievo ed il riposizionamento da parte del dispositivo 10 di presa e rilascio.
In una soluzione costruttiva, gli organi 17 di attacco e distacco rapido comprendono un piatto anulare provvisto di propriet? magnetiche per il trattenimento, in sospensione, dell'elemento 15 premi bobina.
Si osservi che l'albero tubolare 16 di supporto ? associato alla parete orizzontale 4 del telaio 1 della macchina, in modo da disporre l'elemento 15 premi bobina in prossimit? ed al di sopra del dispositivo 10 di prelievo e rilascio.
Secondo quanto illustrato ed in una soluzione costruttiva esemplificativa, l'elemento 15 premi bobina comprende un cilindro 15a tubolare, aperto alle due estremit?, con diametro superiore ad un diametro presentato dall'albero 6 di supporto della bobina e configurato, in uso, per essere accoppiato con la pinza 13 del braccio robotico 12 e portato in corrispondenza dell'albero 6 di supporto (vedi figura 8).
Ad una estremit? del cilindro tubolare 15a ? associato un anello 15b rigido avente un diametro superiore al diametro del cilindro tubolare 15a e configurato, in uso, per il contatto con una superficie piana 7a della bobina di ricambio in modo da permettere, sotto l'azione del braccio 12 robotico, un posizionamento stabile, per scorrimento, della bobina 7a di ricambio sull'albero 6 di supporto (vedi sempre figura 8).
In altre parole, la bobina 7a di ricambio viene prelevata dalla pinza 13 nel primo magazzino 9 (vedi figura 2) ed il braccio robotico la posiziona in corrispondenza dell'albero 6 dove viene parzialmente inserita (figure 3 e 7).
Successivamente, la pinza 13 rilascia la bobina 7a di ricambio e il braccio robotico 12 si porta in corrispondenza dell'elemento 15 premi bobina, dove la pinza 13 si accoppia con l'elemento tubolare centrale 15a (figura 4).
A questo punto il braccio robotico 12 distacca l'elemento 15 premi bobina e lo trasporta in corrispondenza della bobina 7a di ricambio appena inserita, parzialmente, nell'albero 6 di supporto (vedi figura 5).
In questa posizione, il braccio robotico 12 esegue una spinta sull'elemento 15 premi bobina avente l'anello rigido 15b a contatto con la superficie piana esterna della bobina 7a in modo da farla scorrere assialmente lungo l'albero 6 di supporto fino al suo completo alloggiamento (figura 8).
La macchina 100 automatica comprende un secondo magazzino 18 di alloggiamento di bobine di ricambio (in questo caso, a titolo di esempio, delle bobine 23 aventi strisce di etichette avvolte) associato all'almeno una parete verticale 3 del telaio 1 della macchina e disposto in prossimit? del primo magazzino 9.
In sostanza, il secondo magazzino 18 ? disposto al disotto del primo magazzino 9 sfruttando la superficie verticale della parete 3.
In questa luce, l'asse X10 motorizzato con il dispositivo 10 di presa e rilascio della bobina di ricambio ? associato alla parete verticale 3 in una posizione intermedia tra il primo magazzino 9 ed il secondo magazzino 18.
In questo modo il braccio robotico 12 pu? operare indistintamente con velocit? e rapidit? su entrambi i magazzini presenti sulla macchina automatica.
A livello di esempio costruttivo, il primo magazzino 9 comprende una struttura rigida avente una porzione a culla 19 di appoggio di una pluralit? di bobine 7a di ricambio, una porzione laterale 20 di associazione con la parete verticale 3 del telaio 1 della macchina ed un fondo 21 rigido discoidale, supportato dalla porzione a culla 19, per l'appoggio delle bobine 7a di ricambio.
Anche il secondo magazzino 18 presenta una struttura sostanzialmente analoga.
Il dispositivo 10 di presa e rilascio della bobina di ricambio comprende anche un corpo scatolare 24 associato alla parete verticale 3 del telaio 1 della macchina 10 configurato per supportate il braccio robotico 12 ed alloggiare le strutture meccaniche ed elettroniche del dispositivo 10 di presa e rilascio.
Con una macchina automatica cos? strutturata si raggiungono quindi gli scopi prefissati grazie alla combinazione sinergica tra la tradizionale macchina abbinata ad un gruppo magazzini braccio robotico integrato nella macchina stessa.
Tale architettura permette di avere un sistema compatto in cui la macchina risulta sostanzialmente "autosufficiente" per molte ore operative senza l'intervento di operatori sistemi robotici esterni per i cambi bobina mantenendo il complesso macchina compatto. Con questo tipo di struttura si crea una macchina compatta che necessit? solo di un singolo caricamento di pluralit? di bobine ad inizio operativit? in modo da permettere una lunga durata di funzionamento senza la necessit? di ulteriori costanti controlli od approvvigionamenti.
Inoltre, grazie a questo sistema si crea un lay out della o delle macchine con ingombri ridotti e senza la necessit? di prevedere spazi operativi nell'intorno delle macchine occupati da magazzini bobine o da un numero elevato di zone di transito per carrelli di trasporto delle bobine dai magazzini alle macchine.
Claims (10)
1. Macchina automatica comprendente un telaio (1) portante avente almeno un basamento (2), una parete verticale (3), una parete orizzontale (4) contraffacciata al basamento (2), una parete frontale (5), definente un fronte macchina, da cui sporge almeno un albero (6) di supporto che supporta almeno una bobina (7) di materiale avvolto da alimentare ad una pluralit? di stazioni operative (8) disposte sulla parete frontale (5), caratterizzata dal fatto di comprendere:
- un primo magazzino (9) configurato per alloggiare delle bobine (7a) di ricambio associato ad una delle pareti verticale (3) od orizzontale (4) del telaio (1) portante della macchina in prossimit? dell'albero (6) di supporto della bobina (7);
- un dispositivo (10) di presa e rilascio di bobine di ricambio avente un asse (X10) motorizzato associato ad una delle pareti verticale (3) od orizzontale (4) del telaio (1) portante della macchina ed in prossimit? del primo magazzino (9) e configurato per prelevare una delle bobine (7a) di ricambio dal primo magazzino (9) e posizionarla sull'albero (6) di supporto;
- una unit? (11) di controllo configurata per attivare il dispositivo di presa e rilascio (10) di bobine in risposta ad un segnale di esaurimento della bobina (7) presente sull'albero (6) di supporto.
2. Macchina secondo la rivendicazione 1, in cui il primo magazzino (9) ? associato all'almeno una parete verticale (5) della macchina disposta in prossimit? dell'albero (6) di supporto della bobina; il primo magazzino (9) essendo sporgente verso l'esterno del telaio (1) della macchina.
3. Macchina secondo la rivendicazione 1 o la 2, in cui il dispositivo (10) di presa e rilascio delle bobine di ricambio ? associato all'almeno una parete verticale (5) della macchina disposto in prossimit? dell'albero (6) di supporto della bobina e del primo magazzino (9); il dispositivo (10) di presa e rilascio essendo sporgente verso l'esterno del telaio (1) della macchina.
4. Macchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il dispositivo (10) di presa e rilascio comprende un braccio robotico (12) avente, ad una sua estremit? libera, una pinza (13) di presa e rilascio della bobina (7a) di ricambio configurata per impegnarsi/disimpegnarsi in/da un foro (14) o anima centrale della bobina (7a) di ricambio.
5. Macchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente un elemento (15) premi bobina configurato per stabilizzare la bobina (7a) di ricambio sull'albero (6) di supporto; l'elemento (15) premi bobina essendo vincolato ad un albero (16) tubolare di supporto associato esternamente al telaio (1) della macchina, in prossimit? del primo magazzino (9) e del dispositivo (10) di presa e rilascio della bobina di ricambio; l'albero di supporto tubolare (16) essendo provvisto di organi (17) di attacco e distacco rapido dell'elemento (15) premi bobina in modo da permetterne il prelievo ed il riposizionamento da parte del dispositivo (10) di presa e rilascio
6. Macchina secondo la rivendicazione 5, in cui l'albero tubolare (16) di supporto ? associato all'almeno una parete orizzontale (4) del telaio (1) della macchina, in modo da disporre l'elemento (15) premi bobina in prossimit? ed al di sopra del dispositivo (10) di prelievo e rilascio.
7. Macchina secondo le rivendicazioni 5 o 6, in cui l'elemento (15) premi bobina comprende un cilindro (15a) tubolare, aperto alle due estremit?, con diametro superiore ad un diametro presentato dall'albero (6) di supporto bobina e configurato, in uso, per essere accoppiato con la pinza (13) del braccio robotico; una estremit? del cilindro tubolare (15a) essendo associato un anello (15b) rigido avente un diametro superiore al diametro del cilindro tubolare (15a) e configurato, in uso, per essere in contatto con una superficie piana della bobina (7a) di ricambio in modo da permettere, sotto l'azione del braccio (12) robotico, un posizionamento stabile, per scorrimento, della bobina (7a) di ricambio sull'albero (6) di supporto.
8. Macchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente un secondo magazzino (18) di alloggiamento delle bobine di ricambio associato all'almeno una parete verticale (3) del telaio (1) della macchina e disposto in prossimit? del primo magazzino (9).
9. Macchina secondo la rivendicazione 8, in cui l'asse (X10) motorizzato con il dispositivo (10) di presa e rilascio della bobina (7a) di ricambio ? associato all'almeno una parete verticale (3) in una posizione intermedia tra il primo magazzino (9) ed il secondo magazzino (18).
10. Macchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il primo magazzino (9) comprende una struttura rigida avente una porzione a culla (19) di appoggio di una pluralit? delle bobine (7a) di ricambio, una porzione laterale (20) fissata alla parete verticale (3) del telaio (1) della macchina ed un fondo (21) rigido discoidale, supportato dalla porzione a culla (19), per l'appoggio delle bobine (7a) di ricambio.
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