IT202100021224A1 - Macchina riempitrice di prodotti alimentari in scatola, particolarmente del tipo con controllo della densità di prodotto. - Google Patents
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Description
?Macchina riempitrice di prodotti alimentari in scatola, particolarmente del tipo con controllo della densit? di prodotto?.
DESCRIZIONE
Il presente trovato ha come oggetto una macchina riempitrice di prodotti alimentari in scatola, particolarmente del tipo con controllo della densit? di prodotto.
Nel settore dell'inscatolamento dei prodotti alimentari, sia per l'uomo che per gli animali, sono note macchine automatiche utilizzate per la lavorazione del prodotto alimentare e per il suo successivo confezionamento in scatole metalliche e/o lattine sotto forma di pastiglie.
Queste macchine riempitrici hanno la peculiarit? di svolgere le operazioni di taglio, formatura, compressione ed inscatolamento in un unico processo, senza soluzione di continuit?, all'interno di un'unica stazione operativa costituita dalla macchina stessa.
Ci? consente di avere una trasformazione quanto pi? rapida possibile del prodotto alimentare, ad esempio tonno, salmone e pollo, sia che si tratti di prodotti in filetti precotti e sia che si tratti di quarti di prodotti alimentari precotti, mondati, congelati e avvolti da un film di pellicola termoretraibile, alle pastiglie contenute nelle scatole metalliche.
In uscita dalla macchina si hanno scatole metalliche contenenti le pastiglie di prodotto alimentare pronte per essere sottoposte alle successive fasi: aggiunta di condimenti, liquido di governo, aggraffatura e in ultimo la sterilizzazione.
Attualmente, in particolar modo nel settore dell'inscatolamento del tonno, la maggioranza delle macchine riempitrici utilizzano un sistema meccanico a camma, abbinato ad una molla, oppure ad un sistema pneumatico, al fine di controllare il peso del prodotto inscatolato.
Pi? dettagliatamente, mediante uno stantuffo collegato ai due sistemi sopra indicati, si genera una spinta che comprime il prodotto alimentare all'interno di una camera permettendo di uniformarne la densit?.
La forza della spinta pu? essere variata modificando la compressione della molla o la pressione nel cilindro.
Durante questa fase, fondamentale per garantire un buon rendimento della macchina, il prodotto alimentare subisce svariate compressioni prima di essere inserito nella scatola.
Tali macchine riempitrici di tipo noto non sono scevre da inconvenienti tra i quali va annoverato il fatto che proprio queste compressioni sfibrano e spremono il prodotto rovinandone l'aspetto ed abbassando il rendimento della macchina stessa.
Un altro inconveniente delle macchine riempitrici di tipo noto consiste nel fatto di comportare variazioni del peso delle pastiglie in scatola dovute alla generazione di una poltiglia che incolla il compressore abbassando il rendimento, detto gergalmente ?pasting?; a variazioni di velocit? della macchina che modificano le forze d'inerzia agenti sul prodotto, le quali, sommate al maggior tempo di compressione, causando la fuoriuscita di liquido, detto pi? gergalmente ?squeeze loss?, e/o ad usure meccaniche, soprattutto nei sistemi dotati di cilindro pneumatico cicli di lavoro intensi producono una usura precoce delle tenute.
Un ulteriore inconveniente delle macchine riempitrici di tipo noto consiste nel fatto di generare briciole, detto gergalmente ?flakes?, che finendo in scatola intorbidiscono il liquido di governo rovinando l?aspetto finale.
Tutti questi inconvenienti sono intrinsechi del cinematismo ?camma cilindro? o ?camma molla? in quanto lavorano seguendo una legge di moto meccanica determinata dalla camma e comprimono il prodotto durante tutto il ciclo di funzionamento, continuando a spremere e/o sovracomprimere il prodotto stesso anche dopo aver raggiunto la densit? desiderata.
Compito precipuo del presente trovato consiste nel fatto di realizzare una macchina riempitrice di prodotti alimentari in scatola in grado di ovviare agli inconvenienti sopra lamentati.
Nell'ambito di questo compito, uno scopo del presente trovato consiste nel fatto di realizzare una macchina riempitrice in grado di evitare spremiture e/o sovra-compressioni del prodotto alimentare una volta raggiunta la densit? desiderata.
Un altro scopo del presente trovato consiste nel fatto di realizzare una macchina riempitrice che si avvalga di tecnologie di per s? note e che quindi sia economicamente competitiva.
Il compito sopra esposto, nonch? gli scopi accennati ed altri che meglio appariranno in seguito, vengono raggiunti da una macchina riempitrice di prodotti alimentari in scatola, particolarmente del tipo con controllo della densit? di prodotto, comprendente un'intelaiatura portante definente una camera ed un tunnel di alimentazione atto a convogliare un prodotto alimentare o simile in detta camera; detta camera essendo munita di uno stantuffo mobile lungo detta camera, secondo una direzione di compressione predefinita, tra una posizione di punto morto inferiore, nella quale detta camera ? libera da detto stantuffo per l'alimentazione di detto prodotto alimentare o simile in detta camera, ed una posizione di punto morto superiore, nella quale detto stantuffo occupa almeno parzialmente detta camera per la compressione di detto prodotto alimentare o simile in almeno una forma prestabilita; detta camera essendo munita di almeno un pistone espulsore mobile trasversalmente rispetto a detta direzione di compressione per l'espulsione di detta almeno una forma prestabilita in direzione di una stazione di inscatolamento di detto prodotto alimentare o simile; essendo inoltre compresi mezzi motori associati a detto stantuffo per la sua movimentazione lungo detta direzione di compressione; caratterizzata dal fatto di comprendere mezzi misuratori della densit? di detto prodotto alimentare o simile compresso in detta camera per il controllo della coppia motrice di detti mezzi motori.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, di una macchina riempitrice di prodotti alimentari in scatola, particolarmente del tipo con controllo della densit? di prodotto, illustrata a titolo indicativo e non limitativo con l'ausilio degli allegati disegni in cui:
- la figura 1 ? una vista prospettica in esploso della componentistica interna di una macchina riempitrice secondo il presente trovato;
- la figura 2 ? un diagramma illustrante le curve di posizione e forza dello stantuffo della macchina riempitrice rappresentata in figura 1, senza il prodotto nella camera;
- la figura 3 ? un diagramma illustrante le curve di posizione e forza dello stantuffo della macchina riempitrice rappresentata in figura 1, con il prodotto nella camera.
Con particolare riferimento alla figura 1, la macchina riempitrice di prodotti alimentari in scatola, particolarmente del tipo con controllo della densit? di prodotto, indicata nella sua globalit? con il numero di riferimento 1, comprende un'intelaiatura portante, non rappresentata per semplicit? grafica, definente una camera 2 ed un tunnel di alimentazione 3 atto a convogliare un prodotto alimentare o simile 4 nella camera 2.
Pi? dettagliatamente, l'intelaiatura portante comprende due guide laterali 5 e 6 che delimitano lateralmente la camera 2 all'interno della quale scorre uno stantuffo 7, secondo una direzione di compressione 8 predefinita, tra una posizione di punto morto inferiore ?PMI?, nella quale la camera 2 ? libera dallo stantuffo 7 per l'alimentazione del prodotto alimentare o simile 4 nella camera 2, ed una posizione di punto morto superiore ?PMS?, nella quale lo stantuffo 7 occupa almeno parzialmente la camera 2 per la compressione del prodotto alimentare o simile 4 in almeno una forma prestabilita, detta pi? gergalmente ?pastiglia?.
Opportunamente, lo stantuffo 7 ? associato a mezzi motori 9 per la sua movimentazione lungo la direzione di compressione 8.
Pi? dettagliatamente, tali mezzi motori 9 comprendono un sistema meccatronico costituito da un'unit? di controllo (MAC o PLC o similare), un servo motore rotativo di tipo brushless 10 dotato di encoder e un riduttore di velocit? 11 ad alto rendimento come, ad esempio, un posizionatore a camma globoidale a velocit? costante, un riduttore epicicloidale o similare, e sono associati allo stantuffo 7 mediante un primo meccanismo biella e manovella 12.
Secondo il trovato, la macchina riempitrice 1 comprende mezzi misuratori della densit? del prodotto alimentare o simile 4 compresso nella camera 2 per il controllo della coppia motrice dei mezzi motori 9.
Pi? specificatamente, tali mezzi misuratori della densit? comprendono mezzi misuratori della coppia motrice dei mezzi motori 9, direttamente integrati nei mezzi motori 9, in maniera tale da bloccare e mantenere la stessa una volta raggiunto un valore di spinta predeterminato.
Vantaggiosamente, la camera 2 ? delimitata, da parte opposta allo stantuffo 7 in prossimit? di detto punto morto superiore, da un elemento di riscontro 13 sagomato, dal lato rivolto verso l'interno della camera 2, con un profilo geometrico 14 riproducente in negativo una porzione di detta almeno una forma prestabilita o pastiglia.
Ulteriormente, la camera 2 ? munita di almeno un pistone espulsore 15 mobile trasversalmente rispetto alla direzione di compressione 8 per l'espulsione di detta almeno una forma prestabilita o pastiglia in direzione di una stazione di inscatolamento del prodotto alimentare o simile 4.
Pi? specificatamente, nella forma di realizzazione proposta, l'elemento di riscontro 13 ? conformato per la definizione di almeno due forme predefinite o pastiglie e sono previsti almeno due pistoni espulsori 15 corrispondenti a detto profilo geometrico 14 dell'elemento di riscontro 13.
In una variante non rappresentata della forma di realizzazione proposta, l'elemento di riscontro 13 pu? essere conformato per la definizione di pi? forme predefinite o pastiglie, ad esempio di numero pari a tre o quattro. Di conseguenza, saranno previsti altrettanti pistoni espulsori, indipendenti tra loro o solidali l'uno all'altro, corrispondenti al profilo geometrico dell'elemento di riscontro 13.
Vantaggiosamente, sono previsti mezzi di regolazione 16 della posizione dell'elemento di riscontro 13 lungo la direzione di compressione 8 che comprendono un servomotore 17 associato all'elemento di riscontro 13 mediante un secondo meccanismo biella e manovella 18 in cascata ad un dispositivo di rinvio e di regolazione 19.
Nella forma di realizzazione proposta, il tunnel di alimentazione 3 comprende una pluralit? di nastri trasportatori orientanti parallelamente tra loro in maniera tale da definire un canale di passaggio tra essi interposto.
Pi? dettagliatamente, tali nastri trasportatori comprendono un nastro trasportatore superiore 20, un nastro trasportatore inferiore 21 e due nastri trasportatori laterali 22, di cui ne ? rappresentato uno soltanto per semplicit? grafica.
Opportunamente, il tunnel di alimentazione 3, il quale presenta uno sviluppo longitudinale sostanzialmente perpendicolare alla direzione di compressione 8, comprendente una pluralit? di rasamenti 23, 24 e 25, uno per ciascun nastro trasportatore, posti all'imbocco della camera 2 per il convogliamento ottimale del prodotto alimentare o simile 4 nella camera 2.
Nella forma di realizzazione proposta, tale imbocco ? definito da una piastra frontale 26 posta a chiusura della camera 2.
Il funzionamento generale della macchina riempitrice 1 ? chiaro ed evidente da quanto finora descritto.
Con particolare riferimento alle figure 2 e 3, verr? qui di seguito riportato l'andamento della coppia dei mezzi motori 9 in funzione della posizione dello stantuffo 7, rispettivamente, senza e con il prodotto alimentare o simile 4 collocato nella camera 2.
Pi? specificatamente, lo spostamento dello stantuffo 7 lungo la camera 2 pu? essere suddiviso in tre fasi.
La prima fase rappresenta la risalita dello stantuffo 7 dal punto morto inferiore ?PMI? fino ad arrivare in prossimit? del punto morto superiore ?PMS?; la seconda fase rappresenta l'inversione di moto dello stantuffo 7 in corrispondenza del punto morto superiore ?PMS? e la terza fase rappresenta la discesa dello stantuffo 7 dal punto morto superiore ?PMS? fino a ritorno alla posizione iniziale, ossia in corrispondenza del punto morto inferiore ?PMI?.
Successivamente, ? prevista una quarta fase corrispondente ad una fase di attesa nella quale il prodotto alimentare o simile 4 viene caricato nella camera 2 per poi ricominciare con la prima fase.
Con particolare riferimento alla figura 2, senza il prodotto alimentare o simile 4 collocato nella camera 2, nella prima fase i mezzi motori 9 imprimono una coppia motrice positiva, corrispondentemente alla fase di accelerazione dello stantuffo 7; successivamente, indicativamente a met? percorso della fase di risalita, avviene un'inversione di coppia motrice, corrispondentemente alla fase di decelerazione dello stantuffo 7, fino al raggiungimento del punto morto superiore ?PMS?, in corrispondenza del quale la coppia motrice si azzera, completando parzialmente la seconda fase.
Sempre nella seconda fase, i mezzi motori 9 imprimono una coppia motrice negativa, corrispondentemente alla fase di accelerazione dello stantuffo 7 nella fase di richiamo dello stantuffo 7; successivamente, nella terza fase corrispondente indicativamente a met? percorso della fase di discesa, avviene un'inversione di coppia motrice, corrispondentemente alla fase di decelerazione dello stantuffo 7, fino al raggiungimento del punto morto inferiore ?PMI?, in corrispondenza del quale la coppia motrice si azzera nuovamente.
Con particolare riferimento alla figura 3, con il prodotto alimentare o simile 4 collocato nella camera 2, nella prima fase i mezzi motori 9 imprimono una coppia motrice positiva, corrispondentemente alla fase di accelerazione dello stantuffo 7; successivamente, indicativamente a met? percorso della fase di risalita, avviene un'inversione di coppia motrice, corrispondentemente alla fase di decelerazione dello stantuffo 7.
Lo stantuffo 7 risale lungo la direzione di compressione senza raggiungere il punto morto superiore ?PMS? a causa della presenza del prodotto alimentare o simile 4 che, inevitabilmente, crea ?spessore?.
Arrivati ad una densit? di compressione ideale desiderata del prodotto alimentare o simile 4, i mezzi motori 9 si stabilizzano su un valore di coppia motrice preventivamente prefissato grazie alla misurazione effettuata dai mezzi misuratori della coppia motrice.
In questa maniera, lo stantuffo 7 viene mantenuto in posizione senza sovra-compressioni in quanto la coppia motrice dei mezzi motori 9 ? mantenuta costante.
A questo punto intervengono i pistoni espulsori 15 che provvedono alla rimozione delle pastiglie di prodotto alimentare o simile 4 dalla camera 2.
In questo caso, la seconda fase ? sostanzialmente rappresentata dallo stazionamento dello stantuffo 7 ad una quota intermedia tra il punto morto inferiore ?PMI? e il punto morto superiore ?PMS? in prossimit? di quest'ultimo.
Pi? dettagliatamente, durante la prima fase, mentre i mezzi motori 9 effettuano il posizionamento dello stantuffo 7 alla quota desiderata, se il controllo della coppia erogata, mediante i mezzi misuratori precedentemente citati, rileva un superamento di una determinata soglia, dovuto alla compressione del prodotto alimentare o simile 4, il posizionamento viene interrotto per poi passare alla seconda fase in attesa della terza fase.
Successivamente, i mezzi motori 9 imprimono una coppia motrice negativa, corrispondentemente alla fase di accelerazione dello stantuffo 7 nella fase di richiamo dello stantuffo 7 e, nella terza fase corrispondente indicativamente a met? percorso della fase di discesa, avviene un'inversione di coppia motrice, corrispondentemente alla fase di decelerazione dello stantuffo 7, fino al raggiungimento del punto morto inferiore ?PMI?, in corrispondenza del quale la coppia motrice si azzera nuovamente.
Si ? in pratica constatato come la macchina riempitrice di prodotti alimentari in scatola, particolarmente del tipo con controllo della densit? di prodotto, secondo il presente trovato, assolva il compito, nonch? gli scopi prefissati in quanto consente di:
- aumentare la precisione della forza di compressione;
- diminuire il tempo di schiacciamento del prodotto alimentare o simile allo stretto necessario per raggiungere la densit? desiderata, indipendentemente dalla velocit? della macchina riempitrice;
- aumentare il numero di cicli di compressione del prodotto alimentare o simile;
- evitare variazioni di forza rispetto ai sistemi tradizionali (come sistemi a molla od al cilindro pneumatico, che porterebbero ad incrementi di pressione al variare della posizione dello stantuffo;
- eliminare le oscillazioni di peso al variare della velocit? della macchina riempitrice, compensando l?incidenza delle forze generate dalle inerzie del cinematismo;
- controllare la posizione della zona di compressione, cos? da garantire un buon funzionamento anche in caso di ?Pasting?;
- controllare la posizione dello stantuffo, eliminando sensori esterni, grazie ad un sistema direttamente integrato nei mezzi motori;
- determinare la quantit? di prodotto alimentare o simile all?interno della camera, campionando la coppia in partenza e relazionandola con la posizione finale dello stantuffo;
- interagire in tempo reale, mediante un segnale, con: il sistema di controllo motorizzato del volume della camera, il tunnel di alimentazione, nonch? con la sezione di ingresso della bocca di alimentazione;
- compensare eventuali variazioni di peso tramite un segnale analogico esterno (ad esempio da una bilancia remota) e variando automaticamente i parametri di lavoro del sistema; e
- semplificare la complessit? meccanica attraverso l?utilizzo di un sistema meccatronico.
La macchina riempitrice, cos? concepita, ? suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo.
Inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.
In pratica, i materiali impiegati, purch? compatibili con l'uso specifico, nonch? le dimensioni e le forme contingenti potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze.
Claims (11)
1. Macchina riempitrice (1) di prodotti alimentari in scatola, particolarmente del tipo con controllo della densit? di prodotto, comprendente un'intelaiatura portante definente una camera (2) ed un tunnel di alimentazione (3) atto a convogliare un prodotto alimentare o simile (4) in detta camera (2); detta camera (2) essendo munita di uno stantuffo (7) mobile lungo detta camera (2), secondo una direzione di compressione (8) predefinita, tra una posizione di punto morto inferiore (PMI), nella quale detta camera (2) ? libera da detto stantuffo (7) per l'alimentazione di detto prodotto alimentare o simile (4) in detta camera (2), ed una posizione di punto morto superiore (PMS), nella quale detto stantuffo (7) occupa almeno parzialmente detta camera (2) per la compressione di detto prodotto alimentare o simile (4) in almeno una forma prestabilita; detta camera (2) essendo munita di almeno un pistone espulsore (15) mobile trasversalmente rispetto a detta direzione di compressione (8) per l'espulsione di detta almeno una forma prestabilita in direzione di una stazione di inscatolamento di detto prodotto alimentare o simile (4); essendo inoltre compresi mezzi motori (9) associati a detto stantuffo (7) per la sua movimentazione lungo detta direzione di compressione (8); caratterizzata dal fatto di comprendere mezzi misuratori della densit? di detto prodotto alimentare o simile (4) compresso in detta camera (2) per il controllo della coppia motrice di detti mezzi motori (9).
2. Macchina riempitrice (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti mezzi misuratori della densit? di detto prodotto alimentare o simile (4) compresso in detta camera (2) comprendono mezzi misuratori della coppia motrice di detti mezzi motori (9).
3. Macchina riempitrice (1) secondo le rivendicazioni 1 o 2, caratterizzata dal fatto che detti mezzi motori (9) comprendono un sistema meccatronico costituito da un'unit? di controllo, un servo motore rotativo di tipo brushless (10) dotato di encoder e un riduttore di velocit? (11).
4. Macchina riempitrice (1) secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti mezzi motori (9) sono associati a detto stantuffo (7) mediante un primo meccanismo biella e manovella (12).
5. Macchina riempitrice (1) secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto tunnel di alimentazione (3) comprende una pluralit? di nastri trasportatori (20, 21, 22) orientanti parallelamente tra loro in maniera tale da definire un canale di passaggio tra essi interposto; detti nastri trasportatori (20, 21, 22) comprendendo un nastro trasportatore superiore (20), un nastro trasportatore inferiore (21) e due nastri trasportatori laterali (22).
6. Macchina riempitrice (1) secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto tunnel di alimentazione (3) comprende una pluralit? di rasamenti (23, 24, 25) posti all'imbocco di detta camera (2) per il convogliamento ottimale di detto prodotto alimentare o simile (4) in detta camera (2).
7. Macchina riempitrice (1) secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto tunnel di alimentazione (3) presenta uno sviluppo longitudinale sostanzialmente perpendicolare a detta direzione di compressione (8).
8. Macchina riempitrice (1) secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta camera (2) ? delimitata, da parte opposta a detto stantuffo (7) in prossimit? di detto punto morto superiore, da un elemento di riscontro (13) sagomato, dal lato rivolto verso l'interno di detta camera (2), con un profilo geometrico (14) riproducente in negativo una porzione di detta almeno una forma prestabilita.
9. Macchina riempitrice (1) secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto elemento di riscontro (13) ? conformato per la definizione di almeno due forme predefinite; detto almeno un pistone espulsore (15) comprendendo almeno due pistoni espulsori (15) corrispondenti a detto profilo geometrico (14) di detto elemento di riscontro (13).
10. Macchina riempitrice (1) secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere mezzi di regolazione (16) della posizione di detto elemento di riscontro (13) lungo detta direzione di compressione (8).
11. Macchina riempitrice (1) secondo la rivendicazione 9, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di regolazione (16) comprendono un servomotore (17) associato a detto elemento di riscontro (13) mediante un secondo meccanismo biella e manovella (18) in cascata ad un dispositivo di rinvio e di regolazione (19).
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