IT202100024701A1 - Macchina per il confezionamento di bicchieri monouso - Google Patents

Description

Descrizione

MACCHINA PER IL CONFEZIONAMENTO DI BICCHIERI MONOUSO

Campo tecnico

La presente invenzione ha per oggetto una macchina per il confezionamento di bicchieri monouso e simili.

Arte nota

? noto, in svariati settori, l?impiego di bicchieri monouso destinati a contenere sia bevande calde che bevande fredde, comunemente noti come bicchieri di carta. I bicchieri di carta sono generalmente realizzati da un elemento sbozzato di un idoneo materiale in foglio, piegato in forma leggermente conica per formare la parete laterale del bicchiere e chiuso a tenuta da un fondo di forma circolare. Per la realizzazione dei bicchieri di carta ? noto l?impiego di materiali diversi, in generale in funzione dell?uso, in particolare se destinati a contenere bevande calde o bevande fredde. Ad esempio ? noto l?impiego di bicchieri in polpa di cellulosa, capaci di resistere a una temperatura di 70?C, o alternativamente, per temperature inferiori, bicchieri di bioplastica biodegradabile del tipo dell?acido lattico o PLA; cos? come sono noti bicchieri in laminati di cartaplastica, costituiti da un foglio di cartoncino rivestito all?interno da un film di PLA.

Attualmente i bicchieri di carta in oggetto vengono confezionati mediante macchine automatiche funzionanti con movimento intermittente. Tali macchine automatiche sono dotate di uno o pi? organi a ruota o a stella azionati in rotazione a passo per portare in sequenza i singoli elementi sbozzati in corrispondenza di una pluralit? di stazioni operative.

Macchine automatiche per il confezionamento di bicchieri monouso sono illustrate ad esempio nei documenti brevettuali US 8,939,187 e US 10,035,321.

Il funzionamento intermittente delle macchine citate impone un?ovvia limitazione alla loro velocit? operativa e di conseguenza alla produttivit? raggiungibile. Ci? costituisce nel settore specifico un limite notevole, trattandosi di prodotti monouso e quindi di costo necessariamente economico, per cui sarebbe richiesta viceversa una produttivit? elevata.

Per aumentare la velocit? della macchina, si ? cercato di suddividere le fasi operative che richiedono pi? tempo fra una pluralit? di stazioni, in modo da ridurre i tempi morti. Questa soluzione non ? tuttavia in grado di risolvere in maniera adeguata il problema di avere una produttivit? elevata a costi economici. In pratica, la produttivit? delle macchine attuali si attesta in generale intorno a circa 300 bicchieri al minuto.

Un altro inconveniente lamentato nel settore considerato ? legato al fatto che si vanno proponendo sul mercato, per il confezionamento dei bicchieri monouso, materiali diversi da quelli tradizionali, ad esempio materiali che non prevedono l?impiego della plastica o della bioplastica. Le macchine attualmente note sovente non sono in grado di adeguarsi all?impiego di tali materiali.

Presentazione dell?invenzione

Il compito della presente invenzione ? quello di risolvere i problemi citati, escogitando una macchina che consenta di eseguire il confezionamento automatico di bicchieri di carta con una velocit? operativa elevata, in maniera da assicurare una elevata produttivit?.

Nell?ambito di tale compito, ? ulteriore scopo dell?invenzione ? quello di fornire una macchina che consenta di realizzare bicchieri di carta di qualsiasi opportuno materiale in foglio.

Un altro scopo dell?invenzione ? quello di fornire una macchina che consenta di eseguire il confezionamento di bicchieri di carta dotati di elevata resistenza.

Un altro scopo dell?invenzione ? quello di fornire una macchina che consenta di eseguire il confezionamento di bicchieri di carta atti a contenere sia bevande calde che bevande fredde.

Un altro scopo dell?invenzione ? quello di fornire una macchina che consenta di eseguire il confezionamento di bicchieri di carta di costo proporzionalmente economico.

Un ulteriore scopo dell?invenzione ? quello di fornire una macchina per il confezionamento di bicchieri di carta di semplice concezione costruttiva e funzionale, dotata di funzionamento sicuramente affidabile, di impiego versatile, nonch? di costo relativamente economico.

Gli scopi citati vengono raggiunti, secondo la presente invenzione, dalla macchina per il confezionamento di bicchieri monouso secondo la rivendicazione 1.

I bicchieri monouso da confezionare comprendono un elemento laterale, ottenuto a partire da uno sbozzato di materiale in foglio piegato in forma conica, chiuso a tenuta da un elemento di fondo di forma circolare.

Secondo la presente invenzione, la macchina comprende una ruota di formatura atta a essere azionata in rotazione con movimento continuo secondo un asse di rotazione e recante distribuiti perifericamente una pluralit? di equipaggi di formatura comprendenti rispettivamente un mandrino di forma tubolare avente profilo corrispondente al bicchiere da realizzare.

Vantaggiosamente il mandrino di forma tubolare ? portato da un organo di supporto oscillante secondo un asse parallelo al detto asse di rotazione della ruota di formatura.

La macchina comprende primi mezzi di alimentazione atti a prelevare e inserire ordinatamente singoli elementi di fondo in corrispondenti equipaggi di formatura di detta ruota di formatura.

Preferibilmente detti primi mezzi di alimentazione comprendono un organo di tranciatura atto a tagliare in sequenza detti singoli elementi di fondo da una bobina di materiale in nastro; una matrice di imbutitura di forma anulare conformante una porzione interna a profilo convergente; un punzone, coassiale a detto organo di tranciatura, atto a operare l?imbutitura di detti singoli elementi di fondo tranciati da detta bobina di materiale in nastro in corrispondenza di detta matrice e il successivo inserimento degli elementi di fondo imbutiti all?interno del mandrino di corrispondenti equipaggi di formatura.

Preferibilmente all?interno del mandrino dei detti equipaggi di formatura ? alloggiato un organo spintore, atto a essere azionato assialmente per operare l?estrazione dei bicchieri confezionati dagli stessi equipaggi di formatura.

Preferibilmente detto organo spintore ? dotato frontalmente di una superficie di presa atta a essere collegata a mezzi aspiranti per trattenere detti elementi di fondo imbutiti in corrispondenza dell?imboccatura esterna del mandrino dei detti equipaggi di formatura.

La macchina comprende secondi mezzi di alimentazione atti a prelevare ordinatamente singoli sbozzati da un magazzino in cui gli stessi sbozzati sono raccolti a pacco e a trasferirli in sequenza, in configurazione distesa, a corrispondenti equipaggi di formatura di detta ruota di formatura.

Vantaggiosamente detti secondi mezzi di alimentazione comprendono una ruota di presa e trasferimento dei detti sbozzati atta a essere azionata in rotazione con movimento continuo secondo un asse di rotazione parallelo a detto asse di rotazione della ruota di formatura e recante distribuiti perifericamente una pluralit? di braccetti oscillanti secondo un rispettivo asse parallelo all?asse di rotazione della stessa ruota di presa e trasferimento, detti braccetti portando all?estremit? libera un rispettivo organo di presa atto a prelevare un singolo sbozzato dal detto magazzino e a trasferirlo su un detto equipaggio di formatura della ruota di formatura.

Detto organo di presa ? girevole fra una prima posizione in cui esso fronteggia detto singolo sbozzato disposto a pacco nel detto magazzino, per eseguirne il prelievo, e una seconda posizione il cui lo sbozzato prelevato dall?organo di presa ? disposto a lato del detto mandrino, in configurazione distesa, parallelo al piano verticale di rotazione della detta ruota di formatura.

Secondo la presente invenzione, detto organo di presa ? dotato di tre gradi di libert?, definiti dalla possibilit? di rotazione su tre assi ortogonali.

Preferibilmente a detta ruota di presa e trasferimento dei detti sbozzati sono associati mezzi riscaldanti atti a riscaldare almeno un bordo trasversale degli stessi sbozzati.

La macchina comprende mezzi di piegatura atti a operare l?avvolgimento in forma tubolare dei detti singoli sbozzati su detto mandrino dei rispettivi equipaggi di formatura.

Preferibilmente detto sbozzato trasferito sul detto equipaggio di formatura ? trattenuto sulla superficie esterna del detto mandrino mediante un organo pressore mobile assialmente in direzione parallela all?asse di rotazione della detta ruota di formatura.

Preferibilmente detto organo pressore ? portato in movimento da una slitta associata a detto organo di supporto del mandrino.

Preferibilmente detti mezzi di piegatura comprendono una coppia di organi piegatori costituiti da ganasce portate girevoli da detta slitta secondo assi paralleli all?asse del detto mandrino.

Preferibilmente dette ganasce presentano una superficie di lavoro semicircolare, atta a copiare la superficie esterna del detto mandrino degli equipaggi di formatura.

La macchina comprende mezzi di saldatura portati rispettivamente da detto organo di supporto oscillante del detto mandrino e mobili in direzione radiale a detto mandrino per operare la saldatura di lembi sovrapposti di un detto singolo sbozzato avvolto in forma tubolare sullo stesso mandrino.

Secondo un aspetto vantaggioso dell?invenzione, detti mezzi di saldatura comprendono mezzi di saldatura a ultrasuoni.

La macchina comprende mezzi di saldatura termica atti a operare l?unione a tenuta di detti singoli sbozzati a detti corrispondenti elementi di fondo.

Preferibilmente detti mezzi di saldatura termica comprendono un generatore d?aria calda atto a riscaldare detti elementi di fondo trattenuti in corrispondenza dell?imboccatura esterna del mandrino dei detti rispettivi equipaggi di formatura, detto generatore d?aria calda essendo mobile su comando di un organo attuatore portato dal detto organo di supporto oscillante del detto mandrino, su un piano radiale alla detta ruota di formatura da una posizione retratta inattiva a una posizione attiva sovrapposta all?elemento di fondo associato a detto sbozzato avvolto in forma tubolare sul mandrino stesso.

La macchina comprende mezzi di bordatura atti a operare il ripiegamento del bordo inferiore e del bordo superiore del detto elemento laterale dei bicchieri. La macchina comprende una ruota di finitura atta a essere azionata in rotazione con movimento continuo secondo un asse di rotazione parallelo a detto asse di rotazione della ruota di formatura e recante distribuiti perifericamente una pluralit? di contenitori atti a ricevere rispettivamente detti bicchieri da detta ruota di formatura.

Vantaggiosamente detti contenitori sono associati a un rispettivo organo di supporto oscillante secondo un asse parallelo al detto asse di rotazione della ruota di finitura.

Opportunamente all?interno del mandrino di forma tubolare dei detti equipaggi di formatura ? alloggiato un organo spintore, atto a essere azionato assialmente per operare l?estrazione del bicchiere dall?equipaggio di formatura e il trasferimento dello stesso bicchiere all?interno di un rispettivo contenitore della detta ruota di finitura.

Preferibilmente detto organo spintore ? dotato frontalmente di una superficie di presa atta a essere collegata a mezzi aspiranti per trattenere detto elemento di fondo del bicchiere.

La presente invenzione concerne anche un metodo per il confezionamento di bicchieri monouso comprendente le fasi di

a. azionare in rotazione con movimento continuo una ruota di formatura recante distribuiti perifericamente una pluralit? di equipaggi di formatura comprendenti rispettivamente un mandrino di forma tubolare avente profilo corrispondente al bicchiere da realizzare, portata da un organo di supporto oscillante secondo un asse parallelo all?asse di rotazione della ruota di formatura;

b. prelevare ordinatamente mediante primi mezzi di alimentazione singoli elementi di fondo e inserirli in corrispondenti equipaggi di formatura di detta ruota di formatura;

c. prelevare ordinatamente mediante secondi mezzi di alimentazione singoli sbozzati da un magazzino in cui gli stessi sbozzati sono raccolti a pacco e trasferirli in sequenza, in configurazione distesa, a corrispondenti equipaggi di formatura di detta ruota di formatura;

d. trattenere detti sbozzati trasferiti, in configurazione distesa, a detti equipaggi di formatura sulla superficie esterna di un corrispondente mandrino mediante un rispettivo organo pressore mobile assialmente in direzione parallela all?asse di rotazione della detta ruota di formatura;

e. operare mediante mezzi di piegatura associati a detti equipaggi di formatura l?avvolgimento in forma tubolare dei detti singoli sbozzati trattenuti su detta superficie esterna di un corrispondente mandrino;

f. operare mediante mezzi di saldatura associati a detti equipaggi di formatura la saldatura di lembi sovrapposti di detti sbozzati avvolti in forma tubolare sui detti corrispondenti mandrini.

Breve descrizione dei disegni

I particolari dell?invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione dettagliata di una forma di esecuzione preferita della macchina per il confezionamento di bicchieri di carta, illustrata a titolo indicativo negli uniti disegni, in cui:

la figura 1 mostra una vista frontale della macchina per il confezionamento di bicchieri di carta secondo la presente invenzione;

la figura 2 mostra una vista frontale ingrandita di una zona operativa della macchina per il confezionamento di bicchieri di carta;

le figure 3 - 16 mostrano rispettivamente viste di dettaglio di singoli particolari della macchina in oggetto.

Forme di realizzazione dell?invenzione

Con particolare riferimento a tali figure, si ? indicato nell?insieme con 1 la macchina per il confezionamento di bicchieri 2 monouso, comunemente noti come bicchieri di carta. Nell?ambito della presente invenzione, si intende con l?espressione ?bicchieri di carta? qualsivoglia tipologia di bicchieri monouso realizzati mediante un materiale in foglio del tipo del cartoncino, della polpa di cellulosa, della cosiddetta cartaplastica e simili, di uso noto nel settore considerato.

I bicchieri di carta 2 sono costituiti in linea generale da un elemento laterale 20, ottenuto a partire da uno sbozzato o blank di detto materiale in foglio piegato in forma leggermente conica, chiuso a tenuta da un elemento di fondo 21 di forma circolare.

La macchina 1 comprende mezzi di alimentazione 3 in sequenza di singoli fondi 21 a una ruota di formatura 10 dei bicchieri di carta 2 e mezzi di alimentazione 4 in sequenza di singoli elementi sbozzati 20 alla medesima ruota di formatura 10 dei bicchieri di carta 2. La ruota di formatura 10 ? atta a essere azionata in rotazione con moto continuo, secondo un asse 11 orizzontale, per portare i singoli sbozzati 20 e fondi 21 in corrispondenza di una pluralit? di stazioni operative in cui si realizza il confezionamento dei bicchieri di carta 2. In particolare, come precisato nel seguito, la ruota di formatura 10 reca distribuiti perifericamente una pluralit? di equipaggi di formatura 12 atti a portare detti sbozzati 20 e detti fondi 21 in corrispondenza di dette stazioni operative.

I primi mezzi di alimentazione 3 dei singoli fondi 21 comprendono un organo di tranciatura 30 atto a tagliare in sequenza detti singoli fondi 21 da una apposita bobina 22 di materiale in nastro e a consegnarli a un equipaggio di formatura 12 portato in rotazione perifericamente a detta ruota di formatura 10 (si vedano le figure 3, 4 e 5). Ciascun equipaggio di formatura 12 comprende un mandrino 13 di materiale metallico avente forma leggermente conica corrispondente alla forma del bicchiere 2 da formare. Il mandrino 13 presenta un?imboccatura rivolta verso l?esterno e una base associata a un organo di supporto 14, di forma sostanzialmente cilindrica. L?imboccatura esterna ha dimensioni diametrali minori della base associata all?organo di supporto 14. L?organo di supporto 14 ? oscillante secondo un asse 15 parallelo all?asse di rotazione 11 della stessa ruota di formatura 10.

L?organo di tranciatura 30 ? atto a cooperare con una matrice 31 di imbutitura durante la fase di alimentazione del singolo fondo 21 alla ruota di formatura 10. La matrice 31 ? costituita in sostanza da un anello conformante una porzione interna avente profilo convergente. La bobina 22 ? atta a essere serrata fra la superficie frontale esterna della matrice 31 e un apposito organo di serraggio 32 a foggia di bicchiere. In particolare, l?organo di tranciatura 30 ? mobile alternativamente in direzione assiale alla matrice 31 in maniera da tranciare una porzione circolare della bobina 22 destinata a formare un singolo fondo 21 del bicchiere 2. In idonea relazione di fase, ? azionato di seguito un punzone 33, coassiale all?organo di tranciatura 30, atto a impegnare il fondo 21 tranciato. Il movimento del pistone 33 determina l?imbutitura del fondo 21 tranciato in corrispondenza della matrice 31 e il successivo inserimento del fondo 21 imbutito all?interno della base minore del mandrino 13. L?imbutitura determina la formazione di un bordo periferico 23 ripiegato sul fondo 21.

All?interno del mandrino 13 ? alloggiato un organo spintore 16, atto a essere azionato assialmente per operare la successiva estrazione del bicchiere 2 dall?equipaggio di formatura 12, come precisato nel seguito. L?organo spintore 16 ? dotato frontalmente di una superficie di presa atta a essere collegata a mezzi aspiranti per trattenere in appoggio il fondo 21 del bicchiere.

I secondi mezzi di alimentazione 4 dei singoli sbozzati 20 comprendono una ruota 40 atta a prelevare ordinatamente detti sbozzati 20 da un magazzino 25 in cui stanno raccolti a pacco e a trasferirli in sequenza a corrispondenti equipaggi di formatura 12 della ruota di formatura 10.

La ruota 40 di presa e trasferimento degli sbozzati 20 reca distribuiti perifericamente una pluralit? di braccetti 41 oscillanti secondo un rispettivo asse 42 parallelo all?asse di rotazione 43 della stessa ruota 40 (si vedano le figure 6 e 7). I braccetti 41 portano all?estremit? libera un organo di presa 44 atto a prelevare lo sbozzato 20 dal magazzino 25 e a trasferirlo su un equipaggio di formatura 12 della ruota di formatura 10.

In particolare, ciascun organo di presa 44 comprende una coppia di organi a ventosa 45, opportunamente distanziati su uno stelo 46, atti a essere posti in aspirazione per fare presa sullo sbozzato 20 da prelevare e trasferire. Lo stelo 46 ? supportato girevole da un manicotto 47, in maniera da poter ruotare angolarmente sul proprio asse longitudinale 48, sostanzialmente per una ampiezza di 90?. Il manicotto 47 conforma la testa del braccetto 41 ed ? a sua volta montato girevole su tale braccetto 41 secondo l?asse longitudinale 49 dello stesso braccetto 41, perpendicolare all?asse longitudinale 48 dello stelo 46.

In sostanza pertanto l?organo di presa 44 ? dotato di tre gradi di libert?, definiti dalla possibilit? di rotazione sui tre assi 42, 48 e 49 ortogonali.

Grazie a ci?, l?organo di presa 44 pu? essere azionato in movimento fra una prima posizione in cui gli organi a ventosa 45 fronteggiano lo sbozzato 20 disposto a pacco nel magazzino 25, per eseguirne il prelievo, e una seconda posizione il cui lo sbozzato 20 prelevato dall?organo di presa 44 ? disposto in configurazione distesa a lato del mandrino 13 dell?equipaggio di formatura 12, parallelo al piano verticale di rotazione della ruota di formatura 10 (si vedano le figure 2 e 6).

Lo sbozzato 20 ? atto a essere trattenuto sulla superficie esterna del mandrino 13 dell?equipaggio di formatura 12 mediante un organo pressore 18 mobile assialmente in direzione parallela all?asse di rotazione 11 della ruota di formatura 10 (si vedano le figure 8 e 10). L?organo pressore 18 ? portato in movimento da una slitta 19 che fuoriesce frontalmente dall?organo di supporto 14.

Alla slitta 19 sono associati mezzi di piegatura 50 atti a operare l?avvolgimento in forma tubolare degli sbozzati 20 sul mandrino 13 del rispettivo equipaggio di formatura 12. I mezzi di piegatura 50 comprendono una coppia di organi piegatori 51 costituiti da ganasce portate girevoli secondo assi 52 paralleli all?asse del mandrino 13. Le ganasce 51 presentano una superficie di lavoro semicircolare, in maniera sostanzialmente da copiare la superficie esterna del mandrino 13 degli equipaggi di formatura 12.

Gli organi piegatori 51 sono atti ad essere azionati in rotazione angolare in versi opposti, in idonea relazione di fase con la traslazione della slitta 19, fra una posizione reciprocamente distanziata e una posizione ravvicinata in cui le ganasce abbracciano il mandrino 13, avvolgendo progressivamente su di essa lo sbozzato 20 (figure 8 e 9).

Pi? precisamente, durante la fase di avvolgimento dello sbozzato 20 sul mandrino 13, la slitta 19 recante l?organo pressore 18 e gli organi piegatori 51 avanza in direzione radiale allo stesso mandrino 13. Mentre l?organo pressore 18 blocca lo sbozzato 20 sul mandrino 13, la rotazione sincrona degli organi piegatori 51 controrotanti opera l?avvolgimento dei lembi opposti dello sbozzato 20 sullo stesso mandrino 13.

? da osservare che, ad avvolgimento completato, un lembo dello sbozzato 20 risulta opportunamente sovrapposto per un suo tratto al lembo opposto.

Con i mezzi di piegatura 50 sono atti a cooperare mezzi di saldatura 53 dei lembi sovrapposti dello sbozzato 20, parimenti portati in movimento sull?organo di supporto 14. I mezzi di saldatura 53 sono atti a essere azionati in direzione radiale al mandrino 13 in posizione diametralmente opposta rispetto all?organo pressore 18 (si vedano ancora le figure 8 e 10).

I mezzi di saldatura 53 possono essere di diversa tipologia, in funzione del materiale in foglio costituente gli sbozzati 20. In particolare ? possibile il ricorso a mezzi di saldatura a ultrasuoni che consentono un?ottimale saldatura anche di materiali in foglio che non prevedono l?impiego della plastica o della bioplastica. Durante la rotazione della ruota di formatura 10, gli organi piegatori 51 mantengono lo sbozzato 20 avvolto in forma tubolare sul mandrino 13 per un tempo sufficiente a completare la saldatura dei lembi sovrapposti dello sbozzato 20.

Sull?organo di supporto 14 ? portato altres? un generatore d?aria calda 54 atto a riscaldare il fondo 21 a una appropriata temperatura (figure 10 e 11). Il generatore d?aria calda 54 ? mobile su comando di un apposito organo attuatore 55 portato dall?organo di supporto 14 oscillante. L?organo attuatore 55 ? dotato di un braccio articolato 56 mobile su un piano sostanzialmente radiale alla ruota di formatura 10 per portare il generatore d?aria calda 54 da una posizione retratta inattiva a una posizione attiva sovrapposta al fondo 21 del semilavorato 20.

Il riscaldamento prodotto dal generatore d?aria calda 54 ? in grado di operare la saldatura termica del bordo periferico 23 del fondo 21 all?interno dello sbozzato 20 avvolto sul mandrino 13.

Ha luogo di seguito la ricalcatura del fondo del bicchiere, nel settore nota anche come ?bottom curling?, a opera di un gruppo di ricalcatura 57 agente in direzione assiale al mandrino 13 dell?equipaggio di piegatura 12 (fig. 12). Il gruppo di ricalcatura 57 comprende un primo organo piegatore 58 atto a ripiegare verso l?interno il bordo 24 libero del semilavorato 20 e un secondo organo piegatore 59 atto a ricalcare il medesimo bordo 24 del semilavorato 20 sul bordo periferico 23 del fondo 21 che chiude detto semilavorato 20.

In particolare, il primo organo piegatore 58 ? costituito da un anello molleggiato presentante internamente un profilo svasato atto a impegnare il bordo 24 libero del semilavorato 20 per attuarne una prima piegatura verso l?interno del mandrino 13; il secondo organo piegatore 59 ? costituito da un pistone atto a essere azionato assialmente al suddetto anello molleggiato per ricalcare il bordo 24 del semilavorato 2 sul bordo periferico 23 del fondo 21 (si veda il particolare ingrandito di fig.13).

Il bicchiere 2 viene quindi trasferito a una ruota di finitura 60 parimenti azionata in rotazione con movimento continuo secondo un asse di rotazione 61 parallelo all?asse di rotazione 11 della ruota di formatura 10. La ruota di finitura 60 reca distribuiti perifericamente una pluralit? di contenitori 62, realizzati di materiale metallico, atti a portare i bicchieri 2 in corrispondenza di una pluralit? di stazioni operative di finitura. I contenitori 62 sono associati a un rispettivo organo di supporto 63, oscillante secondo un asse 64 parallelo all?asse di rotazione 61 della stessa ruota di finitura 60 (fig.14).

Il trasferimento in sequenza dei bicchieri 2 all?interno di rispettivi contenitori 62 ? attuato mediante l?azionamento assiale dell?organo spintore 16, agente sul fondo 21 degli stessi bicchieri.

I bicchieri 2 inseriti all?interno dei rispettivi contenitori 62 vengono portati dalla ruota di finitura 60 in corrispondenza di una stazione 65 di applicazione di una idonea sostanza lubrificante atta a facilitare la successiva fase di bordatura degli stessi bicchieri 2. Tale stazione 65 di applicazione della sostanza lubrificante prevede in sostanza un tampone sagomato 66 mobile in direzione radiale alla ruota di finitura 60 e recante un anello di spugna 67 imbevuto della suddetta sostanza lubrificante (fig.15).

A valle della stazione 65 di applicazione della sostanza lubrificante, ? prevista una stazione 70 di bordatura superiore dei bicchieri 2, nel settore nota anche come ?top curling?, preferibilmente attuata in due fasi successive, sostanzialmente analoghe da un punto di vista costruttivo e funzionale. In sostanza nella stazione 70 di bordatura superiore agiscono in sequenza primi e secondi mezzi di aggancio 71 che sono atti ad afferrare il bordo superiore dei bicchieri 2 e a operarne l?arricciatura verso l?esterno (fig.16).

Da ultimo si esegue l?espulsione dei bicchieri 2 finiti attraverso un organo tubolare 8 di trasporto pneumatico, operante in modo di per s? noto.

Il funzionamento della macchina per il confezionamento di bicchieri di carta risulta facilmente comprensibile dalla descrizione che precede.

In uso, i primi mezzi di alimentazione 3 e i secondi mezzi di alimentazione 4 provvedono rispettivamente ad alimentare in sequenza gli elementi di fondo 21 e gli sbozzati 20 alla ruota di formatura 10, azionata in rotazione con movimento continuo.

In particolare, i primi mezzi di alimentazione 3 prelevano e inseriscono ordinatamente singoli elementi di fondo 21 in corrispondenza dell?imboccatura del mandrino 13 tubolare di corrispondenti equipaggi di formatura 12 della ruota di formatura 10.

L?organo di tranciatura 30 dei primi mezzi di alimentazione 3 taglia in sequenza i singoli fondi 21 da una bobina 22 di materiale in nastro, serrato contro la matrice 31 di imbutitura di forma anulare (figure 3 e 4). L?azionamento del punzone 33, coassiale all?organo di tranciatura 30, opera l?imbutitura dei singoli fondi 21 tranciati dalla bobina 22 di materiale in nastro in corrispondenza della matrice 31 e il successivo inserimento dei fondi 21 imbutiti nell?imboccatura del mandrino 13 di corrispondenti equipaggi di formatura 12 (fig.5).

In idonea relazione di fase, i secondi mezzi di alimentazione 4 prelevano ordinatamente singoli sbozzati 20 dal magazzino 25 in cui gli stessi sbozzati 20 sono raccolti a pacco e li trasferiscono in sequenza, in configurazione distesa, a corrispondenti equipaggi di formatura 12 della ruota di formatura 10.

I singoli sbozzati 20 vengono afferrati dagli organi di presa 44 portati dai braccetti 41 della ruota 40 di presa e trasferimento, azionata in rotazione con movimento continuo secondo un asse di rotazione 43 parallelo all?asse di rotazione 11 della ruota di formatura 10.

Gli organi di presa 44 sono dotati di tre gradi di libert?, definiti dalla possibilit? di rotazione sui tre assi 42, 48 e 49 ortogonali.

? da osservare che gli organi di presa 44 vengono azionati in movimento fra una prima posizione in cui gli organi a ventosa 45 fronteggiano lo sbozzato 20 disposto a pacco nel magazzino 25, per eseguirne il prelievo, e una seconda posizione il cui lo sbozzato 20 prelevato dall?organo di presa 44 ? disposto in configurazione distesa a lato del mandrino 13 dell?equipaggio di formatura 12, parallelo al piano verticale di rotazione della ruota di formatura 10.

Secondo un aspetto della presente invenzione, durante la fase di trasferimento degli sbozzati 20 alla ruota di formatura 10, gli equipaggi di formatura 12 e i braccetti 41 della ruota 40 di presa sono oscillanti rispetto alle stesse ruote 10, 40, su comando di mezzi a camma non rappresentati, in maniera da presentare velocit? relativa nulla. ? possibile in tal modo eseguire il trasferimento degli sbozzati 20 senza interrompere il movimento continuo di rotazione della ruota di formatura 10 e della ruota 40 di presa e trasferimento.

Gli sbozzati 20 trasferiti in configurazione distesa sul mandrino 13 tubolare dei rispettivi equipaggi di formatura 12 vengono trattenuti sulla superficie esterna di tale mandrino 13 dall?organo pressore 18, portato in movimento dalla slitta 19 e mobile assialmente in direzione parallela all?asse di rotazione 11 della ruota di formatura 10.

In tale configurazione, gli sbozzati 20 vengono impegnati in successione i mezzi di piegatura 50 che ne operano l?avvolgimento in forma tubolare sul mandrino 13 dei rispettivi equipaggi di formatura 12 (figure 8 e 9).

In particolare, durante la fase di avvolgimento, gli organi piegatori 51 controrotanti avanzano portati dalla slitta 19 in direzione al mandrino 13. La rotazione sincrona degli organi piegatori 51 opera l?avvolgimento dei lembi opposti dello sbozzato 20 sul mandrino 13. Ad avvolgimento completato, un lembo dello sbozzato 20 risulta opportunamente sovrapposto per un suo tratto al lembo opposto.

I mezzi di saldatura 53 vengono quindi azionati in direzione radiale al mandrino 13 in modo da inserirsi nel varco lasciato libero fra le estremit? libere degli organi piegatori 51. I mezzi di saldatura 53 vengono mantenuti a contatto in pressione con i lembi sovrapposti dello sbozzato 20 avvolto sul mandrino 13 per un tempo sufficiente a completarne la perfetta saldatura.

In idonea relazione di fase viene operata la saldatura termica degli elementi di fondo 21 ai singoli sbozzati 20 mediante l?azionamento del generatore d?aria calda 54, portato sugli stessi organi di supporto 14 recanti gli equipaggi di formatura 12. In particolare il generatore d?aria calda 54 ? mobile su comando di un apposito organo attuatore 55 fra una posizione retratta inattiva a una posizione attiva sovrapposta al fondo 21 dello sbozzato 20 avvolto in forma tubolare sul mandrino 13 (figure 10 e 11). Il generatore d?aria calda 54 riscalda il fondo 21 a una appropriata temperatura per operare la saldatura termica del bordo periferico 23 del fondo 21 all?interno dello sbozzato 20 avvolto sul mandrino 13 e saldato in precedenza.

Si ottiene in tal modo un semilavorato costituito da un elemento laterale 20, ottenuto a partire dallo sbozzato di materiale in foglio piegato in forma tubolare leggermente conica sul mandrino 13, chiuso a tenuta da un elemento di fondo 21 di forma circolare.

Tale semilavorato viene sottoposto di seguito a una fase di bordatura del fondo del bicchiere o ?bottoni curling?, per opera di un gruppo di ricalcatura 57 agente in direzione assiale al mandrino 13 dell?equipaggio di piegatura 12 (fig. 12). In particolare la bordatura del fondo del bicchiere viene eseguita in due fasi dal primo organo piegatore 58, che ripiega verso l?interno il bordo 24 libero del semilavorato, e dal secondo organo piegatore 59, che ricalca il medesimo bordo 24 del semilavorato sul bordo periferico del fondo 21 (si veda il particolare ingrandito di fig. 13).

Durante la fase di bordatura del fondo del bicchiere, l?equipaggio di formatura 12 e il gruppo di ricalcatura 57 sono oscillanti, su comando di mezzi a camma non rappresentati, in maniera da presentare velocit? relativa nulla.

Il semilavorato viene quindi trasferito alla ruota di finitura 60, parimenti azionata in rotazione con movimento continuo secondo un asse di rotazione parallelo all?asse di rotazione della ruota di formatura 10 e recante distribuiti perifericamente una pluralit? di contenitori 62, atti a ricevere ordinatamente singoli semilavorati.

Per eseguire il trasferimento alla ruota di finitura 60, i semilavorati vengono trattenuti in corrispondenza del fondo, dal lato interno, dalla superficie di presa collegata a mezzi aspiranti dell?organo spintore 16. L?azionamento assiale dell?organo spintore 16 determina la traslazione del semilavorato all?interno del contenitore 62 (fig.14).

? da osservare che i contenitori 62 sono associati a un rispettivo organo di supporto 63, oscillante secondo un asse 64 parallelo all?asse di rotazione 61 della ruota di finitura 60, in modo da inseguire il sincrono movimento oscillante dell?equipaggio di formatura 12.

I bicchieri 2 inseriti all?interno dei rispettivi contenitori 62 vengono portati dalla ruota di finitura 60 in corrispondenza della stazione 65 di applicazione di una idonea sostanza lubrificante atta a facilitare la successiva fase di bordatura superiore degli stessi bicchieri 2. Nella stazione 65 di applicazione della sostanza lubrificante opera un tampone sagomato 66 mobile in direzione radiale alla ruota di finitura 60 e recante un anello di spugna 67 imbevuto della suddetta sostanza lubrificante (fig.15).

A valle della stazione 65 di applicazione della sostanza lubrificante, i bicchieri 2 vengono portati in sequenza dalla ruota di finitura 60 in corrispondenza della stazione 70 di bordatura superiore o ?top curling?. La bordatura superiore viene eseguita in due fasi successive, mediante l?azionamento di primi e secondi mezzi di aggancio 71 che sono atti ad afferrare il bordo superiore dei bicchieri 2 e a operarne l?arricciatura verso l?esterno (fig.16).

Da ultimo i bicchieri 2 confezionati vengono espulsi attraverso l?organo tubolare 8 di trasporto pneumatico.

La macchina descritta raggiunge lo scopo di eseguire il confezionamento di bicchieri di carta con una velocit? operativa elevata, in maniera da assicurare una produttivit? corrispondentemente elevata. In particolare si ? verificato che la macchina confezionatrice secondo l?invenzione consente di raggiungere una produttivit? di circa 700 bicchieri al minuto.

Ci? ? reso possibile grazie all?idea inventiva di azionare in rotazione la ruota di formatura dei bicchieri con movimento continuo ad alta velocit?, evitando l?arresto della stessa ruota di formatura nelle diverse stazioni operative che, nell?arte nota, impone inevitabili limiti alla velocit? della macchina. A tal fine, la ruota di formatura dei bicchieri porta in rotazione una pluralit? di equipaggi di formatura comprendenti rispettivamente un mandrino di forma tubolare avente profilo corrispondente al bicchiere da realizzare; tale mandrino ? associato a un organo di supporto oscillante secondo un asse parallelo al detto asse di rotazione della ruota di formatura.

In pratica, durante le fasi attive, gli equipaggi di formatura sono oscillanti in sincronismo con il movimento oscillante degli organi operativi agenti nelle diverse stazioni della macchina, in maniera da presentare velocit? relativa nulla, per un tempo sufficiente a completare l?operazione.

Ovviamente l?elevata produttivit? cos? ottenuta consente di confezionare bicchieri di carta di costo proporzionalmente economico, in accordo con le caratteristiche richieste da un prodotto monouso.

Una prerogativa della macchina secondo la presente invenzione ? costituita dalla possibilit? di realizzare bicchieri di carta di qualsiasi opportuno materiale in foglio, in particolare materiali che non prevedono l?impiego della plastica o della bioplastica. La particolare struttura della macchina ? idonea infatti all?impiego di mezzi di saldatura a ultrasuoni che risultano idonei all?impiego di materiali in nastro privi di plastica o bioplastica.

Un altro aspetto vantaggioso dell?invenzione ? costituito dal fatto di disporre di un tempo pi? ampio per le fasi di saldatura dei bicchieri, in modo da ottenere una saldatura particolarmente efficace e sicura. I mezzi saldatori sono portati infatti a bordo degli equipaggi di formatura, per cui la saldatura pu? avvenire durante la rotazione della ruota di formatura che porta detti equipaggi di formatura.

La macchina per il confezionamento di bicchieri di carta descritta a titolo esemplificativo ? suscettibile di numerose modifiche e varianti a seconda delle diverse esigenze.

Ad esempio ? possibile prevedere che, in corrispondenza della ruota di finitura, alla superficie laterale dei bicchieri di carta venga associato un ulteriore elemento laterale di cartone atto a aumentare l?isolamento nell?impiego con bevande presentanti un?alta temperatura o una temperatura particolarmente fredda.

Nella pratica attuazione dell?invenzione, i materiali impiegati, nonch? la forma e le dimensioni, possono essere qualsiasi a seconda delle esigenze.

Laddove le caratteristiche tecniche menzionate in ogni rivendicazione siano seguite da segni di riferimento, tali segni di riferimento sono stati inclusi al solo scopo di aumentare la comprensione delle rivendicazioni e di conseguenza essi non hanno alcun valore limitativo sullo scopo di ogni elemento identificato a titolo d?esempio da tali segni di riferimento.

Claims (10)

Rivendicazioni

1) Macchina per il confezionamento di bicchieri monouso e simili, comprendenti un elemento laterale (20), ottenuto a partire da uno sbozzato di materiale in foglio piegato in forma conica, chiuso a tenuta da un elemento di fondo (21) di forma circolare, detta macchina comprendendo

una ruota di formatura (10) atta a essere azionata in rotazione con movimento continuo secondo un asse di rotazione (11) e recante distribuiti perifericamente una pluralit? di equipaggi di formatura (12) comprendenti rispettivamente un mandrino (13) di forma tubolare avente profilo corrispondente al bicchiere (2) da realizzare, portato da un organo di supporto (14) oscillante secondo un asse (15) parallelo al detto asse di rotazione (11) della ruota di formatura (10);

mezzi di alimentazione (3) atti a prelevare e inserire ordinatamente singoli elementi di fondo (21) in corrispondenti equipaggi di formatura (12) di detta ruota di formatura (10);

mezzi di alimentazione (4) atti a prelevare ordinatamente singoli sbozzati (20) da un magazzino (23) in cui gli stessi sbozzati (20) sono raccolti a pacco e a trasferirli in sequenza, in configurazione distesa, a corrispondenti equipaggi di formatura (12) di detta ruota di formatura (10);

mezzi di piegatura (50) associati a rispettivi equipaggi di formatura (12) e atti a operare l'avvolgimento in forma tubolare dei detti singoli sbozzati (20) su detti mandrini (13) dei rispettivi equipaggi di formatura (12);

mezzi pressori (18) mobili assialmente in direzione parallela all?asse di rotazione (11) della detta ruota di formatura (10) e atti a trattenere detti sbozzati (20) trasferiti, in configurazione distesa, a detti equipaggi di formatura (12) sulla superficie esterna di un corrispondente mandrino (13);

mezzi di piegatura (50) associati a detti rispettivi equipaggi di formatura (12) e atti a operare l?avvolgimento in forma tubolare dei detti singoli sbozzati (20) su detto mandrino (13) dei rispettivi equipaggi di formatura (12);

mezzi di saldatura (53) associati a detti rispettivi equipaggi di formatura (12) e mobili in direzione radiale a detto mandrino (13) per operare la saldatura di lembi sovrapposti di un detto singolo sbozzato (20) avvolto in forma tubolare sullo stesso mandrino (13).

2) Macchina secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti equipaggi di formatura (12) comprendono rispettivamente mezzi a slitta (19) atti a supportare detti mezzi pressori (18) e detti mezzi di piegatura (50) e mobili assialmente sul detto organo di supporto (14) oscillante in direzione parallela all?asse di rotazione (11) della detta ruota di formatura (10).

3) Macchina secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che comprende una ruota di finitura (60) atta a essere azionata in rotazione con movimento continuo secondo un asse di rotazione (61) e recante distribuiti perifericamente una pluralit? di contenitori (62) associati a un rispettivo organo di supporto (63), oscillante secondo un asse (64) parallelo al detto asse di rotazione (61) della ruota di finitura (60), e atti a ricevere rispettivamente detti bicchieri (2) da detta ruota di formatura (10).

4) Macchina secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti primi mezzi di alimentazione (3) comprendono un organo di tranciatura (30) atto a tagliare in sequenza detti singoli fondi (21) da una bobina (22) di materiale in nastro; una matrice (31) di imbutitura di forma anulare conformante una porzione interna a profilo convergente; un punzone (33), coassiale a detto organo di tranciatura (30), atto a operare l?imbutitura di detti singoli fondi (21) tranciati da detta bobina (22) di materiale in nastro in corrispondenza di detta matrice (31) e il successivo inserimento dei fondi (21) imbutiti all?interno del mandrino (13) di corrispondenti equipaggi di formatura (12).

5) Macchina secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti secondi mezzi di alimentazione (4) comprendono una ruota (40) di presa e trasferimento dei detti sbozzati (20) atta a essere azionata in rotazione con movimento continuo secondo un asse di rotazione (43) parallelo a detto asse di rotazione (11) della ruota di formatura (10) e recante distribuiti perifericamente una pluralit? di braccetti (41) oscillanti secondo un rispettivo asse (42) parallelo all?asse di rotazione (43) della stessa ruota (40), detti braccetti (41) portando all?estremit? libera un rispettivo organo di presa (44) atto a prelevare un singolo sbozzato (20) dal detto magazzino (25) e a trasferirlo su un detto equipaggio di formatura (12) della ruota di formatura (10).

6) Macchina secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che detto organo di presa (44) ? girevole fra una prima posizione in cui esso fronteggia detto singolo sbozzato (20) disposto a pacco nel detto magazzino (25), per eseguirne il prelievo, e una seconda posizione il cui lo stesso sbozzato (20) prelevato dall?organo di presa (44) ? disposto a lato del detto mandrino (13), in configurazione distesa, parallelo al piano di rotazione della detta ruota di formatura (10).

7) Macchina secondo la rivendicazione 5 o 6, caratterizzata dal fatto che detto organo di presa (44) ? dotato di tre gradi di libert?, definiti dalla possibilit? di rotazione su tre assi (42, 48 e 49) ortogonali.

8) Macchina secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di piegatura (50) comprendono una coppia di organi piegatori (51) costituiti da ganasce portate girevoli secondo assi (52) paralleli all?asse del detto mandrino (13) e atte ad essere azionate in rotazione angolare in versi opposti, in idonea relazione di fase con la traslazione degli stessi mezzi di piegatura (50) in direzione radiale al detto mandrino (13), fra una posizione reciprocamente distanziata e una posizione ravvicinata in cui le dette ganasce abbracciano il detto mandrino (13).

9) Macchina secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di saldatura (53) comprendono mezzi di saldatura a ultrasuoni.

10) Metodo per il confezionamento di bicchieri di carta, caratterizzato dal fatto che comprende le fasi di

a. azionare in rotazione con movimento continuo una ruota di formatura (10) recante distribuiti perifericamente una pluralit? di equipaggi di formatura (12) comprendenti rispettivamente un mandrino (13) di forma tubolare avente profilo corrispondente al bicchiere (2) da realizzare, portato da un organo di supporto (14) oscillante secondo un asse (15) parallelo all?asse di rotazione (11) della ruota di formatura (10);

b. prelevare ordinatamente mediante primi mezzi di alimentazione (3) singoli elementi di fondo (21) e inserirli in corrispondenti equipaggi di formatura (12) di detta ruota di formatura (10);

c. prelevare ordinatamente mediante secondi mezzi di alimentazione (4) singoli sbozzati (20) da un magazzino (25) in cui gli stessi sbozzati (20) sono raccolti a pacco e trasferirli in sequenza, in configurazione distesa, a corrispondenti equipaggi di formatura (12) di detta ruota di formatura (10);

d. trattenere detti sbozzati (20) trasferiti, in configurazione distesa, a detti equipaggi di formatura (12) sulla superficie esterna di un corrispondente mandrino (13) mediante un rispettivo organo pressore (18) mobile assialmente in direzione parallela all?asse di rotazione (11) della detta ruota di formatura (10);

e. operare mediante mezzi di piegatura (50) associati a detti equipaggi di formatura (12) l?avvolgimento in forma tubolare dei detti singoli sbozzati (20) trattenuti su detta superficie esterna di un corrispondente mandrino (13);

f. operare mediante mezzi di saldatura (53) associati a detti equipaggi di formatura (12) la saldatura di lembi sovrapposti di detti sbozzati (20) avvolti in forma tubolare sui detti corrispondenti mandrini (13).