ITBO20110017A1 - Macchina e metodo per orientare oggetti in una direzione predeterminata - Google Patents

Description

Descrizione di Brevetto di Invenzione Industriale avente per titolo:

"MACCHINA E METODO PER ORIENTARE OGGETTI IN UNA DIREZIONE PREDETERMINATA" .

CAMPO TECNICO DELL'INVENZIONE

La presente· invenzione si riferisce ad una macchina e un metodo per orientare oggetti in una direzione predeterminata. Generalmente, gli oggetti da orientare devono avere almeno una superficie con caratteristiche di scabrosità oppure attrito, forma geometrica, eccetera, diverse da ogni altra possibile superficie di appoggio, per esempio oggetti a forma di coppa, vaschetta, calotta, oppure oggetti dotati di una cavità delimitata da un bordo con determinate caratteristiche geometriche, come per esempio alcuni tipi di tappi di plastica.

STATO DELLA TECNICA ANTERIORE

Alcuni tipi di oggetti come per esempio tappi di bottiglia o capsule per le macchine automatiche da caffè non possono giungere alle macchine confezionatrici, riempitrici, o le altre macchine che elaborano tali oggetti, in modo caotico e orientati a caso.

Infatti, tali macchine sono generalmente progettate per ricevere gli oggetti con un orientamento prestabilito e uguale per tutti, onde eseguire efficientemente operazioni ripetitive.

Ne deriva l'esigenza di realizzare dispositivi di selezione e ordinamento degli oggetti, in modo da alimentare correttamente le macchine.

Un esempio di dispositivo di selezione per oggetti si trova in WO-2008/041172, a nome della stessa Richiedente, che descrive un dispositivo del genere per selezionare dei tappi. Esso comprende una serie di spazzole rotanti in verso concorde e aventi asse di rotazione tra loro parallelo. Ogni spazzola è separata da quella adiacente in modo da lasciare una fessura di larghezza inferiore all'altezza dei tappi. Se un tappo ha la cavità rivolta verso le spazzole le setole penetrano nella cavità e lo trascineranno attraverso la fessura per poi scaricarlo su un nastro trasportatore. Se invece il tappo ha cavità rivolta altrove le setole scivolano sul tappo, che rimane sulle spazzole fino a che un urto con altri tappi non lo orienta favorevolmente.

La distanza tra le spazzole, che stabilisce le proprietà discriminanti del dispositivo, è difficile da regolare al meglio, e richiede molti cicli di prova. Inoltre il dispositivo è poco efficiente perché i tappi mal orientati rimangono molto a lungo sulle spazzole, a causa della scarsa frequenza di ribaltamenti.

Un altro dispositivo è proposto in US 4 735 343, che descrive uri alimentatore per tappi formato da un nastro trasportatore su cui i tappi cadono. Il nastro possiede delle barrette che spingono i tappi da un tratto piano ad uno inclinato dal quale si ribaltano e cadono se la loro cavità è rivolta verso il nastro. I tappi che invece cadono sul tratto piano con cavità rivolta verso l'alto riescono ad arrivare fino alla sommità del tratto inclinato e sono poi scaricati. Questo sistema richiede un lungo tratto inclinato di nastro, perché si deve dare il tempo ai tappi di rovesciarsi all'indietro ma anche di essere raccolti in cima. L'inclinazione del tratto inclinato va variata secondo il modello del tappo ed è di difficile taratura. Piccole differenze nella struttura dei tappi comportano errori di selezione, e le vibrazioni esterne devono essere ben attenuate per evitare errati rovesciamenti di tappi ben orientati e quindi un calo dell'efficienza oraria.

Nel documento DE 23 63 402 si sfrutta invece un nastro trasportatore piano e fornito di perni sul quale cadono delle capsule da orientare. Le capsule che non riescono ad infilarsi tra i perni con l'imboccatura rimangono sopra i perni e sono ribaltate dall'impatto contro linguette elastiche. Anche qui serve una taratura meccanica delle linguette, e la resa oraria di capsule orientate è bassa poiché un affollamento eccessivo sul nastro inibirebbe o incepperebbe il meccanismo di ribaltamento.

SCOPI DELL'INVENZIONE.

Scopo principale dell'invenzione è fornire un dispositivo e un metodo per l’orientamento di oggetti, in particolare oggetti dotati di una cavità delimitata da un bordo con determinate caratteristiche geometriche, che non richieda regolazioni critiche e consenta un'elevata produttività. Uno scopo ulteriore è fornire un dispositivo e un metodo facilmente realizzabile.

Uno scopo ulteriore è fornire un dispositivo di elevata selettività e che generi pochi errori di selezione.

Gli scopi sono ottenuti con un metodo e una macchina per attuarlo come alle allegate rivendicazioni.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI.

Le caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno evidenti dalla descrizione esemplificativa di una macchina selezionatrice secondo l'invenzione, insieme agli allegati disegni in cui:

la figura 1 mostra una vista laterale della macchina; la figura 2 mostra una vista in pianta della macchina; la figura 3 mostra un dettaglio ingrandito contenuto nel cerchio tratteggiato C di fig. 1;

la figura 4 mostra ingrandito un esempio di oggetto da orientare ;

la figura 5 mostra in vista laterale una variante della macchina;

la figura 6 mostra in pianta la variante di fig. 5.

FORME DI ATTUAZIONE DELL'INVENZIONE

La macchina è indicata complessivamente con 10 e comprende essenzialmente una stazione di selezione 50 per degli oggetti CM.

Per l'alimentazione degli oggetti CM può essere prevista un'unità di alimentazione 20, dotata di un dispositivo di sollevamento 30, e per l'uscita degli oggetti CM può essere prevista un dispositivo di scarico 80.

Il dispositivo di alimentazione 20 e il dispositivo di scarico 80 sono descritti per rendere chiarire meglio il funzionamento della macchina 10, non fanno parte della presente invenzione e possono essere realizzati anche in altri modi.

Il dispositivo di alimentazione 20 può essere inserito in un telaio di supporto 12 che serve a sostegno della macchina 10, e comprende un vano di carico 24.

II pavimento del vano 24 comprende un nastro trasportatore 22 a traslazione orizzontale per portare gli oggetti CM, depositati disordinatamente sul nastro 22, verso il successivo dispositivo di sollevamento 30. Si deve notare che gli oggetti CM sono illustrati a puro titolo di esempio e che la presente invenzione può essere applicata a qualsiasi tipo di oggetto che presenti le caratteristiche sopra menzionate, cioè oggetti aventi almeno una superficie con caratteristiche di scabrosità oppure attrito, forma geometrica, eccetera, diverse da ogni altra possibile superficie di appoggio, per esempio oggetti a forma di coppa, vaschetta, calotta, oppure oggetti dotati di una cavità delimitata da un bordo con determinate caratteristiche geometriche.

Mentre avanzano sul nastro 22 (v. freccia Fi), i mucchi di capsule CM crollano e si livellano per non intasare o inceppare il dispositivo di sollevamento 30.

Il dispositivo di sollevamento 30 comprende un nastro sollevatore verticale 32, dotato di palette sollevatrici 34, e un bacino inferiore di raccolta 36 in cui gli oggetti CM cadono dal nastro 22.

Una tramoggia 52 collega l'uscita del nastro 32 alla stazione di selezione 50.

La stazione di selezione 50 comprende essenzialmente un nastro trasportatore 54, che ha la funzione di orientare tutti gli oggetti CM allo stesso modo.

Il nastro trasportatore 54 comprende un primo tratto inclinato 56 e un secondo tratto più inclinato verso la verticale 58 ed è dotato di un movimento di traslazione verso l'alto.

II primo tratto 56 è dritto e inclinato di un angolo a compreso fra circa 5° e 30°, ed in particolare può avere un angolo a di circa 15°, rispetto ad un piano orizzontale P.

La scelta dell'angolo di inclinazione del tratto 56 è in relazione alle caratteristiche degli oggetti CM e della superficie del nastro 54 stesso.

Il secondo tratto 58 ha invece un profilo che gradualmente si impenna fino a raggiungere la verticale. Eventualmente, secondo una forma realizzativa non illustrata nelle figure, il secondo tratto 58 può avere anche un inclinazione oltre la verticale, può cioè presentare almeno una porzione a sbalzo, per aumentare le possibilità e la velocità di ribaltamento degli oggetti. Il nastro 54 è composto - v. figura 3 - da tanti moduli snodati 59, incernierati tra loro, come in una catena, e su ciascuno dei quali è fissato uno strato di copertura 60, che può essere realizzato in materiale plastico, per esempio PVC, eccetera.

La copertura 60 può presentare sulla superficie in vista delle setole disposte a ciuffi 62, secondo quanto schematizzato in dettaglio nella figura 3, oppure le setole possono essere disposte uniformemente (non illustrato).

Oltre che una superficie dotata di setole - disposte uniformemente o a ciuffi - in altre versioni dell'invenzione la copertura 60 può presentare una superficie dotata di predeterminate caratteristiche di attrito in relazione agli oggetti CM.

La copertura 60 può quindi avere una superficie liscia, oppure levigata, oppure con una determinata rugosità, oppure in un materiale tale da offrire un predeterminato coefficiente di attrito.

La superficie del nastro 54 può deformarsi per curvare attorno a degli assi di rinvìo, e anche formare nel tratto dritto 56 una superficie di supporto gli oggetti CM. Sul tratto 56 è sospesa una eventuale linguetta elastica 57, che ha la funzione di migliorare l'assestamento degli oggetti CM sul nastro 54.

Al bordo inferiore del nastro 54 è collegato uno scivolo 64, per portare gli oggetti CM verso il dispositivo di scarico 80.

Il dispositivo 80 è formato da un telaio 88, poggiato a terra con un sostegno 90, sul quale è montato un nastro orizzontale 82 in grado di portare gli oggetti CM, messe in fila da un allineatone 84, all'ingresso di un raccoglitore rotativo 86.

Si descrive ora il processo di selezione e ordinamento degli oggetti CM.

Una volta depositate sul un nastro trasportatore 22, gli oggetti CM arrivano al bacino 36, e sono poi raccolti gradualmente dalle palette 34 e sollevati fino all'estremità superiore del nastro 32 (v. freccia F2). Da qui escono nella tramoggia 52 e sono depositati disordinatamente in ingresso alla stazione 50 (v. freccia F3) sul tratto dritto 56 del nastro 54, in cui avviene la selezione.

Per comprendere il principio dell'invenzione, in figura 4 è mostrato un esempio di oggetto CM che può essere orientato e selezionato dalla macchina 10.

Una vaschetta 104 definisce una cavità o ricettacolo aperto 102, con un'apertura delimitata da bordi 100.

Gli oggetti CM depositati sul tratto 56 con orientamento casuale possono arrivare col bordo 100 a contatto della superficie del tratto 56, eventualmente in appoggio sulle setole se queste sono presentì sulla superficie del tratto 56, costituendo un primo modo di orientamento degli oggetti CM, oppure con la vaschetta 104 a contatto della superficie del tratto 56, costituendo un secondo modo di orientamento degli oggetti CM.

Non dovrebbero essere possibili altri diversi modi di orientamento per l'oggetto CM, e comunque anche un eventuale appoggio sulla superficie laterale dell'oggetto CM deve generare una forza di attrito che impedisce uno scivolamento sulla superficie di appoggio del tratto 56. Gli oggetti CM orientati correttamente secondo le esigenze di progetto devono scivolare sul tratto dritto 56 del nastro 54, in basso verso il dispositivo di scarico 80, mentre gli altri oggetti orientati non correttamente - a causa della maggiore forza di attrito -sono trascinati dal movimento verso l'alto del nastro 54 (v. freccia F4).

Per quanto riguarda l'orientamento, si può specificare che, a puro titolo di esempio, per i tappi di plastica il corretto orientamento può corrispondere all'appoggio sulla superficie chiusa del tappo, mentre nel caso di capsule per bevande, del tipo caffè o simili, il corretto orientamento può corrispondere all'appoggio sul lato aperto con la parte concava rivolta verso la superficie di appoggio del tratto 56.

In ogni caso, il fattore importante che serve per la selezione degli oggetti CM è la forza di attrito che si sviluppa nel contatto fra i possibili lati di appoggio dell'oggetto CM e la superficie del tratto 56, eventualmente dotata di setole.

Nel caso che il lato di appoggio dell'oggetto CM sia quello di corretto orientamento, la forza di attrito fra il suddetto lato e la superficie del tratto 56 è sufficientemente bassa per permettere che l'oggetto CM scivoli, a causa della componente di forza gravità, sulla superficie del tratto 56, anche considerando che i ciuffi 62 di setole sono sufficientemente fitti perché l'oggetto CM non vi si incastri in mezzo col bordo 100.

Quindi, la forza di attrito che si genera tra l'oggetto CM e il tratto 56 è diversa secondo l'orientamento con cui l'oggetto CM vi arriva.

Per esempio, se l'oggetto CM vi poggia con l'intero bordo 100 tale forza di attrito potrà essere minima, minore di quando l'oggetto CM offre alla superficie del tratto 56 la vaschetta 104.

Sugli oggetti CM agisce una componente di forza di gravità lungo il tratto 56 stesso che serve a trascinare gli oggetti CM verso il basso. Grazie all'inclinazione regolabile del tratto 56, tale componente di forza di gravità può essere variata in funzione delle caratteristiche degli oggetti CM.

Come già sopra specificato, tale componente di forza gravità è sufficiente a vincere, cioè è maggiore, la forza d'attrito per gli oggetti che giacciono sul tratto 56 orientati correttamente {prima modalità di orientamento): gli oggetti CM scorrono per gravità verso il basso e lasciano il nastro 54 per finire sullo scivolo 64.

Il moto contrario del nastro 54 favorisce il processo di selezione. Non appena un oggetto CM ha vinto l'attrito statico e comincia a scorrere verso il basso accelerando, il moto contrario del nastro 54 mantiene le velocità relative sufficientemente alte affinché sia sempre determinante l'attrito dinamico, inferiore a quello statico. Così l'oggetto CM non si ferma più quando inizia a scendere.

Dallo scivolo 64 gli oggetti CM orientati correttamente giungono all' allineatone 84 (v. freccia F5), e poi sono raggruppati e raccolti dal raccoglitore 86.

Gli oggetti CM che cadono sul nastro 54 orientati non correttamente (seconda modalità di orientamento o un'eventuale ulteriore modalità di orientamento) subiscono una maggiore forza d'attrito e quindi il nastro 54 riesce a spostarli e a trascinarli in salita verso il tratto 58.

Durante tale risalita, gli oggetti CM dal tratto 58 si ribaltano e ricadono all'indietro sul tratto inclinato 56 (v. freccia RV).

Si deve notare che la ricaduta degli oggetti CM è anche influenzata dal momento ribaltante, o dalla posizione del baricentro, degli oggetti stessi, è quindi più probabile che gli oggetti CM cadano di preferenza secondo una delle due modalità di orientamento.

È perciò opportuno, per avere una maggiore velocità di selezione degli oggetti CM, che la macchina 10 e le successive macchine siano progettate per tenere anche conto della maggiore probabilità di orientamento degli oggetti CM.

La ripetizione di uno o più atterraggi sul tratto 56 rimette in gioco nel processo di discriminazione gli oggetti CM e consente di selezionare quelli che cadono orientati correttamente (prima modalità di orientamento) . Si noti che l'azione di selezione è molto rapida, perché la condizione di orientamento propizio per l'oggetto CM si determina subito dopo e tramite l'arrivo sul nastro 54. Anche la successiva introduzione degli oggetti CM scartate è molto veloce e controllabile per mezzo della velocità del nastro 54: dopo al massimo qualche corsa sul tratto 58 in pratica ogni oggetto CM si orienta come voluto ed esce dal nastro 54. Ne risulta che un lotto di capsule CM viene completamente orientato e raccolto in un tempo molto breve.

La forma specifica degli oggetti da orientare non è critica, purché abbiamo un lato su cui poggiare con caratteristiche di attrito diverse da ogni altra possibile superficie di appoggio. Per esempio possono avere un lato su cui poggiare con area inferiore ad ogni altra possibile superficie di appoggio.

Il nastro 54 può essere a profilo guidato fisso oppure adattabile a oggetti diversi regolando l'inclinazione del tratto 56 e/o del tratto 58.

Le figure 5 e 6 mostrano schematicamente un esempio di regolazione per l'inclinazione dei suddetti tratti 56 e 58. Un nastro 200 ha come in precedenza un tratto inclinato 202 per ricevere gli oggetti CM e un tratto più inclinato 204 per farli ribaltare. Il nastro 200 è rinviato da tre rulli (o pulegge o ruote) RI, R2, R3, di cui l'ultimo, all'estremità superiore del nastro 200, ha un asse di rotazione regolabile in posizione lungo un arco RC. Due ruote dì rinvio W1 sono montate in contatto con bordi opposti del nastro 200 in un suo punto intermedio, e sono regolabili in posizione lungo la verticale (v. freccia K). Le ruote W1 stabiliscono principalmente la pendenza del tratto 202, determinano un cambio di direzione del nastro 200 e il rullo R3 stabiliscono principalmente la pendenza del tratto 204.

La presente invenzione è stata descritta secondo forme preferite di realizzazione, ma varianti equivalenti possono essere concepite senza uscire dall'ambito di protezione offerto dalle rivendicazioni che seguono.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Macchina (10) per orientare oggetti (CM) aventi lati di appoggio con diverse caratteristiche di forma, scabrosità o attrito, per esempio oggetti a forma di coppa, vaschetta, calotta, comprendente un nastro trasportatore (54, 200) dotato di un primo tratto inclinato (56, 202) e un secondo tratto più inclinato verso la verticale (58, 204), detto nastro (54, 200) essendo dotato di un movimento di traslazione (F4) verso l'alto, caratterizzata dal fatto che detto nastro (54, 200) comprende mezzi (60, 62) per esercitare una forza di attrito che lascia scivolare verso il basso gli oggetti (CM) che si trovano sulla superficie del primo tratto inclinato (56, 202), quando sono orientati secondo una predeterminata direzione, e che sposta verso l'alto gli oggetti (CM) che si trovano sulla superficie del primo tratto inclinato (56, 202), quando sono orientati secondo una qualsiasi altra direzione.
2. 2. Macchina secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi per esercitare una forza di attrito comprendono una superficie dotata di setole, disposte uniformemente o a ciuffi (62), oppure una superficie (60) dotata di predeterminate caratteristiche di attrito in relazione agli oggetti (CM) da selezionare, per esempio può avere una superficie liscia, oppure levigata, oppure con una determinata rugosità, oppure in un materiale tale da offrire un predeterminato coefficiente di attrito in relazione agli oggetti (CM) da selezionare.
3. 3. Macchina secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto primo tratto inclinato (56) presenta un angolo a di inclinazione compreso fra circa 5'° e 30° rispetto ad un piano orizzontale (P).
4. 4. Macchina secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto primo tratto inclinato (56) presenta un angolo a di circa 15° rispetto ad un piano orizzontale (P).
5. 5. Macchina secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto secondo tratto (58) presenta un profilo che si impenna fino a raggiungere la verticale, oppure presenta un profilo che si impenna oltre la verticale, cioè detto secondo tratto (58) ha almeno una porzione a sbalzo.
6. 6. Macchina secondo una delle rivendicazioni precedenti, comprendente mezzi per regolare l'inclinazione (Rl-R3, W1) del primo tratto inclinato (202) e/o del secondo tratto inclinato (204) rispetto ad un piano orizzontale (P).
7. 7. Macchina secondo la rivendicazione 6, in cui detti mezzi per regolare l'inclinazione comprendono un primo elemento girevole di rinvio (R3), per l'estremità superiore del nastro (200), che ha un asse di rotazione regolabile in posizione, e un elemento girevole di rinvio (Wl) montato per contattare e rinviare il nastro in un suo punto intermedio, in modo che il punto intermedio diventi un punto di cambiamento di pendenza del nastro (200).
8. 8. Metodo per orientare oggetti (CM) aventi lati di appoggio con diverse caratteristiche di forma, scabrosità o attrito, per esempio oggetti a forma di coppa, vaschetta, calotta, comprendente le fasi di: fornire un nastro trasportatore (54, 200), avente una superficie (60) e dotato di un primo tratto inclinato (56, 202) e un secondo tratto più inclinato verso la verticale (58, 204); muovere il nastro trasportatore (54, 200) secondo un verso (F4); depositare detti oggetti (CM) su detto primo tratto inclinato (56, 202); caratterizzato dal fatto di comprendere la fase di: sottoporre gli oggetti (CM) che si trovano sulla superficie (60) del primo tratto inclinato (56, 200) del nastro trasportatore (54) ad una forza tendente a far scivolare detti oggetti (CM) su detta superficie (60), in modo tale che, sfruttando la diversa forza di attrito tra detta superficie (60) e detti oggetti (CM) nei detti diversi lati di appoggio, solo gli oggetti (CM) orientati secondo una prestabilita direzione possano scivolare in direzione opposta al verso di movimento (F4) del nastro trasportatore (54, 200).
9. 9. Metodo secondo la rivendicazione 8, comprendente una fase di ribaltamento degli oggetti (CM) che non sono scivolati in verso opposto al verso di movimento (F4) del nastro trasportatore (54, 200).
10. 10. Metodo secondo la rivendicazione 8 o 9, in cui detta forza tendente a far scivolare detti oggetti (CM) è la componente di forza di gravità degli oggetti (CM) lungo detto primo tratto inclinato (56, 202).
11. 11. Metodo secondo la rivendicazione 10, comprendente la fase di variare la componente di forza di gravità degli oggetti (CM) inclinando diversamente detto primo tratto inclinato (202) del nastro trasportatore (200).
12. 12. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 9 a 11, comprendente la fase di inclinare diversamente detto secondo tratto inclinato (204) del nastro trasportatore (200) in modo da variare detta fase di ribaltamento degli oggetti (CM).