ITBO20130210A1 - Gruppo di presa e trasferimento di contenitori in una macchina imbottigliatrice - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

“GRUPPO DI PRESA E TRASFERIMENTO DI CONTENITORI IN UNA MACCHINA IMBOTTIGLIATRICEâ€

La presente invenzione à ̈ relativa ad un gruppo di presa e di trasferimento di contenitori in una macchina imbottigliatrice.

Come à ̈ noto, nel campo dell’imbottigliamento di liquidi (principalmente nel settore alimentare, ma non solo) sono impiegate macchine imbottigliatrici che permettono di automatizzare e standardizzare i processi di riempimento.

Il riempimento delle confezioni può avvenire in stazioni di tipo rotativo, le quali permettono di non interrompere il movimento all’interno della linea, oppure in stazioni di tipo lineare, nelle quali il flusso delle confezioni deve fermarsi ad ogni ciclo di riempimento.

In entrambi i casi l’ingresso del liquido all’interno dei contenitori dedicati à ̈ regolato mediante una valvola a singolo ugello. Le macchine del primo tipo permettono di ottenere cadenze produttive nettamente più elevate.

Proprio per questo la soluzione maggiormente diffusa in ambito industriale prevede l’utilizzo di una stazione di riempimento rotativa a ciclo continuo che vede l’ingresso dei contenitori vuoti e l’uscita di quelli già riempiti mediante due distinte stelle di distribuzione circolari.

Le stelle di distribuzione, che fungono da raccordo tra l’apparecchiatura per l’imbottigliamento e le apparecchiature adibite alla movimentazione delle bottiglie (ad esempio nastri trasportatori rettilinei), normalmente sono realizzate da dischi in plastica provvisti di una pluralità di sedi circonconferenziali opportunamente sagomate a seconda degli ingombri delle bottiglie che devono contenere.

Questa tipologia di imbottigliamento garantisce continuità di funzionamento ed efficienza.

La sagomatura delle sedi di contenimento à ̈ particolarizzata a seconda della forma e delle dimensioni delle bottiglie stesse. Ne consegue che si devono avere tante sagomature diverse delle sedi quanti sono i diversi tipi di contenitori utilizzati nella macchina riempitrice.

Questo aspetto provoca degli inconvenienti notevoli nel caso di cambio formato dei contenitori da riempire. Difatti, in generale quando si cambia il formato dei contenitori bisogna, di conseguenza, cambiare anche la stella di distribuzione.

Tali sostituzioni comportano dei notevoli costi di manodopera e dei tempi morti di produzione a causa del fermo macchina.

A questo si devono aggiungere gli oneri di gestione dei vari formati, ad esempio i costi di magazzino.

Pertanto, oggetto principale della presente invenzione à ̈ quello di realizzare un gruppo di presa e di trasferimento di contenitori in una macchina imbottigliatrice il quale sia esente dagli inconvenienti sopra descritti e, nello stesso tempo, sia di facile ed economica realizzazione.

Ulteriore oggetto della presente invenzione à ̈ quello di fornire una macchina riempitrice che contenga almeno un gruppo di presa e di trasferimento di tipo innovativo.

Il gruppo di presa e di trasferimento di contenitori oggetto principale della presente invenzione si basa sull’utilizzo di più bracci rotanti culminanti con un sistema di presa universale; il sistema di presa afferra la parte superiore della bottiglia, fa ruotare la bottiglia e la inserisce in una sede di riempimento appartenente all’apparecchiatura di imbottigliamento.

Come sarà visto meglio nella descrizione dettagliata della presente invenzione i contenitori che arrivano da un sistema di movimentazione precedente (per esempio, un sistema a nastro trasportatore), dopo essere stati opportunamente cadenzati, vengono presi ad uno ad uno sulla parte superiore mediante specifici organi di presa; i contenitori sono poi spostati dalla loro traiettoria originale rettilinea e, con movimento circolare, posti sulla traiettoria desiderata.

Ovviamente tale procedura può essere replicata ogni qual volta si rendesse necessario modificare la traiettoria dei contenitori.

Il sistema di presa, cioà ̈ la pinza, si avvicina alla bottiglia in condizioni di apertura. Il movimento rotatorio del braccio corrispondente à ̈ sincronizzato con quello del sistema di movimentazione, affinché ci sia una perfetta corrispondenza tra il sistema di presa ed il collo della bottiglia.

Il meccanismo ha precisi angoli di funzionamento in cui gli organi di presa passano dalla fase di chiusura a quella di apertura (con conseguente rilascio dei contenitori).

Il bloccaggio a morsa di ogni singola bottiglia à ̈ garantito da un sistema di tensionamento elastico.

Le bottiglie percorrono una distanza angolare dopo di che vengono progressivamente rilasciate sul successivo sistema di movimentazione, una bottiglia per ogni sede. La particolarità di questo sistema di presa sta nella compatibilità con molti formati diversi di bottiglia. Difatti, come si vedrà in maggior dettaglio nella descrizione di una forma preferita di attuazione dell’invenzione, l’altezza del gruppo di presa e trasferimento à ̈ regolabile con la finalità di adattarsi ai diversi formati dei contenitori.

Sul collo della bottiglia à ̈ assicurata sempre la massima presa possibile, indipendentemente dal suo diametro. Questo à ̈ reso possibile dal sistema di tensionamento elastico che garantisce sempre un’adeguata forza di serraggio su ogni estremità del sistema di presa.

Pertanto, secondo la presente invenzione viene realizzato un gruppo di presa e di trasferimento di contenitori secondo quanto rivendicato nella rivendicazione 1, oppure in una qualsiasi delle rivendicazioni dipendenti, direttamente o indirettamente, dalla rivendicazione 1.

Inoltre, la presente invenzione contempla anche la realizzazione di una macchina imbottigliatrice comprendente almeno un gruppo di presa e di trasferimento di contenitori di tipo innovativo.

Per una migliore comprensione della presente invenzione, viene ora descritta una forma di realizzazione preferita, a puro titolo di esempio non limitativo e con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

- la figura 1 illustra una vista schematica in pianta di una macchina imbottigliatrice dotata di almeno un gruppo di presa e trasferimento di contenitori realizzato secondo i dettami della presente invenzione;

- la figura 2 mostra una vista schematica tridimensionale del gruppo di presa e trasferimento di contenitori utilizzato nella macchina imbottigliatrice di cui alla figura 1;

- la figura 3 illustra una vista in pianta del gruppo di presa e trasferimento di figura 2;

- la figura 4 mostra una vista frontale del gruppo di presa e trasferimento di figura 2;

- la figura 5 illustra una vista laterale del gruppo di presa e trasferimento di figura 2;

- la figura 6 mostra una vista schematica tridimensionale di una porzione di un dispositivo di presa utilizzato vantaggiosamente nel gruppo di presa e trasferimento di cui alle figure 2-5;

- la figura 7 illustra una vista schematica in pianta della porzione del dispositivo di presa di figura 6 in una prima configurazione di chiusura; e

- la figura 8 mostra una vista schematica in pianta della porzione del dispositivo di presa di figura 6 in una seconda configurazione di apertura.

In figura 1, con 10 si à ̈ indicata, nel suo complesso, una macchina imbottigliatrice comprendente un gruppo 100 di presa e trasferimento di contenitori realizzato secondo la presente invenzione.

Nella fattispecie, la macchina imbottigliatrice 10 comprende un gruppo di carico 100A delle bottiglie vuote in una apparecchiatura di imbottigliamento 200 (mostrata solo schematicamente), ed un gruppo di scarico 100B della bottiglie piene 30 dalla apparecchiatura di imbottigliamento 200.

In particolare, una apparecchiatura di trasporto 250 a nastro trasportatore fa avanzare le bottiglie vuote 20 lungo una traiettoria rettilinea (freccia (F1)) verso una apparecchiatura di cadenzamento 270 in corrispondenza della quale le bottiglie vuote 20 sono poste a passo tra di loro.

In maniera nota, le bottiglie vuote 20 vengono prese, una per volta, dal gruppo di carico 100A che alimenta la suddetta apparecchiatura di imbottigliamento 200, in cui avviene il loro riempimento mediante dispositivi non rappresentati di tipo noto.

Le bottiglie vengono poi trasferite, come bottiglie piene 30, dall’apparecchiatura di imbottigliamento 200 di nuovo all’apparecchiatura di trasporto 250 e quindi avanzate verso una stazione di imballaggio (non mostrata) (freccia (F2)).

Anche l’apparecchiatura di imbottigliamento 200 à ̈ di tipo noto e fa avanzare le bottiglie (dapprima vuote e poi piene) lungo un tragitto circolare (freccia (F3)).

In altre parole, le bottiglie dapprima percorrono un percorso rettilineo (freccia (F1)), poi vengono prese, ad una ad una, dal gruppo di carico 100A e trasferite all’apparecchiatura di imbottigliamento 200 dove seguono un percorso circolare (freccia (F3)).

Le bottiglie ormai piene vengono poi di nuovo trasferite dall’apparecchiatura di imbottigliamento 200 di nuovo all’apparecchiatura di trasporto 250 per mezzo del gruppo di scarico 100B. Da qui le bottiglie piene 30 riprendono il loro primitivo percorso lineare (freccia (F2)) verso una stazione di imballaggio (non mostrata).

Un gruppo 100 di presa e trasferimento di contenitori realizzato secondo la presente invenzione à ̈ stato rappresentato in maggior dettaglio nelle allegate figure 2-5.

I gruppi 100A e 100B sono identici per cui descrivendo un generico gruppo 100 e come se si fossero descritti i gruppi 100A e 100B stessi.

Con particolare riferimento alla figura 2, il gruppo 100 comprende un basamento principale 101 provvisto di un ripiano orizzontale 102 a cui sono fissate due colonne parallele 103 che si estendono verso l’alto. Il basamento principale 101 à ̈ fissato tramite mezzi meccanici noti al telaio della macchina imbottigliatrice 10.

Sulla sommità delle due colonne 103 à ̈ fissata, con mezzi noti, una piastra 104 parallela al ripiano orizzontale 102. Al ripiano orizzontale 102 ed alla piastra 104 à ̈ fissata una squadretta 105 con la finalità di migliorare la stabilità della struttura (figura 5).

Sulla piastra 104 Ã ̈ montato un motore elettrico 106 atto a mettere in rotazione una vite-senza-fine 106A che si estende verso il basso e parallelamente alle due colonne 103.

L’estremità inferiore della vite-senza-fine 106A à ̈ supportata da un cuscinetto 107 (figura 2) inserito in una apposita sede realizzata sul ripiano orizzontale 102.

La parte filettata della vite-senza-fine 106A si ingrana con una madrevite (non mostrata), la quale si trova all’interno di una slitta 108 dalla quale aggetta una mensola 109.

La slitta 108 presenta due fori passanti 108A, 108B (figura 2), aventi assi verticali, ed in uso attraversati dalle due colonne 103.

In altre parole, per effetto delle rotazioni della vite-senza-fine 106A e della sua azione sulla madrevite della slitta 108, tale slitta 108 si sposterà verticalmente secondo direzioni e versi dati da una freccia a doppia punta (F4) (figure 2 e 5).

Gli spostamenti della slitta 108 inducono analoghi spostamenti della mensola 109.

Alla estremità libera della mensola 109, a sua volta, à ̈ attaccato un dispositivo di apertura/chiusura 110 di una pluralità di pinze 115A, 115B, 115C.

Più in particolare, il dispositivo di apertura/ verticale e quindi parallelo alle colonne 103 ed alla vitesenza-fine 106A.

Si noti che nella fattispecie le pinze 115 del dispositivo di apertura/chiusura 110 sono soltanto tre (cioà ̈: 115A, 115B, 115C); tuttavia, in altre applicazione, può essere utilizzato un numero diverso di pinze 115 (comunque almeno in numero di due).

Alla mensola 109 à ̈ solidale una camma 112 che sovrasta una lastra 113 trilobata solidale all’albero 111. Su ciascun lobo della lastra 113 viene realizzato un foro passante 114A, 114B, 114C (figure 7, 8).

Al centro della lastra 113 vi à ̈ un foro passante 113A (figura 6) in uso attraversato dall’albero 111 (figura 2).

In altre parole, l’albero 111 porta la lastra 113 che può ruotare, intorno all’asse (Z) relativo all’albero 111 stesso.

Inoltre, ciascun foro passante 114A, 114B, 114C serve a bloccare, con metodi noti, una corrispondente asta 120A, 120B, 120C (figura 4) alla lastra 113 trilobata. Le tre aste 120A, 120B, 120C si estendono verticalmente verso il basso dalla lastra 113.

Ciascuna asta 120A, 120B, 120C, a sua volta, può scorrere in un corrispondente astuccio 121A, 121B, 121C portato da un piattello 122 attaccato alla estremità di un albero 123 posto in rotazione, intorno ad un asse verticale (Z) (figure 2, 5) da un meccanismo (non illustrato) in sincronismo con l’apparecchiatura di trasporto 250 e l’apparecchiatura di cadenzamento 270 (figura 1).

La slitta 108, la mensola 109, l’albero 111, la camma 112, la lastra 113 e le tre aste 120A, 120B, 120C formano un equipaggio mobile 160 atto ad essere traslato verticalmente (secondo la freccia (F4)) per effetto della rotazione della vite-senza-fine 106A realizzata dal motore elettrico 106.

Pertanto, tramite l’azionamento del motore elettrico 106, opportunamente comandato da una centralina elettronica (non mostrata) in cui l’operatore ha impostato i parametri d’ingresso del ciclo di riempimento, viene variata una altezza (H) (figura 5) (secondo la freccia (F4)) delle pinze 115A, 115B, 115C rispetto ad una superficie di riferimento (Φ), tale superficie di riferimento (Φ) non à ̈ altro che il piano del nastro trasportatore dell’apparecchiatura di trasporto 250 (figura 1).

Nel movimento verticale dell’equipaggio mobile 160, la slitta 108 scorre sulle colonne parallele 103, mentre ciascuna asta 120A, 120B, 120C scorre in un corrispondente astuccio 121A, 12B, 121C.

Si noti, inoltre, che le tre pinze 115A, 115B e 115C sono solidali, come sarà visto meglio in seguito, alla lastra 113.

Pertanto, una qualsiasi rotazione del piattello 122 intorno all’asse (Z) (freccia (R)) indurrà, per il tramite della rotazione delle aste 120A, 120B, 120C, una analoga rotazione della lastra 113 e quindi delle pinze 115A, 115B e 115C ad essa solidali; pertanto, le pinze 115A, 115B e 115C ruotando (sempre secondo la freccia (R)) passano davanti alla camma 112, la quale rimane ferma perché, come à ̈ stato detto in precedenza, à ̈ solidale alla mensola 109.

Come vedremo, il passaggio di ciascuna pinza 115A, 115B e 115C davanti al profilo della camma 112, che resta sempre ferma, comporta l’apertura o la chiusura diacronica di ciascuna pinza 115A, 115B e 115C.

In questo contesto con il termine “diacronica†si intende ribadire il concetto che quando la pinza 110A à ̈ chiusa, le altre due pinze 110B e 110C possono essere già aperte, e viceversa.

Come mostrato in maggior dettaglio nelle allegate figure 6, 7, 8, ogni pinza 115 comprende una mensola 170 solidale alla lastra 113; la mensola 170 si estende radialmente verso l’esterno rispetto all’asse (Z).

Sulla mensola si trova un binario 171 su cui può scorrere un pattino 172 secondo una direzione e due versi definiti da una freccia (F5).

Sul pattino 172 à ̈ montato un rollino di spinta 173 soggetto all’azione del profilo della camma 112 (vedi oltre).

Sempre sul pattino 172 Ã ̈ montato un perno 173A su cui sono infulcrate due manovelle 174, 175.

Alla manovella 174 Ã ̈ infulcrato un primo organo di presa 176 per mezzo di una cerniera 177, mentre, analogamente, alla manovella 175 Ã ̈ infulcrato un secondo organo di presa 178 per mezzo di una cerniera 179.

A loro volta, i due organi di presa 176, 178 sono infulcrati tra di loro mediante una cerniera 180.

Dall’osservazione delle figure 6, 7, 8 si può notare che il primo organo di presa 176 comprende una biella 176A che termina con una relativa ganascia 176B, mentre il secondo organo di presa 178 comprende una biella 178A che termina con una relativa ganascia 178B. Le due ganasce 176B e 178B sono affacciate l’una all’altra e definiscono tra di loro uno spazio 181 di presa, che nella fattispecie ha una forma romboidale.

Nel trasferimento alla/dalla apparecchiatura di trasporto 250 a nastro trasportatore del contenitore vuoto 20, o, rispettivamente, del contenitore pieno 30, il collo del contenitore viene stretto dalle due ganasce 176B, 178B nello spazio 181.

Come mostrato sempre nelle figure 6, 7, 8 la biella 176A termina con una rispettiva bussola 176A*, mentre la biella 178A termina con una rispettiva bussola 178A*.

Come illustrato in maggior dettaglio in figura 6, le due bussole 176A*, 178A* sono collegate tra di loro da due molle 182, 183 poste al di sotto della mensola 170.

Comparando le due configurazioni della pinza 115 illustrate nelle figure 7 e 8, si può notare che nel passaggio dalla configurazione di “pinza chiusa†(figura 7) alla configurazione di “pinza aperta†(figura 7) le due bussole 176A*, 178A* si allontanano tra di loro e conseguentemente le due molle 182, 183 si allungano (figura 8). Questo succede quando il rollino di spinta 173 entra in contatto con un tratto circolare 112A della camma 112 (figura 8).

Quando, invece, durante la rotazione della lastra 113 il rollino di spinta 173 non à ̈ in contatto con il tratto circolare 112A le due bussole 176A*, 178A* si avvicinano l’una all’altra per effetto dell’azione elastica delle due molle 182, 183.

In maniera conosciuta, l’ampiezza dell’angolo del settore circolare relativo al tratto circolare 112A viene scelto in modo che le aperture/chiusure delle due pinze 115A, 115B avvengano in maniera sincronizzata all’alimentazione delle bottiglie o l’alimentazione delle stesse dalla/alla apparecchiatura di trasporto 250 (figura 1).

Il principale vantaggio del gruppo di presa e trasferimento di contenitori sopra descritto à ̈ riassumibile nel fatto che, ad ogni cambio di produzione, l’operatore potrà pre-impostare velocemente, preferibilmente tramite un pannello a bordo macchina, la configurazione prescelta (altezza bottiglia, diametro di imboccatura della bottiglia, livello massimo di riempimento della bottiglia e tipo di liquido di riempimento ecc.). Ciò ha come conseguenza che i tempi di approntamento della macchina imbottigliatrice sono estremamente contenuti e non sono richiesti interventi meccanici da parte dell’operatore.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Gruppo (100, 100A, 100B) di presa e trasferimento di contenitori (20, 30) in transito caratterizzato dal fatto di comprendere un dispositivo di apertura/chiusura (110) di almeno una pinza (115, 115A, 115B) montato su un equipaggio mobile (160); detto equipaggio mobile (160) essendo atto ad essere traslato verticalmente per variare l’altezza (H) di detto dispositivo di apertura/chiusura (110) rispetto ad una superficie di riferimento (Φ), in modo tale da adattare tale altezza (H) alle caratteristiche di detti contenitori (20, 30) in transito.
2. 2. Gruppo (100, 100A, 100B), come rivendicato alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto equipaggio mobile (160) comprende, inoltre, almeno una slitta (108), almeno una mensola (109), almeno un albero (111), almeno una camma (112), almeno una lastra (113) ed almeno una asta (120A, 120B, 120C).
3. 3. Gruppo (100, 100A, 100B), come rivendicato alla rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto equipaggio mobile (160) Ã ̈ atto ad essere traslato verticalmente ((F4)) per effetto della rotazione di un gruppo vite-senza-fine (106A) ingranato con una madrevite realizzata in detta slitta (108).
4. 4. Gruppo (100, 100A, 100B), come rivendicato alla rivendicazione 2 o alla rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di apertura/chiusura (110) Ã ̈ solidale a detta mensola (109) per mezzo di detto albero (111) che ruota in essa, verticale e quindi parallelo a colonne (103) e a detto gruppo vite-senza-fine (106A).
5. 5. Gruppo (100, 100A, 100B), come rivendicato alla rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che l’apertura/chiusura di detta almeno una pinza (115, 115A, 115B, 115C) sono date dal periodico contatto del profilo (112A) di detta camma (112) con un rollino di spinta (173) agente su due ganasce (176B, 178B), affacciate l’una all’altra e definenti tra loro uno spazio (181) di presa.
6. 6. Gruppo (100, 100A, 100B), come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni 2-5, caratterizzato dal fatto che a detta mensola (109) Ã ̈ solidale detta camma (112) che sovrasta detta lastra (113) trilobata solidale a detto albero (111); su ciascun lobo di detta lastra (113) trilobata essendo realizzato un foro passante (114A, 114B, 114C).
7. 7. Gruppo (100, 100A, 100B), come rivendicato alla rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che al centro di detta lastra (113) trilobata vi à ̈ un foro passante (113A) in uso attraversato da detto albero (111).
8. 8. Gruppo (100, 100A, 100B), come rivendicato alla rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che ciascun foro passante (114A, 114B, 114C) serve a bloccare una corrispondente asta (120A, 120B, 120C) a detta lastra (113) trilobata.
9. 9. Gruppo (100, 100A, 100B), come rivendicato alla rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che ciascuna asta (120A, 120B, 120C), a sua volta, à ̈ atta a scorrere in un corrispondente astuccio (121A, 121B, 121C) portato da un piattello (122) solidale alla estremità di un albero (123) posto in rotazione, intorno ad un asse verticale (Z) da un meccanismo in sincronismo con una apparecchiatura di trasporto (250) ed una apparecchiatura di cadenzamento (270).
10. 10. Macchina imbottigliatrice (10) caratterizzata dal fatto di comprendere almeno un gruppo (100, 100A, 100B) di presa e trasferimento di contenitori (20, 30) in transito come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni 1-9.