ITBO940573A1

ITBO940573A1 - Metodo ed apparato per il controllo dinamico del peso di piccoli prodotti provenienti da una macchina automatica ad alta produzione,

Info

Publication number: ITBO940573A1
Application number: IT94BO000573A
Authority: IT
Inventors: Aristide Cane; Angiolino Ribani
Original assignee: Ima Spa
Priority date: 1994-12-23
Filing date: 1994-12-23
Publication date: 1996-06-23
Also published as: WO1996020390A1; IT1273862B; TW288102B; ITBO940573A0; ZA9510503B

Abstract

Le capsule vengono alimentate in fila indiana e ad una per volta in un sistema (1) di centrifugazione di cui sono noti la velocità ed il raggio di rotazione ed ogni capsula centrifugata viene portata a cooperare con almeno un traduttore (13) di qualsiasi tipo, fisso o dinamico, atto a rilevare la spinte centrifuga esercitata dalla capsula stessa che poi viene lasciata libera e scaricata. Il segnale prodotto dal detto trasduttore, viene elaborato da parte di una unità (14) che rileva il peso reale della capsula, che lo confronta con parametri di accettabilità e che può comandare l'attivazione di un dispositivo (18) atto a separare le capsule di peso accettabile da quelle di peso inaccettabile o che può essere impiegata per altri scopi.

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale, dal titolo: "Metodo ed apparato per il controllo dinamico del peso di piccoli prodotti provenienti da una macchina automatica ad alta produzione, ad esempio di capsule di gelatina piene"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Il trovato fa riferimento alle opercolatrici ad elevata produzione adibite al riempimento di capeule di gelatina con prodotti medicinali, farmaceutici o d'altro tipo, oppure alle macchine adibite alla produzione di compresse ad uso farmaceutico od alimentare. Nel seguito si farà riferimento per comodità alle sole opercolatrici ed alle capsule, senza però escludere qualsiasi altro tipo di macchine e di prodotti.

Le capsule riempite dalle opercolatrici, debbono essere controllate nel peso e questo problema, a causa della elevatissima produzione delle attuali opercolatrici e dell'impiego di sistemi statici di controllo del peso, viene attualmente risolto suddividendo la produzione della macchina in lotti e sottoponendo le capsule di ogni lotto ad un controllo statistico di peso che progressivamente rileva il comportamento di tutte le stazioni di lavoro della opercolatrice . Se il controllo statistico di peso non rileva valori che escono dalle tolleranze prestabilite, il lotto viene abilitato per le successive fasi di lavoro, ad esempio per il confezionamento od altre, mentre, in caso, contrario, il lotto viene isolato e le capsule che lo compongono possono essere scartate o controllate lentamente nel peso ad una ad una tramite apparati automatici, cosi che lo scarto risulti limitato alle sole capsule di peso improprio.

E' evidente come le soluzioni attuali di controllo del peso delle capsule piene, non siano attendibili in assoluto, in quanto le capsule stesse vengono controllate in modo statistico e non ad una ad una.

Sono stati fatti dei tentativi per controllare il peso di tutte le capsule piene prodotte da una opercolatrice, con un sistema di pesatura dinamico. E' noto ad esempio un metodo dinamico di pesatura in cui le capsule vengono fatte passare in fila indiana attraverso un campo elettrico, mentre dei mezzi provvedono a rilevare le variazioni del detto campo, ad esempio delle variazioni di capacità elettrica che possono variare in funzione della massa dielettrica dell'insieme della capsula e del prodotto in questa alloggiato. Questo metodo non è però affidabile e suscettibile di applicazione industriale, in quanto le misure effettuate possono essere modificate da variazioni di temperatura e/o di umidità ambiente e dal tipo e/o dalla collocazione del prodotto all'interno delle capsule.

Il trovato propone il seguente metodo per il controllo dinamico e veloce del peso delle capsule piene prodotte da una opercolatrice.

Il peso delle capsule viene amplificato per centrifugazione da parte di un sistema di cui è nota la velocità di rotazione ed il raggio di rotazione della capsula e viene impiegato un qualsiasi adatto trasduttore per rilevare l'entità della spinta centrifuga esercitata dalla capsula in rotazione e per generare un segnale elettrico porporzionale a questo parametro, che sarà direttamente proporzionale oltre che al peso stesso della capsula, anche al quadrato della velocità di rotazione della capsula medesima e che pertanto sarà tanto più grande quanto maggiore è la detta velocità di rotazione. Poiché sono noti i parametri di amplificazione connessi alla rotazione, sarà possibile risalire con una facile elaborazione elettronica del segnale prodotto dal detto trasduttore, ad un segnale corrispondente al peso reale della capsula centrifugata e poi scaricata. Questo segnale di peso reale viene confrontato elettronicamente con valori limite prestabiliti ed il risultato di questo confronto può essere impiegato per attivare o disattivare dei mezzi atti a dividere le capsule di peso accettabile da quelle di peso improprio o potrà essere impiegato per altri scopi. I vantaggi che derivano da questo metodo possono essere cosi compendiati:

a) Le variazioni di peso per le quali una capsula piena può essere ritenuta accettabile o non accettabile, sono dell'ordine di pochi milligrammi e per rilevare questi valori, i sistemi usuali di pesatura verrebbero influenzati dalle vibrazioni indotte dai mezzi preposti alla movimentazione delle capsule. Il metodo secondo l'invenzione, consente di amplificare il peso della capsula e di rilevare una grandezza fisica di tipo dinamico (la spinta centrifuga), proporzionale al peso stesso e di entità molto superiore al disturbo dinamico indotto dalle vibrazioni dei sistemi di movimentazione delle capsule, cosi che il segnale del peso amplificato emerge dal segnale di disturbo e può essere facilmente rilevato nei valori di picco;

- b) Il nuovo metodo si presta per l'impiego di un trasduttore di rilevamento dinamico della spinta centrifuga esercitata dalle capsule in rotazione, non montato a bordo del sistema di rotazione delle capsule stesse e che per questo può essere isolato dalle vibrazioni indotte da tale sistema di rotazione;

- c) Il nuovo metodo si presta per controllare il peso di un flusso veloce di capsule, ad esempio fin sull'ordine delle 1500-2000 al minuto primo, per cui può essere impiegato per rilevare in tempo reale il peso delle capsule prodotte dalle attuali opercolatrici a giostra ad alta produzione;

- d) Il nuovo metodo è di tipo prettamente elettromeccanico, di elevata affidabilità e quindi suscettibile di sicura applicazione industriale. I sistemi di elaborazione elettronica dei dati provenienti dal trasduttore di spinta centrifuga, possono tener conto di eventuali variazioni in tempo reale della velocità di rotazione delle capsule pesate e possono modificare il loro operato in presenza di tali variazioni.

Maggiori caratteristiche del trovato, ed i vantaggi che ne derivano, appariranno meglio evidenti dalla seguente descrizione di una forma preferita di realizzazione dello stesso, illustrata a puro titolo di esempio, non limitativo, nelle figure delle due tavole allegate di disegno, in cui:

- la fig. 1 illustra schematicamente, in pianta dall'alto e con parti in sezione, una prima esecuzione dell ' apparato secondo l ' invenzione ;

- la fig, 2 illustra l'apparato di figura 1 sezionato secondo la linea II-XI;

- la fig. 3 illustra con la stessa vista di figura 2, una variante esecutiva dell'apparato.

Dalle figure 1 e 2 si rileva che l'apparato comprende una girante 1 costituita da una ruota o da due raggi contrapposti, calettata su un albero verticale 2 sostenuto girevolmente tramite cuscinetti 3 da un piatto orizzontale e fisso 4, avente in pianta una conformazione tonda e dotato perimetralmente di una spondina rialzata di contenimento 5, con un primo tratto 105 la cui parete interna è a breve distanza dalle estremità della detta girante, con un secondo tratto 205 la cui parete interna è maggiormente distanziata dalle stesse estremità della girante e che è interrotta in un tratto di giusta ampiezza 305.

I raggi contrapposti della girante 1, hanno un profilo laterale a doppio spiovente e sono congiunti ad un rialzo assiale 101 come dalla figura 2, dotato assialmente di un canale 6 di diametro opportunamente superiore a quello esterno delle capsule 10 da pesare, che da parte di mezzi noti 7 vengono alimentate in fila indiana in tale canale, con un orientamento casuale o con un orientamento costante e preordinato, ad esempio tutte col fondello o col coperchio orientato in avanti.

11 canale 6 prosegue verso il basso con un andamento curvo 106 che si estende lungo uno dei raggi della girante 1 e che termina alla estremità di tale raggio, con un tratto 206 sostanzialmente orizzontale, di lunghezza sostanzialmente uguale a quella di una capsula e diviso dal canale a monte da un taglio trasversale 8 che interessa parzialmente il raggio della girante, che è ad esempio aperto vero il basso e che visto in pianta ha una conformazione arcuata con centro sull'asse dell'albero 2. Durante la rotazione della girante nel senso indicato in figura 1 dalle frecce 9, il taglio 8 viene impegnato da una lama arcuata 11, solidale al piatto 4 e che ha in pianta una conformazione a settore di cerchio, con centro nell'asse dell'albero 2. La lama II inizia con una estremità preferibilmente rastremata III in corrispondenza della zona consecutiva 12 dei tratti 105-205 della parete interna della spondina di contenimento 5 (vedi oltre) e termina dopo l'apertura 305 di tale sponda.

Al termine del tratto 205 di spondina 5 ed in prosecuzione complanare a questa o con altra adatta disposizione, è previsto almeno un trasduttore di pesatura 13, di qualeiasi adatto tipo, ad esempio un accelerometro di tipo mono o multiassiale , collegato ad una unità logica di elaborazione 14, con relativo ingresso di alimentazione 15, che è preferibilmente predisposta per rilevare la fase e la velocità di rotazione della girante 1 con collegamento al gruppo 16 di rotazione della stessa girante e che operando secondo un algoritmo prestabilito, fornisce alla propria uscita 17 un segnale elettrico proporzionale al peso della capsula 10 nel momento in cui questa transita a contatto col trasduttore 13. Se i trasduttori sono più d'uno e vengono interessati in successione dalla capsula centrifugata, l'unità 14 provvederà ad effettuare la media dei valori acquisiti dai vari trasduttori.

Il funzionamento dell'apparato cosi concepito è semplice ed evidente. La girante 1 ruota in continuo nel senso indicato dalla freccia 9, con velocità prestabilta e costante. Le capsule 10 alimentate in fila indiana nel canale 6, scendono per gravità e per forza centrifuga si portano verso _la parte terminale 206 di tale canale, dove vengono trattenute dall'appoggio contro la spondina di contenimento 5. Durante la rotazione della girante nel senso 9, la capsula di testa della fila viene separata da quella che segue dall'inserimento tra tali capsule della lama 11, essendo tale inserimento agevolato dalla conformazione rastremata di estremità 111 della detta lama ed 'eventualmente anche da un soffio d'aria erogato da questa stessa estremità che sarà provvista di apposite canalizzazioni interne, non illustrate, collegate ad una sorgente di aria compressa, il tutto in modo intuibile e facilmente realizzabile dai tecnici del ramo. In giusta fase con l'inserimento della estremità 111 della lama 11 tra le capsule, il raggio della girante che porta le capsule stesse, cessa di cooperare con la porzione di spondina 105 ed inizia la cooperazione con la porzione più larga 205 della stessa spondina 5, così che la capsula di testa separata dalle altre e posta all'esterno della lama di separazione 11, si allontana opportunamente da tale lama e rimane esclusivamente in appoggio contro la spondina 5. Nella rotazione sulla spondina 5, la capsula separata si carica di energia potenziale per effetto della rotazione stessa e quando tale capsula coopera col sensore 13, questo rileva la spinta centrifuga esercitata su di esso dalla capsula medesima e la trasforma in un segnale elettrico proporzionale.

Dopo la cooperazione col trasduttore 13, la capsula presente nel tratto terminale 206 del canale 6 della girante, incontra la interruzione 305 della spondina di contenimento ed abbandona la girante stessa per effetto della forza centrifuga, transitando ad esempio in corrispondenza di un erogatore 18 di aria compressa che può essere attivato sii comando dell'unità 14. Il segnale prodotto dal trasduttore 13 durante il passaggio su questo della capsula 10, viene elaborato dall'unità 14 che rileva il peso reale della capsula stessa e lo confronta con valori prestabiliti di accettabilità. Se il peso rilevato è corretto, l'erogatore 18 rimane inattivo, mentre viene attivato in caso contrario, per colpire la capsula di peso inaccettabile con un getto d'aria che la farà deviare dalla traiettoria percorsa dalle capsule di peso corretto, obbligandola a cadere in una zona separata.

Resta inteso che altre soluzioni possono essere impiegate per separare le capsule di peso corretto da quelle di peso non accettabile e resta altresì inteso che l'apparato di cui trattasi deve intendersi protetto anche se impiegato, in combinazione alla separazione dianzi detta, per altri scopi, ad esempio per comandare la regolazione automatica dei dosatori di riempimento delle capsule.

Il raggio inattivo della girante è provvisto anch'esso di un taglio trasversale 8 per la non interferenza con la lama 11 ed è dotato di recessi 100 di equilibratura dinamica della girante stessa.

La variante illustrata nella figura 3, mostra una girante 1 predisposta per contenere almeno un canale 6 con una conformazione sinuosa, che termina in corrispondenza della spondina di contenimento 5 con un tratto 206 sostanzialmente verticale ed aperto verso l'esterno con un profilo ad "U" e chiuso dalla detta spondina 5. La lama di separazione 11 è ora disposta orizzontalmente, è solidale alla sommità della spondina 5 e coopera col taglio trasversale 8 che divide il detto tratto 206 del canale 6 e che è ora aperto verso l'esterno. La capsula che giunge a contatto con la spondina 5 e che è separata da quelle soprastanti dalla lama 11, viene distanziata da tale lama da un piccolo gradino ricavato sulla superficie del piatto 4, il tutto in modo intuibile e facilmente realizzabile dal tecnico del ramo. La variante di figura 3 fa sì che le capsule giungano a cooperare col sensore 13 con un contatto laterale e non con un contatto di testa come nella soluzione precedente, quindi con una più ampia distribuzione del peso sul sensore stesso, con una maggiore vicinanza del baricentro della capsula al sensore medesimo e presumibilmente con una maggiore precisione di pesatura, qualunque sia il prodotto posto nelle capsule.

Resta inteso che la descrizione si è riferita ad alcune forme preferite di realizzazione del trovato, al quale possono essere apportate numerose varianti e modifiche, soprattutto costruttive. La distribuzione delle capsule può essere diversamente realizzata su due canali posti su entrambi i raggi contrapposti della girante. La girante a raggi contrapposti può essere sostituita da una ruota, in modo da evitare l'effetto ventola dei raggi e la formazione di correnti d'aria che potrebbero perturbare il funzionamento del trasduttore 13. In combinazione od in alternativa al gradino 12, può essere previsto che il distanziamento della capsula da pesare dalla lama di separazione 11, possa essere realizzato con una adatta profilatura della superficie della lama stessa rivolta ..verso la detta capsula. Il trasduttore 13 può essere di un qualsiasi tipo adatto allo scopo e può rilevare la spinta centrifuga della capsula in modo diretto o con la interposizione di altri mezzi, quali ad esempio mezzi di amplificazione della detta spinta centrifuga, mezzi di compensazione od altri. Il trasduttore 13 può essere di tipo statico od anche di tipo dinamico. Queste e tutte quelle modifiche e gli equivalenti tecnici che sono per altro intuibili dai tecnici del ramo, non esulano dall'ambito del trovato, come sopra esposto, come illustrato e come a seguito rivendicato. Nelle rivendicazioni che seguono, i riferimenti riportati tra parentesi sono puramente indicativi e non limitativi dell'ambito di protezione delle medesime rivendicazioni.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Metodo per il controllo del peso di piccoli prodotti provenienti da una macchina automatica ad elevata produzione, ad esempio di capsule di gelatina piene provenienti da una opercolatrice , caratterizzato dal comprendere : - una fase in cui le capsule vengono fatte ruotare ovvero centrifugate, ad una per volta, su una circonferenza di raggio costante e noto, nonché ad una velocità costante e comunque nota e di valore adeguato, dopo di che le capsule stesse vengono scaricate; - una fase di rilevazione della spinta centrifuga di ogni capsula centrifugata, ed elaborazione di questa o di grandezze derivate, per ottenere un valore corrispondente al peso della capsula medesima, essendo tutti gli altri parametri noti e facilmente discriminabili ; - confronto del peso delle capsule con valori di accettabilità ed elaborazione di un comando per smistare le capsule di peso accettabile da quelle di peso non accettabile e/o per altri scopi richiesti dalla produzione e/o dal successivo impiego delle capsule stesse.
2) Metodo secondo la rivendicazione 1), in cui la velocità di centrifugazione delle capsule è tale per cui la spinta centrifuga alla quale risultano sottoposte le capsule stesse, sia di entità superiore ai disturbi dinamici provocati dalla rotazione delle capsule medesime, cosi da poter essere rilevata ad esempio nei valori di picco.
3) Metodo secondo la rivendicazione 1), in cui le capsule centrifugate hanno un orientamento costante e prestabilito.
4) Metodo secondo la rivendicazione 3), in cui le capsule centrifugate sono orientate col loro asse longitudinale perpendicolarmente o quasi nei confronti dell'asse attorno al quale sono fatte ruotare.
5) Metodo secondo la rivendicazione 3), in cui le capsule centrifugate sono orientate con loro asse parallelamente o quasi nei confronti dell'asse attorno al quale sono fatte ruotare.
6) Apparato particolarmente adatto per l'attuazione del metodo di cui alle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal comprendere: dei mezzi di centrifugazione (1) per portare le capsule da pesare, ad una per volta, a ruotare su una circonferenza di raggio costante e noto, nonché ad una velocità costante ed anch'essa nota e di valore adeguato ; - dei mezzi (5-11) per alimentare le capsule ad una per volta ai mezzi di centrifugazione di cui al punto precedente; - dei mezzi (13) per rilevare la spinta centrifuga della capsula centrifugata; - dei mezzi (305) per scaricare la capsula centrifugata e della quale è stata controllata la spinta centrifuga; - dei mezzi (14) per elaborare il segnale proveniente dai detti mezzi di rilevamento della spinta centrifuga, per ottenere il valore corrispondente al peso della capsula centrifugata e poi scaricata e per confrontare tale valore con valori di accettabilità; - dei mezzi (18) che impiegano il segnale proveniente dai detti ultimi mezzi di elaborazione, per smistare le capsule di peso accettabile da quelle di peso non accettabile e/o per altri scopi richiesti dalla produzione e/o dal successivo impiego delle capsule stesse. 8) Apparato secondo la rivendicazione 7), caratterizzato dal comprendere una girante (1) che ruota su un asse preferibilmente verticale (2) e che è dotata assialmente di un canale (6) nel quale vengono alimentate le capsule in fila indiana e che con un andamento opportunamente raccordato (106) prosegue radialmente fino alla periferia della detta girante dove termina con un tratto (206) di lunghezza sostanzialmente uguale a quella di una capsula e che è diviso dal canale a monte da un taglio trasversale e parziale (8), essendo previste sulla periferia della detta girante, delle superfici fisse (5-4) per il contenimento delle capsule nel canale, in contrasto all'azione della forza centrifuga ed essendo previsto che durante la rotazione della girante, la capsula che è a contatto con le dette superfici perimetrali di contenimento, venga separata dalla capsula attigua da una lama fissa ed arcuata (11) che si inserisce nel detto taglio trasversale (8) del canale, ed essendo previsto che in questa condizione la capsula isolata dalle altre giunga in una parte terminale delle dette superfici perimetrali di contenimento dove è posto almeno un trasduttore (13) per rilevare la spinta centrifuga esercitata contro di esso dalla capsula in rotazione che poi viene lasciata libera a se stessa per lo scarico verso mezzi di raccolta, dopo di che viene meno la presenza della detta lama di separazione ed iniziano le dette superfici di contenimento perimetrale, in modo che le capsule avanzino nel detto canale della girante, per la ripetizione del ciclo descritto, essendo prevista una unità logica (14) alla quale vengono forniti i dati relativi alla velocità ed alla fase di rotazione della detta girante e che provvede ad elaborare il segnale prodotto dal detto trasduttore di spinta centrifuga, per rilevare il peso delle capsule e per confrontarlo con parametri di tolleranza prestabiliti; uscendo dai quali la detta unità logica emette un segnale che può essere impiegato da qualsiasi adatti mezzi (18) in grado di separare le capsule di peso anomalo da quelle di peso corretto, o che può essere impiegato per altri scopi. 8) Apparato secondo la rivendicazione 7), in cui l'ultimo tratto (206) del canale della girante nel quale avanzano in fila indiana le capsule da pesare, ha una disposizione sostanzialmente orizzontale ed è separato dal canale a monte da un taglio trasversale (8) aperto verso il basso, nel quale può entrare la lama arcuata di separazione (11) fissa al piatto (4) che sostiene girevolmente la girante (1) e che porta perimetralmente la spondina (5) di contenimento che in contrapposizione alla detta lama di separazione presenta preferibilmente un tratto (205 con circonferenza interna di diametro maggiore del tratto a monte (105). 9) Apparato secondo la rivendicazione 7), in cui l'ultimo tratto (206) del canale (6) della girante nel quale avanzano in fila indiana le capsule da pesare, ha una disposizione sostanzialmente verticale con sezione ad "U" chiusa verso l'esterno dalla spondina di contenimento (5) fissa perimetralmente al piatto (4) di supporto della girante (1), essendo previsto che sulla sommità di tale spondina sia solidale la lama arcuata di separazione (11) che può impegnare il taglio trasversale (8) previsto e monte del detto ultimo tratto del canale di guida delle capsule, essendo preferibilmente previsto che in contrapposizione alla lama di separazione, la faccia superiore del detto piatto disti dal detto taglio trasversale (8) in misura superiore del tratto a monte, per consentire la necessaria separazione dalla detta lama della capsula da pesare. 10) Apparato secondo le rivendicazioni precedenti, in cui il trasduttore di spinta,centrifuga (13) è posto nella parte terminale della spondina di contenimento (5), con una qualsiasi disposizione utile al rilevamento della spinta centrifuga esercitata dal paesaggio della capsula in rotazione. 11) Apparato secondo le rivendicazioni precedenti, in cui la lama di separazione (11) ha un bordo iniziale (111) opportunamente smussato ed eventualmente predisposto per erogare un getto d'aria che agevola la separazione della capsula di testa da quella attigua. 12) Metodo ed apparato per il controllo dinamico del peso di piccoli prodotti provenienti da una macchina automatica ad alta produzione, concepito e realizzato in tutto od in parte come descritto, come illustrato nelle due tavole allegate di disegno e per gli scopi sopra esposti