ITMI20060184A1 - Dispositivo e metodo di controllo automatico di maniglie di sacchetti di plastica - Google Patents

Description

Descrizione dell’invenzione avente per titolo:

“DISPOSITIVO E METODO DI CONTROLLO AUTOMATICO DI MANIGLIE DI SACCHETTI DI PLASTICA”

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo e ad un metodo di controllo automatico di maniglie di saccheti di plastica.

La linea per la produzione di saccheti di plastica con maniglie, comunemente noti come saccheti di tipo shoppers (borse del supermercato), comprende una termosaldatrice per film plastici. Sulla linea viene caricata una bobina di film plastico che verrà lavorata, otenendo più file di saccheti contemporaneamente (normalmente 2 - 3 - 4 piste, ma in alcuni casi anche 5 o 6 piste).

Le lavorazioni principali sono:

- Sbobinatura del film;

- Taglio e saldatura longitudinale in modo da otenere più file di tubolari; - Formazione di soffieti laterali nei saccheti;

- Saldatura e taglio trasversale dei saccheti alla lunghezza prestabilita;

- Raccolta dei saccheti in mazzete (normalmente da 50 o 100 pezzi); - Trasferimento delle mazzette sotto una pressa fustellatrice per la formazione dei manici;

- Deposito delle mazzette di sacchetti con manici su di un nastro traslatore per il confezionamento finale che potrà essere manuale od automatico.

Ultimamente l’adozione di servomotori e componenti elettronici sempre più performanti, hanno permesso alle termosaldatrici di raggiungere velocità teoriche di produzione elevatissime (oltre 300 cicli al minuto). Nellutilizzo pratico però tali capacità produttive non sono state appieno utilizzate, in quanto un solo operatore non è in grado di raccogliere e confezionare l’enorme quantità di sacchetti prodotti dalla macchina. Ovviamente l’utilizzare più operatori vanificherebbe i vantaggi derivanti dall’incremento della produttività.

Per risolvere almeno in parte tale inconveniente sono state proposte linee di produzione con sistemi di inscatolamento automatico, che hanno permesso di aumentare le velocità di produzione, creando però nuove e più serie problematiche. Infatti, con questa soluzione, il controllo di qualità del prodotto può essere fatto solo a campione, con il persistente pericolo che nelle scatole vengano inserite anche mazzette di sacchetti non perfettamente conformati. Pertanto le numerose contestazioni conseguenti, hanno portato gli acquirenti di termosaldatrici a diffidare di questa soluzione.

Uno dei problemi maggiormente soggetti a contestazione riguarda la foggia dei manici della borsa. Infatti per poter essere accettati, le maniglie devono presentare una differenza di larghezza tra di loro non superiore a circa 3-4 mm. Purtroppo durante la lavorazione può succedere che il film in lavorazione sbandi e quindi, quando la mazzetta viene traslata sotto la tranciatrice, si trova spostata lateralmente rispetto alla lama tranciante (tecnicamente definita lama fustellatrice), con il risultato che le maniglie risultano di larghezze diverse tra loro.

Un altro problema comune deriva dall’usura del piatto di riscontro della lama fustellatrice. Detta lama infatti fustella i sacchetti su di un disco di riscontro che può essere in PVC, Polipropilene o altri materiali similari. Durante la lavorazione, il disco si usura e ad un certo punto la lama non riesce più a tagliare completamente tutta la mazzetta e lo sfrido (cioè la parte di film tra le due maniglie che deve essere asportata) rimane attaccato al prodotto.

L’operatore deve quindi intervenire per registrare la profondità di taglio o per sostituire il piatto di riscontro. Se l’operatore non si accorge che la lama non sta fustellando bene, la macchina produce una gran quantità di sacchetti non conformi.

Mentre con il sistema di raccolta manuale, l’operatore che inscatola le mazzette, vede se il prodotto è ben conformato, con l’inscatolamento automatico non vi è possibilità di controllo umano. Quindi con l’inscatolamento automatico non è possibile effettuare un costante controllo qualità del prodotto, infatti i controlli vengono fatti solo a campione.

Per risolvere almeno in parte tale inconveniente, è noto un sistema di controllo che prevede fotocellule, disposte dopo la macchina fustellatrice, per controllare se lo sfrido è stato asportato. Dette fotocellule devono rilevare uno spazio vuoto tra i manici dopo la fustellatura. Il controllo è però sommario, in quanto lo sfrido potrebbe essere attaccato solo per un piccolo lembo e quindi non rilevato dalla fotocellula. Inoltre non vi è alcun controllo per quanto riguarda la larghezza delle maniglie.

Scopo della presente invenzione è di eliminare gli inconvenienti della tecnica nota, fornendo un efficace sistema automatico di controllo che garantisca un costante monitoraggio del prodotto inscatolato.

Questo scopo è raggiunto in accordo all’invenzione con le caratteristiche elencate nelle annesse rivendicazioni indipendenti 1 e 12.

Realizzazioni vantaggiose dell’invenzione appaiono dalle rivendicazioni dipendenti.

Secondo l’invenzione, il dispositivo di controllo automatico di maniglie di sacchetti di plastica disposti in mazzette comprende una videocamera atta a catturare Γ immagine della mazzetta di sacchetti nella posizione delle maniglie e un sistema di elaborazione dell’ immagine che tramuta i pixel acquisiti dalla videocamera in contorni geometrici delle maniglie che potranno così essere misurati, per verificare se le maniglie (B) di detta mazzetta rientrano entro un range di tolleranza preimpostato.

Vantaggiosamente il dispositivo secondo l’invenzione comprende inoltre un sistema di guida del film posto nell’unità saldatrice di conformazione del sacchetto, atto a ridurre gli sbandamenti del film durante la lavorazione, riducendo quindi gli scarti finali del prodotto per maniglie fuori range.

Tale sistema assicura un controllo di qualità accurato e consente quindi di utilizzare l’inscatolamento automatico, con conseguenti risparmi di tempo e costo di produzione.

Ulteriori caratteristiche dell’invenzione appariranno più chiare dalla descrizione dettagliata che segue, riferita ad una sua forma di realizzazione puramente esemplificativa e quindi non limitativa illustrata nei disegni annessi, in cui:

La Fig. 1 è una vista schematica in alzato laterale illustrante una macchina saldatrice per la formazione di sacchetti di plastica e la fase di prelevamento di una mazzetta di sacchetti di plastica;

La Fig. 1A è una vista in pianta dall’alto presa nel senso della freccia A di Fig. 1, in cui non sono mostrati i mezzi di presa delle mazzette;

la Fig. 2 è una vista schematica in alzato laterale illustrante la fase di fustellatura della mazzetta di sacchetti plastica per la formazione delle maniglie; la Fig. 3 è una vista schematica in pianta dall’alto di una mazzetta di sacchetti, presa secondo le frecce III-III di Fig. 2;

la Fig. 4 è una vista schematica in alzato laterale illustrante la fase di controllo delle maniglie della mazzetta di sacchetti;

la Fig. 5 è una vista schematica in alzato laterale illustrante la fase di piegatura della mazzetta di sacchetti;

la Fig. 6 è una vista schematica in alzato laterale illustrante la fase di trasporto della mazzetta di sacchetti verso l’inscatolamento automatico o verso lo scarto; e

la Fig. 7 è una vista in sezione trasversale presa lungo il piano di sezione VII-VII di Fig. 1.

Con l’ausilio delle figure viene descritto il dispositivo e il metodo di controllo automatico di maniglie di sacchetti di plastica secondo l’invenzione.

Come mostrato in Fig. 1, per la produzione di sacchetti di plastica viene utilizzata una macchina termosaldatrice 100 di per sé nota e quindi non illustrata in dettaglio. I sacchetti si ottengono a partire da un film di materiale plastico che viene tagliato in strisce longitudinali P che sono rinviate attraverso un gruppo di rulli 101 ed alimentate in piste parallele (in Fig. 1A vengono illustrate tre piste).

I film P passano attraverso un gruppo di calandre 110 ed un gruppo di saldatura 120 per ottenere i sacchetti di plastica di dimensione desiderata che vengono impilati in mazzette M. Anche se in seguito si farà riferimento ad una singola mazzetta M, bisogna considerare che generalmente la linea di produzione prevede la formazione di circa 3-5 mazzette parallele e ciascuna mazzetta M comprende 50 o 100 sacchetti.

Mezzi di presa 1 sono atti a prelevare e trasportare la mazzetta M. I mezzi di presa 1 comprendono una serie di pinze 10 atte a serrare un’estremità della mazzetta M. Le pinze 10 sono montate su un carrello 11 traslabile orizzontalmente.

I mezzi di presa 1 trasportano la mazzetta M verso una stazione di fustellatura 2. La stazione di fustellatura 2 comprende una lama di fustellatura 20 traslabile verticalmente per andare in battuta contro un piatto di contrasto 21. La mazzetta M viene disposta tra il piatto di contrasto 21 e la lama di fustellatura 20. La lama di fustellatura 20 viene abbassata per tagliare una porzione rettangolare S (Fig. 3) all’estremità della mazzetta, in modo da formare per ogni sacchetto della mazzetta M due maniglie B.

Il carrello 11 si ferma in una posizione prestabilita, in modo da ottenere una lunghezza desiderata L1 delle maniglie B, in conformità all’intera lunghezza originaria L del sacchetto. La larghezza W delle due maniglie B deve essere uguale, con tolleranze ristrette che possono variare nel range di circa 2 -3 mm.

Come illustrato anche in Fig. 4, a valle della stazione di tranciatura 2 è prevista una stazione di controllo 3. La stazione di controllo 3 comprende una videocamera 30 orientata verso un supporto 31 disposto a valle del piatto di contrasto 21 della stazione di fustellatura 2. La videocamera 30 è in grado di catturare immagini relative alla mazzetta M che viene fatta sostare sul supporto 3 1. La videocamera 30 è operativamente connessa ad un elaboratore.

Come illustrato in Fig. 5, a valle della stazione di controllo 3 può essere prevista una stazione di piegatura 4 atta a consentire la piegatura della mazzetta M lungo una linea mediana. La stazione di piegatura 4 comprende un pressore 40 atto a bloccare la mazzetta M sul piano di appoggio del supporto 31 lungo il quale avviene la piegatura della mazzetta.

Con riferimento a Fig. 4 con la freccia FI è stata indicata la direzione di avanzamento del carrello 11 per portare la mazzetta M dalla stazione di fustellatura 2, nella corretta posizione della stazione di controllo 3. Effettuato il controllo, viene eseguita la piegatura della mazzetta M.

Con riferimento a Fig. 5, scende il biocca-mazzette 40, la pinza 10 viene aperta ed il carrello 11 viene avanzato di circa 100 mm nella direzione della freccia FI. La porzione di mazzetta L/2 cade e si piega di 90°. Il carrello 11 arretra nella direzione della freccia F2. La pinza si chiude. Come risultato la mazzetta M si piega lungo il riscontro 31 coincidente con la linea di mezzeria della mazzetta.

Per ragioni produttive le mazzette potrebbero non necessitare di piegatura. In tal caso il procedimento di controllo delle maniglie mediante videocamera rimane comunque invariato.

In altre applicazioni, il controllo delle maniglie può essere effettuato anche dopo la piegatura delle mazzette M.

Come illustrato in Fig. 6, a valle della stazione di piegatura 4 è prevista una stazione di trasporto 5 che comprende un primo nastro trasportatore trasversale 6 per portare le mazzette piegate M che hanno superato il controllo verso l’inscatolamento e un secondo nastro trasportatore longitudinale 7 per trasportare le mazzette piegate che non hanno superato il controllo verso lo scarto o un ulteriore controllo manuale. Gli stessi mezzi di presa 1 (Fig. 4) o ulteriori mezzi di presa 50 (Fig. 6), sostanzialmente simili ai mezzi di presa 1, possono incaricarsi del posizionamento delle mazzette scartate sul secondo trasportatore 7.

In seguito viene descritto il funzionamento del sistema di controllo secondo l’invenzione.

Fase di calibrazione della videocamera

All’installazione della linea o ogni qualvolta dovessero sorgere problemi di misurazione (ad esempio a seguito di spostamento o sostituzione della videocamera 30), una sagoma (dima) viene manualmente posizionata sul supporto 31 della stazione di controllo 3. La dima è realizata in cartone, materiale espanso, lamiera o altro, e riproduce fedelmente i contorni delle mazzette M di sacchi che dovranno essere controllate.

L’operatore inserisce nell’elaboratore del sistema di visione la misura in millimetri corrispondente alla larghezza W delle maniglie B della sagoma (dima).

Mediante un apposito tasto viene avviata la calibrazione, che consiste nell 'acquisire l’immagine con la videocamera 30 ed inviarla all’elaboratore. Qui un apposito software che si avvale di avanzati e sofisticati algoritmi matematici, ricostruisce fedelmente la sagoma dei manici. In pratica i pixel acquisiti dal sistema di visione della videocamera 30, corrispondenti al contorno delle maniglie B della sagoma (dima), vengono tramutati in millimetri corrispondenti alla misura della larghezza W delle maniglie B impostata dall’operatore.

L’operazione di calibrazione deve essere ripetuta su ogni pista in lavorazione.

Fase di produzione

Prima della partenza della produzione l’operatore imposta sull’elaboratore del sistema di visione un errore (espresso in millimetri) che si può tollerare sulla larghezza W dei manici B. Bisogna infatti considerare la non perfetta costanza dimensionale delle mazzette di sacchetti. La mazzetta infatti, non essendo un corpo rigido, è soggetta a variazioni dimensionali ed il sistema di controllo deve tenerne conto.

Durante la lavorazione, dopo ogni fustellatura, le mazzette M di sacchetti vengono fermate brevemente nella stazione di controllo 3 e fotografate dalla videocamera 30.

L’immagine delle 3 o 4 mazzette allineate viene quindi trasmessa al calcolatore che elabora Γ immagine tramutando i pixel corrispondenti al contorno di ogni singola mazzetta M in millimetri, e ricostruendo così fedelmente il contorno delle maniglie B. Il software quindi verifica se la larghezza W delle maniglie B rientra o meno nei limiti di tolleranza precedentemente impostati dall’ operatore.

Il software progettato prevede anche che le maniglie possano spostarsi (o inclinarsi lateralmente) durante la traslazione dalla stazione di fustellatura 2 alla stazione di controllo 3. Anche in tale evenienza il software è in grado di effettuare una misurazione precisa delle maniglie B.

Il sistema di controllo verifica inoltre l’eventuale presenza dello sfrido S (Fig. 3) non perfettamente staccato dalla mazzetta M.

Il software progettato è in grado di filtrare eventuali residui (sporcizia) rilasciati nel tempo dal film plastico durante la fustellatura delle maniglie B.

Se dalla misurazione risulta che le mazzette prodotte rientrano negli standard di tolleranza impostati, queste vengono avviate, mediante il primo trasportatore 6, all’inscatolamento automatico. Viceversa, se le mazzette prodotte non rientrano negli standard di tolleranza impostati, viene saltata la stazione di inscatolamento 6 e le mazzette vengono depositate sul secondo trasportatore 7, ove l’operatore potrà successivamente decidere se accettarle ugualmente o scartarle.

Con un sistema ancora più perfezionato si può prevedere che vi siano pinze 50 comandate autonomamente per ogni singola pista di mazzette M. In questo caso verrà scartata, e mandata al controllo sul tappeto longitudinale 7, solo quella mazzetta M con maniglie B non conformi allo standard di qualità.

Normalmente lo scarto del prodotto dovuto al fatto che i manici B vanno al di fuori della tolleranza impostata è originato dallo sbandamento (spostamento laterale) di una o più piste del film P (Fig. 1A).

Allo scopo di ridurre tali scarti, come mostrato nelle Figg. 1, 1A e 7, nell’unità di conformazione del sacchetto della termosaldatrice 100 è stato implementato un sistema di guida 8 atto a guidare il film P. Il sistema di guida 8 è disposto, prima delle calandre 110 e del gruppo saldante 120.

Come meglio mostrato in Fig. 7, il sistema di guida 8 comprende, per ciascuna pista, una coppia di guide 80 a forma di “L” contrapposte. Le guide 80 sono supportate da supporti 81 montati scorrevoli su un albero trasversale 82. La distanza tra due guide 80 è regolabile in funzione della larghezza del sacchetto, per incanalare il film P, riducendo gli sbandamenti del film in lavorazione. Vengono così ridotte le possibilità di scarto delle mazzette a causa di maniglie B fuori dal range preimpostato.

Si può verificare che durante la lavorazione, per svariati motivi (esempio imperfezioni nella bobina di film plastico utilizzata per la lavorazione), il nastro P in lavorazione in una delle piste si sposti, in modo permanente, lateralmente rispetto alla sua posizione ideale di lavoro, causando continui scarti di prodotto poiché la videocamera 3 rileva che la larghezza W delle maniglie B va fuori dal range preimpostato.

In tal caso l’elaboratore collegato alla videocamera 3 può comandare dei dispositivi guida- film, di per sé noti (uno per ogni pista in lavorazione) posti prima dell’unità saldatrice 120, deviando nella posizione corretta la pista che si era spostata di una quota in millimetri corrispondente all’errore rilevato nella larghezza W dei manici B. Si ottiene così una correzione automatica dell’errore.

Alla presente forma di realizzazione dell’invenzione possono essere apportate numerose variazioni e modifiche di dettaglio, alla portata di un tecnico del ramo, rientranti comunque entro l’ambito dell’invenzione espresso dalle rivendicazioni annesse.

Claims (17)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di controllo automatico (3) di maniglie (B) di sacchetti di plastica disposti in mazzette (M) caratterizzato dal fatto di comprendere: - almeno una videocamera (3) atta a catturare limmagine di almeno una di dette mazzette (M) di sacchetti nella posizione delle maniglie, - mezzi di elaborazione atti ad elaborare i pixel dell’ immagine ripresa dalla videocamera in modo da ottenere una riproduzione geometrica fedele della mazzetta, per misurare la larghezza (W) delle maniglie (B), e valutare se la larghezza (W) delle maniglie (B) misurata rientra entro un range di tolleranza preimpostato.
2. 2. Dispositivo di controllo (3) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che a valle di detto dispositivo di controllo (3) sono previsti un primo trasportatore (6) per trasportare le mazzette (M) che hanno superato il controllo verso Γ inscatolamento automatico e un secondo trasportatore (7) per trasportare le mazzette (M) che non hanno superato il controllo verso lo scarto o un ulteriore controllo manuale.
3. 3. Dispositivo di controllo (3) secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di presa (50) controllati da detti mezzi di elaborazione per prelevare le mazzette (M) che non hanno superato il controllo e posizionarle su detto secondo trasportatore (7).
4. 4. Dispositivo di controllo (3) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un supporto (31) sul quale dette mazzette di sacchetti sono arrestate per essere riprese da detta almeno una videocamera (3).
5. 5. Dispositivo di controllo (3) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di essere disposto a valle di una stazione di fustellatura (2) della macchina termosaldatrice per la formazione di sacchetti con manici.
6. 6. Dispositivo di controllo (3) secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detta stazione di fustellatura (2) esegue il taglio di uno sfrido (S) dalle mazzette di sacchetti per la formazione delle maniglie (B) e detto dispositivo di controllo (3) rivela se detto sfrido (S) è totalmente distaccato dalle mazzette di sacchetti.
7. 7. Dispositivo di controllo (3) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che dette mazzette (M) sono disposte affiancate su file parallele.
8. 8. Dispositivo di controllo (3) secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto di comprendere una sola videocamera (30) atta a catturare l’immagine di più mazzette affiancate su file parallele.
9. 9. Dispositivo di controllo (3) secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto di comprendere una videocamera (30) per ciascuna fila di mazzette atta a catturare Γ immagine di una rispettiva mazzetta.
10. 10. Dispositivo di controllo (3) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un sistema di guida (8) posto nell’unità di conformazione del sacchetto per incanalare il film (P) prima del gruppo saldante (120) della macchina termosaldatrice (100), detto sistema di guida (8) riducendo gli sbandamenti del nastro (P) durante la lavorazione e di conseguenza limitando il numero di scarti per prodotto fuori range.
11. 11. Dispositivo di controllo (3) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente dispositivi guida-film, di per sé noti, disposti a monte dell’ unità di conformazione del sacchetto, caratterizzato dal fatto che detti dispositivi guida-film sono controllati da detti mezzi di elaborazione in base all’immagine catturata da detta videocamera (3).
12. 12. Metodo di controllo automatico di maniglie (B) di sacchetti di plastica disposti in mazzette (M), caratterizzato dal fatto di comprendere i seguenti passi: - catturare l’immagine di dette mazzette (M) di sacchetti nella posizione delle maniglie (B), - elaborare l’immagine catturata, tramutando i pixel dell’immagine in una figura geometrica, per misurare la larghezza (W) delle maniglie (B), e - valutare se la larghezza delle maniglie (B) misurata rientri entro un range di tolleranza preimpostato.
13. 13. Metodo di controllo secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto di comprendere il passo di trasportare le mazzette che hanno superato il controllo verso l’inscatolamento automatico ed indirizzare le mazzette che non hanno superato il controllo verso lo scarto o un ulteriore controllo manuale.
14. 14. Metodo di controllo secondo la rivendicazione 12 o 13, caratterizzato dal fatto che prima di detto passo di controllo le mazzette sono sottoposte ad un passo di fustellatura in cui viene tagliato uno sfrido (S) per la formazione delle maniglie (B).
15. 15. Metodo di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 12 ad 14, caratterizzato dal fatto che prima o dopo detto passo di controllo le mazzette sono sottoposte ad un passo di piegatura in cui vengono piegate lungo una linea di mezzeria.
16. 16. Metodo di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 12 a 15, caratterizzato dal fatto di comprendere il passo di guidare il film (P) prima della formazione del saccheto, per ridurre gli sbandamenti del nastro (P) durante la lavorazione e di conseguenza limitare il numero di scarti per prodoto fuori range.
17. 17. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 12 a 16, in cui è previsto di guidare il film prima della formazione del saccheto in conformità all’ elaborazione dell’immagine caturata delle di saccheti.