ITMI20111543A1 - Apparecchiatura per l'imballaggio in continuo di fardelli di bottiglie con pellicola estensibile. - Google Patents

Description

APPARECCHIATURA PER L'IMBALLAGGIO IN CONTINUO DI FARDELLI DI BOTTIGLIE CON PELLICOLA ESTENSIBILE.

DESCRIZIONE

CAMPO DELL'INVENZIONE

La presente invenzione ha per oggetto un'apparecchiatura, cosiddetta "fardellatrice", che consente di realizzare un imballaggio unitario, compatto, di un insieme di bottiglie, per mezzo di una pellicola sottile di materiale plastico; si tratta, in particolare, di un insieme denominato "fardello", del tipo largamente noto nei centri commerciali della grande distribuzione, formato tradizionalmente da sei bottiglie di materiale plastico, contenenti acqua minerale od altre bibite. Il riferimento a questo tipo di fardello - qui e nel seguito della presente descrizione - è dato tuttavia a puro titolo di esempio ed è ovvio che l'invenzione si applica a qualsiasi altro imballaggio di un gruppo di piccoli oggetti, o equivalente.

STATO DELLA TECNICA ANTERIORE

Nel campo degli imballaggi del tipo dei fardelli è largamente noto l'impiego di materiale plastico termoretraibile: a questo scopo, una pellicola di materiale plastico viene avvolta attorno a un gruppo di sei bottiglie, affiancate a formare un insieme di tre bottiglie su due righe, che viene poi passato in un forno per provocare la retrazione della pellicola e formare così un fardello compatto e largamente stabile. La stabilità di questo fardello è caratteristica fondamentale, se si tiene conto delle manipolazioni - spesso fatte in modo anche rude - che esso subisce durante il trasferimento dal luogo di produzione agli scaffali dei centri commerciali e, da questi, a casa dell'utilizzatore.

Un primo inconveniente noto di questo tipo di fardello è dato dal fatto che il costo di questo tipo di imballaggio è relativamente elevato. In effetti, per ottenere le desiderate caratteristiche di resistenza e stabilità si impiega un materiale plastico termoretraibile dello spessore di 30-40 pm, avente un peso di 40 a 50 gr/mq, e dunque già per questo abbastanza costoso; oltre a ciò l'impiego di un forno di termo-retrazione comporta a sua volta oneri di impianto e consumi energetici non trascurabili.

Un altro inconveniente noto deriva dal fatto che l'avanzamento delle bottiglie lungo la linea di imballaggio avviene in modo discontinuo, nel senso che le bottiglie avanzano a pacchi, reciprocamente distanziati, ed ogni pacco richiede una lavorazione locale, pur con un avanzamento continuo della linea.

Nel documento EP-0197574, risalente al 1985, è stata proposta una diversa soluzione per l'imballaggio di pacchi - che possono essere anche pacchi di bottiglie - con pellicola estensibile, cioè pellicola che non ha bisogno di essere sottoposta a termo-retrazione. Questa soluzione consiste nel far avanzare in modo continuo una sequenza di pacchi, tra loro brevemente distanziati lungo una linea di alimentazione, e di avvolgere un pellicola di plastica d'imballaggio in forma di spirale continua attorno a ciascuno dei pacchi che avanzano, provvedendo poi a separare i pacchi l'uno dall'altro con un dispositivo di taglio.

Nella parte introduttiva di questo brevetto è precisato tuttavia che un tale avvolgimento continuo a spirale ha l'inconveniente che, per effetto dell'avvolgimento in obliquo della pellicola, gli elementi in esso contenuti -soprattutto se si tratta di bottiglie a superficie cilindrica - subiscono un effetto di torsione che tende a deformare il pacco e quindi anche a rilasciare il relativo contenuto. Per questo, costituisce oggetto dell'invenzione descritta in EP-0197574, una macchina che è in grado di eseguire, in sequenza, due avvolgimenti, l'uno sopra l'altro: il primo a spirale continua ed il successivo - dopo il taglio e la separazione del pacco - sul pacco stesso ruotato di 90° rispetto agli altri.

Un primo inconveniente di questa disposizione è dato dal fatto che si debbono impiegare due pellicole, una sull'altra, con un costo più che raddoppiato.

Un altro, più rilevante inconveniente, deriva dal fatto che la pellicola estensibile, come noto, è in grado di sostenere un allungamento dell'ordine del 300%; da questo allungamento, attuato in fase di formazione di un tale imballaggio, deriva una corrispondente forza di ritiro, che è quella che assicura normalmente la "tenuta" dell'imballo anche in difficili condizioni di trasporto e manipolazione. Di conseguenza questa forza - che agisce anche immediatamente dopo l'applicazione della prima pellicola - fa si, in particolare, che un pacco che sia stato separato dall'altro prima dell'applicazione della seconda pellicola - cosa indispensabile se si vuol eseguire il secondo avvolgimento a 90° rispetto al primo - sia sottoposto a quella forza di torsione che può provocarne la deformazione, anche con rilascio del contenuto, cioè appunto quell'effetto che si voleva evitare.

DESCRIZIONE SOMMARIA DELL'INVENZIONE

Problema alla base dell'invenzione è di proporre una struttura di macchina ed un procedimento d'imballaggio che superino gli inconvenienti menzionati e che consentano di realizzare fardelli perfettamente stabili nel tempo e con costi contenuti rispetto alla tecnica nota.

Questo scopo viene raggiunto attraverso le caratteristiche descritte in termini essenziali nell’allegata rivendicazione principale.

Le rivendicazioni subordinate descrivono caratteristiche preferenziali e vantaggiose della presente invenzione.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risultano comunque meglio evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di una forma di esecuzione preferita, data a puro titolo esemplificativo e non limitativo ed illustrata nei disegni allegati, nei quali:

fig. 1 è una vista assonometrica degli elementi essenziali di una apparecchiatura secondo l'invenzione;

figg. 2, 3 e 4 sono tre viste, rispettivamente in pianta, in sezione longitudinale ed in sezione trasversale, di un piatto di scorrimento, impiegato nella zona di attraversamento dell'apparecchiatura secondo l'invenzione. fig. 5 è una rappresentazione in alzato dell'apparecchiatura secondo fig. 1, vista di fianco;

fig. 6 è una rappresentazione in pianta dell'apparecchiatura secondo fig. 1; e

fig. 7 è una vista in alzato frontale della linea di trasporto in ingresso secondo l'invenzione.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELLA PREFERITA FORMA DI ATTUA-ZIONE

Come schematicamente illustrato nella fig. 1, l'apparecchiatura secondo l'invenzione si basa su di una classica incastellatura 1 rigida, formata da montanti e traverse, eventualmente dotata di piedini di appoggio regolabili 2; più precisamente, detta apparecchiatura è interposta a valle di un nastro trasportatore di ingresso 3 di una linea di imbottigliamento ed a monte di un nastro trasportatore di uscita verso una stazione di pallettizzazione.

All'interno dell'incastellatura 1 è disposta una gabbia 4 girevole, essenzialmente cilindrica, formata da due cerchi di base 4' e da una serie di cilindri 4" che li collegano; il corpo cilindrico della gabbia 4, che è girevole attorno ad un asse orizzontale parallelo al trasportatore 3, ha dimensioni tali da abbracciare il nastro trasportatore stesso.

Per questa rotazione, ciascuno dei due cerchi di base 4' è guidato su una serie di ruote 5, liberamente girevoli su perni 5'; un motore 6 trascina in rotazione la gabbia 4 tramite mezzi di per sé noti (non rappresentati).

Una bobina di pellicola estensibile è montata solidale alla gabbia girevole 4, così da distribuire a spirale la pellicola plastica intorno all'asse di avanzamento della linea di trasporto. Ulteriori dettagli sull'apparecchiatura di avvolgimento ad asse orizzontale non verranno forniti nella presente domanda, poiché tale apparecchiatura è di per sé nota ai tecnici del settore.

Come pellicola d'imballaggio si utilizza, secondo l'invenzione, una pellicola estensibile commerciale - per esempio una pellicola di polietilene estensibile del tipo Bi.Ax - la cui caratteristica è di presentare, ad esempio, uno spessore di 10 pm ed un peso di 9,2 gr/mq, ma sopratutto un coefficiente di allungamento non superiore al 30-50%, preferibilmente 40%, i cui vantaggi sono meglio evidenziati nel seguito.

La linea di trasporto 3 a monte della gabbia girevole 4 comporta mezzi di guida ed avanzamento. In particolare, le bottiglie traslano in avanti sospinte dal nastro trasportatore 3', su cui sono state opportunamente distanziate e cadenzate mediante un opportuno dispositivo di avanzamento (ad esempio una doppia coclea ad ampie spire con assi di rotazione paralleli ed allineati con la direzione di avanzamento). Al di sopra del nastro trasportatore 3' è previsto un castello di supporto per tre binari di guida, tutti paralleli ed allineati con la direzione di avanzamento. Un primo binario superiore 3a è atto a mantenere distanti fra loro i colli e di tappi di bottiglia delle due schiere parallele di bottiglie. Come visibile in fig. 7, il binario superiore 3a è in forma di una barra scatolare da cui si dipartono due flange laterali che finiscono in prossimità dei colli delle bottiglie B. Evidentemente possono essere concepite altre configurazioni, conformemente anche alla forma delle bottiglie. Il binario fisso può essere sostituito anche da un nastrino mobile avente velocità di avanzamento paragonabile a quella del nastro trasportatore su cui viaggiano le bottiglie, così da ridurre ogni attrito.

E' inoltre prevista una coppia di binari mediani 3b, regolabili in altezza e disposti da una parte e dall'altra del binario superiore: essa è atta a contenere le due schiere di bottiglie B (o di altri oggetti da imballare) sui due lati esterni, poggiando contro la loro superficie esterna: nel caso di bottiglie, i due binari mediani possono essere disposti in corrispondenza di zone di incavo laterale (fig. 7).

Preferibilmente i binari sono disposti in modo da giacere, in sezione, in posizioni più interne possibile al profilo di ingombro del fardello, profilo su cui si distende/adagia la pellicola plastica estensibile. Infatti, questi binari di guida sono disposti sia in corrispondenza del nastro trasportatore, sia parzialmente proseguono all'interno della gabbia di avvolgimento 4, così da guidare gli oggetti da imballare sinché non siano stati avvolti e consolidati da almeno una spira di pellicola plastica. Poiché giacciono internamente al profilo di ingombro esterno, la pellicola non va ad aderire su tali binari e quindi non vi è il rischio che si creino rilevanti forze di attrito durante lo scorrimento, che comprometterebbero il regolare funzionamento dell'apparecchiatura. Quando, ad esempio, le bottiglie hanno una forma sinuosa, detti binari possono essere collocati lateralmente all'interno delle anse delle bottiglie. Il binario superiore può trovare posizione tra le due file di bottiglie, al di sotto del profilo superiore di ingombro determinato dai tappi delle bottiglie.

A completamento dell'apparecchiatura si prevede, secondo una importante caratteristica dell'invenzione, uno speciale piatto di supporto 11, posizionato immediatamente a valle del nastro trasportatore 3 all'interno della gabbia rotante 4 ed allineato secondo l'asse di rotazione di quest'ultima. Le bottiglie che avanzano sul nastro trasportatore 3, nel momento che lasciano il trasportatore 3 ed entrano nella incastellatura 1, vanno a prendere appoggio sul piatto 11, per la funzione meglio descritta nel seguito.

A tale scopo, il piatto trasportatore 11 è montato adiacente ma a sbalzo rispetto al nastro trasportatore di ingresso 3. A tale scopo, i piatto può essere fissato all'intelaiatura 1 dell'apparecchiatura oppure, preferibilmente, allo stesso telaio del nastro trasportatore di ingresso.

In effetti, la specialità del piatto 11 è data dal fatto che esso è innanzitutto montato a sbalzo ad una sua prima estremità 11', immediatamente a seguito del trasportatore 3, mentre è libero alla sua estremità opposta. Inoltre esso termina ad una distanza predeterminata dall'estremità di uscita della gabbia girevole 4, per il motivo che si indicherà nel seguito.

Le bottiglie sono destinate ad essere fasciate con pellicola estensibile mentre scorrono in appoggio sul piatto 11.

Più precisamente, il piatto 11 è costituito da una porzione di lastra metallica piana superiore 11A, per esempio in acciaio lucidato, formante il suo piano di appoggio superiore, accoppiata ad una porzione di lamina inferiore 11B, preferibilmente ricoperta esternamente con un materiale sintetico a basso coefficiente di attrito, quale teflon<®>, formante la sua superficie inferiore. La lamina inferiore è bombata in modo simmetrico rispetto all'asse di simmetria longitudinale, come ben visibile in fig. 4.

Tra lastra 11Ae lamina 11Bè formata una camera 12 (ben visibile nella sezione di fig. 4) che è posta in comunicazione con una sorgente di aria compressa, nel modo e per la funzione meglio descritti nel seguito. La lamina inferiore 11Bè inoltre provvista di una serie di forellini passanti, che pongono in comunicazione la camera 12 con l'ambiente esterno inferiormente al piatto 11.

Nel funzionamento dell'impianto, le bottiglie si muovono in modo continuo e strettamente affiancate - nella direzione F indicata in fig. 5 - in appoggio sul trasportatore motorizzato 3. Quando le bottiglie entrano nell'area della gabbia di avvolgimento 4, esse vengono sospinte sul piatto 11, dove vengono man mano avvolte con spire di pellicola estensibile. Progressivamente esce fuoriescono dalla gabbia di avvolgimento 4 e prendono appoggio su un ulteriore nastro trasportatore (non rappresentato) che le convoglia verso una stazione di separazione dei fardelli, che è descritta in una separata domanda contestuale a nome della stessa Richiedente. Quest'ultimo nastro trasportatore, come accennato più sopra, inizia a breve distanza dall'estremità a sbalzo del piatto 11 : tale breve distanza (dell'ordine di 2 cm), lungo la quale le bottiglie non vengono sostenute, è sufficiente a far passare la pellicola dal sotto a sopra il piano del trasportatore, come si illustrerà nel seguito. D'altra parte essa non pone problema per il supporto delle bottiglie, poiché in questa zona di lavoro esse sono già fasciate una con l'altra dalla pellicola plastica e dunque si sostengono a vicenda.

Come già detto le bottiglie si muovono in modo compatto, cioè aderenti l'una all'altra su due file affiancate, e ciò fino al completamento del fardello ed alla sua separazione dalle bottiglie che seguono.

Durante l'attraversamento dell'incastellatura 1, la gabbia di avvolgimento 4 ruota, in modo tale da distribuire il nastro di pellicola, sotto modesta tensione, intorno alle bottiglie con una fasciatura ininterrotta, a spirale.

Grazie alla presenza delle rotaie di guida, anche parzialmente all'interno dell'apparecchiatura di fasciatura, si possono mantenere correttamente erette le due file di bottiglie, impedendo alla tensione laterale della fasciatura di pellicola di produrne una indesiderata inclinazione. In particolare, le rotaie laterali 3b impediscono una divaricazione della parte superiore verso l'esterno (a causa, come si vedrà più avanti, della tensione applicata alla base delle bottiglie), mentre la rotaia centrale superiore 3a impedisce un avvicinamento reciproco della parte superiore delle bottiglie (a causa della tensione applicata dalla pellicola ai tappi delle bottiglie).

Come si comprende facilmente, dato che le bottiglie sono in appoggio, in questa fase, sul piatto 11, la fasciatura abbraccia anche questo piatto, in particolare sulla sua faccia inferiore.

La speciale struttura del piatto 11 dell'invenzione è tale che la fasciatura che lo abbraccia non produca attriti tali da ostacolare l'avanzamento delle bottiglie. Infatti, sia la superficie lucida della piastra d'acciaio 11A, su cui scorrono le bottiglie, sia la superficie inferiore della lamina 11Ba basso coefficiente di attrito, su cui scorre la pellicola di avvolgimento sottostante, favoriscono uno scorrimento senza inceppamenti dell'insieme di bottiglie e imballaggio a spirale. Oltre a ciò, come già detto, la camera 12 formata tra piastra 11Ae lamina 11B, è messa in comunicazione con una sorgente di aria compressa che viene soffiata attraverso i forellini della lamina 11B, così da formare una sorta di cuscinetto d'aria tra lamina e pellicola plastica che favorisce il regolare scorrimento.

Vantaggiosamente, inoltre, la larghezza trasversale del piatto 11 è sufficientemente inferiore alla larghezza del fardello destinato ad essere imballato con tale apparecchiatura, così che la pellicola plastica P esegua la curva tra superficie laterale e superficie inferiore in corrispondenza dello spigolo inferiore della bottiglia (o altro oggetto da fasciare) e non sullo spigolo laterale del piatto 11 (si veda fig. 7). Infatti, poiché il punto dove la pellicola fa una piega accentuata è una posizione in cui la sua elasticità tende a produrre il maggiore sforzo di pressione (e per conseguenza il maggiore attrito), si ottiene che a contatto del piatto 11 la pellicola aderisca senza mutazioni d'angolo significative, ciò che coopera a mantenere bassi gli attriti.

Idealmente, la larghezza del piatto 11 è inferiore a quella del fardello in misura tale che lo spigolo laterale cada a breve distanza dal centro di simmetria delle bottiglie, verso l'esterno, come rappresentato in fig. 7.

L'altezza del piatto 11 è comunque estremamente limitata rispetto al perimetro complessivo del fardello: ciò produce il vantaggioso effetto che lo spessore introdotto artificiosamente dal piatto 11 durante la fasciatura, non renda eccessivamente lasca la pellicola una volta che il fardello sia stato reso indipendente dalla linea di trasporto.

All'uscita dall'incastellatura 1 l'insieme di tutte le bottiglie, ancora formanti una barra continua, compatta, si trasferisce sul nastro trasportatore di uscita, superando senza problemi la zona di separazione tra piatto 11 e nastro di uscita. Questa zona di separazione è necessaria per consentire alla pellicola, che score al di sotto del piatto 11, di scivolare al di sopra del piano superiore del piatto Il e quindi poggiare sul nastro trasportatore di uscita.

Secondo una possibile variante dell'invenzione, si può prevedere che lungo la linea di imballaggio siano disposte due apparecchiature di avvolgimento, una dopo l'altra, a valle del nastro di ingresso 3 ed a monte della stazione di separazione dei fardelli. Due apparecchiature di avvolgimento in serie avrebbero il vantaggio di non richiedere mai l'arresto della produzione anche durante il cambio bobina. Infatti, quando una prima delle due gabbie girevoli 4 sta terminando la bobina di pellicola, si mette in funzione la seconda. Durante il funzionamento della seconda, si sostituisce la bobina della prima gabbia girevole 4. Terminata la sostituzione, si riprende l'operatività della prima gabbia e si arresta la seconda gabbia. La continuità del processo verrebbe quindi garantita.

In alternativa si possono prevedere due apparecchiature di avvolgimento affiancate verso cui dirottare alternativamente la fila di bottiglie in arrivo.

Nel caso in cui vengano installate due apparecchiatura di avvolgimento contigue, occorre colmare la breve distanza che rimarrebbe altrimenti tra il secondo piatto ed il primo piatto di scorrimento: questa distanza va infatti preferibilmente colmata con un tratto di piano di scorrimento ausiliario, oppure applicando diversamente il primo piatto di scorrimento, perché - quando è in funzione solo la seconda gabbia di avvolgimento - le bottiglie possono arrivare ancora sciolte fra loro all'estremità a sbalzo del primo piatto e quindi rischiare la caduta verso il basso.

I vantaggi conseguiti dal sistema secondo l'invenzione sono molteplici. Innanzitutto sul piano economico: infatti, da un lato, la pellicola sottile, estensibile, pur avendo un costo del materiale sostanzialmente identico a quello della pellicola termoretraibile, verrebbe applicata ad ogni fardello in quantità molto minori (da 30 a circa 6-7 gr cad.), a beneficio dei costi complessivi del materiale di imballaggio. A questo proposito, si consideri che l'incidenza dei costi si farebbe sentire in modo benefico anche sul trasporto dal produttore all'utilizzatore (riducendo gli spessori da 40 a 10 micron, il rapporto sarebbe circa da 4 a 1) e di conseguenza anche sull’abbattimento di C02nell’atmosfera.

D'altro lato, l'imballaggio realizzato con questa pellicola non ha necessità di una operazione di termo-retrazione, per cui si annullano i costi di installazione, manutenzione e consumo energetico del relativo impianto di termo-retrazione. Inoltre sul piano della stabilità del fardello: infatti occorre notare, almeno rispetto al citato brevetto anteriore EP-0197574, che la tensione di avvolgimento della pellicola formante imballaggio non provoca alcuno svergolamento dell'imballaggio finito perché, da un lato, la pellicola stessa viene applicata con una tensione inferiore a quella tradizionale -l'allungamento essendo previsto nell'ordine del 20% - e, d'altro lato, perché le bottiglie vengono fatte avanzare in modo compatto, e quindi tenute strettamente avvicinate l'una all'altra in modo da resistere a possibili modeste tensioni di svergolamento, fino allo scarico del fardello dall'impianto. Infine, la specifica configurazione di supporto e guida delle bottiglie, oltre a garantire un perfetto allineamento sino alla fase di avvolgimento, mantiene molto bassi gli attriti in gioco, il che implica uno scorrimento regolare anche senza la necessità di applicare sforzi eccessivi, che invece produrrebbero indesiderate scomposizioni dei fardelli.

S'intende comunque che l'invenzione non deve considerarsi limitata alla particolare disposizione illustrata sopra, che costituisce soltanto una forma di esecuzione esemplificativa di essa, ma che diverse varianti sono possibili, tutte alla portata di un tecnico del ramo, senza per questo uscire daN'ambito di protezione dell'invenzione stessa, come definito dalle rivendicazioni che seguono. In particolare, deve essere ancora notato che l'invenzione non riguarda soltanto la formazione di "fardelli", cioè l'imballaggio di un gruppo di sei bottiglie, bensì può trovare applicazione in qualsiasi altro settore di imballaggio di un qualsivoglia insieme di piccoli oggetti o contenitori generici (ad esempio vasetti, lattine e così via).

Ancora, benché non sia stato descritto in dettaglio, è inteso che l'operazione di fasciatura può essere eseguita in modo del tutto analogo su più di due file di oggetti.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema per l'imballaggio di gruppi di oggetti omogenei, in particolare per la formazione di un fardello di sei contenitori, del tipo in cui detti oggetti vengono alimentati in continuo ad una stazione di imballaggio dove vengono avvolti con una fasciatura di pellicola plastica estensibile, detta fasciatura venendo eseguita in continuo attorno ad un asse parallelo all'asse di avanzamento degli oggetti, detti oggetti scorrendo in fila multipla su una linea di trasporto di ingresso, posta a monte e almeno parzialmente all'interno di una apparecchiatura di fasciatura (4), caratterizzato da ciò che detta linea di trasporto comprende un piatto di scorrimento (11), montato a sbalzo al termine di un nastro trasportatore di ingresso (3), disposto all'interno di detta apparecchiatura di fasciatura (4) e dotato di mezzi di soffiaggio di aria per definire un cuscinetto d'aria sulla sua superficie inferiore.
2. 2. Sistema come in 1, in cui detto piatto di scorrimento (11) presenta una lamina superiore piana (HA) ed una lamina inferiore bombata (11B) dotata di forellini passanti, tra dette due lamine superiore ed inferiore essendo definita una camera di pressurizzazione dell'aria (12).
3. 3. Sistema come in 2, in cui la superficie esterna di detta lamina inferiore (11B) è rivestita con materiale a basso coefficiente di attrito.
4. 4. Sistema come in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la larghezza di detto piatto di scorrimento (11) è inferiore alla larghezza di detta fila multipla di oggetti da imballare.
5. 5. Sistema come in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detta linea di trasporto comprende inoltre almeno rotaie di guida (3a, 3b) parallele ed allineate con la direzione di movimento di detta fila multipla di oggetti, disposte in sezione trasversale in prossimità, preferibilmente all'interno, del profilo di ingombro di detta fila multipla di oggetti, profilo su cui è destinata ad adagiarsi detta pellicola plastica.
6. 6. Sistema come in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detta pellicola d'imballaggio è una pellicola sottile, estensibile, con coefficiente di allungamento inferiore al 40%.