ITPG20100029A1 - Macchina rotativa pluristazione per la produzione di oggetti termoformati, con basso consumo di materia prima, alta flessibilita' sul prodotto da termoformare e ottimizzazione dei tempi morti di produzione. - Google Patents

Description

L’innovazione risiede nella realizzazione di un sistema di formatura dotato di almeno 4 (quattro) piani di formatura, disposti a 90°, movimentato tramite un motoriduttore collegato all’asse di rotazione del sistema tramite un meccanismo idoneo alla movimentazione. Il sistema di formatura in oggetto può essere, inoltre, costituito, a seconda delle necessità, di un numero superiore di piani di stampo, fino ad un massimo di 8 (otto) al fine di ottimizzare in maggior misura il ciclo produttivo. Attraverso tale sistema è possibile mascherare lavorazioni successive alla formatura (estrazione), in quanto il prodotto risulta pronto per essere impilato per l’inscatolamento e/o stampa, o precedenti alla termoformatura (etichettatura) in quanto lo stampo in attesa di formatura è libero e può essere soggetto al posizionamento delle etichette.

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La termoformatura è una tecnologia molto semplice ed intuitiva, non si avvale della fusione ma produce manufatti per mezzo della deformazione plastica di un semilavorato portato a plastificazione.

Attraverso tale tecnologia è possibile modellare per effetto della pressione e del vuoto i film termoplastici rigidi, convenientemente riscaldati (ma senza raggiungere la temperatura di fusione), realizzando alveolature e cavità.

Nella termoformatura sotto pressione il materiale plastico riscaldato viene fatto aderire allo stampo dalla pressione esercitata mediante aria compressa (fino a 8 atmosfere) ed il tutto viene solitamente effettuato tramite attuatoli idraulici o sistemi a camme che non consentono una facile gestione della corsa di lavoro e, quindi, non consentono una vasta flessibilità nella profondità di formatura e nell’utilizzo di materiali.

Il manufatto termoformato viene infine liberato dallo sfrido con una lavorazione meccanica successiva (tranciatura, cesoiatura, contomatura con utensile rotante). Lo sfrido è il materiale di avanzo necessario per bloccare il perimetro della lastra o foglia di materiale prima della deformazione.

La sagomatura della foglia avviene principalmente per mezzo della pressione, che agisce in modo da far aderire il materiale allo stampo freddo fino a che il manufatto non abbia raggiunto la temperatura di modellamento (temperatura sotto la quale il materiale non è in grado di modellarsi), in maniera tale che il materiale sia in grado di mantenere la forma presa.

La realtà economica moderna richiede essenzialmente la ricerca di processi che garantiscano un abbattimento dei costi di realizzazione, un’ottimizzazione dei tempi di produzione senza contare la non meno importante flessibilità di un macchinario a realizzare componenti di vario tipo che necessitano oltretutto di valori dimensionali di corsa, forza e accelerazione di lavoro sostanzialmente diversi. Questi prodotti, inoltre, devono essere personalizzati sulle richieste e sui gusti dei clienti.

Il sistema ritrovato è una risposta alla necessità di riduzione della materia prima impiegata e alla necessità di tecnologia flessibile, tempi ridotti di realizzazione e abbattimento dei tempi morti di produzione grazie alla flessibilità di applicazione. Il sistema può essere sostanzialmente considerato come una rapida e veloce linea di produzione in grado di sfruttare i tempi di termoformatura per la realizzazione di lavorazioni in parallelo come l’estrazione di un pezzo già formato o l’etichettatura dello stesso evitando di farlo in una stazione produttiva successiva. Per consentire l’utilizzo del sistema in oggetto occorre un sistema di produzione particolare, composto di macchine, attrezzature e sistemi automatici che servono a concretizzare ogni fase del ciclo di lavoro di termoformatura. Di seguito viene descritto in maniera sommaria l’intero sistema di componenti di cui è dotata la macchina al fine di comprendere la metodologia di applicazione e utilizzo.

Nella TAVOLA 1 è stata rappresentata la macchina termoformatrice completa dei seguenti gruppi:

> GRUPPO A, “gruppo di preriscaldamento”, serve a preriscaldare la foglia ai lembi per permetterne l’incisione da parte dei denti di catena del nastro trasportatore;

> GRUPPO B, “gruppo di trasporto”, il gruppo di trasporto della foglia serve ad alimentare la pressa in continuo;

> GRUPPO C, “gruppo di riscaldamento”, il riscaldamento è necessario per raggiungere la temperatura di formatura;

> GRUPPO D, “gruppo di formatura”. II gruppo in oggetto, come sarà descritto in seguito è dotato di un sistema di pressatura definito “a leveraggio”, caratterizzato cioè da una trasformazione del moto rotatorio in moto lineare tramite motoriduttore e N.° 2 sistemi biella manovella. Il sistema è caratterizzato da un rotore di formatura comprensivo di almeno quattro stampi “multifda” disposti a 90°.

La TAVOLA 2 rappresenta il flusso di lavoro di termoformatura: la foglia viene inserita nella catena di trascinamento (GRUPPO B), passando attraverso il gruppo di preriscaldamento. La foglia di materiale termoplastico è alimentata da un “alimentatore a bobina” o alimentatore di foglia.

La foglia attraversa tutta la macchina, passando sotto il GRUPPO C “gruppo di riscaldamento”, si riscalda arrivando alla temperatura necessaria fino ad entrare nel gruppo di formatura. Per un utilizzo in sicurezza della linea di termoformatura descritta, la stessa viene generalmente corredata dai seguenti accessori:

un raccoglitore per ravvolgimento dello sfrido dopo le operazioni di formatura e taglio del manufatto (questo permette di recuperare lo sfrido della foglia mantenendolo costantemente in tensione e facendo in modo che non crei impedimenti all’operazione di estrazione del prodotto formato);

un sistema di estrazione del prodotto: è necessario usare la macchina prevedendo un sistema di estrazione dei manufatti termoformati in modo che nessun operatore debba avvicinarsi alla pressa durante lo stampaggio. Il sistema automatico di estrazione avviene dopo il processo di formatura.

In riferimento alle TAVOLE predette, si procede ad una descrizione dei diversi gruppi che compongono la termoformatrice.

GRUPPO A, “gruppo di preriscaldamento”, TAVOLA 3.

Tale sottocomponente permette un riscaldamento preliminare della foglia limitatamente al bordo della stessa. Il riscaldamento preliminare garantisce un facile inserimento della foglia sui denti delle catene del Gruppo B “gruppo di trasporto foglia”, evitando anche la formazione di truciolo in questa zona. Il gruppo è composto di due elementi di riscaldamento paralleli ognuno costituito da resistenze montate in fila su una superficie riflettente. La foglia, dopo il primo inserimento manuale, è trascinata dalle catene e il suo scorrimento è facilitato da una serie di rulli e ruote in materiale plastico. La larghezza degli elementi riscaldanti deve essere regolata in base alla larghezza del film mediante un sistema meccanico movimentato da un motore indipendente.

GRUPPO B, “gruppo di trasporto”, TAVOLA 3.

La movimentazione della foglia è meccanica ed avviene mediante un motore e un riduttore. Il motore fornisce la rotazione all’albero su cui sono montate le corone della catena. Le catene a denti sostenute da guide raffreddate ad acqua garantiscono la traslazione della foglia di materiale. H circuito di raffreddamento ad acqua, ottenuto mediante apposito gruppo refrigeratore a circuito chiuso (chiller frigorifero), consente il raffreddamento del bordo della foglia precedentemente riscaldato; in questo modo s’irrigidisce il bordo della foglia evitando flessioni della stessa e garantendo un trasporto regolare del film. E possibile regolare sia la velocità sia la larghezza delle catene per permettere un adeguamento del sistema alle caratteristiche del film di materiale plastico (dimensioni e tipo di materiale da lavorare). La larghezza delle catene è regolata in modo meccanico mediante un motore e tre rinvìi collegati da aste: ogni rinvio è collegato a un albero filettato che permette al sistema delle catene di stringersi e allargarsi.

GRUPPO C, “gruppo di riscaldamento”, TAVOLA 4.

La struttura portante e il sistema di riscaldamento sono integrati. La struttura, infatti, contiene il sistema di movimentazione di cui è composto il sistema di riscaldamento. Quest’ultimo è composto di due gruppi indipendenti entrambi costituiti da resistenze montate su una superficie riflettente e disposte in file longitudinali parallele al senso di trasporto della foglia. È possibile regolare la temperatura del sistema di riscaldamento. Tale gruppo è dotato di una movimentazione trasversale alla direzione di scorrimento della foglia. In caso di problemi durante il trasporto e di arresti di emergenza il gruppo si allontana dalla foglia e toma nella posizione di riposo dopo un intervallo di tempo prestabilito.

GRUPPO D, “gruppo di formatura”, TAVOLA 5. Tale gruppo è a sua volta costituito da tre sottogruppi di movimentazione.

D sistema di movimentazione “A LEVERAGGIO” (TAVOLA 6, Dettagli G) è composto sostanzialmente da un gruppo motoriduttore (Pos. 1; Dettaglio G; Tav.

6) dotato di albero di trasmissione orizzontale (Pos. 2; Dett. G; Tav. 6) calettato da entrambi i lati su N.2 sistemi di movimentazione biella manovella (Pos.3; Dett. G; Tav.6). I sistemi biella - manovella sono incernierati a loro volta a due assiemi forcella - snodo (Pos. 4; Dett. G; Tav. 6) fissati sulle guide di movimentazione (Pos 5; Dett. G; Tav 6). Il sistema così descritto trasmette il moto lineare di sollevamento, a partire da un moto rotatorio. Tale configurazione, quindi, permette di ottenere gli stessi risultati di un sistema di movimentazione a camme tramite componenti di più semplice gestione e manutenzione . Le guide sono collegate tramite apposite piastre (Pos 6; Dett. H; Tav 6) al sistema (Pos 1; Dett. F; Tav 5) oggetto del seguente brevetto.

Il sistema rotativo pluristazione è calettato su un albero di trasmissione collegato ad un sistema di rinvio a pignoni (Pos 8; Dett. H; Tav 6 o Pos. 4; Tav. 5) calettato a sua volta su motoriduttore epicicloidale (Pos 9; Dett. H; Tav. 6). Dopo la fase di riscaldamento, quindi, la foglia entra nel gruppo di termoformatura, viene arrestata la traslazione delle catene e successivamente la foglia viene lavorata tramite il sistema di pressatura “A LEVERAGGIO” che fa salire il sistema fino a raggiungere la posizione finale nella quale viene eseguita la formatura mediante lo stampo attivo in quel ciclo (Pos. 2B; Dett. F; Tav. 5). Una volta ottenuto lo stampato avviene la fase di tranciatura mediante il sistema elettromeccanico (Pos.

11; Dett. H; Tav. 6) interno al sistema. Successivamente avviene la rotazione del il nuovo stampo (Pos. 2a; Dett. F; Tav.5) al di sotto della foglia riscaldata. Da questa fase in poi è possibile effettuare contemporaneamente l’evacuazione, mediante robot di estrazione o apposito impilatore, del pezzo precedentemente realizzato e posizionato sullo stampo in Pos. 2b, procedere alla formatura di un nuovo pezzo mediante lo stampo in Pos.

2a e etichettare le forme inserite nello stampo in Pos. 2d. L’ottimizzazione del ciclo produttivo mediante il sistema oggetto del seguente documento garantisce un aumento della produttività del 20 % circa rispetto ad una linea costituita da tre macchinari separati.

Il GRUPPO D “gruppo di formatura” è, inoltre, dotato di un sistema di movimentazione (TAVOLA 4) costituito da un motoriduttore con vite di regolazione e rinvìi con ruote coniche destinato a regolare l’altezza del piano superiore di stampo per ottimizzare l’operazione di tranciatura.

Il piano inferiore e superiore sono collegati tramite quattro colonne cilindriche. Con le configurazioni descritte nel presente documento è, quindi, possibile avere un’ampia capacità termoformante e l’ottimizzazione del ciclo di lavoro riducendo ampiamente le fasi a vuoto del ciclo stesso dovute al posizionamento su altri macchinari (etichettatrice, impilatrice).

Il ciclo di formatura è impostato dall’operatore mediante il software di gestione e controllo.

Segue una descrizione del ciclo di lavoro completo di termoformatura (vedere TAVOLA 2): inserimento manuale della foglia nel sistema di traino a catene (GRUPPO B); automaticamente avvengono il traino ed il riscaldamento della foglia tramite sistema di riscaldamento sovrastante di cui è composto il GRUPPO C fino al posizionamento all’ interno del gruppo di formatura (GRUPPO D) dove lo stampo superiore è fisso mentre quello inferiore è mobile. Quando la foglia arriva in posizione, lo stampo inferiore è movimentato verso la foglia calda chiudendosi sullo stampo superiore tramite la forza impressa dai sistemi elettromeccanici sopra descritti. Viene creata pressione ed eventualmente il vuoto per spingere la foglia calda, ora malleabile, sulla superficie dello stampo a faccia unica, mantenendola in posizione fino al raffreddamento al di sotto della temperatura di distorsione. In tutti i processi di termoformatura è estremamente importante che la condizione di vuoto e di aria compressa rimangano sul pezzo fino al raffreddamento al di sotto della temperatura di distorsione. Terminata la fase di formatura avviene la tranciatura del termoformato. La presente invenzione riguarda il sistema di formatura elettromeccanico rotazionale pluristazione dotato di gruppo biella - manovella a corsa di lavoro fìssa utilizzato per la realizzazione di prodotti, composti di materiali di qualsiasi natura, adibiti a contenere e a proteggere determinate merci, dalle materie prime ai prodotti finiti, a consentire la loro manipolazione e la loro consegna dal produttore al consumatore o aU'utilizzatore, e ad assicurare la loro presentazione, nonché prodotti destinati al confezionamento di alimenti e prodotti finiti. Il metodo ritrovato porta vantaggi, rispetto ad un sistema di pressatura oleodinamico e rispetto ad un sistema a camme dotato di stampo unico, di semplicità d’uso, aumento della produttività, riduzione costi di realizzazione, qualità del manufatto più uniforme, riduzione dell’ impiego di materie prime, diminuzione degli scarti e ottimizzazione dei tempi morti di produzione grazie alla possibilità di effettuare varie operazioni contemporaneamente (etichettatura, formatura, tranciatura, estrazione). Tutti questi obiettivi inducono infine una ottimizzazione dei costi e perciò un aumento della produzione e della redditività, oltre che una riduzione dell’impatto ambientale per risparmio e minore quantità di scarti da smaltire.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1. In un complesso sistema di termoformatura per la realizzazione di prodotti adibiti a contenere e a proteggere determinate merci, dalle materie prime ai prodotti finiti, a consentire la loro manipolazione e la loro consegna dal produttore al consumatore o all'utilizzatore, e ad assicurare la loro presentazione, nonché prodotti destinati al confezionamento di alimenti e prodotti finiti, essenzialmente costituito da un gruppo di preriscaldamento, un gruppo di trasporto foglia di materiale, un gruppo di riscaldamento e un gruppo di presso formatura, si rivendica un sistema elettromeccanico di presso formatura rotazionale dotato di un rotore sul quale vengono disposti più stampi a 90° (almeno quattro stampi) in grado di ottimizzare e ridurre i tempi morti di produzione, evitando Γ utilizzo di ulteriori macchine per avere lo stesso prodotto finito. Il sistema così pensato permette di effettuare contemporaneamente varie lavorazioni quali la formatura, l’etichettatura e l’estrazione con conseguente ottimizzazione dei tempi morti di produzione. Posizionando, infatti, un impilatore frontalmente allo stampo contenente i pezzi formati è possibile procedere alla formatura del materiale sullo stampo in posizione orizzontale mentre avviene l’estrazione dallo stampo anteriore con la possibilità di imballare il prodotto finito o eseguire lavorazioni successive con il prodotto già impilato ed è possibile, contemporaneamente, eseguire l’etichettatura sullo stampo posto a 180° rispetto a quello impegnato per Γ impilatura. Il sistema nel suo insieme diventa praticamente una linea completa, dalla materia prima al prodotto finito con evidenti vantaggi produttivi ed economici 2. Metodo di termoformatura come alla rivendicazione 1 dotato di un gruppo di termoformatura definito “a leveraggio”. Tale sistema è essenzialmente costituito da un motoriduttore con albero di trasmissione orizzontale collegato alle estremità a due sistemi biella - manovella destinati ad imprimere un moto assiale a due alberi incernierati a loro volta a due dispositivi a snodo - forcella imbullonati sullo stampo inferiore del sistema. 3. Metodo di termoformatura come alla rivendicazione 2 dotato di due gruppi di movimentazione definiti “a leveraggio” destinati alla movimentazione sìa del mazzone superiore sia del mazzone inferiore. Il sistema in oggetto è caratterizzato da due “mazzoni” portastampo che si chiudono contemporaneamente ad effettuare la termoformatura della foglia. 4. Metodo di termoformatura alle rivendicazioni 2 e 3 caratterizzato dalla possibilità di utilizzo di una lastra di materiale da termoformatura piuttosto che di una bobina (o foglia di alimentazione) per la realizzazione di prodotti per il packaging.