ITPR20120016A1 - Metodo e macchina per il ripristino della forma originale di contenitori - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

TITOLO: METODO E MACCHINA PER IL RIPRISTINO DELLA FORMA ORIGINALE DI CONTENITORI.

Il presente trovato si inserisce nel campo relativo alle macchine automatiche confezionatrici.

In particolare l’invenzione riguarda un metodo per il ripristino della forma originale di contenitori, ad esempio di bottiglie di polietilene, prima del loro riempimento, e una macchina che attua tale metodo.

E’ noto che le linee per il confezionamento automatico di prodotti liquidi in appositi contenitori prevedono solitamente, prima del riempimento degli stessi, l’effettuazione di una serie di operazioni preparatorie, la cui sequenza può dipendere sia dal tipo di prodotto da confezionare che dal contenitore da riempire.

Nel caso di prodotti alimentari o farmaceutici, le operazioni preparatorie comprendono sempre una fase di lavaggio e/o sterilizzazione dei contenitori, ed eventualmente una successiva fase di asciugatura degli stessi. Il lavaggio o la sterilizzazione dei contenitori vengono effettuati iniettando al loro interno un fluido pulente in pressione, e svuotando quindi gli stessi prima di procedere alle fasi successive di confezionamento.

Per quel che riguarda ad esempio contenitori costituiti da bottiglie di polietilene, destinate ad accogliere acqua potabile o altre bevande, l’operazione di lavaggio deve garantire, oltre a una perfetta pulizia della bottiglia, anche tempi di esecuzione estremamente contenuti. Le linee di confezionamento di questi prodotti operano infatti ad altissima velocità, sia in quanto i volumi produttivi di acqua e bevande confezionate sono molto elevati, sia perché tali prodotti non possiedono un valore aggiunto elevato, per cui tutte le fasi di produzione, ivi comprese le operazioni di preparazione e di confezionamento, devono essere improntate alla massima efficienza, per contenere i costi generali.

Un problema che si riscontra nelle linee di confezionamento al momento di utilizzare le bottiglie, prima del loro lavaggio, à ̈ dovuto al fatto che le stesse, durante le fasi precedenti, possono subire urti o compressioni. Poiché il polietilene del quale sono costituite à ̈ piuttosto cedevole e possiede una modesta reazione elastica, tali urti o compressioni possono portare a schiacciamenti permanenti che, non solo modificano la forma delle bottiglie, ma ne riducono anche la capacità, rendendole inutilizzabili per il successivo riempimento. Gli schiacciamenti sono, per la natura del materiale utilizzato per la produzione delle bottiglie, in genere reversibili. Tuttavia quasi mai rientrano senza interventi esterni, nemmeno a seguito del riempimento della bottiglia schiacciata.

L’inconveniente sopra descritto à ̈ difficilmente rilevabile, in quanto gli schiacciamenti possono aver luogo in tutte le parti della bottiglia, e l’operazione richiederebbe comunque l’uso di un sistema di ispezione computerizzato, estremamente costoso e di difficile taratura e manutenzione.

L’inconveniente può inoltre danneggiare anche in modo considerevole la produzione e produrre un aumento consistente degli scarti, in quanto viene di solito rilevato successivamente al riempimento delle bottiglie schiacciate.

Uno scopo dell’invenzione à ̈ quello di proporre un metodo e una macchina che risolvano l’inconveniente sopra descritto ripristinando la forma originale dei contenitori da riempire, e in particolare di bottiglie di polietilene o materiali similari, che abbiano subito schiacciamenti permanenti, o comunque la cui forma originale sia stata compromessa prima o durante il loro arrivo a una linea di riempimento.

Un ulteriore scopo dell’invenzione à ̈ quello di proporre un metodo e una macchina per il ripristino della forma originale delle sopra citate bottiglie in grado di consentire l’effettuazione di tale ripristino in linea di produzione, vale a dire alle elevatissime velocità di confezionamento tipiche delle linee di imbottigliamento di bevande.

Un altro scopo dell’invenzione à ̈ quello di proporre un metodo e una macchina per il ripristino della forma originale delle sopra citate bottiglie che consentano di utilizzare, con l’applicazione di limitate modifiche strutturali, una tipologia di macchina già ampiamente utilizzata nelle linee di imbottigliamento, e pertanto di limitare i costi di progettazione, di produzione e di manutenzione, e nel contempo di avere in linea una macchina estremamente collaudata e affidabile.

Gli scopi sopra citati vengono tutti raggiunti dal metodo e dalla macchina per il ripristino della forma originale di contenitori, e in particolare di bottiglie di polietilene, oggetto del presente trovato, che si caratterizza per quanto previsto nelle sotto riportate rivendicazioni.

Questa ed altre caratteristiche risulteranno maggiormente evidenziate dalla descrizione seguente di alcune forme di realizzazione illustrate, a puro titolo esemplificativo e non limitativo nelle unite tavole di disegno.

- Figura 1: illustra una vista laterale di una macchina per il ripristino della forma originale di bottiglie di polietilene realizzata secondo l’invenzione;

- Figura 2: illustra una vista dall’alto della macchina di figura 1;

- Figura 3: illustra una vista laterale in scala ingrandita del particolare A di figura 1;

- Figura 4: illustra una vista laterale in scala ingrandita del particolare B di figura 1.

Con particolare riferimento alle figure 1 e 2 si indica con 100, nel suo complesso, una macchina per il ripristino della forma originale di bottiglie di polietilene 1, o di contenitori di altro tipo che presentino caratteristiche strutturali simili, realizzato in accordo con una preferita, ma non esclusiva, forma di realizzazione della presente invenzione.

Secondo l’idea di soluzione più generale dell’invenzione, per ottenere il ripristino della forma originale di quelle bottiglie 1 che presentano una variazione permanente di forma rispetto a quella originale a causa di schiacciamenti o altre sollecitazioni subite prima o durante il loro arrivo su una linea di confezionamento di bevande, la macchina 100 à ̈ una macchina gonfiatrice, vantaggiosamente ottenuta utilizzando una macchina sciacquatrice convenzionale del tipo a giostra e attuando nella stessa le semplici modifiche che risulteranno evidenti dal seguito della descrizione. La macchina gonfiatrice 100 à ̈ destinata a gonfiare tutte le bottiglie 1 vuote in arrivo sulla linea di confezionamento, mettendo precedentemente in tenuta le stesse bottiglie e mantenendo la tenuta per l’intera operazione di insufflaggio dell’aria.

In effetti, nel settore tecnico relativo al confezionamento di bottiglie 1 e altri contenitori, sono note macchine sciacquatrici, particolarmente efficienti, precise ed affidabili, che operano in continuo con un principio di funzionamento a giostra.

La macchina gonfiatrice 100 consiste in sostanza in una di tali macchine, e comprende una base fissa 5, provvista di un piano di appoggio orizzontale 5a. Nella zona centrale della base fissa 5 Ã ̈ montata una torretta 6, avente conformazione sostanzialmente circolare, portata in rotazione attorno a un asse verticale X secondo un verso W.

La macchina 100 prevede (vedasi figura 2) una stazione di ingresso 101 delle bottiglie 1, costituita da un disco provvisto perifericamente di alveoli atti ad accogliere le bottiglie in posizione diritta, controrotante rispetto alla torretta e tangente ad essa, con la medesima velocità periferica.

E’ inoltre prevista una stazione di uscita 102, anch’essa costituita da un disco alveolato controrotante, disposta a una distanza angolare opportunamente definita rispetto al disco di ingresso 101. Poiché la struttura generale della macchina gonfiatrice 100 à ̈, come già detto, del tutto nota, le suddette stazioni di ingresso 101 e di uscita 102, sono state solo schematizzate, e non verranno illustrate né descritte in dettaglio, così come le altre caratteristiche della macchina 100 non strettamente attinenti all’invenzione.

Sulla torretta 6 à ̈ prevista una pluralità di gruppi operativi 7, montati equidistanziati e con simmetria radiale in prossimità del bordo circolare della stessa. Tipicamente sono previsti una pluralità di gruppi operativi, in numero variabile a seconda della diverse esigenze costruttive e prestazionali.

Ciascun gruppo operativo 7, meglio illustrato nelle figure 3 e 4, comprende organi di presa costituiti da una pinza provvista di ganasce 11 conformate in modo complementare al collo della bottiglia 1, e un ugello insufflatore 20 del liquido di lavaggio, che costituisce la principale modifica rispetto alla conformazione della macchina sciacquatrice convenzionale, e la cui struttura verrà meglio descritta nel seguito.

La pinza 10 à ̈ imperniata su un fulcro, con possibilità di ruotare di 180° attorno a un asse orizzontale orientato tangenzialmente rispetto al bordo della torretta 6, ed à ̈ destinata ad impegnare il collo della bottiglia 1 in arrivo in corrispondenza della stazione di ingresso 101 della macchina 100, mantenerla in presa per l’intero ciclo di gonfiaggio, e rilasciarla in corrispondenza della stazione di uscita 102.

La rotazione della pinza 10 Ã ̈ definita, per posizioni angolari predeterminate lungo un percorso operativo durante la rotazione della torretta 6, da una guida a filo 8, la quale si estende lungo un percorso chiuso attorno alla medesima torretta 6. La guida 8 Ã ̈ supportata da un telaio 9, a sua volta montato sul piano orizzontale 5a della base 5.

Nella guida a filo 8 à ̈ scorrevolmente impegnata una forcella 15, montata solidale alla pinza di presa 10. In sostanza, il percorso operativo della bottiglia 1 à ̈ definito fra una posizione iniziale di prelievo (figura 3), nella quale la bocca 2 della stessa risulta staccata dall’ugello insufflatore 20, una posizione operativa (figura 4) nella quale la stessa à ̈ a contatto con l’ugello insufflatore 20 e preme contro di esso, e una posizione finale di rilascio, non illustrata ma sostanzialmente coincidente con la posizione iniziale di presa.

L’ugello insufflatore 20 à ̈ posizionato con l’uscita rivolta verso l’alto, ed à ̈ posto in comunicazione di fluido con una sorgente di gas in pressione, tipicamente aria compressa, per mezzo di un idoneo condotto 26 (figura 1). Quest’ultimo comprende tratti 26a, 26b, 26c e 26d che portano aria compressa dalla sorgente, situata all’interno della base 5 e non illustrata, attraverso un albero 6a della torretta 6 e da questo, radialmente, fino al predetto ugello 20.

Fra la sorgente di aria in pressione e l’ugello insufflatore 20 sono previsti mezzi interruttori di flusso 30, per consentire il passaggio dell’aria di gonfiaggio o per arrestane il flusso in determinate posizioni angolari di ciascun gruppo operativo 7 e per pressioni di alimentazione dell’aria insufficienti. In particolare, tali mezzi interruttori 30, già utilizzati nella macchina sciacquatrice originale e pertanto del tutto noti, sono disposti immediatamente a monte dell’ugello insufflatore 20, e comprendono un interruttore automatico a pressione 31 e un interruttore a camma 35, destinato a sbloccare l’interruttore a pressione 31 solo per posizioni angolari predefinite lungo il percorso operativo.

L’interruttore a pressione prevede un pistone scorrevole 32, montato in una sede 33 ricavata nel corpo della torretta 6 e mantenuto in posizione di chiusura dall’interruttore a camma 35 (vedasi figura 3).

La corsa del pistone 32 à ̈ normalmente bloccata dal predetto interruttore a camma 35. Quest’ultimo à ̈ azionato da una camma 36, montata sul telaio 9 lungo la porzione di percorso operativo nel quale à ̈ prevista l’insufflazione di aria nella bottiglia 1 (figura 4). In corrispondenza di tale porzione, l’interruttore a camma 35 libera il pistone 32 e consente la normale apertura dell’interruttore a pressione 31. Detta azione à ̈ altresì favorita da una molla 34 à ̈ disposta all’interno della sede 33, agente contro il pistone 32 così da aprire il passaggio tra condotto 26D e ugello 20 (figura 4).

Secondo l’invenzione, ciascun ugello insufflatore 20 dei gruppi operativi 7 à ̈ provvisto di mezzi di tenuta 21, atti a sigillare l’accoppiamento fra l’ugello 20 e la bocca 2 della bottiglia 1 quando questa à ̈ nella sopra menzionata posizione operativa.

In particolare, tali mezzi di tenuta 21 comprendono un blocco anulare 22, montato scorrevole sulla parete esterna dell’ugello insufflatore 20. Il blocco 22 à ̈ mantenuto in una propria posizione estesa (figura 3) dall’azione di una molla di contrasto 23 coassiale all’ugello 20 stesso e dalla battuta su un riscontro 24 previsto nel bordo di quest’ultimo.

I mezzi di tenuta 21 comprendono inoltre una guarnizione di testa anulare 25, fissata all’estremità superiore del blocco anulare 22 e destinata ad essere sottoposta a un contatto forzato con la bocca 2 della bottiglia 1, a seguito dell’azione esercitata dalla pinza di presa 10 sulla bottiglia 1 medesima (figura 4), per realizzare un accoppiamento a tenuta per l’intera durata dell’operazione di gonfiaggio.

Immediatamente a monte dell’ugello insufflatore 20, la macchina gonfiatrice 100 potrà altresì prevedere uno o più mezzi sensori di pressione destinati a rilevare eventuali cadute di pressione all’interno della bottiglia 1, dovute, ad esempio, da ammaccature e/o forature della bottiglia stessa; in tal caso si potrà prevedere di attivare conseguenza l’espulsione della bottiglia difettosa dalla linea di confezionamento tramite mezzi e sistemi di tipo noto.

Il funzionamento della macchina gonfiatrice 100 secondo il metodo dell’invenzione prevede che le bottiglie 1 vengano alimentate alla stazione di ingresso 101 in posizione diritta, su un piano di alimentazione non illustrato, fino a portarle a contatto col disco alveolato di ingresso. Quest’ultimo preleva una bottiglia per volta in un proprio alveolo, e la convoglia verso la torretta 6. Il collo della bottiglia viene quindi serrato dalla pinza di presa 10 del gruppo operativo 7 in quel momento contraffacciato all’alveolo. La bottiglia 1 viene quindi trasportata in rotazione dalla torretta 6 (figura 3).

La guida a filo 8, sulla quale à ̈ impegnata scorrevolmente la forcella 15 solidale con la pinza di presa 10, provvede a far ruotare progressivamente quest’ultima di 180° attorno al proprio asse, per effetto della rotazione della torretta 6, fino a portare la bottiglia 1 in posizione rovesciata, con la propria bocca 2 rivolta verso il basso, in asse con l’ugello insufflatore 20 di quel gruppo operativo 7 (figura 4) e a contatto con la guarnizione di testa 25 del blocco di tenuta 21. La perfetta tenuta dell’accoppiamento à ̈ garantita dall’azione della pinza di presa 10, la quale preme la bocca 2 contro la guarnizione di testa 25, in combinazione con l’azione di contrasto della molla 23.

A questo punto viene attivato il flusso di aria in pressione, ad esempio per mezzo dell’interruttore a pressione 31 lasciato libero dall’interruttore a camma 35, a sua volta attivato dalla presenza della camma 36. L’aria viene insufflata quindi attraverso l’ugello insufflatore 20 e penetra nella bottiglia 1, facendo aumentare la pressione al suo interno. Se nella bottiglia 1 à ̈ presente qualche schiacciamento o altra irregolarità rispetto alla forma originale, le forze agenti dall’interno della bottiglia 1 dovute alla pressione dell’aria insufflata provvedono a ripristinare la predetta forma originale. Nel caso in cui la bottiglia non avesse i sopra citati difetti, l’operazione di gonfiaggio non comporta comunque conseguenze.

Si precisa che il suddetto sistema di attivazione del flusso di aria in pressione potrà essere sostituito con sistemi differenti e/o equivalenti, senza peraltro uscire dall’ambito di protezione richiesto.

Al completamento del percorso operativo, che si compie in genere dopo una rotazione della torretta 6 prossima ai 360°, il flusso di aria compressa viene interrotto e la guida a filo 8 provvede a riportare in posizione diritta la bottiglia 1 appena lavata, facendo ruotare la pinza d presa 10. La bottiglia 1 viene infine impegnata in un alveolo del disco alveolato di uscita 102, viene rilasciata dalla pinza di presa 10 e viene convogliata verso un ulteriore piano di trasporto per essere sottoposta al lavaggio in una macchina sciacquatrice convenzionale.

La macchina gonfiatrice sopra descritta, essendo direttamente derivata da una macchina sciacquatrice convenzionale, la cui struttura e il cui funzionamento sono noti da anni e sono collaudati da un numero elevato di esemplari operativi in linea di confezionamento, presenta il vantaggio di essere estremamente affidabile, di non presentare elevati costi di progettazione e di sviluppo, e di utilizzare componenti già in produzione e pertanto di costo contenuto.

L’efficienza e la velocità operativa della macchina gonfiatrice 100 nella linea di confezionamento sono inoltre le stesse di una equivalente macchina sciacquatrice, che di solito la segue nella suddetta linea di confezionamento. Non si presentano pertanto problemi di sincronizzazione o di rallentamenti della produzione dovuti alle operazioni di messa in forma delle bottiglie 1.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per il ripristino della forma originale di contenitori, e in particolare di bottiglie (1) di polietilene o materiale similare, dette bottiglie (1) essendo destinate a essere alimentate a una linea di riempimento con bevande, alcune di dette bottiglie (1) essendo interessate da variazioni di forma (3) rispetto all’originale dovute a schiacciamenti od altro, detto metodo essendo caratterizzato dal fatto di comprendere, per ciascuna di dette bottiglie (1): l’impegno della stessa da parte di organi di presa (10); l’accoppiamento a tenuta della bocca (2) di detta bottiglia (1) a un ugello insufflatore (20) provvisto di mezzi di tenuta (21), detto ugello insufflatore (20) essendo posto in comunicazione selettiva di fluido con una sorgente di gas in pressione; insufflazione di detto gas in pressione all’interno di detta bottiglia (1), attraverso detto ugello insufflatore (20), per gonfiare la medesima per un periodo di tempo predeterminato; distacco della bocca (2) di detta bottiglia (1) da detto ugello insufflatore (20); rilascio di detta bottiglia (1).
2. 2. Metodo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che dette fasi di accoppiamento e distacco vengono effettuate mediante rotazioni di detti organi di presa (10), rispettivamente destinate a portare la bocca (2) di detta bottiglia (1) da una posizione iniziale di presa a una posizione operativa di accoppiamento a tenuta col citato ugello insufflatore (20), e da quest’ultima posizione a una posizione finale di rilascio.
3. 3. Metodo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta fase di insufflazione viene effettuata mentre detta bottiglia (1) à ̈ trasportata lungo un percorso ad arco di circonferenza da una macchina gonfiatrice (100) del tipo a giostra, l’accoppiamento fra la bocca di detta bottiglia (1) e il citato ugello insufflatore (20) essendo mantenuto per l’intero citato percorso ad arco di circonferenza.
4. 4. Metodo, secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detta macchina gonfiatrice (100) del tipo a giostra comprende una macchina sciacquatrice di dette bottiglie (1) di tipo convenzionale, recante i citati ugelli insufflatori (20) a tenuta in sostituzione degli ugelli iniettori originali, e nella quale à ̈ prevista una sorgente di gas in pressione in sostituzione della sorgente di fluido di lavaggio.
5. 5. Macchina per il ripristino della forma originale di contenitori, e in particolare di bottiglie (1) di polietilene o materiale similare, dette bottiglie (1) essendo destinate a essere alimentate a una linea di riempimento con bevande, alcune di dette bottiglie (1) essendo interessate da variazioni di forma rispetto a quella originale dovute a schiacciamenti od altro, detta macchina (100) essendo caratterizzata dal fatto di comprendere: una base di supporto (5); una torretta (6), avente conformazione sostanzialmente circolare, montata su detta base di supporto (5) e girevole attorno a un asse verticale X; una pluralità di gruppi operativi (7), montati radialmente in prossimità del bordo di detta torretta (6), ciascuno di detti gruppi operativi (7) comprendente organi di presa (10) mobili e un ugello insufflatore (20), posto in comunicazione di fluido selettiva con una sorgente di gas in pressione e provvisto di mezzi di tenuta (21), detti organi di presa (10) essendo atti a bloccare detta bottiglia (1), prelevarla e portarne la relativa bocca (2) a contatto con detti mezzi di tenuta (21); mezzi interruttori di flusso (30), interposti fra detta sorgente di gas in pressione e detto ugello insufflatore (20), atti ad attivare selettivamente l’afflusso di gas in pressione da detta sorgente a detto ugello insufflatore (20), per gonfiare la citata bottiglia (1) per un periodo di tempo predefinito.
6. 6. Macchina, secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto di comprendere una guida a filo (8), estendentesi lungo un percorso chiuso attorno alla citata torretta (5), nella quale à ̈ scorrevolmente impegnata una forcella (15) degli organi di presa (10) di ciascun citato gruppo operativo (7) per definire il percorso di detta bottiglia (1) fra posizioni iniziale di prelievo, nella quale la bocca (2) della stessa risulta staccata da detto ugello insufflatore (20), operativa nella quale la stessa à ̈ a contatto con i mezzi di tenuta (21) del citato ugello insufflatore (20), e finale di rilascio.
7. 7. Macchina, secondo la rivendicazione 5 o la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di tenuta (21) comprendono un blocco anulare (22), montato scorrevole sulla parete esterna di detto ugello insufflatore (20), e mantenuto in una propria posizione estesa dall’azione di una molla di contrasto (23) coassiale al citato ugello (20) e dalla battuta su un riscontro (24) previsto nel bordo di quest’ultimo, e una guarnizione di testa anulare (25), fissata all’estremità esterna del citato blocco anulare (22) e destinata ad essere sottoposta a un contatto forzato con la bocca (2) della bottiglia (1), dall’azione esercitata dai citati organi di presa (10) sulla bottiglia (1) medesima, per realizzare un accoppiamento a tenuta per l’intera durata dell’operazione di gonfiaggio.
8. 8. Macchina, secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto di comprendere inoltre mezzi sensori (50) di pressione, posizionati a valle di detti mezzi interruttori di flusso (30) e destinati a rilevare cadute di pressione all’interno di una citata bottiglia (1).
9. 9. Macchina, secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto di consistere in una macchina sciacquatrice di bottiglie convenzionale del tipo a giostra modificata, dette modifiche comprendenti la sostituzione, in detti gruppi operativi (7), degli ugelli iniettori originali con i citati ugelli insufflatori a tenuta (20), e nella sostituzione della sorgente di fluido in pressione originale con la citata sorgente di gas in pressione.