ITUB20154145A1 - Macchina confezionatrice - Google Patents

Description

Macchina confezionatrice

L’invenzione concerne macchine e sistemi per confezionare prodotti ed in particolare, riguarda una macchina per confezionare in sacchetti di materiale plastico prodotti di piccole dimensioni o prodotti granulari o in polvere, ad esempio prodotti alimentari quali pasta, biscotti, riso, frutta secca, caramelle oppure farina, zucchero, ecc.

Le macchine confezionatrici note per confezionare in sacchetti prodotti alimentari comprendono tipicamente una stazione di riempimento e formatura nella quale una predefinita quantità di prodotto viene dosata all’interno dei singoli sacchetti mentre questi ultimi vengono formati a partire da un film di materiale plastico svolto da una bobina. La stazione di riempimento e formatura è infatti provvista di mezzi di piegatura e taglio e di mezzi di saldatura che provvedono a chiudere inferiormente e lateralmente i sacchetti in modo che questi ultimi possano ricevere il prodotto. Mezzi di trasporto o di convogli amento, quali ad esempio nastri o cinghie, sono previsti per ricevere i sacchetti dalla stazione di riempimento e formatura e movimentarli lungo un piano di scorrimento dalla stazione di riempimento ad una successiva stazione di chiusura nella quale i sacchetti vengono chiusi superiormente saldando una porzione superiore di questi ultimi ed eventualmente ripiegandone il lembo superiore prima di applicare un’etichetta di fissaggio. Uno svantaggio di queste macchine confezionatrici note risiede nel fatto nella stazione di fonnatura e riempimento i prodotti vengono dosati, ossia riversati, per gravità per mezzo di apposti tubi formatori all’interno dei sacchetti con una disposizione casuale e disordinata. Più precisamente, ad esempio nel caso di pasta (ossia di elementi di pasta di piccole dimensioni, aventi forme e fogge diverse, destinati ad una cottura per bollitura in acqua) oppure di biscotti, gallette, frutta secca, caramelle, ecc. i suddetti elementi riversati all’interno dei sacchetti tendono a occupare in modo disordinato l’intero volume del sacchetto con una bassa compattazione. Similmente nei prodotti granulari o in polvere (riso, farina, zucchero) la disposizione casuale determina una bassa compattazione ossia una bassa densità (rapporto tra massa e volume) del prodotto nei sacchetti.

In entrambi i casi, l’ingombro o volume del prodotto con riferimento alla massa o peso da confezionare può risultare eccessivo, ciò detenninando problemi nella stazione di chiusura in cui i sacchetti debbono essere ripiegati e chiusi superiormente.

Per poter chiudere correttamente i sacchetti si renderebbe necessario quindi utilizzare sacchetti di dimensioni maggiori (o parimenti ridurre le quantità di riempimento), ma in questo modo i sacchetti chiusi, a seguito dell’assestamento e/o compattazione del prodotto che di norma si verifica durante il loro trasporto e/o manipolazione, risulterebbero non

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completamente pieni. Un confezionamento di questo tipo non è accettabile perché può portare al danneggiamento dei prodotti (in particolare prodotti & agili, quali ad esempio prodotti alimentari secchi) qualora si urtassero a causa dello spazio eccessivo presente fra di essi. Inoltre un sacchetto non completamente pieno non è accettabile dal punto di vista estetico e/o commerciale.

Per ovviare a questo inconveniente sono note macchine confezionatrici provviste di appositi sistemi di compattazione o assestamento dei prodotti nei sacchetti.

Ad esempio, sono note macchine confezionatrici provviste di pinze che, trattenendo ciascun sacchetto riempito in corrispondenza della porzione superiore da ripiegare e chiudere, lo agitano in modo tale che i prodotti al suo interno si assestino, compattandosi, al fine di ottenerne una disposizione ottimale.

Uno svantaggio di queste macchine confezionatrici consiste nel fatto che il loro funzionamento deve essere fermato ogni qualvolta le pinze debbono agitare i sacchetti, aumentando notevolmente la durata del ciclo di confezionamento e riducendo la produttività della macchina. Inoltre, i sacchetti rischiano di danneggiarsi qualora la forza con cui le pinze agitano il sacchetto fosse eccessiva o qualora questi ultimi non fossero trattenuti correttamente dalle pinze.

Sono note altresì macchine confezionatrici provviste di una o più stecche o barre mobili a scomparsa che, poste al di sotto dei sacchetti sotto il piano di scorrimento, sono azionate verticalmente a scatto per riscontrare ripetutamente il fondo dei sacchetti durante la loro movimentazione dalla stazione di formatura e riempimento fino alla stazione di chiusura, permettendo ai prodotti contenuti di assestarsi e compattarsi. In questo modo, è possibile compattare i prodotti senza necessità di fennare il fùnzionamento della macchina e, pertanto, la durata del ciclo di confezionamento non aumenta. Tuttavia, le stecche agendo solo sulla base o fondo dei sacchetti non consentono di avere un assestamento omogeneo ed unifonne del prodotto alTintemo delTintero sacchetto. Inoltre le stecche, a causa delTurto contro il fondo dei sacchetti, possono frantumare o danneggiare i prodotti inseriti al loro interno e pertanto non possono essere utilizzate per il confezionamento di prodotti fragili, quali prodotti alimentari secchi, ad esempio pasta, biscotti.

Uno scopo dell’ invenzione è migliorare le macchine confezionatrici note, in particolare le macchine confezionatrici per prodotti alimentari di piccole dimensioni, granulari o in polvere.

Un altro scopo è realizzare una macchina confezionatrice che pennetta di compattare e assestare in modo ottimale i prodotti all’intemo dei sacchetti prima della chiusura senza danneggiare o deteriorare questi ultimi e/o i sacchetti.

Un ulteriore scopo dell’invenzione è realizzare una macchina confezionatrice che pennetta di assestare e compattare i prodotti all’ interno dei sacchetti durante il trasferimento da una stazione di riempimento ad una stazione di chiusura dei sacchetti senza aumentare la durata del ciclo di confezionamento.

L’invenzione potrà essere meglio compresa ed attuata con riferimento agli allegati disegni che ne illustrano alcune forme esemplificative e non limitative di attuazione, in cui:

- la figura 1 è una vista laterale parziale e schematica della macchina confezionatrice dell’ invenzione;

- la figura 2 è una vista in pianta dall’alto parziale e schematica della macchina di figura i;

- la figura 3 è una vista laterale ingrandita di un’unità di compattazione della macchina di figura 1;

- la figura 4 è una vista in pianta dall’alto dell’unità di compattazione di figura 3;

- la figura 5 è una sezione secondo la linea V-V di figura 4.

Con riferimento alle figure 1 e 2, è illustrata una macchina confezionatrice 1 secondo l’invenzione, disposta per confezionare predefinite quantità di prodotti di piccole dimensioni o granulari o in polvere in confezioni o sacchetti 50 di materiale plastico.

La macchina confezionatrice 1 comprende una stazione di fonnatura e riempimento 2, una stazione di chiusura 3, mezzi trasportatori 4 e un’unità di compattazione 5.

Più precisamente, nella stazione di fonnatura e riempimento 2, di tipo noto e non illustrata in dettaglio nelle figure, sono formati i sacchetti 50 a partire da un film di materiale plastico che viene avvolto attorno a un tubo fonnatore 25. I singoli sacchetti 50, ad esempio del tipo a doppio fondo quadro, vengono realizzati tagliando, piegando e chiudendo il film lateralmente e inferionnente mentre vengono riempiti con una predefinita quantità di prodotto 100 attraverso il tubo formatore 25.

Il prodotto 100 è un prodotto alimentare costituito, ad esempio, da elementi di piccole dimensioni quali pasta, biscotti, gallette, caramelle, cioccolatini oppure in forma granulare, quale riso, frutta secca, cereali, legumi oppure in polvere, ad esempio farina, zucchero. Una volta che i singoli sacchetti 50, aperti superiormente, sono stati riempiti con il prodotto 100, essi sono posizionati sui mezzi trasportatori 4 per essere movimentati lungo una direzione di avanzamento A verso la stazione di chiusura 3.

I mezzi trasportatori 4 comprendono un piano di scorrimento 8, sul quale sono appoggiati e si muovono i sacchetti 50 e due pareti o guide laterali 9, contrapposte e parallele fra loro e alla direzione di avanzamento A, disposte per guidare e supportare lateralmente i sacchetti 50 durante la movimentazione. I mezzi trasportatori 4 comprendono, inoltre, mezzi di movimentazione 21, 22, 23, 24 disposti per impegnare e movimentare i sacchetti 50 lungo la direzione di avanzamento A.

Nella forma di realizzazione illustrata, i mezzi di movimentazione comprendono una pluralità di elementi spintori 21 e di rispettivi elementi di riscontro 22 ha loro equidistanti, mobili e disposti per riscontrare e movimentare i saccheti 50 lungo la direzione di avanzamento A. Gli elementi spintori 21 e gli elementi di riscontro 22 sono fissati ad almeno un elemento flessibile 23, 24 chiuso ad anello ed azionato in modo tale da movimentare gli elementi spintori 21 e gli elementi di riscontro 22 lungo la direzione di avanzamento A quando impegnati ai saccheti 50.

Nella fonna di realizzazione illustrata nelle figure, i mezzi trasportatori 4 comprendono un primo elemento flessibile 23, ad esempio una catena, una cinghia od un nastro, chiuso ad anello e disposto su un piano parallelo al piano di scorrimento 8, al quale sono fissati tra loro equidistanti gli elementi spintori 21. Similmente, i mezzi di movimentazione 4 comprendono un secondo elemento flessibile 24, ad esempio una catena, una cinghia od un nastro, chiuso ad anello e disposto su un piano parallelo al piano di scorrimento 8, al quale sono fissati tra loro equidistanti gli elementi di riscontro 22.

II primo elemento flessibile 23 ed il secondo elemento flessibile-24 sono azionati da mezzi motori, di tipo noto e non illustrati nelle figure, con versi di rotazione R, R’ contrapposti in modo sincrono con la medesima velocità in modo tale che un elemento spintore 21 ed un corrispondente elemento di riscontro 22 riscontrino facce laterali contrapposte del sacchetto 50, mantenendo quest’ultimo in posizione ereta durante la movimentazione lungo la direzione di avanzamento A. La stabilità del saccheto 50 è altresì garantita dalla pareti laterali 9 dei mezzi di movimentazione 4. Gli elementi spintori 21 e gli elementi di riscontro 22 sono disposti in modo essere alternati sul piano di scommento 8 e formare, in cooperazione con le pareti laterali 9, appositi vani mobili in cui sono alloggiati i rispettivi sacchetti 50 da movimentare. Infatti, una volta che ciascun saccheto 50 è stato formato e riempito dalla stazione di formatura e riempimento 2 e successivamente posizionato sul piano di scorrimento 8 viene impegnato da corrispondenti elementi spintore 21 e di riscontro 22 che lo movimentano lungo la direzione di avanzamento A.

In una variante della macchina confezionatrice 1 dell’ invenzione, non illustrata nelle figure, i mezzi di movimentazione comprendono un unico elemento flessibile chiuso ad anello e disposto su un piano parallelo al piano di scorrimento 8 dei sacchetti 50 e al quale sono fissati tra loro equidistanti sia gli elementi spintori 21 sia gli elementi di riscontro 22. Con particolare riferimento alle figure da 3 a 5, runità di compattazione 5 comprende un piano di supporto 6 per supportare i sacchetti 50 provenienti dalla stazione di formatura e riempimento 2 e di mezzi vibranti 10 connessi al piano di supporto 6 e disposti per generare e indurre vibrazioni in quest’ultimo e nei sacchetti 50 disposti su di esso, le vibrazioni realizzando la compattazione e Γ assestamento del prodotto 100 nei rispettivi sacchetti 50.

Nella forma di realizzazione illustrata, runità di compattazione 6 è associata ai mezzi trasportatori 4, il piano di scorrimento 8 di questi ultimi essendo inten'otto per consentire il trasferimento dei sacchetti 50 sul piano di supporto 6, posto in vibrazione, da parte degli elementi spintori 21 e degli elementi di riscontro 22 dei mezzi di movimentazione. Similmente le pareti laterali 9 dei mezzi di movimentazione 4 si estendono lungo runità di compattazione 5 in modo da sostenere lateralmente i sacchetti 50 durante la loro movimentazione sul piano di supporto 6.

Al fine di agevolare lo scorrimento dei sacchetti 50 lungo la direzione di avanzamento A sul piano di supporto 6, quest’ultimo presenta una pluralità di rilievi superficiali in modo da diminuirne l’attrito di scorrimento.

I mezzi vibranti comprendono una o più unità vibranti 10, ad esempio due, che connettono il piano di supporto 6 a sottostanti mezzi a telaio 7 della macchina confezionatrice 1.

Ciascuna unità vibrante 10 è connessa al piano di supporto 6 in modo da imprimere a quest’ultimo un moto oscillatorio illustrato in figura da un vettore V, composto da una prima componente Vy sostanzialmente ortogonale al piano di supporto 6 ed una seconda componente Vx sostanzialmente parallela al piano di supporto 6.

Nella forma di realizzazione illustrata, ciascuna unità vibrante 10 è provvista di un elemento elastico 11, ad esempio una lamina o balestra elastica, una cui prima estremità 1 la è connessa al piano di supporto 6 mediante primi mezzi di connessione 13, ed una cui seconda estremità l lb è vincolata ai mezzi a telaio 7 della macchina 1, ad esempio mediante due piastre laterali 14. L’elemento elastico 11 è fissato ai mezzi a telaio 7 con un angolo di inclinazione a compreso tra 5° e 15°, in particolare pari a 10°, con riferimento al piano di supporto 6, in modo tale che il moto oscillatorio (vettore V) impartito al piano di supporto 6 sia inclinato del suddetto angolo di inclinazione a rispetto ad una direzione ortogonale al piano di supporto 6 stesso, ossia in modo che il moto oscillatorio sia composto dalla due componenti Vx e Vy tra loro ortogonali.

Ciascuna unità vibrante 10 è inoltre provvista di mezzi ad elettromagnete 12 agenti su detto elemento elastico 11 in modo da metterlo in oscillazione almeno con una predefinita frequenza di oscillazione. Più precisamente, i mezzi ad elettromagnete 12 agiscono su, e pongono in oscillazione, la seconda estremità llb dell’elemento elastico 11, che quindi vibra a flessione e con esso il piano di supporto 6.

La frequenza di oscillazione è preferibilmente compresa ha 35 e 70 Hz.

I mezzi ad elettromagnete 12 sono pilotati, ad esempio, con un’onda quadra di corrente generata da una scheda elettronica digitale la cui ampiezza è regolabile e vale al più 5A. Il ciclo di lavoro utile (duty cycle) dell’onda quadra è compreso tra il 30 ed il 70%.

In una variante non illustrata nelle figure, ciascuna unità vibrante 10 oltre al rispettivo elemento elastico 11 che connette il piano di supporto 6 ai mezzi a telaio 7 comprende un motore eccentrico rotante o similare fissato al piano di supporto 6 in modo da porre in oscillazione quest’ultimo con una predefinita frequenza di oscillazione, in particolare compresa tra 35 e 70 Hz.

II funzionamento della macchina confezionatrice 1 dell’invenzione prevede che i sacchetti 50 una volta formati e riempiti con una predefinita quantità di prodotto 100 nella stazione di formatura e riempimento 2 siano posizionati sul sottostante piano di scorrimento 8 dei mezzi di movimentazione 4 e quindi trasferiti dai mezzi di movimentazione, in particolare dagli elementi spintori 21 e dagli elementi di riscontro 22 sull’unità di compattazione 5. Più precisamente, i mezzi di movimentazione spostano i singoli sacchetti 50 da una prima porzione iniziale del piano di scorrimento 8 al piano di supporto 6 dell’unità di compattazione 5 che è posto in vibrazione dalle unità vibranti 10. Queste ultime imprùnono al piano di supporto 6 un moto oscillatorio (vettore V) composto da una prima componente Vy sostanzialmente ortogonale al piano di supporto 6 ed una seconda componente Vx sostanzialmente parallela al piano di supporto 6.

E bene notare che la seconda componente Vx determina uno spostamento o traslazione dei sacchetti 50 sul piano di supporto 6 lungo la direzione di avanzamento A, cooperando quindi con gli elementi spintori 21 e gli elementi di riscontro 22 nella movimentazione dei sacchetti 5 dalla stazione di formatura e riempimento 2 alla stazione di chiusura 3. La prima componente Vy realizza invece la compattazione e l’assestamento del prodotto 100 all’intemo dei rispettivi sacchetti 5 durante lo spostamento di questi ultimi lungo il piano di supporto 6.

Come evidenziato da numerose prove condotte dalla richiedente con diverse tipologie di prodotti di piccole dimensioni o prodotti granulari o in polvere, la vibrazione trasmessa dai mezzi vibranti 10 all’intero piano di supporto 6 e, per contatto con lo stesso, ai sacchetti 50 pennette di ottenere un assestamento ed una compattazione omogenea e diffusa del prodotto senza danneggiare rintegrità del prodotto (ad esempio elementi secchi fragili quali biscotti, pasta, ecc.) e/o del sacchetto stesso.

La frequenza di oscillazione, preferibilmente compresa tra 35 e 70 Hz, può essere selezionata e scelta in base a forma e dimensione del sacchetto 50 e/o alla tipologia di prodotto 100 da compattare e assicura comunque un’ottimale compattazione dei prodotti nei sacchetti.

Similmente la forma quadra ed ciclo di lavoro utile compreso tra il 30 ed il 70% dell’onda di comente con cui sono alimentati i mezzi ad elettromagnete 12 contribuiscono ad aumentare l’efficacia della compattazione dei prodotti.

La lunghezza del piano di supporto 6 dell’unità di compattazione 5 è tale da garantire una compattazione ed un assestamento completi ed ottimali.

I sacchetti 50 compattati vengono quindi trasferiti dai mezzi di movimentazione 21, 22, 23, 24 ad una seconda porzione del piano di scorrimento 8 e lungo quest’ultimo fino alla stazione di chiusura 3 nella quale la porzione superiore aperta dei sacchetti viene ripiegata e chiusa, ad esempio tramite saldatura.

Grazie alla macchina confezionatrice 1 dell’invenzione, ed in particolare all’ unità di compattazione 5, si ottiene quindi un confezionamento compatto e ottimale del prodotto 100 all’interno del sacchetti 50 che pennette di ridurre in maniera sostanziale gli spazi presenti all’interno del sacchetto 50, in questo modo impedendo, soprattutto nel caso di prodotti di piccole dimensioni e fragili, che essi possano urtarsi fra loro e quindi possano rompersi o danneggiarsi durante il trasporto o la manipolazione. Nello stesso tempo, la compattazione del prodotto consente la conetta e regolare chiusura del sacchetto 50, senza spazi o cavità al suo interno.

Inoltre, poiché la compattazione e l’assestamento del prodotto vengono effettuati durante il trasferimento dei sacchetti 50 dalla stazione di formatura e riempimento 2 alla stazione di chiusura 3 non è necessario aumentare la durata del ciclo di confezionamento.

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Macchina confezionatrice per confezionare in sacchetti (50) prodotti, in particolare prodotti alimentali di piccole dimensioni oppure prodotti granulari oppure in polvere, comprendente: - una stazione di formatura e riempimento (2) per formare detti sacchetti (50) e dosare all’ interno di ciascuno di essi una predefinita quantità di prodotto (100); - una stazione di chiusura (3) per chiudere detti sacchetti (50) riempiti con detto prodotto (100); - mezzi trasportatori (4) per ricevere detti sacchetti (50) aperti e contenenti detta predefinita quantità di prodotto (100) da detta stazione di formatura e riempimento (2) e per movimentare detti sacchetti (50) verso detta stazione di chiusura (3) lungo una direzione di avanzamento (A); detta macchina confezionatrice (1) essendo caratterizzata dal fatto di comprendere un’unità di compattazione (5) disposta per compattare detto prodotto (100) in detti sacchetti (50) e provvista di un piano di supporto (6) per supportare detti sacchetti (50) provenienti da detta stazione di fonnatura e riempimento (2) e di mezzi vibranti (10), connessi a detto piano di supporto (6) e atti a generare vibrazioni in quest’ultimo e in detti sacchetti (50) disposti su di esso, dette vibrazioni realizzando una compattazione e/o un assestamento di detto prodotto (100) nei rispettivi sacchetti (50).
2. 2. Macchina secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi vibranti comprendono almeno un’unità vibrante (10) che connette detto piano di supporto (6) a mezzi a telaio (7) di detta macchina confezionatrice (1).
3. 3. Macchina secondo la rivendicazione 2, in cui detta unità vibrante (10) è connessa a detto piano di supporto (6) in modo da imprimere a quest’ultimo un moto oscillatorio (V) comprendente una prima componente (Vy) sostanzialmente ortogonale a detto piano di supporto (6) ed una seconda componente (Vx) sostanzialmente parallela a detto piano di supporto (6), in cui detta prima componente (Vy) realizza detta compattazione e/o assestamento di detto prodotto (100) in detti sacchetti (50) durante uno spostamento di questi ultimi lungo detto piano di supporto (6) e detta seconda componente (Vx) almeno coopera in detto spostamento di detti sacchetti (50) su detto piano di supporto (6) lungo detta direzione di avanzamento (A).
4. 4. Macchina secondo la rivendicazione 2 oppure 3, in cui detta unità vibrante (10) comprende almeno un elemento elastico (11) che connette detto piano di supporto (6) a detti mezzi a telaio (7) e mezzi ad elettromagnete (12) agenti su detto elemento elastico (11) in modo da porre in oscillazione quest’ultimo con una predefinita frequenza di oscillazione.
5. 5. Macchina secondo la rivendicazione 2 oppure 3, in cui detta unità vibrante (10) comprende almeno un elemento elastico (11) che connette detto piano di supporto (6) a detti mezzi a telaio (7) ed un motore eccentrico rotante fissato a detto piano di supporto (6) in modo da porre in oscillazione quest’ultimo con una predefmita frequenza di oscillazione.
6. 6. Macchina secondo la rivendicazione 4 oppure 5, in cui detto elemento elastico (11) è fissato a detti mezzi a telaio (7) con un angolo di inclinazione (a) compreso tra 5° e 15°, in particolare pari a 10°, rispetto a detto piano di supporto (6).
7. 7. Macchina secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi vibranti (10) pongono in vibrazione detto piano di supporto (6) con una frequenza di oscillazione compresa tra 35 e 70 Hz.
8. 8. Macchina secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi vibranti comprendono una coppia di unità vibranti (10) che connettono detto piano di supporto (6) a detti mezzi a telaio (7).
9. 9. Macchina secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detta unità di compattazione (5) è interposta tra detta unità di formatura e riempimento (2) e detti mezzi trasportatori (4).
10. 10. Macchina secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi trasportatori (4) comprendono un piano di scorrimento (8) complanare a detto piano di supporto (6), due pareti laterali (9) contrapposte e parallele a detta direzione di avanzamento (A) e mezzi di movimentazione (21, 22, 23, 24) per impegnare e movimentare detti sacchetti (50) lungo detta direzione di avanzamento (A).
11. 11. Macchina secondo la rivendicazione 10, in cui detti mezzi di movimentazione (21, 22, 23, 24) comprendono una pluralità di elementi spintori (21) e di elementi di riscontro (22), mobili e disposti per impegnare e movimentare detti sacchetti (50) lungo detta direzione di avanzamento (A).
12. 12. Macchina secondo la rivendicazione 11, in cui detti elementi spintori (21) e detti elementi di riscontro (22) sono fissati ad almeno un elemento flessibile (23, 24) chiuso ad anello ed azionato in modo tale da movimentare gli elementi spintori (21) e gli elementi di riscontro (22) impegnati a detti sacchetti (50) lungo detta direzione di avanzamento (A).
13. 13. Macchina secondo la rivendicazione 11 oppure 12, in cui deta unità di compatazione (6) è associata a detti mezzi trasportatori (4), detti elementi spintori (21) e detti elementi di riscontro (22) essendo disposti per movimentare detti sacchetti (50) lungo deta direzione di avanzamento (A) su deto piano di supporto (6).