ITUB20159813A1 - Sistema di centraggio automatico di contenitori. - Google Patents

Description

“SISTEMA DI CENTRAGGIO AUTOMATICO DI CONTENITORI”.

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un sistema di centraggio automatico di contenitori particolarmente indicato per operare in macchine etichettatrici per centrare la saldatura costruttiva o qualsiasi altro elemento identificativo in rilievo presente sul contenitore sia esso una bottiglia o un flacone di qualsiasi forma e dimensione sia in vetro che in materiale plastico o altri materiali. Come è noto, nei sistemi di inseguimento di contenitori o bottiglie presenti in gran parte delle linee di produzione industriali in particolare su macchine etichettatrici, il centraggio dei contenitori prevede l’impiego di uno o più sensori o di sistemi di rilevazione di contrasto o a fibra ottica o di altro tipo. Tali strumenti sono previsti per leggere una differenza di valore digitalizzato della superficie rilevata. Una volta effettuata tale rilevazione e confrontato il dato con tabelle predefinite, la macchina farà ruotare su sé stesso il contenitore che è posto su di un piattello in una giostra fino ad arrivare ad una precisa posizione che servirà nella stazione successiva di etichettatura.

Nei sistemi attualmente in uso, ad ogni cambio di formato del contenitore, vi è la necessità da parte di un operatore di introdurre manualmente sia regolazioni meccaniche sulla posizione, ad esempio, del sensore che una nuova parametrizzazione a seconda delle dimensioni del formato e della posizione del riferimento da individuare nel nuovo lotto di contenitori.

Con i sistemi attualmente utilizzati è necessaria la presenza di più pezzi meccanici che devono essere cambiati ogni qual volta si cambia formato o tipo di contenitore per cui nella gestione della produzione sono obbligatori dei fermo impianto per l’adeguamento del dispositivo di centraggio. Inoltre, per le operazioni di adeguamento è necessaria la continua presenza di personale specializzato per intervenire a modificare la struttura del dispositivo di centraggio e prepararlo per il nuovo formato.

Le pause temporali ad ogni cambio formato comportano, di conseguenza, un aumento dei tempi di produzione posti in schedulazione con conseguenti maggiori costi di gestione dell’impianto.

Una macchina etichettatrice è costruita in modo tale da eseguire, a grandi linee, una serie di operazioni sostanzialmente costituite da una prima operazione atta ad individuare l’elemento identificativo in rilievo del contenitore, una seconda operazione atta al corretto posizionamento del contenitore, una terza operazione predisposta al trasporto dell’etichetta sul contenitore, una quarta operazione al deposito dell’etichetta sul contenitore ed un’ultima operazione al trasporto dei contenitori.

Come è noto, attualmente, un sistema di centraggio ha come compiti quello di far muovere un contenitore in modo che un sensore o altro dispositivo individui la saldatura presente sul contenitore ed in seguito orientare tale saldatura secondo una prestabilita posizione a seconda delle richieste di etichettatura in modo che il contenitore arrivi correttamente posizionato alla stazione di applicazione dell’etichetta.

Infatti, il successivo sistema di etichettaggio deve essere in grado di apporre l’etichetta sul contenitore in una ben precisa posizione in modo che l’etichetta che viene applicata presenti la stampa centrata. La necessità di applicare perfettamente un’etichetta permette di evitare di avere un risultato esteticamente e funzionalmente inaccettabile col rischio di dover scartare il contenitore ed il relativo contenuto con conseguenti sprechi di materiale, tempo e pesanti costi di produzione.

Un problema fondamentale di questa tipologia di macchine è che con la parametrazione della posizione della saldatura impostata a monte, i mezzi di gestione e controllo mediante il sensore vanno a cercare la saldatura in uno spazio preimpostato.

L’utilizzo della ricerca della saldatura, pur aiutando considerevolmente la centratura della stampa e, di conseguenza, il corretto posizionamento dell’etichetta ha evidenziato una pluralità di inconvenienti.

Un primo inconveniente presente negli attuali sistemi di centraggio deriva dal fatto che il sistema fallisce la ricerca della saldatura e, di conseguenza, il contenitore prosegue e viene poi etichettato non correttamente con sprechi di prodotto e perdite di tempo per il ripristino della produttività con conseguenti costi.

Inoltre, capita che, se il sensore legge inizialmente un segnale, come segnale di riferimento, ovvero come saldatura, diverso da quello che rappresenta la saldatura, il sistema continuerà a cercare e leggere quel riferimento errato applicando, di conseguenza, etichette sbagliate, con la stampa spostata, per cui, in seguito, si dovranno eliminare tutti i contenitori con tali etichette con, conseguenti, danni sia in termini di tempo perso che materiale sprecato.

Un altro inconveniente rilevato emerge dal fatto che se si impostano dei parametri del contenitore in modo non perfetto, quel tipo di contenitore non risulterà correttamente etichettato e tutte le successive volte che quel formato verrà messo in macchina si ripeteranno gli stessi errori con il risultato di avere una produzione scadente.

Un ulteriore inconveniente riscontrato emerge durante la preparazione della macchina per un cambio formato contenitore, quando si possono rompere dei sensori con conseguenti ulteriori ritardi e costi di ripristino. Inoltre, in molte macchine vi è un sensore per ciascun piattello per cui i tempi di adeguamento al cambio formato si moltiplicano pesantemente.

In aggiunta ai problemi sinora evidenziati e come in precedenza accennato, un altro problema riscontrato emerge per il fatto che ogni volta che nella macchina si cambia formato di contenitore si rende necessaria un’operazione manuale di posizionamento di appropriati pezzi meccanici che devono essere regolati, la regolazione della posizione del sensore con nuova parametrizzazione in base alle dimensioni, alla configurazione, al formato del contenitore, per permettere poi l’inizio della produzione in automatico. Tale operazione rallenta la produttività oraria della macchina etichettatrice, perché richiede la presenza di un operatore specializzato ed altri rallentamenti sulla produzione complessiva derivano dal fatto che vi possono essere anche svariati cambi formato al giorno.

Scopo della presente invenzione è sostanzialmente quello di risolvere i problemi della tecnica nota superando le sopra descritte difficoltà mediante un sistema di centraggio automatico di contenitori in grado di rilevare l’elemento identificativo di riferimento del contenitore in modo automatico e di auto calibrarsi senza modificare alcun posizionamento fisico del sistema di centraggio.

Un secondo scopo della presente invenzione è quello di realizzare un sistema di centraggio automatico di contenitori in macchine etichettatrici in grado di permettere una massima adattabilità alle velocità produttive e al numero di formati in produzione.

Un terzo scopo della presente invenzione è quello di realizzare un sistema di centraggio automatico di contenitori in grado di essere utiliz zato anche in macchine attualmente esistenti.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di avere un sistema di centraggio automatico di contenitori che sia in grado di consentire una riduzione drastica delle attività dell’operatore su linea e dei tempi di cambio formato.

Un ulteriore scopo della presente invenzione deriva dal fatto che il sistema di centraggio automatico di contenitori permette di risparmiare i tempi iniziali di parametrizzazione per ogni formato permettendo di automatizzare le procedure iniziali della macchina facilitandone quindi l’uso.

Non ultimo scopo del presente trovato è quello di realizzare un sistema di centraggio automatico di contenitori di semplice realizzazione e di buona funzionalità.

Questi scopi ed altri ancora, che meglio appariranno nel corso della presente descrizione, vengono sostanzialmente raggiunti da un sistema di centraggio automatico di contenitori, come di seguito rivendicato.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi appariranno maggiormente dalla descrizione dettagliata di un sistema di centraggio automatico di contenitori in macchine etichettatrici, secondo la presente invenzione, fatta qui di seguito con riferimento agli uniti disegni, forniti a solo scopo indicativo e pertanto non limitativo, nei quali: la figura 1 mostra, in modo schematico, un sistema di centraggio di contenitori secondo la presente invenzione; la figura 2 mostra una giostra di una macchina etichettatrice; la figura 3 mostra, il sistema di centraggio di figura 1 inserito nella giostra di figura 2,

Con riferimento alle figure citate ed in particolare alla figura 1, con I è stato complessivamente indicato un sistema di centraggio automatico di contenitori, secondo la presente invenzione.

In una macchina etichettatrice, il sistema di centraggio in oggetto è la prima stazione presente in quanto i contenitori arrivano da mezzi di trascinamento come un nastro trasportatore e vengono posti ognuno su di un piattello 40 presente in una giostra 4 che ruota e dopo il riconoscimento dell’ elemento identificativo i mezzi di gestione e controllo fanno ruotare il piattello di un angolo tale da portare il contenitore nella posizione richiesta per la successiva apposizione dell’etichetta.

II sistema di centraggio automatico secondo la presente invenzione comprende sostanzialmente almeno un dispositivo di visione 2 come, ad esempio, una telecamera, posto subito dopo l’arrivo del contenitore 3 sulla giostra 4 ed almeno un apparecchio illuminatore 5 posto sopra la telecamera come mostrato in figura 1 . In base alle dimensioni ed operatività della macchina possono essere impiegate anche più di una telecamera con il suo corrispondente illuminatore, come si può vedere in figura3.

Inoltre, il dispositivo di visione e l’apparecchio illuminatore sono gestiti da mezzi di gestione e controllo.

Maggiormente in dettaglio, la telecamera 2 è posizionata frontalmente al piattello 40 che accoglie il contenitore 3 e la posizione della telecamera è fissa indipendentemente dal formato del contenitore in produzione e non deve essere né modificata, né adeguata al cambio di formato contenitore. Analogamente per la posizione deii illuminatore. Si interviene su telecamera e/o illuminatore solo in caso di guasto o per manutenzioni programmate. In particolare, la disposizione degli illuminatori è angolarmente adiacente alla posizione delle telecamere e non opposta in modo da illuminare frontalmente il contenitore.

Infatti, l’illuminatore 5 ha il compito di generare un fascio di luce diretta che permette di generare riflessi che vengono catturati dalla telecamera 2 ed analizzati ed elaborati dai mezzi di gestione e controllo come mostrato in figura 3.

Il sistema in oggetto è previsto per analizzare il contenitore 3 nelle proprie caratteristiche sia geometrico-costruttive che cromatiche con l’obbiettivo di centrare da qualsiasi posizione angolare il contenitore in esame rispetto all’elemento identificativo come la saldatura costruttiva presente in qualsiasi tipo di contenitore sia di vetro che in materiale plastico o altro materiale.

Le immagini che la telecamera 2 cattura vengono elaborate dai mezzi di gestione e controllo che estrapolano la spettrografia della luce e quindi l’intensità della luce riflessa. La variazione nel riflesso della luce indica la presenza di un elemento di discontinuità superficiale che rappresenta l’elemento identificativo cercato.

Il sistema di centraggio in oggetto prevede una fase preliminare in cui il contenitore 3 che arriva da un nastro trasportatore viene posizionato su di un piattello 40 della giostra 4 come mostrato in figura 2. In questa fase il piattello 40 è fermo mentre la giostra 4 gira in modo continuo. Segue una fase di trasporto del contenitore 3 in cui il piattello 40 viene fatto traslare dalla giostra sino ad arrivare di fronte al dispositivo di visione 2, ovvero alla telecamera. A questo punto vi è una fase di rotazione e rilevazione in cui il piattello 40 viene fatto ruotare su sé stesso ed il contenitore 3 viene anch’esso fatto girare di almeno 360° e, mentre il contenitore ruota, la telecamera 2 cattura immagini della superficie laterale del contenitore che trasmette ai mezzi di gestione e controllo che potranno identificare e riconoscere l’elemento identificativo in rilievo.

Contemporanea alla fase di rotazione e rilevazione vi è una fase di monitoraggio in cui la sequenza catturata dalla telecamera appare su di un monitor 6 dei mezzi di gestione e controllo in modo che un operatore possa controllare il corretto funzionamento del sistema. Una volta che il piattello 40 ha fatto compiere la rotazione al contenitore 3 e la telecamera 2 ha registrato, i mezzi di gestione e controllo analizzano i dati incamerati e individuano il preciso posizionamento dell’elemento identificativo rispetto ad un punto di riferimento definito dalla posizione di inizio rotazione.

Identificata la posizione dell’elemento identificativo, i mezzi di gestione e controllo comandano al piattello 40 di ruotare di un angolo che permetterà al contenitore 3 di essere orientato correttamente per arrivare alla stazione di etichettaggio.

Maggiormente in dettaglio, tutti i passaggi in precedenza illustrati, si svolgono prima dell’arrivo del successivo piattello di fronte alla telecamera.

Quanto illustrato relativamente ad un piattello può essere ripetuto per ciascun piattello permettendo alla macchina un notevole incremento di produttività.

Nel sistema secondo la presente invenzione, i mezzi di gestione e controllo possono essere allocati anche in ambienti lontani dalla giostra della macchina etichettatrice. Inoltre, se il sistema di centraggio è applicato in ambiti diversi da macchine etichettatrici può essere comodo poter avere i mezzi di gestione e controllo lontani dai mezzi di visione. In questo modo si possono proteggere i mezzi di gestione e controllo da ambienti particolarmente inquinati/gravosi o pericolosi per il computer per cui risulta protetta la sua operatività situazione impossibile da avere, ad esempio, con i sensori che risentono deH’ambiente esterno.

Dopo quanto descritto in senso prevalentemente procedurale, il funzionamento in dettaglio del sistema in oggetto risulta il seguente. Quando si deve etichettare un contenitore è necessario un dispositivo di trasporto che lo colloca su di un piattello di una giostra che ruota. Una volta che il contenitore è sul piattello, quest’ultimo viene fatto traslare dalla giostra sino ad arrivare in corrispondenza del dispositivo di visione,

A questo punto il piattello ruota su sé stesso facendo girare il contenitore. Durante la rotazione del contenitore la telecamera registra tutti i riflessi emessi dalla luce che illuminatore ha inviato sulla superficie del contenitore ed i mezzi di gestione e controllo analizzano i dati ricevuti ed individuano la posizione dell’elemento identificativo sul contenitore per cui mandano un comando che farà ruotare il piattello di un angolo così da portare il contenitore nella corretta posizione per andare alla stazione di etichettaggio.

Il presente trovato raggiunge così gli scopi proposti.

Infatti, il sistema di centraggio automatico di contenitori in oggetto è in grado di operare con contenitori di natura e formati diversi e permette di ridurre drasticamente sia i tempi riferiti alle pause di produzione generate dal cambio formato, che eventuali errori umani consentendo un’importante ed elevata precisione anche ad elevati volumi e velocità di produzione.

Vantaggiosamente, il sistema di centraggio è in grado di rilevare il formato del contenitore in modo automatico e di auto calibrarsi senza modificare alcun posizionamento fisico del sistema di centraggio a differenza di quanto accadeva con i sistemi della tecnica nota che ad ogni cambio formato del contenitore si doveva interrompere l’operatività della macchina per adeguare il dispositivo di lettura dell’elemento identificativo e reimpostare i parametri operativi.

Inoltre, il sistema di centraggio automatico di contenitori consente una massima adattabilità alle velocità produttive e al numero di formati in produzione.

In aggiunta, il sistema di centraggio automatico di contenitori consente una drastica riduzione delle attività dell’operatore su linea e dei tempi di cambio formato e la costante presenza di personale specializzato come accadeva nella tecnica nota.

Inoltre, il sistema di centraggio automatico di contenitori permette di risparmiare i tempi iniziali di parametrizzazione per ogni formato permettendo di automatizzare le procedure iniziali della macchina facilitandone quindi l’uso.

La presenza di un sistema automatico ed autosufficiente permette di ridurre fortemente i tempi e le attività di start-up della macchina eliminando l’inserimento di un registro ricette facente capo ad ogni singolo formato di contenitore previsto in produzione.

In particolare, il sistema in oggetto evita le interruzioni nel funzionamento della macchina per la mancata o errata rilevazione dell’elemento identificativo per cui il sistema non perde mai la fase consentendo produzioni più veloci ed elevate e con risparmio di tempi e di conseguenza di costi.

In aggiunta a quanto sinora detto, il sistema di centraggio offre un’altissima immunità ai disturbi come difetti di lettura del sensore come invece riscontrabile nelle macchine attualmente in uso.

Un altro vantaggio del sistema in oggetto emerge per il fatto che può essere installato ed utilizzato anche in macchine etichettatrici attualmente esistenti.

Un ulteriore vantaggio del presente sistema è che la manutenzione è estremamente ridotta e, soprattutto, il rischio di rotture componenti molto limitato a differenza di quanto accadeva con i dispositivi della tecnica nota in cui il rischio rottura dei sensori ad ogni cambio formato era considerevole.

Vantaggiosamente, il sistema in oggetto ha evidenziato come i componenti utilizzati, quali illuminatori e telecamere possono essere usati anche in tutte quelle macchine in cui si necessita di riconoscere un punto ben preciso di un oggetto per poter effettuare successive operazioni su di esso.

Non ultimo vantaggio della presente invenzione è che risulta di notevole facilità d’impiego, di semplice realizzazione e buona funzionalità.

Naturalmente, alla presente invenzione possono essere apportate numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo che la caratterizza.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1) Sistema di centraggio automatico di contenitori caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un dispositivo di visione quale una telecamera (2), almeno un apparecchio illuminatore (5) e mezzi di gestione e controllo che li gestiscono per il riconoscimento di un elemento identificativo in rilievo presente in un contenitore (3) in cui detto apparecchio illuminatore (5) genera un fascio di luce diretta che permette di generare riflessi che vengono catturati dalla telecamera (2) e trasmessi ai mezzi di gestione controllo che li analizzano ed elaborano estrapolando la spettrografia della luce e l’intensità della luce riflessa per identificare un elemento di discontinuità superficiale dato da una variazione del riflesso della luce, detta discontinuità corrispondendo aH’elemento identificativo in rilievo del contenitore.
2. 2) Sistema di centraggio automatico di contenitori secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che in macchine etichettatrici il dispositivo di visione (2) è posto frontalmente ad un piattello (40) che accoglie un contenitore (3) al suo arrivo su una giostra (4) della macchina e l’apparecchio illuminatore (5) è posto sopra la telecamera ed angolarmente adiacente ad essa in modo da illuminare frontalmente detto contenitore, detta telecamera e detto apparecchio illuminatore essendo fissi indipendentemente dal formato del contenitore.
3. 3) Sistema di centraggio automatico di contenitori secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che può essere previsto un dispositivo di visione (2) ed apparecchio illuminatore (5) per ciascun piattello (40) della giostra (4).
4. 4) Sistema di centraggio automatico di contenitori secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di gestione e controllo possono essere allocati anche in ambienti lontani dalla giostra della macchina etichettatrice.
5. 5) Procedimento di centraggio automatico di contenitori eseguito con il sistema di centraggio secondo le rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti fasi operative: - una fase preliminare in cui un contenitore (3) che arriva da un dispositivo di trasporto viene posizionato su di un piattello (40) della giostra (4), il piattello è fermo mentre la giostra gira in modo continuo, - una fase di trasporto del contenitore in cui il piattello (40) viene fatto traslare dalla giostra (4) sino ad arrivare di fronte al dispositivo di visione, ovvero la telecamera (2), - una fase di rotazione e rilevazione in cui il piattello (40) viene fatto ruotare su sé stesso facendo girare il contenitore (3) di almeno 360° e mentre il contenitore ruota la telecamera (2) cattura immagini della superficie laterale del contenitore in modo da poter identificare e riconoscere l’elemento identificativo in rilievo, - una fase di analisi in cui, una volta che il piattello (40) ha fatto compiere la rotazione al contenitore (3) e la telecamera (2) ha catturato immagini, i mezzi di gestione e controllo analizzano i dati incamerati individuando il preciso posizionamento deH’elemento identificativo rispetto ad un punto di riferimento definito dalla posizione di inizio rotazione, - una fase di istruzioni in cui, dopo l’identificazione della posizione dell’elemento identificativo, i mezzi di gestione e controllo comandano al piattello (40) di ruotare di un angolo che permetterà al contenitore (3) di essere orientato correttamente per arrivare alla stazione di etichettaggio.
6. 6) Procedimento secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che contemporanea alla fase di rotazione e rilevazione vi è una fase di monitoraggio in cui la sequenza catturata dalla telecamera (2) appare su di un monitor (6) dei mezzi di gestione e controllo in modo che un operatore possa controllare il corretto funzionamento del sistema.
7. 7) Procedimento secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che tutte le fasi operative si svolgono prima dell’arrivo del successivo piattello di fronte alla telecamera.