MX2012010727A - Sonotrodo. - Google Patents

Abstract

La invención describe un sonotrodo (1) que comprende: una cabeza (15) la cual define una superficie de sellado (14) que se extiende a lo largo de una primera dirección (A); y una primera unidad motriz y una segunda unidad motriz (12) distintas entre sí, cada una que comprende por lo menos un elemento piezoeléctrico (13); en donde la primera unidad motriz y la segunda unidad motriz (12) se pueden alimentar eléctricamente por un generador único con el fin de causar la oscilación de la cabeza (15); la altura (H) de la cabeza (15) medida a lo largo de una segunda dirección (B) transversal a la superficie de sellado (14) es sustancialmente igual a la mitad de la longitud de onda de la onda que oscila en la dirección de la segunda dirección (B); el sonotrodo (1) comprende además: por lo menos una ranura (23) la cual se extiende a través de la cabeza (15) transversalmente a la primera dirección y la segunda dirección (A, B); por lo menos un número finito de puntos nodales (20) en los cuales la amplitud de la oscilación de la cabeza (15) es sustancialmente igual a cero; y un plano (p) en el cual por lo menos algunos de los puntos nodales (20) están situados y el cual divide la cabeza (15) en una primera porción (21) y en una segunda porción (22); la ranura (23) está a una cierta distancia del plano (P).

Description

SONOTRODO Campo de la Invención La presente invención se refiere a un sonotrodo.

Antecedentes de la Invención Muchos productos alimenticios vertibles, tales como jugo de frutas, leche pasteurizada o UHT (por sus siglas en inglés de procesada a temperatura extremadamente alta) , vino, salsa de tomate, etcétera, son vendidos en envolturas hechas de un material de embalaje esterilizado.

Un ejemplo típico de este tipo de envoltura es la envoltura en forma de paralelepípedo para productos alimenticios líquidos o vertibles conocida como Tetra Brik Aseptic (marca registrada) , la cual se hace al plegar y sellar un material de embalaje, en forma de tira, laminado.

El material de embalaje tiene una estructura de múltiples capas que comprende sustancialmente una capa base para rigidez y resistencia, la cual puede comprender una capa de material fibroso, por ejemplo papel, o de material de polipropileno rellenado con minerales; y una variedad de capas de material plástico sellado con calor, por ejemplo una película de polietileno, que cubre ambos lados de la capa base .

En el caso de las envolturas asépticas para EP: 235113 productos de almacenamiento a largo plazo, tal como la leche UHT, el material de embalaje también comprende una capa de material barrera de gas y luz, por ejemplo una hoja delgada de aluminio o alcohol etil-vinílico (EVOH) , la cual es superpuesta sobre una capa de material plástico sellado con calor y a su vez está cubierta con otra capa de material plástico sellado con calor que forma la cara interior de la envoltura que hace contacto eventualmente con el producto alimenticio .

Como se sabe, estas envolturas se hacen en máquinas de embalaje completamente automáticas, en las cuales se forma un tubo continuo del material de embalaje de banda continua; la banda continua de material de embalaje es esterilizada en la máquina de embalaje misma, por ejemplo al aplicar un agente químico esterilizante, tal como una solución de peróxido de hidrógeno, la cual, después de la esterilización, se retira, por ejemplo se vaporiza mediante el calentamiento, de las superficies del material de embalaje; y la banda continua de material de embalaje esterilizada de esta manera se mantiene en un ambiente estéril cerrado y se pliega y se sella longitudinalmente para formar un tubo vertical.

El tubo es llenado desde la parte superior con un producto alimenticio esterilizado o procesado en condiciones estériles y es sujetado en secciones transversales equidistantes por dos pares de mordazas. Más específicamente, los pares de mordazas actúan cíclica y sucesivamente sobre el tubo para sellar el material de embalaje del tubo y formar una tira continua de envoltorios en forma de almohada conectados entre sí por bandas de sellado transversales, respectivas.

Los envoltorios en forma de almohada son separados al cortar las bandas de sellado relativas y luego son transportados a una estación de plegamiento final donde son plegadas mecánicamente en la forma terminada de paralelepípedo.

En una primera alternativa, la máquina de embalaje comprende dos ensamblajes de conformación que pueden moverse a lo largo de guías respectivas y los cuales interactúan cíclicamente con el tubo para sellar con calor el material de embalaje del tubo. Cada ensamblaje de conformación comprende una corredera que puede moverse de una parte a otra a lo largo de una guía respectiva; y las dos mordazas las cuales están acopladas de manera articulada en el fondo a la corredera respectiva y se mueven entre una posición cerrada, en la cual cooperan con el tubo para sellarlo, y una posición abierta en la cual son separadas del tubo.

En una segunda alternativa, la máquina de embalaje comprende dos transportadores de cadena que definen una trayectoria sin fin respectiva y están equipados con un número respectivo de mordazas. Las dos trayectorias tienen ramificaciones respectivas que están orientadas sustancialmente y son paralelas entre sí y entre las cuales el tubo de material de embalaje es alimentado de modo que las mordazas en un transportador cooperan con las mordazas correspondientes en el otro transportador a lo largo de las ramificaciones de trayectorias respectivas, para sujetar el tubo en una variedad de secciones transversales sucesivas y sellar y cortar los envoltorios.

En el caso de las envolturas asépticas con una capa de aluminio como el material barrera, las secciones transversales del tubo son selladas normalmente por medio de la inducción de una corriente de fuga en la capa de aluminio para fundir localmente el material plástico sellado con calor.

Más específicamente, una de las mordazas en cada par comprende un cuerpo principal hecho de un material no conductivo y un inductor alojado en un asiento frontal en el cuerpo principal; mientras que la otra mordaza tiene almohadillas de presión hechas de material flexible, tal como caucho.

El inductor es energizado cuando el par relativo de mordazas sujeta el tubo, con el fin de sellar una sección transversal del tubo al sellar con calor el material plástico de cubierta.

En el caso de las envolturas sin una capa de aluminio u otros materiales eléctricamente conductivos, las secciones transversales del tubo son selladas normalmente utilizando una placa caliente para calentar localmente hacia adentro el material de embalaje.

Más específicamente, una de las mordazas está equipada con una placa caliente, mientras que la otra tiene normalmente una o más almohadillas de presión de material flexible. Este método, referido comúnmente como sellado con "placa caliente", requiere un contacto relativamente prolongado entre la placa caliente y el material de embalaje.

Para acelerar la fusión local del material de embalaje, e incrementar de esta manera la velocidad de producción de envolturas, se hace un uso progresivo de dispositivos de sellado ultrasónico, los cuales comprenden sustancialmente un generador de vibración mecánica o sonotrodo y un yunque - conocido por ejemplo a partir del documento EP-B-615907 a nombre del mismo Solicitante adaptados a las mordazas respectivas en cada par y los cuales cooperan entre sí para calentar el material de embalaje por medio de vibraciones ultrasónicas.

Más precisamente, el sonotrodo dado a conocer en el documento EP-B-615907 comprende sustancialmente una cabeza y una unidad motriz única la cual consiste de una pila de placas de cerámica, piezoeléctricas , alternas y láminas metálicas, conductivas.

La cabeza define una superficie de sellado la cual se extiende a lo largo de una primera dirección y la unidad motriz está adaptada a la cabeza en el lado opuesto de la superficie de sellado.

La unidad motriz está acoplada a un generador de corriente alterna. De esta manera, las placas de cerámica, piezoeléctricas convierten el voltaje eléctrico suministrado en una tensión mecánica la cual causa la oscilación de la cabeza y, por lo tanto, el sellado de la banda de sellado transversal.

En particular, el sonotrodo constituye un resonador de semionda, es decir la longitud completa del sonotrodo a lo largo de una segunda dirección ortogonal a la primera dirección consiste de la mitad de una longitud de onda de la oscilación de la cabeza.

Los dispositivos de sellado ultrasónico del tipo descrito en el documento EP-B-615907 tienen la siguiente desventaja.

Cuando se desea una banda de sellado transversal más larga, por ejemplo para sellar transversalmente una envoltura particularmente alta, una pluralidad de los sonotrodos descritos anteriormente son interconectados para una longitud adicional.

Sin embargo, es probable que los errores inevitables durante la interconexión de los sonotrodos generen una vibración no uniforme entre estos sonotrodos . Por consiguiente, la banda de sellado transversal, resultante puede ser irregular.

Para superar esta desventaja, el documento WO-A-2007/020208, a nombre del mismo Solicitante, da a conocer un sonotrodo de una sola pieza el cual da cabida a tres unidades motrices alimentadas por un solo generador. Más detalladamente, las unidades motrices se fijan en huecos respectivos del sonotrodo y tienen una pluralidad respectiva de piezo-elementos .

Adicionalmente , el sonotrodo dado a conocer en el documento WO-A-2007/020208 comprende un par de ranuras las cuales están dispuestas entre acoplamientos respectivos de unidades motrices adyacentes entre sí.

Finalmente, el sonotrodo comprende una pluralidad, en particular tres pares, de ganchos en forma de S para fijar el sonotrodo al armazón de la mordaza. Los ganchos en forma de S de cada par están dispuestos en superficies de costado, laterales, opuestas del sonotrodo y se pueden soldar o formar unitariamente al sonotrodo. Por consiguiente, se impide la oscilación del sonotrodo en los ganchos en forma de S. En otras palabras, los ganchos en forma de S definen puntos nodales, respectivos del sonotrodo y están situados en un "comúnmente llamado" plano nodal de este sonotrodo.

Más precisamente, las ranuras se extienden de manera ortogonal a una superficie de sellado del sonotrodo y entre dos pares subsecuentes de ganchos en forma de S . En particular, las ranuras se extienden tanto por encima como por debajo de los ganchos en forma de S. Por consiguiente, las ranuras pasan a través del plano nodal del sonotrodo.

El Solicitante ha descubierto que la vibración del sonotrodo dado a conocer en el documento WO-A-2007/020208 se hace inestable por algunas frecuencias parasitarias, adicionales .

Por consiguiente, la banda de sellado, transversal, resultante aún no puede ser completamente uniforme y continua. Adicionalmente, estas frecuencias parasitarias, adicionales dan por resultado tensiones por fatiga adicionales sobre el sonotrodo, con una reducción consecuente de su duración remanente de fatiga.

Dentro de la industria se siente la necesidad de obtener un sonotrodo que sea capaz de generar una banda de sellado considerablemente larga y que la vibración del cual sea afectada lo menos posible por las frecuencias adicionales mencionadas anteriormente.

Dentro de la industria también se siente la necesidad de reducir tanto como sea posible las pérdidas de potencia debido al estancamiento de agua dentro del sonotrodo, con el propósito de limitar la reducción consecuente del tiempo de sellado efectivo y, por lo tanto, el riesgo de que la banda de sellado permanezca parcialmente no sellada.

Finalmente, dentro de la industria se siente la necesidad de alejar tanto como sea posible las frecuencias parasitarias del sonotrodo.

El documento EP-A-1241099 da a conocer un dispositivo de sellado ultrasónico el cual comprende una cubierta fijada a una de las mordazas y tres sonotrodos distintos dispuestos paralelamente y alojados en la cubierta.

El dispositivo de sellado también comprende dos soportes intermedios similares a vigas localizados cada uno entre las cabezas de dos sonotrodos adyacentes entre sí.

En particular, la cabeza de cada sonotrodo no tiene ninguna ranura en la misma.

Breve Descripción de la Invención Un objetivo de la presente invención es proporcionar un sonotrodo, diseñado para satisfacer por lo menos una de las necesidades mencionadas anteriormente.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un sonotrodo, como se reclama en la reivindicación 1.

Breve Descripción de las Figuras Una modalidad no limitante, preferida de la presente invención se describirá a manera de ejemplo con referencia a las figuras asociadas, en las cuales: la Figura 1 es una vista en perspectiva con las partes separadas de un sonotrodo de acuerdo con la presente invención, con partes retiradas por razones de claridad; la Figura 2 es una vista en perspectiva del sonotrodo de la Figura 1 una vez ensamblado; las Figuras 3 y 4 son respectivamente una vista en perspectiva frontal y una vista en perspectiva posterior de una cabeza del sonotrodo de las Figuras 1 y 2, con partes retiradas por razones de claridad; la Figura 5 es una sección a lo largo de la línea V-V de la Figura 3 ; la Figura 6 es una vista en perspectiva de la cabeza del sonotrodo de las Figuras 3 y 4 con una pluralidad de elementos piezoeléctricos montados en la misma; la Figura 7 es una vista esquemática del sonotrodo de las Figuras 1 a 4 durante una fase de sellado de un tubo de material de embalaje; la Figura 8 muestra una mordaza y el sonotrodo de las Figuras 1 a 7 el cual está unido a la mordaza; la Figura 9 es una vista en perspectiva, agrandada de una sección de algunos detalles de la Figura 2; la Figura 10 muestra la gráfica del módulo y de la fase de la impedancia de un sonotrodo conocido como una función de la frecuencia de vibración y a un valor constante de la fuerza de sellado; y la Figura 11 muestra la gráfica del módulo y de la fase de la impedancia mecánica de un sonotrodo de acuerdo con la presente invención como una función de la frecuencia de vibración y a un valor constante de fuerza de sellado.

Descripción Detallada de la Invención El número 1 en la Figura 1 indica en su conjunto un sonotrodo de acuerdo con la presente invención.

El sonotrodo 1 puede incorporarse en una máquina de embalaje (la cual no se muestra) para producir envolturas selladas de un producto alimenticio vertible, tal como leche pasteurizada o UHT, jugo de frutas, vino, etcétera, a partir de un tubo 2 de material de embalaje alimentado por medio de dispositivos conocidos (los cuales no se muestran) a lo largo de una trayectoria vertical Q (Figura 7) .

El tubo 2 se forma de manera conocida al plegar longitudinalmente y sellar una banda continua de material laminar sellado con calor y se llena continuamente desde la parte superior con el producto alimenticio esterilizado o procesado en condiciones estériles.

La máquina de embalaje comprende, de manera conocida, por lo menos un par de ensamblajes de conformación 3 (solo se muestra uno en la Figura 8) los cuales interactúan cíclica y sucesivamente con el tubo 2 de material de embalaje para sujetar, sellar de manera ultrasónica y cortar el tubo 2 a lo largo de secciones transversales equidistantes. Más específicamente, los ensamblajes de conformación 3 interactúan con el tubo 2 para convertir primero el tubo en una tira vertical 4 de envolturas conectadas entre sí por medio de bandas de sellado transversales, respectivas 5, a lo largo de las cuales luego se corta el tubo 2.

Cada ensamblaje de conformación 3 - descrito en este documento solo como se requiere para un entendimiento claro de la presente invención - comprende sustancialmente una mordaza 6 (Figura 8) y una contramordaza, las cuales están localizadas en lados opuestos del tubo 2, sostiene un generador de vibración mecánica o sonotrodo 1 y un yunque 9 respectivamente y pueden moverse, en una dirección transversal a la trayectoria P, entre una configuración abierta y una configuración cerrada en la cual sujetan y sellan el tubo 2 en una sección transversal relativa para formar una banda de sellado relativa 5 de la tira de envolturas 4.

En una primera alternativa de la máquina de embalaje, los ensamblajes de conformación 3 se mueven a lo largo de guías respectivas e interactúan cíclicamente con el tubo 2 para sellar con calor el material de embalaje del tubo 2. Cada ensamblaje de conformación 3 comprende una corredera movible de una parte a otra a lo largo de una guía respectiva; y una mordaza 6 y una contramordaza las cuales están acopladas de manera articulada en el fondo a la corredera respectiva y se mueven entre una posición cerrada, en la cual cooperan con el tubo 2 para sellarlo, y una posición abierta en la cual se separan del tubo 2.

En una segunda alternativa, la máquina de embalaje comprende dos transportadores de cadena que definen una trayectoria sin fin respectiva y equipados con un número respectivo de mordazas 6 y contramordazas correspondientes. Las dos trayectorias tienen ramificaciones respectivas que están orientadas sustancialmente y son paralelas entre sí y entre las cuales el tubo 2 de material de embalaje es alimentado de modo que las mordazas 6 en un transportador cooperan con las contramordazas correspondientes en el otro transportador a lo largo de las ramificaciones de las trayectorias respectivas, para sujetar el tubo en una variedad de secciones transversales sucesivas y sellar y cortar los envoltorios.

El sonotrodo 1 comprende sustancialmente (Figuras 1 a 6 y 9) : - una cabeza de una sola pieza 15 la cual define una superficie de sellado 14 que se extiende a lo largo de la dirección A; - una pluralidad, tres en la modalidad mostrada, de unidades motrices 12 conectadas a la cabeza 15 y cada una que comprende una pluralidad de elementos piezoeléctricos apilados 13 (Figura 6) ; y - una cubierta 30 la cual aloja la cabeza 15.

La máquina de embalaje también comprende un generador único de corriente alterna (el cual no se muestra) el cual está conectado eléctricamente, en el uso, con todas las unidades motrices 12.

Más detalladamente, la cabeza 15 está delimitada por un par de paredes 16, 17 opuestas entre sí y un par de paredes 18, 19 opuestas entre sí e interpuestas entre las paredes 16, 17.

La pared 16 define una superficie de sellado 14.

El sonotrodo 1 constituye un resonador de semionda, es decir, la longitud completa del sonotrodo 1 a lo largo de la dirección B consiste de la mitad de una longitud de onda de la oscilación de la cabeza 15.

En particular, la altura H de la cabeza 15 medida a lo largo de una dirección B ortogonal con respecto a la superficie de sellado 14 es igual a la mitad de la longitud de onda de la onda que oscila, en el uso, a lo largo de la dirección B (Figura 5) .

Como resultado, la extensión de elementos piezoeléctricos 13 a lo largo de la dirección B está contenida dentro de una extensión de la cabeza 15 a lo largo de la dirección B.

De esta manera, como se muestra en la Figura 5, la amplitud máxima de la oscilación de la cabeza 15 se logra en la superficie de sellado 14.

La cabeza 15 comprende un borde continuo 20 configurado como una línea cerrada y el cual define una línea nodal de la oscilación de la cabeza 15.

En otras palabras, los puntos del borde 20 no oscilan sustancialmente cuando los elementos piezoeléctricos 13 de las unidades motrices 12 causan la oscilación de la parte restante de la cabeza 15.

Adicionalmente, los puntos del borde 20 definen una comúnmente llamada superficie nodal, en particular un comúnmente llamado plano nodal P el cual es ortogonal con respecto a la dirección B.

El borde 20 comprende sustancialmente dos segmentos 25 paralelos a la dirección A y dos segmentos 26 ortogonales con respecto a los segmentos 25 y redondeados, en sus extremos opuestos, hacia los segmentos 25.

Adicionalmente, el plano P divide la cabeza 15 en una primera porción 21 y una segunda porción 22.

La cabeza 15 también comprende un resalto 70 y un resalto 71 (Figura 9) . El borde 20 está interpuesto a lo largo de la dirección B entre los resaltos 70, 71 y sobresale de los mismos.

Las unidades motrices 12 tienen extremos respectivos (Figura 1) los cuales están situados sobre el plano P.

Las porciones 21, 22 comprenden, respectivamente, las paredes 16, 17.

El espesor de la porción 21 es constante en un principio y luego incrementa, procediendo de la superficie 14 hacia el borde 20.

Las porciones 21, 22 comprenden además pares respectivos de ranuras 23, 27 los cuales están alargados siguiendo la dirección B y pasan a través de la cabeza 15 desde la pared 18 hasta la pared 19.

Ventajosamente, las ranuras 23 se extienden completamente dentro de la porción 21, las ranuras 27 se extienden completamente dentro de las porciones 22 y las ranuras 23,¦ 27 se extienden a cierta distancia del plano P. En otras palabras, las ranuras 23, 27 están separadas entre sí y no cruzan el plano P.

En otras palabras, las ranuras 23, 27 son interrumpidas a cierta distancia del plano P.

En particular, las ranuras 23 se extienden por su longitud completa entre el borde 20 y la superficie de sellado 14.

Las ranuras 27 se extienden en el lado opuesto del borde 20 con respecto a las ranuras 23, están dispuestas en la prolongación de las ranuras respectivas 23 a lo largo de la dirección B.

La porción 22 define una pluralidad de asientos 24, tres en la modalidad mostrada, para las unidades motrices respectivas 12.

La cabeza 15 está conectada a la cubierta 30 a lo largo del borde 20.

La cubierta 30 comprende (Figuras 1 y 2) : - un elemento en forma de caja 31 el cual aloja la porción 22 de la cabeza 15; una placa 32 que coopera con el costado del elemento 31 el cual es opuesto a la superficie de sellado 14; - una placa 33 que coopera con una porción del costado de la placa 32 el cual es opuesto al elemento 31 a través de la interposición de un anillo de sellado 41; un conector 35 para conectar elementos piezoeléctricos 13 a un generador y que coopera con una porción adicional del costado de la placa 33 el cual es opuesto a la placa 32.

El elemento 31 comprende, en el costado opuesto a la placa 32, un borde de extremo 36.

El borde 36 es rectangular y comprende dos costados largos 37a, 37b paralelos a la direqción A y dos costados cortos 38a, 38b ortogonales con respecto a e interpuestos entre los costados 37a, 37b.

Como se muestra en la Figura 9, el elemento 31 también comprende un relieve 34 y un resalto 72 el cual está redondeado hacia el relieve 34. Más precisamente, el relieve 34 se extiende entre el resalto 72 y un perfil interior del borde 36.

Un anillo de sellado 40 está interpuesto a lo largo de la dirección B entre el borde 20 y el resalto 72 del elemento 31 y está montado entre el resalto 70 y una porción del relieve 34 adyacente al resalto 72.

De la misma manera, un anillo de sellado 42 está montado entre el resalto 71 y una porción de extremo 73 del relieve 34.

La cubierta 30 comprende además: - un elemento 45 el cual define una placa 46, un travesaño 47 alargado que es paralelo a la dirección A y que sobresale hacia abajo de la placa 46 y una pluralidad, cuatro en la modalidad mostrada, de separadores 48 apartados a lo largo de la dirección A y que sobresalen de la placa 46 en el costado opuesto del travesaño 47; - una placa 49 adaptada al elemento 45 a través de una pluralidad de tornillos; - un travesaño 50.

El anillo de sellado 42 está interpuesto a lo largo de la dirección B entre el borde 20 y el travesaño 50.

El elemento 45, la placa 49 y el travesaño 50 definen un compartimento hueco el cual aloja la porción 21 de la cabeza 15.

El travesaño 47 está conectado al costado 37a del borde de extremo 36 a través de una pluralidad de tornillos 51 mientras que el travesaño 50 está conectado al costado 37b del borde de extremo 36 a través de una pluralidad de tornillos 52.

De esta manera, los tornillos 51, 52 conectan el elemento 45 y el travesaño 50 al elemento 31, respectivamente a lo largo de los costados 37a, 37b del borde de extremo 36.

La cubierta 30 está conectada a la mordaza 6 a través de una pluralidad, cuatro en la modalidad mostrada, de tornillos 60a, 60b, 50c, 60d.

Más precisamente, los tornillos 60a, 60b pasan a través de primeros agujeros definidos por un extremo opuesto del travesaño 50 y segundos agujeros definidos por un extremo opuesto del costado 37a del borde de extremo 36 y son atornillados a la mordaza 6.

Los tornillos 60c, 60d pasan a través de los terceros agujeros definidos por un extremo opuesto del travesaño 47 y los cuartos agujeros definidos por un extremo opuesto del costado 37b del borde de extremo 36 y son atornillados a la mordaza 6.

De esta manera, los tornillos 60a, 60b, 60c, 60d conectan la cubierta 30 a la mordaza 6 en el extremo opuesto de los costados 38a, 38b.

Con referencia a la Figura 7, el yunque 9 es, en la modalidad mostrada, del tipo descrito e ilustrado en la Patente EP-B-615907 y está definido sustancialmente por dos porciones separadas superior y de fondo 61, 62 que se definen entre un asiento 64 para el alojamiento de una cuchilla 65. Muy brevemente, la cuchilla 65 está alojada de manera deslizante en el asiento interior 64 del yunque 9 y es controlada por un dispositivo de accionamiento conocido (el cual no se muestra) para cortar el tubo 2 en las bandas de sellado transversales 5 y de esta manera separar de la tira 4 las envolturas que son suministradas del ensamblaje de conformación 3 y para ser plegadas en la forma terminada.

La operación del sonotrodo 1 se describe posteriormente con referencia únicamente a un par de mordaza 6 y contramordaza e iniciando a partir de una configuración en la cual la mordaza 6 y la contramordaza están en una configuración cerrada y sujetan el tubo 2 en una sección transversal .

En esta configuración, el sonotrodo 1 coopera con el yunque 9 y la sección transversal del tubo 2 es sujetada entre los mismos.

En esta etapa, el generador alimenta unidades motrices 12 con un valor determinado de corriente alterna, causando de esta manera la vibración ultrasónica de los elementos piezoeléctricos 13 y, por lo tanto, del sonotrodo 1.

La vibración ultrasónica del sonotrodo 1 causa el sellado del tubo 2 y la formación de la banda de sellado 5.

En particular, conforme vibra el sonotrodo 1, el borde cerrado, continuo 20 no oscila.

De hecho, el borde 20 está dispuesto contra el borde de extremo 36 del elemento 31 de la cubierta 30; - el elemento 31 de la cubierta 30 está conectado al elemento 45 y el travesaño 50 a lo largo de los costados 37a, 37b del borde de extremo 36; y - el borde de extremo 36 de la cubierta 30 está conectado a la mordaza 6.

En otras palabras, el borde 20 forma una línea nodal, cerrada, continua del sonotrodo 1.

Una vez que las unidades motrices 12 son desactivadas, y antes de que la mordaza 6 y la contramordaza sean abiertas para comenzar el siguiente ciclo de conformación, la cuchilla 65 es activada y expulsada del asiento 64 en el yunque 9 para cortar el material de embalaje a lo largo de la banda de sellado relativa 5 y de esta manera separar del tubo 2 un envoltorio relativo en forma de almohada el cual es plegado subsecuentemente en la forma terminada .

Las ventajas del sonotrodo 1 de acuerdo con la presente invención serán claras a partir de la descripción anterior.

En particular, las ranuras 23, 27 se extienden completamente dentro de las porciones respectivas 21, 22 y a una cierta distancia del plano P, el cual es definido por el borde 20.

El Solicitante ha descubierto que, debido al hecho de que las ranuras 23, 27 no pasan a través del plano P definido por la línea nodal, continua de la cabeza 15, la vibración del sonotrodo 1 carece sustancialmente de frecuencias parasitarias, adicionales que afectan el sonotrodo dado a conocer en la parte introductoria de la presente descripción.

Más precisamente, el Solicitante ha descubierto que, como se muestra en la Figura 10, las gráficas G, Z del módulo y la fase de la impedancia como una función de la frecuencia y a un valor constante de fuerza de sellado para un sonotrodo similar a aquel dado a conocer en el documento WO-A-2007/020208 tienen inflexiones de baja frecuencia respectivas I, J cerca de la frecuencia de resonancia y una sucesión de un máximo y mínimo local muy cercanos.

La presencia de las inflexiones I, J y del máximo y mínimo muy cercanos es principalmente debido a un modo adicional excitado por las frecuencias parasitarias, adicionales .

Diferentemente, como se muestra en la Figura 11, las gráficas K, L del módulo y la fase de la impedancia como una función de frecuencia y a un valor constante de fuerza de sellado para el sonotrodo 1 carecen tanto de inflexiones de baja frecuencia como de la sucesión del máximo y mínimo local muy cercanos .

Esto es debido al hecho de que la vibración del sonotrodo 1 carece de las frecuencias adicionales mencionadas anteriormente .

Como consecuencia, incluso cuando son particularmente extensas, las bandas de sellado transversales 5 llevadas a cabo por el sonotrodo 1 son particularmente uniformes. Esto es debido al hecho de que la misma cabeza 15 aloja una pluralidad de elementos piezoeléctricos 13 y al hecho de que el plano P no es cruzado por las ranuras 23, 27.

Adicionalmente , debido al hecho de que las ranuras 23 se extienden únicamente dentro de la porción 21, el estancamiento de agua está limitado únicamente a la porción 21 y se impide sustancialmente en la porción 22. Por consiguiente, las pérdidas de potencia debidas al estancamiento de agua son reducidas dramáticamente, incrementando de esta manera la probabilidad de que las bandas de sellado transversales 5 sean selladas completamente .

Los anillos de sellado 40, 42 son efectivos en la reducción de la transmisión de la vibración desde la cabeza 15 hasta los elementos 31, 45 y el travesaño 50.

Finalmente, el Solicitante ha descubierto que debido al hecho de que tiene un número impar de unidad motriz 12, el sonotrodo 1 exhibe frecuencias parasitarias a una distancia más alta entre sí que los sonotrodos conocidos que tienen un número par de unidad motriz.

Es evidente que se pueden hacer cambios al sonotrodo 1 descrito en este documento sin apartarse, sin embargo, del alcance de la presente invención.

En particular, la cabeza 15 podría comprender, en lugar del borde 20, una pluralidad de elementos de ataque los cuales están conectados a la mordaza 6.

En este caso, los elementos de ataque definen un punto nodal, respectivo de la cabeza 15 y están situados en el plano P mientras que las ranuras 23, 27 están separadas del plano P.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (13)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Un sonotrodo que comprende : una cabeza la cual define una superficie de sellado prolongada a lo largo de una primera dirección (A) ; y - por lo menos una primera unidad motriz y una segunda unidad motriz distintas entre sí, cada una que comprende por lo menos un elemento piezoeléctrico; y en donde la primera unidad motriz y la segunda unidad motriz se pueden conectar eléctricamente, en uso, a un generador único con el fin de causar la oscilación, en uso, de la cabeza a lo largo de una segunda dirección (B) transversal a la superficie de sellado con una onda que tiene una longitud de onda determinada; la altura (H) de la cabeza medida a lo largo de la segunda dirección (B) es sustancialmente igual a la mitad de la longitud de onda de la oscilación en la dirección de la segunda dirección (B) ; el sonotrodo comprende además : por lo menos una primera ranura la cual se extiende a través de la cabeza transversalmente a la primera dirección y la segunda dirección (A, B) ; - por lo menos un número finito de puntos nodales en los cuales, en uso, la amplitud de la oscilación de la cabeza es sustancialmente igual a cero; y - un plano (P) en el cual por lo menos algunos de los puntos nodales están situados y el cual divide la cabeza en una primera porción y en una segunda porción; caracterizado porque por lo menos la primera ranura se extiende completamente dentro de solo una de la primera porción y la segunda porción y a una cierta distancia del plano (P) .

2. El sonotrodo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la primera porción define la superficie de sellado y porque la primera ranura se extiende por su longitud completa dentro de la primera porción.

3. El sonotrodo de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque las unidades motrices están conectadas a la segunda porción y porque comprende por lo menos una segunda ranura la cual se extiende por su longitud completa dentro de la segunda porción.

4. El sonotrodo de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque por lo menos la segunda ranura se extiende en el costado opuesto del plano (P) con respecto a por lo menos la primera ranura y está en la prolongación de por lo menos la primera ranura a lo largo de la segunda dirección (B) .

5. El sonotrodo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la cabeza comprende un primer borde continuo el cual define un número infinito de los punto nodales y el cual está situado en el plano (P) ; por lo menos la primera ranura se extiende entre la superficie de sellado y el primer borde.

6. El sonotrodo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende una cubierta la cual da cabida a la cabeza y se puede conectar, en uso, a una máquina de embalaje y porque la cabeza está conectada a la cubierta a lo largo del primer borde .

7. El sonotrodo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un número impar de las unidades motrices.

8. El sonotrodo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 6 o 7, caracterizado porque la cubierta comprende : - un elemento en forma de caja el cual aloja una de la primera porción y la segunda porción; por lo menos un elemento direccional el cual define un compartimiento el cual, a su vez, aloja la otra de la primera porción y la segunda porción; el elemento en forma de caja comprende un segundo borde contra el cual está dispuesto el primer borde; el segundo borde del elemento en forma de caja está conectado a por lo menos uno de los elementos adicionales, con el fin de mantener el primer borde en una posición determinada.

9. El sonotrodo de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque comprende: - un primer anillo de sellado interpuesto entre el primer borde y el elemento en forma de caja a lo largo de la segunda dirección (B) ; y - un segundo anillo de sellado, opuesto al primer anillo de sellado en relación con el primer borde, el cual está interpuesto entre el primer borde y por lo menos el elemento adicional a lo largo de la segunda dirección (B) .

10. El sonotrodo de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el primer anillo de sellado y el segundo anillo de sellado están interpuestos entre resaltos respectivos de la cabeza y el relieve del elemento en forma de caja transversalmente con respecto a la primera dirección y la segunda dirección (A, B) .

11. Una máquina de embalaje para producir envolturas selladas, que comprende medios de sellado para sellar el material de embalaje,- los medios de sellado comprenden un yunque y un sonotrodo; caracterizada porque el sonotrodo es un sonotrodo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores .

12. La máquina de embalaje de conformidad con la reivindicación 11, caracterizada porque comprende un generador único conectado eléctricamente a la primera unidad motriz y la segunda unidad motriz del sonotrodo.

13. La máquina de embalaje de conformidad con la reivindicación 11 o 12, cuando son dependientes de cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizada porque el yunque y el sonotrodo son llevados respectivamente por una primera mordaza y una segunda mordaza; la segunda mordaza está fija al segundo borde del primer elemento en forma de caj a ; las envolturas se producen, en uso, a partir de un tubo de material de embalaje alimentado a lo largo de una trayectoria vertical (Q) , llenado continuamente con el producto alimenticio y sujetado en secciones transversales equidistantes .