D E S C R I P C I Ó N
MAQUINA DE ENVASADO AUTOMÁTICO
Sector técnico de la invención
La invención tiene por objeto una máquina de envasado automático, particularmente de envasado automático de productos en polvo, sólidos, pastosos, líquidos, etc., tales como por ejemplo zumos, bebidas refrescantes, café molido, detergentes, etc., en envases en forma de bolsas obtenidas por conformación de una lámina de material termosoldable.
Antecedentes de la invención
Es conocida una extensa variedad de realizaciones de máquinas destinadas al envasado automático de productos en polvo, sólidos, pastosos, líquidos, etc. en envases en forma de bolsas, obtenidas por conformación de una lámina de material termosoldable. En general, tales máquinas de envasado automático comprenden un dispositivo de conformación de envases y un dispositivo de llenado, enlazados por medio de un dispositivo que transfiere envases desde el dispositivo de conformación al dispositivo de llenado.
En la Fig. 1 aparece representada esquemáticamente una realización de máquina de envasado automático del tipo antes descrito. Esencialmente, la máquina de envasado automático comprende un dispositivo de conformación DC de envases en forma de bolsas, un dispositivo de transferencia DT de envases y un dispositivo de llenado DL, dispuestos longitudinalmente. El dispositivo de conformación DC de envases está compuesto por unos medios de alimentación de una lámina de material termosoldable 1 , unos medios de conformación 2 de envases 3 en continuo en forma de bolsas y unos medios de corte 4 para separar los envases 3 de la lámina conformada en continuo. El dispositivo de transferencia DT de envases 3 comprende unos medios de transporte 5 provistos de unas boquillas de succión para la apertura de los envases 3, para su llenado. Y, el dispositivo de llenado DL está provisto de unos dosificadores 6 y unos medios de cierre 7 de envases 3 llenos.
En la Fig. 2 aparece representada otra realización de máquina de envasado automático del tipo descrito. En esta realización, al igual que en la realización representada en la Fig. 1, la máquina de envasado comprende un dispositivo de conformación DC de envases, un dispositivo de transferencia, no representado, y un dispositivo de llenado DL. Esencialmente, el dispositivo de conformación DC de envases no difiere del antes descrito para el modo de realización de la Fig. 1, y elementos similares son designados con iguales referencias numéricas. El dispositivo de llenado DL está dispuesto por encima del dispositivo de conformación DC y comprende un soporte rotativo 8 de con- torno cuadrangular, en el que cada uno de sus lados está provisto de medios de sujeción 9 de envases 3 para su llenado mediante dosificadores 6 dispuestos en uno de sus lados.
En general, las realizaciones de máquinas de envasado automático como las descritas tienen como principal inconveniente el que se describe a continuación. Una vez realizado el llenado del envase con el producto a envasar, particularmente en caso de líquidos, el desplazamiento del envase lleno desde los medios de llenado hasta los medios de cierre del envase, provoca que el producto contenido en el envase esté sometido a aceleraciones y des- aceleraciones que causan importantes variaciones del ras del producto respecto del borde del envase, y ello tanto si el envase lleno sigue una trayectoria lineal como una trayectoria circular, lo cual conduce a la necesidad de limitar la velocidad de desplazamiento del envase lleno a fin de evitar el derrame del producto y/o el mojado de la zona donde se produce el cierre del envase lleno mediante soldadura; consiguientemente, tal reducción de velocidad de desplazamiento de los envases llenos previamente a su soldadura conduce a una reducción de producción de la máquina de envasado.
Explicación de la invención La máquina de envasado automático objeto de la invención es del tipo de las que comprenden un dispositivo de conformación de envases de material termosoldable en forma de bolsas y un dispositivo de llenado de las bolsas con el producto a envasar, enlazados mediante un dispositivo de transferencia, dispuesto por debajo del dispositivo de llenado, que transfiere envases
desde el dispositivo de conformación al dispositivo de llenado.
La máquina según la invención se caracteriza porque el dispositivo de transferencia transfiere los envases desde el dispositivo de conformación de envases al dispositivo de llenado mediante un desplazamiento vertical y un desplazamiento horizontal de los envases, realizándose ambos desplazamientos simultánea, alternativa y coplanariamente, y porque el dispositivo de llenado comprende un bastidor en el que está dispuesto un transportador vertical sin fin que describe una trayectoria formada por un tramo ascendente y por un tramo descendente paralelos y enfrentados uno respecto del otro, enlazados por sus extremos correspondientes mediante tramos semicircunfe- renciales, estando el transportador sin fin provisto de uno o más mecanismos de sujeción de envases regularmente distribuidos, desplazables simultáneamente y de modo que cada uno de ellos ocupa sucesiva y secuencialmente el extremo inferior del tramo ascendente, o posición de recepción de envases suministrados por el dispositivo de transferencia, el extremo superior del tramo ascendente, o posición de apertura de envases para su llenado, el extremo superior del tramo descendente, o posición de llenado de envases con el producto a envasar y el extremo inferior del tramo descendente, o posición de cierre mediante soldadura de los envases llenos con el producto a envasar, desde donde son depositados sobre unos medios de evacuación de envases llenos y cerrados.
Las características del dispositivo de transferencia y del dispositivo de llenado descritas aportan una innovadora solución a los problemas derivados del desplazamiento de envases llenos con el producto a envasar, previamente a su cierre por soldadura. En efecto, el hecho de que el desplazamiento de los envases llenos se realice según una trayectoria vertical desde el extremo superior del tramo descendente, donde están dispuestos los medios de llena- do de envases, hasta el extremo inferior del tramo descendente, donde están dispuestos los medios de cierre mediante soldadura de los envases, da como resultado que el nivel del producto en el envase mantenga la horizontalidad, independientemente de la velocidad a la que se realice dicho desplazamiento. De este modo con la máquina de la invención se logra, en primer lugar, evitar
el derrame del producto envasado por aceleraciones y desaceleraciones durante el desplazamiento del envase lleno y/o el ensuciamiento de las zonas de soldadura, y en segundo lugar un incremento de producción de la máquina respecto de aquellas realizaciones de máquinas de envasado automático en las que el desplazamiento de envases llenos, previamente a su soldadura, se realiza según una trayectoria rectilínea o curvilínea.
Según otra característica de la máquina de la invención, el dispositivo de transferencia comprende un bastidor provisto de dos ejes verticales parale- los y enfrentados uno respecto del otro sobre los que es desplazable una caja de pinzas de transferencia, realizando un movimiento alternativo impulsada por un mecanismo de traslación.
Es también característico de la máquina según la invención que la caja de pinzas de transferencia comprende un par de poleas motrices de distinto diámetro, acopladas solidaria y coaxialmente una respecto de la otra, y un par de poleas conducidas de distinto diámetro acopladas solidaria y coaxialmente una respecto de la otra, estando ambos pares de poleas dispuestos vertical y coplanariamente uno respecto del otro, estando el par de poleas de mayor diámetro enlazadas por una correa de transmisión exterior y el par de poleas de menor diámetro enlazadas por una correa de transmisión interior, y estando el par de poleas motrices acopladas a un mecanismo de impulsión que les imprime un movimiento giratorio alternativo, en concordancia con el movimiento alternativo que el mecanismo de traslación imprime a la caja de pinzas de transferencia.
Otra característica de la invención consiste en que la caja de pinzas de transferencia está provista de dos ejes horizontales paralelos uno respecto del otro y situados entre el par de poleas motrices y el par de poleas conduci- das, adaptados de modo que sobre los mismos pueden ser desplazadas en ambos sentidos, realizando un movimiento alternativo, una pluralidad de pinzas de transferencia, acopladas a los ramales de las correas de transmisión.
De acuerdo con otra característica de la invención, una primera pinza
de transferencia está acoplada al ramal superior de la correa de transmisión exterior; una segunda pinza de tranferencia, contigua a la primera, está acoplada al ramal superior de la correa de transmisión interior; una tercera pinza de transferencia, contigua a la segunda, está acoplada al ramal inferior de la correa de transmisión interior; y una cuarta pinza de transferencia, contigua a la tercera, está acoplada al ramal inferior de la correa exterior de transmisión, todo ello adaptado de modo que el giro alternativo de las poleas motrices provoca el desplazamiento alternativo de las pinzas de transferencia sobre los ejes horizontales, de manera que las pinzas de transferencia acopladas a los ramales superiores y las pinzas de transferencia acopladas a los ramales inferiores guardan relación de simetría posicional respecto de un eje tranversal principal teórico de los ejes horizontales.
La invención también se caracteriza porque el mecanismo de trasla- ción comprende una leva a la que está acoplado el brazo de potencia de una palanca de primer género, cuyo brazo resistente está a su vez acoplado al pie de una biela, en tanto que la cabeza de la biela está unida a la caja de pinzas de transferencia, todo ello adaptado de modo que el giro de la leva provoca el movimiento alternativo de la palanca que la biela transmite a la caja de pinzas de transferencia .
Según otra característica de la invención, el mecanismo de impulsión comprende un brazo de impulsión acoplado por un extremo al par de poleas motrices y por su otro extremo al pie de una biela cuya cabeza está a su vez acoplada a una manivela vinculada a un punto fijo.
Es también característico de la máquina de envasado de la invención que las pinzas de transferencia están adaptadas para ocupar dos posiciones, una primera posición para la recepción de un envase desde el tren de con- formación de envases y una segunda posición de sujeción del envase por una porción longitudinal centrada.
Otra característica de la invención consiste en que el bastidor del dispositivo de llenado comprende dos ejes horizontales paralelos, a los que es-
tán acoplados dos soportes verticales desplazables sobre los ejes horizontales en ambos sentidos, provocando su mutuo acercamiento o alejamiento, estando el transportador sin fin acoplado a los soportes verticales.
De acuerdo con otra característica de la invención, el transportador sin fin comprende un árbol, acoplado a los extremos inferiores de los soportes verticales y provisto de dos ruedas dentadas motrices, y dos ruedas dentadas conducidas, dispuestas en los extremos superiores de los soportes verticales, estando enlazados los correspondientes pares de rueda dentada motriz y rueda dentada conducida mediante una cadena de transporte, y estando acoplados a las respectivas cadenas de transporte los cuatro mecanismos horizontales de sujeción de envases.
La invención también se caracteriza porque cada mecanismo de suje- ción comprende un primer eje horizontal de sujeción, acoplado por un extremo a una primera cadena de transporte, de modo que ocupa una posición fija respecto de la misma, y por el otro extremo a una segunda cadena de transporte, de modo que es desplazable transversalmente respecto de la misma; y un segundo eje horizontal de sujeción situado por encima del primer eje hori- zontal de sujeción, acoplado por un extremo a la primera cadena de transporte, de modo que es desplazable transversalmente respecto de la misma, y por el otro extremo a la segunda cadena de transporte, de modo que ocupa una posición fija respecto de la misma, estando provisto el primer eje horizontal de sujeción de un primer grupo de pinzas de sujeción y el segundo eje horizontal de sujeción de un segundo grupo de pinzas de sujeción, quedando las pinzas de ambos grupos dispuestas de manera que una pinza del primer grupo y una correspondiente pinza del segundo grupo permiten la sujeción de un envase, y estando todo ello adaptado de modo que el desplazamiento de.los soportes verticales sobre los ejes horizontales del bastidor provoca el acercamiento o alejamiento de las pinzas de un grupo respecto de las correspondientes pinzas del otro grupo, para la adaptación de la distancia que las separa a las dimensiones del envase.
Breve descripción de los dibujos
En los dibujos adjuntos se ilustra, a título de ejemplo no limitativo, un modo de realización de la máquina de envasado automático de la invención. En dichos dibujos: las Figs. 1 y 2 representan esquemáticamente respectivos modos de realización de máquinas de envasado automático conocidas; la Fig. 3, es una representación esquemática de la máquina de envasado automático de la invención; la Fig. 4, es una vista en alzado del dispositivo de transferencia de la máquina de la invención; la Fig. 5, es una vista de lado del dispositivo de transferencia de la Fig.
4; la Fig. 6, es una vista en alzado del dispositivo de transferencia según la invención, en una operativa distinta de la representada en la Fig.4; la Fig. 7, es una vista de lado del dispositivo de transferencia y del dis- positivo de llenado de la máquina de la invención; y la Fig. 8, es una vista en alzado del dispositivo de llenado de la máquina de la invención.
Descripción detallada de los dibujos En la Fig. 3 aparece representada esquemáticamente y en perspectiva la máquina de envasado automático según la invención que como ejemplo de realización se describe. En ella se aprecia que la máquina comprende un dispositivo de conformación DC de envases y un dispositivo de llenado DL, estando enlazados ambos dispositivos DC y DL mediante un dispositivo de transferencia de envases, que a efectos de simplificación no ha sido representado en la Fig. 3 y que ha sido representado en las Figs. 4 a 7, que transfiere envases desde el dispositivo de conformación DC al dispositivo de llenado DL.
El dispositivo de conformación DC esencialmente comprende unos medios de alimentación de una lámina 1 de material termosoldable; unos medios de soldadura 2 de envases 3 en forma de bolsas; y unos medios de corte 4 para separar los envases 3 de la lámina 1 conformada en continuo. En este ejemplo de realización los medios de corte 4 proceden al corte y separación
de la lámina 1 conformada de cuatro envases 3, de foma simultánea.
En las Figs. 4 y 5 se aprecia que el dispositivo de transferencia DT comprende un bastidor 10 de contorno cuadrangular provisto de dos ejes ver- ticales 11 dispuestos paralela y enfrentadamente uno respecto del otro y sobre los que es desplazable una caja de pinzas de transferencia 12, realizando un movimiento vertical alternativo impulsada por un mecanismo de traslación 13 que será descrito más adelante.
La caja de pinzas de transferencia 12 contiene un par de poleas motrices acopladas solidaria y coaxialmente una respecto de la otra, de las que la polea motriz de mayor diámetro es la 14 y la polea motriz de menor diámetro es la 15, y un par de poleas conducidas también acopladas solidaria y coaxialmente una respecto de la otra, de las que la polea conducida de mayor diámetro es la 16 y la polea conducida de menor diámetro es la 17, estando el par de poleas motrices 14 y 15 y el par de poleas conducidas 16 y 17 dispuestos horizontal y coplanariamente. Las poleas de mayor diámetro, polea motriz 14 y polea conducida 16, están enlazadas mediante una correa de transmisión exterior 18, en tanto que las poleas de menor diámetro, polea motriz 15 y polea conducida 17, están enlazadas mediante una correa de transmisión interior 19. Las poleas motrices 14 y 15 están acopladas a un mecanismo de impulsión 20 que será descrito más adelante y que imprime a las poleas motrices 14 y 15 un movimiento de giro alternativo, estando todo ello adaptado de modo que el giro simultáneo de las poleas motrices 14 y 15 produce el desplazamiento también simultáneo de las correas de transmisión en los sentidos indicados A y B en la Fig. 4.
La caja de pinzas de transferencia 12 también contiene dos ejes horizontales 21, dispuestos entre el par de poleas motrices 14 y 15 y el par de poleas conducidas 16 y 17 y paralelos uno respecto del otro. A los dos ejes horizontales 21 están acopladas cuatro pinzas de transferencia, indicadas con las referencias 22 a 25, con capacidad de desplazamiento en los sentidos A y B. La primera pinza de transferencia 22 está acoplada al ramal superior de la correa de transmisión exterior 18; la segunda pinza de transferencia 23 está
dispuesta contigua a la primera 22 y está acoplada al ramal superior de la correa de transmisión interior 19; la tercera pinza de transferencia 24 está dispuesta contigua a la segunda 23 y está acoplada al ramal inferior de la correa de transmisión interior 19; y la cuarta pinza de transferencia 25 está dispuesta contigua a la tercera 24 y está acoplada al ramal inferior de la cinta de transmisión exterior 18.
El mecanismo de traslación 13 comprende una leva 26 a la que está acoplado el brazo de potencia 27 de una palanca de primer género 28 en la que el fulcro 29 unido a un punto fijo, en tanto que el brazo resistente 30, que forma un ángulo con el brazo de potencia 27, está acoplado al pie de una biela 31 cuya cabeza está acoplada a la caja de pinzas de transferencia 12; el giro de la leva 26, por medio de un accionamiento no representado, provoca un movimiento giratorio alternativo de la palanca alrededor del flucro 29 y un movimiento de traslación vertical alternativo de la biela 31 y de la caja de pinzas de transferencia 12. El mecanismo de impulsión 20 comprende una palanca de impulsión 32 que por uno de sus extremos está acoplado al par de ruedas motrices 14 y 15, en tanto que su otro extremo está acoplado al pie de una biela 33, estando la cabeza de la biela 33 acoplada a una manivela 34 unida mediante un soporte vertical 35 a un punto fijo 36.
En la Fig. 5 se aprecia que cada pinza de transferencia comprende un brazo fijo 37 y un brazo móvil 38 horizontales, teniendo el brazo móvil 38 capacidad de desplazamiento en ambos sentidos indicados C y D, estando el extremo interior del brazo móvil 38 unido al brazo resistente 39 de una palanca de primer género 40 cuyo brazo de potencia 41 está acoplado a un cilindro neumático 42; todo ello adaptado de modo que el brazo móvil 38 puede ocupar dos posiciones, una primera de recepción de un envase 3, desde los medios de corte 4 del dispositivo de conformación DC, y una posición de cierre (Fig. 5) en la que el envase 3 es sujetado centradamente por su extremo superior.
El funcionamiento del dispositivo de transferencia DT se describe seguidamente. En la Fig. 7 se aprecia que el dispositivo de transferencia DT
está dispuesto por debajo del dispositivo de llenado DL; la caja de pinzas de transferencia 12 se encuentra en una posición inferior de recepción de envases 3; la pinzas de transferencia 22 a 25, se encuentran en posición de cierre, sujetando cada una de ellas centradamente un correspondiente envase 3 por su extremo superior; y, como se aprecia en la Fig. 4, las pinzas de transferencia 22 a 25 se encuentran dispuestas cada una en su posición más próxima a la contigua, guardando el par de primera y segunda pinzas de transferencia 22 y 23, y el par de tercera y cuarta pinzas de transferencia 24 y 25 una relación de simetría posicional respecto de un eje transversal teórico Y-Y de la caja de pinzas de transferencia 12.
En estas condiciones, una vez realizada la separación de los envases 3 de la lámina 1 conformada en continuo mediante los medios de corte 4, el giro de la leva 26 da a lugar que, por medio de la palanca de primer género 28 y de la biela 31 , la caja de pinzas de transferencia 12 sea impulsada hacia arriba; las poleas motrices 14 y 15 son giradas por medio de la palanca de impulsión 32 de la biela 33 y de la manivela 34 en un sentido tal que imprime al ramal superior de la correa de transmisión exterior 18 y al ramal superior de la correa de transmisión interior 19 un desplazamiento en el sentido indicado B, y al ramal inferior de la correa de transmisión interior 19 y al ramal inferior de la correa de transmisión exterior 18 un desplazamiento en el sentido indicado A; consiguientemente, el giro de las poleas motrices 14 y 15 durante la elevación de la caja de pinzas de transferencia 12 produce mediante las correas de transmisión 18 y 19 la separación de dos pinzas de transferencia contiguas, al tiempo que la posición de cada par de pinzas de transferencia guarda relación de simetría respecto del eje transversal Y-Y. En la Fig. 6 se aprecia que la caja de pinzas de transferencia 12 ha alcanzado una posición superior de transferencia, ocupando las pinzas de transferencia 22 a 25 una posición en la que los envases 3 son recogidos por el dispositivo de llenado DL. Una vez los envases 3 son recogidos por el dispositivo de llenado DL, el giro de la leva 26 produce el descenso de la caja de pinzas de transferencia 12; el giro de las poleas motrices 14 y 15 en sentido contrario al anterior; los desplazamientos de las correas de transmisión 18 y 19 en sentido contrario al anterior; y el posicionado de las pinzas de tranferencia 22 a 25 detallado en la
Fig. 4, dispuestas para la sujeción de otro grupo de envases 3.
En las Figs. 7 y 8 se aprecia que el dispositivo de llenado DL comprende un bastidor 43 sobre el que está dispuesto un transportador sin fin 44, compuesto por un tramo ascendente y un tramo descendente paralelos y enfrentados uno respecto del otro, enlazados por sus respectivos extremos mediante tramos semicircunferenciales, sobre el que están montados cuatro mecanismos horizontales de sujeción 56 de envases 3.
En la Fig. 3 se ha representado de forma simplificada el dispositivo de llenado DL apreciándose en el extremo inferior I del tramo ascendente del transportador sin fin 44 la posición de transferencia de envases 3, desde el dispositivo de conformación DC al dispositivo de llenado DL; en el extremo superior II del tramo ascendente la posición de apertura de envases 3 para su llenado, realizándose dicha apertura mediante unas boquillas de succión 48; en el extremo superior III del tramo descendente la posición de llenado de los envases 3 con el producto a envasar, mediante unos dosificadores 49; y en el extremo inferior IV del tramo descendente la posición de cierre de envases 3 llenos, mediante un dispositivo de soldadura 50. Los envases 3 una vez ce- rrados son depositados sobre unos medios de evacuación de envases, consistentes en una cinta transportadora 51.
El bastidor 43 comprende dos ejes horizontales 45 paralelos uno respecto del otro sobre los que pueden ser desplazados en ambos sentidos dos soportes verticales 46, indicados como E y F en la Fig. 8, sobre los que está montado el transportador sin fin 44.
El transportador sin fin 44 comprende un sistema de giro intermitente de 180° 53, provisto de un árbol 47 acoplado a los extremos inferiores de los soportes verticales 46, estando provisto el árbol 47 de dos ruedas dentadas motrices 52 dispuestas entre ambos soportes 46; dos ruedas dentadas conducidas 54 dispuestas en los extremos superiores de los soportes verticales 46, enfrentadamente una respecto de la otra y coplanariamente respecto de ruedas dentadas motrices 52; y una primera y una segunda cadenas de
transporte 55 y 58, enlazando cada una de ellas una rueda dentada motriz 52 con su correspondiente rueda dentada conducida 54, estando montados sobre ambas cadenas de transporte 55 y 58 los cuatro mecanismos horizontales de sujeción 56, regularmente distribuidos.
En la Fig. 8 se aprecia que cada mecanismo horizontal de sujeción 56 comprende un primer eje horizontal de sujeción 57 acoplado por un extremo a la primera cadena de transporte 55, de modo que ocupa una posición fija respecto de la misma, en tanto que su otro extremo está acoplado a la segunda cadena de transporte 58 transversalmente desplazable respecto de la misma; y un segundo eje horizontal de sujeción 59 situado por encima del primer eje horizontal de sujeción 57, acoplado por uno de sus extremos a la primera cadena de transporte 55 transversalmente desplazable respecto de la misma, en tanto que el otro extremo está acoplado a la segunda cadena de transporte 58 de modo que ocupa una posición fija respecto de ésta.
El primer eje horizontal de sujeción 57 está provisto de un primer grupo de pinzas de sujeción compuesto por cuatro pinzas de sujeción 60, dispuestas de modo que la distancia que separa una de ellas de otra que le es contigua es constante, en tanto que el segundo eje horizontal de sujeción 59 está provisto de un segundo grupo de pinzas de sujeción compuesto por cuatro pinzas de sujeción 61 , dispuestas de tal que la distancia que separa una de ellas de otra que le es contigua es constante. Ambos grupos de pinzas de sujeción están dispuestos entre sí de modo que unas pinzas de sujeción 60 del primer grupo de pinzas y la correspondiente pinza de sujeción 61 del segundo grupo de pinzas permiten la sujeción de un envase 3.
Los mecanismos horizontales de sujeción de envases 56 antes descritos permiten adaptar la distancia que separa los pares de pinzas de sujeción 60 y 61 de los envases 3 a la amplitud de éste del modo que se explica a continuación. El desplazamiento de los soportes verticales 46 sobre los ejes horizontales 45 del bastidor 43, provoca el desplazamiento de los ejes horizontales de sujeción 57 y 59 de cada uno de los mecanismos horizontales de sujeción 56, al ser éstos solidarios de una respectiva cadena de transporte 55 y
58. Concretamente, el desplazamiento de los soportes verticales 46, aproximándolos entre sí, provoca el alejamiento mutuo de las pinzas de sujeción 60 y 61 de cada par de pinzas de sujeción de un envase 3, en tanto que el desplazamiento de los soportes verticales 46 separándolos entre sí, provoca el acercamiento mutuo de las pinzas de sujeción 60 y 61 de cada par de pinzas de sujeción de un envase 3.