MÁQUINA FORMADORA DE CAIXAS MULTIFORMATO
DESCRIÇÃO
OBJETO DA INVENÇÃO O objeto principal da presente invenção consiste numa máquina formadora de
caixas multiformato, a partir de folhas de cartão pré-cortadas, que dispõe de três zonas diferenciadas: uma zona de alimentação, uma zona de conformação e uma zona de expulsão.
A máquina objeto da presente invenção permite a conformação de diferentes formatos de caixas de cartão, com a mesma máquina, poupando tempos de paragem e custos associados aos mesmos, graças a um sistema de mudança automática de formato.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
As caixas de cartão representam um meio amplamente utilizado para a armazenagem, transporte e distribuição de todo o tipo de produtos. De fato, as empresas produtoras e distribuidoras utilizam caixas de cartão para empacotar os seus produtos em unidades de embalagem, para posterior armazenamento, transporte e distribuição.
Atualmente, o processo de empacotamento ou embalagem está integrado no próprio processo de produção do produto, pelo que as indústrias produtivas dispõem dos seus próprios meios para a confecção de caixas, de acordo com as suas necessidades quanto a formatos e quantidades. Para suprir todas as necessidades de empacotamento, as indústrias dispõem de uma grande variedade de formatos de caixas de cartão armazenadas, em forma de folhas de cartão pré-cortadas, a fim de otimizar o seu espaço de armazenagem. Em função das características, tamanho e número de produtos a empacotar, seleciona-se o formato da caixa adequada, e colocam-se as folhas de cartão pré-cortadas correspondentes na máquina formadora, para a respectiva conformação na própria linha de produção e/ou empacotamento.
Geralmente, estas máquinas formadoras de caixas dispõem de um alimentador que liberta as folhas pré-cortadas, uma a uma, para a zona de moldagem, onde uma série de automatismos dobram as abas do perímetro da folha, de modo a formar as paredes laterais da caixa e colando as mesmas.
No atual estado da técnica, aparecem descritas várias máquinas formadoras de caixas, como as que a seguir passamos a indicar: A patente CA2110766A1 descreve uma máquina de conformação de caixas de cartão, de tampa aberta, a partir de peças planas de cartão, mediante a ação de meios de colagem das abas.
A patente ES198606124A1 descreve uma máquina para a conformação de caixas ou bandejas de cartão, e para dobrar e comprimir, dentro da caixa, os painéis que formam uma parede dupla com os topos, uma vez conformada a caixa, concluindo desse modo a formação da bandeja de modo automático. Reflete também a possibilidade de proporcionar a capacidade para conformar diferentes caixas abertas ou bandejas a partir de placas pré- formadas de cartão.
A patente US20080127613 descreve uma máquina de conformação de caixas com
abertura superior, que abre levantando as abas laterais de uma peça plana estendida, onde essas abas estão unidas e se articulam com a base, tudo isso definido numa mesma peça plana. A máquina descrita dispõe de meios de alimentação das folhas de cartão, de meios de conformação das caixas, a partir das folhas provenientes dos meios de alimentação, e de meios de distribuição das caixas, uma vez conformadas.
As necessidades do mercado obrigam cada vez mais a produções curtas e variadas, pelo que o empacotamento das mesmas implica constantes alterações do formato das caixas a utilizar. A mudança de formato das caixas obriga a modificar os parâmetros e os utensílios de dobragem e conformação da máquina, com a conseqüente perda de tempo que tal implica. De fato, as máquinas descritas anteriormente requerem um tempo de preparação e ajuste para se adaptarem ao novo formato da caixa, o que se traduz em tempos de paragem significativos, que reduzem a sua rentabilidade, sobretudo no empacotamento de pequenos pedidos ou produções.
DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
A máquina formadora de caixas multiformato que a invenção propõe, resolve a problemática anteriormente exposta, ao permitir mudar o formato da caixa a formar, de uma forma rápida e automática, a fim de otimizar as linhas de produção e empacotamento.
Para isso, e de uma forma mais concreta, a máquina formadora de caixas multiformato inclui, pelo menos, um depósito de folhas de cartão pré-cortadas, um alimentador para fazer sair, uma a uma, as folhas de cartão pré-cortadas, meios para guiar e posicionar cada folha de cartão pré-cortada, meios para a aplicação de uma substância colante sobre a folha de cartão pré-cortada, uma unidade de conformação, que inclui pelo menos um molde interior que pode deslocar-se verticalmente, e uma matriz exterior, assim como meios para a expulsão da caixa já formada. Para que a máquina se possa adaptar aos diferentes formatos de caixa, o molde e a matriz da unidade de conformação estão divididos em quatro segmentos, capazes de se deslocar horizontalmente e de se posicionar nos pontos coincidentes com as arestas inferiores da caixa, estando previsto que cada um dos conjuntos de segmentos molde-matriz se desloque conjuntamente para manter as tolerâncias entre o molde e a matriz.
Para facilitar o posicionamento e a centragem das folhas de cartão pré-cortadas na unidade de conformação, tanto o depósito como os meios para guiar e posicionar as folhas incluem um mecanismo para regular a largura da base do depósito, assim como a distância das guias laterais dos meios para guiar e posicionar as folhas.
Uma vez que o molde interior tenha comprimido a folha de cartão dentro da matriz, são acionadas umas pás laterais, articuladas a cada um dos segmentos da matriz, para dobragem das abas interiores da caixa. O acionamento dessas pás laterais pode ser pneumático, hidráulico, ou elétrico, sendo preferencialmente pneumático. Estes meios de acionamento imprimem nas pás laterais um movimento rotativo, que faz com que as abas interiores se dobrem para dentro.
Uma vez dobradas as quatro abas interiores, são também dobradas as abas laterais, por ação de umas placas curvas, dispostas sobre os lados de cada um dos segmentos da matriz. Estas placas curvas estão montadas sobre umas plataformas rebatíveis, articuladas aos lados de cada um dos segmentos da matriz, cujas plataformas rebatíveis incluem, além disso, uma prensa, acionada por um cilindro pneumático, que assegura a união das abas interiores às abas laterais, mediante a substância colante previamente aplicada nas zonas de contacto comum. A dobragem dessas plataformas é realizada através de uns meios de acionamento, para que, uma vez formada a caixa, as plataformas possam voltar a ser dobradas, com as respectivas placas curvas e prensas, e desimpedido o caminho de expulsão da caixa. O acionamento dessas plataformas rebatíveis pode ser por meios pneumáticos, hidráulicos, ou elétricos, mas preferencialmente pneumáticos.
Tanto a pá lateral de dobragem como a plataforma lateral rebatível, portadora da placa curva e da prensa, assim como os respectivos meios de acionamento, estão montados sobre cada um dos segmentos de matriz, pelo que se deslocam conjuntamente com esta nas mudanças de formato, para se posicionarem em cada uma das arestas inferiores da caixa.
A unidade de conformação inclui um mecanismo de mudança de formato, o qual é composto por quatro braços em forma de «C» que, nas suas extremidades inferiores, são portadores dos segmentos da matriz, cujos braços estão montados, a partir das suas extremidades superiores, sobre um primeiro conjunto de carris, assistidos por um par de fusos de motor, para o seu deslocamento transversal; o primeiro conjunto de carris está montado sobre um segundo conjunto de carris, igualmente assistidos por outro par de fusos de motor, para o seu deslocamento longitudinal. Mediante o acionamento dos fusos de motor, podemos posicionar os quatro conjuntos de segmentos molde-matriz nos pontos coincidentes com as arestas inferiores da caixa.
Os fusos de motor incluem um eixo roscado, com duas secções equivalentes de espiras em cada sentido, ou seja, um com roscagem à esquerda e outro com roscagem à direita, de modo a que quando o motor faz rodar o fuso, os respectivos conjuntos de segmentos molde-matriz deslocam-se em sentido contrário, afastando-se ou aproximando- se, respectivamente.
Para facilitar a conformação da caixa dentro da unidade de conformação, cada um dos segmentos do molde inclui, na sua extremidade inferior, uma ventosa, para a fixação da caixa.
A conformação da caixa é realizada mediante o deslocamento vertical do molde
no interior da matriz. Para isso, a unidade de conformação inclui meios de acionamento para o deslocamento vertical e alternativo dos quatro segmentos que formam o molde.
Numa realização preferencial, os meios de acionamento dos quatro segmentos que formam o molde interior incluem um motor elétrico e um mecanismo de biela-manivela que transforma o movimento rotativo num movimento linear alternativo.
Por outro lado, indicar que os quatro segmentos que formam o molde interior estão ligados aos meios de acionamento para deslocamento vertical e alternativo, mediante quatro braços articulados, com eixo de rotação vertical, ligados pela extremidade exterior às extremidades superiores da haste do molde, e pela extremidade interior sobre duas corrediças que deslizam sobre uma guia transversal, ligada aos meios de acionamento, a fim de permitir o deslocamento horizontal dos quatro segmentos do molde interior e o seu posicionamento sobre as arestas inferiores da caixa.
Indicar igualmente que a máquina formadora de caixas multiformato inclui meios para a aplicação da substância colante, compostos pelo menos por duas pistolas dispensadoras, dispostas sobre os meios de guia, antes da entrada na unidade de conformação, e que aplicam um cordão de substância colante sobre as abas laterais da
folha de cartão pré-cortada.
Finalmente, indicar que a máquina formadora inclui um painel de controlo, que comanda e coordena os diversos meios de acionamento para o funcionamento geral da máquina, e que também comanda o acionamento dos diversos fusos de motor para controlar a mudança de formatos das caixas.
DESCRIÇÃO DOS DESENHOS Para complementar a descrição que está a ser efetuada, e com vista a ajudar
a uma melhor compreensão das características da invenção, de acordo com um exemplo preferencial de realização prática da mesma, anexa-se como parte integrante da referida descrição, um conjunto de desenhos, onde, com caráter ilustrativo e não limitativo, se representou o seguinte:
Figura 1.- Mostra uma perspectiva da máquina formadora de caixas multiformato,
objeto da presente invenção, com uma folha de cartão pré-cortada, disposta na unidade de conformação.
Figura 2.- Mostra um perfil da máquina em funcionamento, com o molde interior comprimindo a folha de cartão pré-cortada sobre a matriz. Esta figura é acompanhada de uma representação da folha de cartão pré-cortada, ilustrando a configuração que a caixa vai adotando nesta fase.
Figura 3,- Mostra um perfil da máquina em funcionamento, com o molde interior puncionando a folha de cartão pré-cortada sobre a matriz, e com as pás laterais acionadas para a dobragem das abas interiores. Esta figura é acompanhada de uma representação da folha de cartão pré-cortada, ilustrando a configuração que a caixa vai adotando nesta fase.
Figura 4.- Mostra um perfil da máquina em funcionamento, com o molde interior comprimindo a folha de cartão pré-cortada sobre a matriz, com as pás laterais acionadas para a dobragem das abas interiores e com as plataformas laterais rebatíveis acionadas para a dobragem e compressão das abas laterais. Esta figura é acompanhada de uma representação da folha de cartão pré-cortada, ilustrando a configuração da caixa acabada nesta fase, pronta a ser expulsa.
Figura 5.- Mostra uma perspectiva da unidade de conformação da máquina formadora, em posição de aberta, na qual podem ver-se os segmentos que constituem o molde interior e a matriz, e os fusos de motor para a mudança de formato. Figura 6.- Mostra uma perspectiva da unidade de conformação da máquina
formadora, semelhante à anterior, mas em posição de fechada, na qual pode ver-se a prensa comprimida sobre a matriz, com as pás e as prensas laterais acionadas para a conformação da caixa. β/9 Figura 7.- Mostra uma perspectiva parcial da unidade de conformação, na qual pode ver-se um dos conjuntos de segmentos molde-matriz em posição de aberto.
Figura 8.- Mostra uma perspectiva parcial de um pormenor do conjunto de segmentos molde-matriz, em posição de aberto, no qual pode ver-se a disposição da pá lateral, a plataforma rebatível com a respectiva placa curva e a prensa, assim como os respectivos meios de acionamento.
Figura 9.- Mostra uma perspectiva parcial de um pormenor do conjunto de segmentos molde-matriz, semelhante à anterior, mas em posição de fechado, no qual pode ver-se o funcionamento da prensa. Figura 10.- Mostra uma perspectiva parcial de um pormenor do conjunto de
segmentos molde-matriz, com o segmento do molde subindo e a plataforma dobrada, a fim de permitir a expulsão da caixa conformada.
Figura 11.- Mostra uma planta da unidade de conformação, na qual podem ver-se os braços de ligação dos segmentos do molde interior ao motor de acionamento.
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REALIZAÇÃO PREFERENCIAL DA INVENÇÃO
Observando as figuras indicadas, pode ver-se como a máquina formadora de caixas multiformato inclui um depósito (1) de folhas de cartão pré-cortadas (2), um alimentador (3) para fazer sair, uma a uma, as folhas de cartão pré-cortadas (2), meios para guiar e posicionar as folhas de cartão pré-cortadas (2), um par de pistolas (5) para a aplicação de uma substância colante sobre a folha de cartão pré-cortada (2), uma unidade de conformação (6) que inclui um molde interior dividido em quatro segmentos (7a, 7b, 7c, 7d) e uma matriz exterior, também dividida em quatro segmentos (8a, 8b, 8c, 8d), e um braço articulado (9), munido de uma ventosa para a expulsão da caixa formada (10), tudo isso integrado num chassis geral (11).
O processo de formação da caixa (10) tem início com a colocação das respectivas folhas de cartão pré-cortadas (2) no depósito (1), a partir do qual o alimentador (3), constituído por um braço articulado, munido de ventosas, retira uma folha de cartão (2) e deposita-a sobre uma guia (4), equipada com uma pinça de fixação, que a posiciona dentro da unidade de conformação (6). No trajeto do depósito (1) para a unidade de conformação (6), a máquina dispõe de duas pistolas (5), que aplicam um cordão de uma substância colante que, uma vez moldada a caixa, fixa as suas paredes por dobragem das respectivas abas, conforme mais adiante explicaremos. Uma vez posicionada a folha de cartão pré-cortada (2) dentro da unidade de conformação (6), tem início a conformação da caixa (10) propriamente dita, mediante o abaixamento do molde interior, composto pelos seus quatro segmentos (7a, 7b, 7c, 7d), os quais incidem sobre cada uma das arestas inferiores daquilo que será a caixa formada (10), tal como se pode ver na figura 2. O molde interior, composto pelos seus quatro segmentos (7a, 7b, 7c, 7d) comprime a folha de cartão pré-cortada (2), dentro da matriz composta pelos seus quatro segmentos (8a, 8b, 8c, 8d), de modo que se vão levantando as paredes laterais, compostas a partir do próprio corpo da folha de cartão pré-cortada (2).
Conforme se pode ver nas figuras 2 e 3, quando se inicia o abaixamento do molde interior composto pelos seus quatro segmentos (7a, 7b, 7c, 7d), são acionadas as pás laterais articuladas (12) montadas sobre cada um dos segmentos da matriz (8a, 8b, 8c, 8d), para a dobragem das abas interiores (13), que farão parte das paredes laterais da caixa (10). No presente exemplo de realização, as referidas pás (12) são articuladas a partir da sua extremidade inferior sobre o lado do segmento da matriz correspondente (8a, 8b, 8c, 8d) e acionadas por um cilindro pneumático (14).
Para terminar a conformação da caixa (10), procede-se à dobragem e prensagem das abas laterais (15), por ação de umas placas curvas (31) dispostas sobre os lados de cada um dos segmentos da matriz (8a, 8b, 8c, 8d). Estas placas curvas (31) estão montadas sobre umas plataformas rebatíveis (32), articuladas com os lados de cada um dos segmentos da matriz (8a, 8b, 8c, 8d). Estas plataformas rebatíveis (32) incluem ainda uma prensa (16), acionada por um cilindro pneumático (17), que assegura a união das abas interiores (13) com as abas laterais (15), por meio da substância colante previamente aplicada nas zonas de contacto comum. A compressão dessas plataformas (32) é efetuada por diversos cilindros pneumáticos (33), para que, uma vez formada a caixa (10), possam voltar a ser dobradas as plataformas (32) com as respectivas placas curvas (31) e as prensas (16), desimpedindo desse modo o caminho de expulsão da caixa (10).
Conformada a caixa (10), a máquina procede à elevação do molde interior, composto pelos seus quatro segmentos (7a, 7b, 7c, 7d), assim como à dobragem das plataformas rebatíveis (32) e à retirada das pás laterais (12), para proceder à expulsão da caixa formada (10), através do braço de expulsão (9).
Expulsa a caixa da máquina formadora, é iniciado um novo ciclo para a formação de outra caixa (10) com as mesmas características, até ser atingido o número de caixas (10) pretendido. Quando as necessidades de empacotamento requerem outro formato de caixa (10), basta introduzir no painel de controlo os parâmetros da nova caixa, para que o mecanismo de mudança de formato da unidade de conformação (6) posicione os quatro conjuntos de segmentos do molde interior (7a, 7b, 7c, 7d) e da matriz (8a, 8b, 8c, 8d) nos pontos correspondentes às arestas inferiores da nova caixa (10). Uma vez ajustada a máquina, procede-se à mudança das folhas de cartão pré-cortadas (2) do depósito (1).
Conforme se pode ver nas figuras 5 a 11, o mecanismo de mudança de formato inclui quatro braços (18) em forma de "C", em cujas extremidades inferiores estão montados os segmentos da matriz (8a, 8b, 8c, 8d), com as respectivas pás laterais articuladas (12) e as prensas laterais rebatíveis (16), cujos braços (18) estão suspensos, a partir das respectivas extremidades superiores, de um conjunto de carris transversais (19), assistidos por fusos de motor (20) para o deslocamento transversal dos braços (18) e, portanto, dos segmentos da matriz (8a, 8b, 8c, 8d). Os carris transversais (19) estão montados sobre um segundo conjunto de carris longitudinais (21), unidos ao próprio chassis geral (11) da máquina, e assistidos por outro par de fusos de motor (22), para o deslocamento longitudinal dos braços (18) e, portanto, dos segmentos da matriz (8a, 8b, 8c, 8d).
Os fusos de motor (20, 22) incluem um eixo roscado (23) com duas secções equivalentes de espiras em cada sentido, ou seja, um com roscagem à esquerda e outro com roscagem à direita, de modo a que, quando o motor faz rodar o fuso, os respectivos conjuntos de segmentos molde-matriz deslocam-se em sentido contrário, afastando-se ou aproximando-se. Deste modo, acionando os diferentes fusos de motor (20, 22), conseguimos posicionar os quatro conjuntos de segmentos de molde-matriz sobre cada uma das arestas inferiores da caixa (10), para a sua conformação. Os quatro segmentos do molde interior (7a, 7b, 7c, 7d) estão montados sobre as
extremidades superiores dos braços (18) em forma de "C", através de uma haste guia (24), para que se desloquem horizontalmente, acompanhando os respectivos segmentos de matriz (8a, 8b, 8c, 8d), a fim de manter uma distância constante entre o molde e a matriz.
Tal como indicamos anteriormente, o molde interior, composto pelos seus quatro segmentos (7a, 7b, 7c, 7d), desloca-se vertical e alternativamente dentro da matriz composta pelos seus quatro segmentos (8a, 8b, 8c, 8d), a fim de formar a caixa (10). No presente exemplo de realização, o acionamento dos quatro segmentos (7a, 7b, 7c, 7d) que formam o molde interior decorre mediante um motor elétrico (25) e um mecanismo de biela-manivela (26), que transforma o movimento giratório num movimento linear alternativo. A ligação da extremidade da biela (26) às hastes guia (24) dos segmentos do molde interior (7a, 7b, 7c, 7d), para a transmissão do movimento vertical e alternativo, é feita por meio de quatro braços articulados (27), ligados pela extremidade exterior às extremidades superiores das hastes guia (24), e pela extremidade interior, sobre duas corrediças (28) que deslizam sobre uma guia transversal (29), ligada à extremidade inferior da biela (26). Os quatro braços (27) são articulados mediante eixos de rotação vertical, de modo a permitir o deslocamento horizontal dos segmentos do molde (7a, 7b, 7c, 7d). Deste modo, quando o mecanismo de mudança de formato desloca os braços (18) para os posicionar para o novo formato, os braços (27) articulam-se e deslizam, para se adaptarem à nova configuração, sem perder a sua ligação ao mecanismo de biela-manivela (26).
Finalmente, indicar que a extremidade inferior de cada um dos segmentos do molde (7a, 7b, 7c, 7d) inclui uma ventosa (30), assistida pneumaticamente, para a fixação da caixa (10).