ES2204602T3 - Maquina de embalado y controlador. - Google Patents

Abstract

Aparato para manipular de manera secuencial una tolva e iniciar la preparación de cajas de cartón plegadas que presentan unos paneles laterales y de extremo dispuestos en oposición y un par de paneles para formar una base, comprendiendo dicho aparato un dispositivo recogedor de cajas de cartón (68) para su acoplamiento de manera secuencial a uno de dichos paneles opuestos y para retirar de la tolva una caja de cartón plegada, y un alimentador (55) para transferir dicha caja de cartón desde dicha tolva hasta un extremo de alimentación de una máquina de embalado, caracterizado porque comprende además un separador (92) para separar los paneles de base con el fin de hacer que uno de dichos paneles de base se acople a un transportador (94, 96), una guía (93) para manipular o guiar los paneles laterales y de extremo hacia un plano sustancialmente vertical, y un dispositivo de elevación de cajas de cartón (100) para separar los paneles laterales y de extremo opuestos para levantar la caja de cartón.

Description

Máquina de embalado y controlador.

La presente invención se refiere al embalado de artículos primarios tales como latas o botellas en cajas de cartón de embalaje múltiple y se refiere, más particularmente, a la alimentación de dichas cajas de cartón en posición plegada desde una tolva, para iniciar y a continuación completar un conjunto de manipulaciones de las cajas de cartón en sucesión.

Un procedimiento corriente utilizado por las máquinas de embalado conocidas comprende característicamente desplazar una caja de cartón plegada desde los alimentadores de dichas cajas de cartón u hojas preparadas. A continuación se levanta la caja de cartón plegada y se disponen las latas, botellas u otros artículos que han de embalarse en dicha caja de cartón levantada. Alternativamente, puede proporcionarse un alimentador de cajas de cartón en forma de hojas preparadas planas. Una vez se ha retirado la caja de cartón del punto de suministro, ésta puede conformarse en primer lugar parcialmente y disponerse a continuación sobre los artículos. Posteriormente, dicha caja de cartón se conforma en el embalaje completo.

La mayoría de las máquinas de embalado son máquinas especializadas que construyen únicamente un tamaño de caja de cartón. Por lo tanto, en las modernas instalaciones de embotellado se requiere utilizar una pluralidad de máquinas de embalado para embalar distintos tipos de cajas de cartón, ocupando cada máquina un espacio de suelo considerable y resultando caras en su adquisición y funcionamiento.

Sin embargo, un número limitado de máquinas de embalado pueden embalar distintos tipos de cajas de cartón, por ejemplo seis, ocho o doce embalajes a partir de una caja de cartón envolvente. Todas las máquinas de este tipo requieren un ajuste cuando se cambia de un tamaño o tipo de caja de cartón a otro. Este ajuste incluye la retirada manual de todas las cajas de cartón de la máquina de embalado y posiblemente el ajuste mecánico de componentes de la máquina. Durante este período de cambio, que puede ser de treinta minutos o más, no puede utilizarse la máquina (que es conocido como "tiempo de parada"), lo cual es un retardo caro en una instalación de embotellado. Un retardo de este tipo puede incluso producir un tiempo de parada en toda la línea de embotellado, no solamente en la maquina de embalado, si surgen problemas durante el procedimiento de cambio.

El documento WO 98/52826 ilustra una máquina para la preparación de cajas de cartón que presenta un dispositivo de aspiración para retirar cajas de cartón de tipo cesto plegadas de una tolva o depósito paralelo al eje longitudinal de la máquina, pero descentrado con respecto a la misma. Las hojas preparadas están almacenadas con su panel inferior más bajo y se hacen girar alrededor de un eje sustancialmente vertical para su traslado desde el depósito a la alimentación de la máquina. A las cajas de cartón se acopla entonces el panel de asa para continuar con la primera etapa del proceso de levantamiento.

La naturaleza descentrada de los medios de tolva implica que la máquina requiera más espacio de suelo, y el hecho de que las hojas preparadas deban apilarse sobre sus aletas inferiores debilita la pila, y puede conducir a problemas de suministro y de la posterior construcción.

Las solicitudes de PCT en trámite PCT/US98/19523, PCT/US98/19646, PCT/US98/196512 y PCT/US98/19619 dan a conocer una máquina que puede variarse "de forma rápida" entre tipos de caja de cartón de cesto, totalmente cerradas y envolventes. Sin embargo, las tolvas de suministro alimentan en ángulo recto con respecto a la dirección del proceso de levantamiento de las cajas de cartón.

La presente invención persigue superar o por lo menos mitigar los problemas de la técnica anterior.

Un aspecto de la presente invención prevé un aparato para manipular de manera secuencial una tolva e iniciar la preparación de cajas de cartón plegadas que presentan los paneles laterales y de extremo dispuestos en oposición y un par de paneles para formar una base, comprendiendo dicho aparato un dispositivo recogedor de cajas de cartón para su acoplamiento de forma secuencial a uno de dichos paneles opuestos y para retirar de la tolva una caja de cartón plegada, un alimentador para trasladar dicha caja de cartón desde dicha tolva hasta un extremo de alimentación de una máquina de embalado, un separador para separar los paneles de base con el fin de hacer que uno de dichos paneles de base se acople a un transportador, una guía para manipular o guiar los paneles laterales y de extremo hacia un plano sustancialmente vertical, y un dispositivo de elevación para separar los paneles laterales y de extremo opuestos para levantar la caja de cartón.

Según una característica opcional de este aspecto de la invención, el alimentador puede ser un alimentador giratorio que presente el dispositivo recogedor montado en el mismo.

Según otra característica opcional de este aspecto de la invención, el separador puede comprender una guía fija que se acopla a uno de dichos paneles de base y lo pliega fuera del plano de la caja de cartón.

Según otra característica opcional de este aspecto de la invención, la guía puede ser una segunda guía fija.

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Según otra característica opcional de este aspecto de la invención, el dispositivo de elevación de la caja de cartón puede comprender una ventosa con vacío parcial, montada de forma giratoria en un árbol de transmisión de forma que dicha ventosa pueda moverse según un desplazamiento lineal guiado, aproximándose y separándose de la caja de cartón durante un giro completo del árbol de transmisión.

Un segundo aspecto de la invención prevé una máquina de embalado que comprende un aparato manipulador secuencial y/o un aparato regulador.

Preferentemente, las cajas de cartón pueden estar contenidas en una tolva, con un borde lateral de las mismas orientado hacia abajo, en la que puede estar dispuesto el dispositivo recogedor de cajas de cartón para trasladar dichas cajas de cartón de una posición sustancialmente vertical en la tolva a una posición sustancialmente horizontal en la cadena de alimentación de papel.

Según otra característica opcional del segundo aspecto de la invención, dicho dispositivo recogedor de cajas de cartón es giratorio alrededor de un eje fijo en un recorrido orbital.

Según otra característica opcional del segundo aspecto de la invención, la máquina de embalado puede comprender además un mecanismo de carga de artículos y un mecanismo de cierre de paneles de base.

Un tercer aspecto de la invención prevé un controlador para una máquina de embalado, comprendiendo dicho controlador un procesador central, unos medios de entrada manual, y unos medios de separación controlados mediante el procesador central para sincronizar la carga de un grupo de artículos en una caja de cartón.

Según una característica opcional del tercer aspecto de la invención, el controlador puede disponer las posiciones relativas de tres hileras de artículos en el extremo alimentador de la máquina de embalado.

Según otra característica opcional del tercer aspecto de la invención, el controlador puede regular un motor que acciona el dispositivo de elevación de la caja de cartón.

Según una característica opcional del tercer aspecto de la invención, el controlador puede regular los motores que accionan la alimentación de cajas de cartón, sincronizando de este modo la velocidad de circulación de las cajas que no están levantadas con la velocidad de circulación de las cajas levantadas.

Un cuarto aspecto de la invención prevé un procedimiento para la alimentación continua y la preparación de una caja de cartón, que presenta dispuestos en oposición unos paneles laterales y de extremo y un par de paneles de base, desde una posición plegada plana hasta una posición de utilización, comprendiendo dicho procedimiento las etapas siguientes: retirar de manera secuencial una caja de cartón almacenada en una tolva; transferir la caja de cartón a un plano horizontal; separar los paneles de base para hacer que uno de los paneles de base se acople a un transportador; manipular los paneles laterales y de extremo hacia un plano sustancialmente vertical; y separar los paneles laterales y de extremo opuestos para levantar la caja de cartón.

Según una característica opcional del cuarto aspecto de la invención, el procedimiento puede comprender adicionalmente las etapas de bajar las cajas de cartón sobre un agrupamiento de artículos y cerrar los paneles de base de la caja de cartón entre sí.

Ventajosamente, como la presente invención prevé una máquina en línea, la máquina puede funcionar con una producción alta puesto que no se requiere ningún cambio de dirección de circulación de cajas de cartón. Además, el cambio de caja de cartón puede realizarse con un tiempo de parada corto, puesto que el paso de la máquina no requiere un ajuste manual, y se reduce dicho tiempo de parada.

A continuación se describen unas formas de realización, únicamente a título de ejemplo, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1a es una vista lateral de un ejemplo de una caja de cartón de tipo cesto suministrada en una posición plegada plana adecuada, para su utilización con una máquina según la invención;

la figura 1b es una vista en perspectiva de la caja de tipo cesto de la figura 1, cuando está completamente levantada;

la figura 2 es una vista lateral de un ejemplo de una caja de cartón de tipo totalmente cerrado suministrada en una posición plegada plana, adecuada para su utilización con la máquina según la invención;

la figura 3 es una vista en perspectiva desde abajo y hacia un lado de la alimentación de una máquina de embalado, que ilustra el mecanismo de alimentación de una forma de realización preferida de la invención;

la figura 4 es una vista en perspectiva desde abajo y hacia el otro lado de la estación de preparación de cajas de cartón según una forma de realización preferida de la invención;

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la figura 5 es una vista en perspectiva desde arriba de la estación de preparación de cajas de cartón representada en las figuras 3 y 4;

la figura 6 es una vista en perspectiva que ilustra el mecanismo de agrupamiento de artículos según una forma de realización preferida de la presente invención;

la figura 7 es una vista en planta del mecanismo de agrupamiento de artículos representado en la figura 6;

la figura 8 es una vista en perspectiva que ilustra la estación de carga de cajas de cartón según la forma de realización preferida de la presente invención; y

la figura 9 es un diagrama de bloques de un ejemplo del controlador.

La máquina según la forma de realización preferida de la presente invención puede almacenar, levantar y cargar una variedad de tipos de cajas de cartón, por ejemplo cajas de cartón envolventes, completamente cerradas y de tipo cesto con uno o más artículos, por ejemplo botellas o latas. Cualquier referencia en esta exposición al tipo de caja de cartón incluye los distintos tamaños o configuraciones de cualquier tipo de caja de cartón particular, por ejemplo cajas de cartón completamente cerradas para 8 ó 12 artículos en configuraciones de 4 x 2 y 4 x 3, respectivamente. De hecho, está previsto que puedan embalarse otros tamaños y configuraciones de cajas de cartón, mediante el ajuste adecuado en la máquina, que se describe a continuación.

Haciendo referencia a los dibujos y en particular a las figuras 1a y 1b de los mismos, se representa en ellos un ejemplo de las cajas de cartón tratadas mediante la máquina de la presente invención. La caja de cartón 10 es un soporte de tipo cesto representado en la figura 1b en una posición preparada, lista para su carga sobre los artículos. La caja de cartón está realizada a partir de cartón u otro material laminar plegable adecuado. La caja de cartón 10 incluye unos paneles de pared laterales opuestos 12, 14 y unos paneles de pared de extremo opuestos 16, 18, cada uno de ellos unido de forma articulada al siguiente. Dicha caja de cartón puede incluir además una estructura de asa 20 que une mutuamente las paredes de pared de extremo 16, 18 y comprende paneles de división transversales 22 que unen mutuamente cada pared lateral 12, 14. Preferentemente, los paneles de base 24, 26 están unidos de forma articulada a cada panel lateral 12, 14 respectivamente.

Haciendo referencia a continuación a la figura 2 de los dibujos, en la misma se muestra un segundo ejemplo de una caja de cartón distinta tratada mediante la máquina de la presente invención. La caja de cartón 30 es una caja de cartón completamente cerrada, representada en su forma plegada plana. La hoja preparada de cartón incluye los paneles de pared laterales opuestos 32, 34 y los paneles de pared de extremo opuestos 36, 38, cada uno de ellos unido de forma articulada al siguiente. La caja de cartón puede comprender además unos paneles superiores 40, 42 y unos paneles de base 44, 46 unidos de forma articulada a las respectivas paredes laterales 32, 34. La caja de cartón puede suministrarse opcionalmente con un panel de división vertical interior.

Está previsto que las cajas de cartón varíen según la forma de los artículos o la cantidad de los mismos que deban embalarse y, por lo tanto, la máquina de la presente invención es regulable en numerosos aspectos de manera que pueda tratar un amplia variedad de dichas cajas de cartón.

Las disposiciones principales que probablemente deberán variarse se representan en las figuras 1 y 2, en las que "H" es la altura total de la caja de cartón preparada equivalente a la distancia entre el borde superior del panel de pared lateral y de base, "L" es la longitud total de la caja de cartón cuando se han cerrado los paneles de base. En esta forma de realización, la máquina está ajustada para embalar en cajas de cartón, dos hileras de artículos en el caso de soportes de cesto, o dos, tres o más hileras en el caso de cajas de cartón completamente cerradas.

Volviendo a la construcción de la máquina, el extremo corriente arriba representado en las figuras 3 y 4 incluye un depósito o tolva en el cual se retienen una multiplicidad de cajas de cartón de tipo cesto o completamente cerradas 10, 30 en una posición plegada para su tratamiento. La tolva puede ser de tipo de alimentación por gravedad, o pueden utilizarse medios alternativos conocidos en la técnica para proporcionar un suministro positivo. En las máquinas de la técnica anterior, las cajas de cartón se apilan sobre sus bordes de panel de pared de base. Como las líneas de pliegue entre los bordes de panel de pared de base y los paneles laterales están en la misma posición tanto para los paneles inferiores como los laterales, la pila de cajas de cartón se debilita cuando está en esta orientación y más susceptible de torcerse, produciéndose problemas de alimentación. Ventajosamente, la presente invención permite que las cajas de cartón se apilen en el depósito con su borde lateral 11, 31 en una posición más baja que reduce el desgaste de las cajas de cartón.

Adyacente a la tolva está dispuesto un alimentador giratorio, ilustrado en las figuras 3 y 4, para transferir cajas de cartón desde la tolva hasta el extremo de alimentación de la máquina. El mecanismo alimentador incluye un árbol principal 70 giratorio en un eje fijo sustancialmente horizontal. El árbol 70 está soportado generalmente en su extremo mediante una estructura de cojinete adecuada 71. Para hacer girar el árbol 70 está previsto un mecanismo de accionamiento adecuado, tal como un servomotor 74, que se regula mediante el controlador que se describe a continuación.

Con el fin de retirar el extremo de caja de cartón plegada de la unidad de tolva, está previsto un dispositivo recogedor 68 que incluye unos medios de acoplamiento de caja de cartón, por ejemplo unas ventosas 80, y un bastidor 82 accionado mediante el árbol alrededor de un recorrido predeterminado. En una forma de realización preferida, se disponen cuatro dispositivos recogedores 68 en unos respectivos bastidores y barras transversales 84; sin embargo, en aras de una mayor claridad únicamente se ha representado uno en las figuras 3, 4 y 5.

En su utilización, el mecanismo alimentador 55 suministra cajas de cartón de manera continua y secuencial desde la tolva hasta el extremo alimentador de la máquina, haciendo girar el dispositivo recogedor 68 en la dirección indicada por la flecha A, representada en la figura 3. A medida que el dispositivo recogedor 68 gira, las ventosas 80 se desplazan en contacto con la pared de la caja de cartón que ha de levantarse. A continuación se aplica vacío al conjunto de ventosas mediante un suministro de vacío, como es bien conocido, y la caja de cartón se retira y se transfiere entonces sobre un transportador sinfín, indicado generalmente mediante el número de referencia 86 para desplazar la caja de cartón corriente abajo en una dirección hacia adelante continua hacia la estación de preparación y a continuación sobre la estación de carga.

La rotación del alimentador giratorio 55 alrededor de un eje sustancialmente horizontal hace que la caja de cartón plegada sea trasladada desde un plano sustancialmente vertical en el depósito (no representado) a un plano sustancialmente horizontal a medida que ésta se introduce en el conjunto de cintas de alimentación 86 como se muestra en la figura 3.

En esta forma de realización, el transportador comprende un conjunto de cintas de alimentación 86 provistas por uno o más pares de cintas receptoras superiores e inferiores separadas 88, 90 colocadas en relación con la tolva, para recibir las paredes laterales y de extremo de la caja de cartón plegada plana entregada mediante el alimentador giratorio 55. Los conjuntos de cinta 88, 90 mantienen la posición transversal de la caja de cartón y la desplazan corriente abajo hacia un dispositivo de plegado. Preferentemente, los conjuntos de cintas se controlan mediante el controlador, descrito a continuación, de forma que la temporización de las hojas preparadas en la alimentación pueda sincronizarse con otras partes de la máquina.

El dispositivo de plegado 92 es apto para plegar uno de los paneles de base fuera de alineación con la caja de cartón plana. Sin embargo, en esta forma de realización las aletas inferiores 24, 26; 44, 46 de la caja de cartón, sobresalen del borde de las cintas receptoras superior e inferior y, preferentemente, la aleta inferior es más larga que la aleta superior. De este modo, en una forma de realización, el dispositivo de plegado comprende una guía fija que se acopla a la aleta inferior 26; 44 para plegarla en una relación sustancialmente perpendicular con la caja de cartón, sin plegar también la aleta inferior de arriba 24, 46. Alternativamente, puede utilizarse una forma adecuada de impulsor mecánico o similar para empujar o guiar la aleta a la posición deseada.

A medida que la caja de cartón avanza corriente abajo, la aleta inferior de arriba 24, 46 se acopla en un segundo transportador 94, 96. La aleta inferior 26; 44 no se acopla debido a que ya no está alineada, como se muestra en la figura 4.

A continuación, unos medios de guía adecuados 93, por ejemplo una guía fija 98, se acoplan a la cara inferior de la caja de cartón dispuesta aún horizontal y guían los paneles laterales y de extremo hacia arriba fuera del plano del panel inferior de arriba 24; 46 sostenido por el segundo transportador 94, 96. Los paneles laterales y de asa de la caja de cartón 32, 34, 40 están dispuestos en ese momento en un plano sustancialmente vertical listos para su traslado corriente abajo hacia la siguiente etapa del proceso de levantamiento, el proceso de separación de paneles. Preferentemente, la aleta de base opuesta se pliega mediante unos medios de guía adecuados fuera de alineación con el siguiente panel lateral adyacente.

Las figuras 4 y 5, ilustran el dispositivo de separación de paneles 100 que hace que se separen los paneles laterales y de extremo de la caja de cartón. Esto se consigue reteniendo una de las aletas inferiores 24; 26 en el transportador 94, 96 y opcionalmente un lado de la caja de cartón y tirando de los paneles laterales y de extremo hacia fuera durante el desplazamiento hacia adelante mediante un dispositivo de separación adecuado, por ejemplo unas orejetas. En esta forma de realización, el dispositivo de separación 100 es similar al mecanismo dado a conocer en la solicitud de patente internacional en trámite WO98/52826, pero se utiliza un único dispositivo de separación mientras un lado de la caja de cartón avanza a una velocidad sustancialmente uniforme hacia abajo hacia el segundo par de cintas de alimentación 94, 96 al tiempo que se retiene la aleta inferior 24; 26. El dispositivo de separación de paneles 100 comprende una o varias ventosas con vacío parcial 102, 104 acopladas por medio de un vástago de mando 106, 108 a un árbol de transmisión 110. El árbol de transmisión se acciona preferentemente mediante un servomotor 112. Los medios de accionamiento se regulan mediante un controlador que puede hacer variar la velocidad giratoria de los medios de separación de paneles 100, y por lo tanto hacer variar la velocidad de la ventosa 102, 104.

El vástago de mando 106, 108 se acopla preferentemente a un perfil de leva mediante un seguidor de leva (no representado) contenido en una caja 114 u otros medios adecuados para proporcionar un recorrido uniforme para las ventosas cuando se hace girar el árbol de transmisión 110. De este modo, las ventosas y el vástago de mando se desplazan bajo un movimiento lineal guiado "M" aproximándose a la caja de cartón y separándose de la misma durante una rotación completa "R" del árbol de transmisión.

En la presente forma de realización está previsto que se proporcione una rotura de vacío en la caja 114 que se utiliza conjuntamente con el suministro de vacío para fijar los puntos de acoplamiento y corte del vacío, determinando de este modo cuándo se retiene la caja de cartón mediante el dispositivo de separación de paneles 100.

De esta manera, cuando la caja de cartón 10, 30 avanza hacia abajo hacia el segundo transportador 95, se hace girar a la ventosa 102, 104 del dispositivo de separación de paneles 100 para que se acople al panel lateral 14, 34 de la caja de cartón y se aplica la ventosa. Durante este proceso puede requerirse aumentar la velocidad giratoria de la ventosa para su adaptación a la velocidad de la caja de cartón hacia adelante, de manera que ésta pueda acoplarse a la caja de cartón de manera adecuada.

A continuación, mediante el controlador se hace que disminuya la velocidad giratoria de los medios de separación de paneles 100 de forma que la ventosa del recorrido hacia adelante 102, 104 se desacelere en relación con la hoja preparada de cartón en movimiento para iniciar el proceso de separación de paneles. Por lo tanto, también se provoca que la ventosa 102, 104 se separe de la caja de cartón mediante el efecto de leva del dispositivo de forma que dicho panel 14, 34 y el panel de extremo delantero 18, 38 se separen y se aparten del otro panel lateral.

El punto de contacto preferido entre los medios de separación de paneles 100 y los respectivos paneles 12, 32 se encuentra en una parte central de la pared que se está separando, sin embargo, la posición variará según el tipo de caja de cartón y, en particular, las variaciones dimensionales de las paredes laterales y de extremo para cada tipo de caja de cartón y cuatro tamaños de caja de cartón distintos. Está previsto que pueda alterarse la aceleración y/o desaceleración según el tipo de caja de cartón que se está tratando por medio de la máquina, y las máquinas que se requieren para el volumen de producción se prevén incluyendo la capacidad de entrada manual en el controlador. Desde luego el controlador puede ser un procesador especializado o puede ser un controlador para una máquina de embalado con la cual se utiliza el aparato de la invención. Alternativamente, los medios de control puede ser preferentemente un sistema de servocontrol programable.

Volviendo a continuación en particular a las figuras 5 y 6, los paneles de extremo 16, 18, 36, 38 se mantienen en una relación perpendicular con los paneles laterales 12, 14, 32, 34 mediante las orejetas 116 montadas en un transportador intermedio 118. Preferentemente, las orejetas 116 se acoplan al borde delantero de la caja de cartón para mantenerla en su estado particularmente levantado. El transportador intermedio 118 se desplaza a la misma velocidad que las cajas de cartón en la segunda cinta de alimentación 95. La caja de cartón avanza corriente abajo hasta que se acopla a una orejeta de bloqueo 122 en el transportador principal 120.

Debido al proceso de separación de paneles, la longitud total de la caja de cartón "L" se reduce hasta la dimensión L1 representada en la figura 4. Por lo tanto, con el fin de mantener la misma velocidad de alimentación de cajas de cartón, y la misma distancia entre ellas, el transportador principal 120 se desplaza a una velocidad más baja que las segundas cintas de alimentación 93 y el transportador intermedio 118. Para asegurar que se mantiene la relación perpendicular entre los paneles de extremo y laterales, el transportador principal 120 comprende preferentemente unos medios ajustables (no representados) para retener los dos paneles de extremo de la caja de cartón. Este puede ser un transportador adicional montado adyacente al transportador principal 120, en el que las orejetas 122 presenten la misma distancia entre ellas.

Los medios de accionamiento, por ejemplo, un servomotor pueden regularse con independencia del transportador principal mediante un controlador, de forma que la distancia entre las orejetas 122 en el transportador principal y adicional pueda ajustarse para distintos tamaños de caja de cartón, reduciendo la separación efectiva entre las orejetas en los transportadores principal y adicional. El funcionamiento del controlador se trata con más detalle a continuación.

Una vez se han preparado las cajas de cartón éstas se trasladan a la estación de carga 130 representada en la figura 8. De este modo las cajas de cartón dejan el acoplamiento con el transportador principal 120 y dicho acoplamiento se transfiere gradualmente a medida que las cajas de cartón se desplazan corriente abajo a un dispositivo de descenso 132, representado en la figura 8. El transportador principal se desplaza a la misma velocidad hacia adelante que el dispositivo de descenso 132 de forma que puede conseguirse la transferencia. En aras de una mayor claridad, únicamente se muestra uno de los dispositivos de descenso 132. El mecanismo de carga se describe con mayor detalle a continuación.

Seguidamente volvemos al mecanismo de alimentación y agrupamiento que se ilustra en las figuras 6 y 7. Se alimentan artículos tales como botellas B o latas hacia la máquina mediante un transportador, por ejemplo, una cinta sin fin en dirección D. En esta forma de realización, están previstos tres transportadores, desplazando cada uno de ellos una hilera continua de artículos 142, 144, 146. Las hileras separadas convergen en un punto y avanzan hacia la estación de agrupamiento de artículos 152.

Cada hilera de artículos puede controlarse independientemente mediante dispositivos de alimentación adecuados. En esta forma de realización, cada dispositivo comprende unas ruedas de estrella de alimentación 140, 141, 143: cada una de ellas controla la presión de la línea de alimentación, así como la posición relativa de los artículos en las tres hileras 142, 144, 146 a medida que éstas convergen. En circunstancias normales, la hilera central de artículos convergerá con un medio diámetro de artículo descentrado con respecto a las hileras exteriores, formando una configuración de "punta de flecha", de manera que las dos botellas exteriores empujan a la botella central hacia adelante, proporcionando de este modo una alimentación positiva para todos los artículos, lo cual mejora el control de dichos artículos. Dicha configuración se ilustra con claridad en la figura 7. Para que ésta se consiga, la rueda de estrella de la hilera central 143 proporciona preferentemente la referencia por la cual se fija la rotación relativa de las ruedas de estrella exteriores 140, 141, utilizando el controlador. Otra ventaja de esta configuración es que la rueda de estrella central 143 proporciona una alimentación positiva a la hilera central de artículos, lo cual no ocurre con las disposiciones de alimentación de la técnica anterior.

Una vez se han reunido las tres corrientes, se acoplan otras dos ruedas de estrella 148, 150 a los artículos exteriores que controlan la circulación de artículos hacia la estación de agrupamiento 152, asegurando de este modo que entre el número correcto de artículos en la estación de agrupamiento. La estación de agrupamiento 152 agrupa el número correcto de artículos por caja de cartón utilizando una serie de conjuntos de agrupamiento de artículos 154, 156. Estos conjuntos 154, 156 controlan asimismo la circulación de los artículos que a su vez son controlados por el controlador de forma que puedan introducirse en la caja de cartón en la estación de carga a la misma velocidad que la circulación de dichas cajas de cartón. Los artículos agrupados se desplazan a la estación de carga 130 por medio de un transportador de artículos 160 representado en la figura 7. Los dispositivos de alimentación se accionan mediante unos medios de accionamiento, por ejemplo servomotores, regulados por un controlador adecuado de forma que pueda ajustarse la velocidad de alimentación de suministro de artículos de cada hilera variando la velocidad giratoria de las ruedas de estrellas 140, 141, 143. Además, la velocidad de alimentación de un grupo de artículos hacia el dispositivo de agrupamiento puede ajustarse variando la velocidad de las ruedas de estrella 148, 150 controladas por los medios de control.

La construcción de la estación de agrupamiento perfilada anteriormente, sustancialmente similar a la estación de agrupamiento dada a conocer en la solicitud de PCT en trámite PCT/US98/19651, se describe a continuación haciendo referencia a las figuras 6 y 7 en particular. En esta forma de realización se dispone a cada lado del transportador 160 un conjunto de agrupamiento 154, 156. Los dos conjuntos de agrupamiento 154, 156 son idénticos en construcción y, por lo tanto, únicamente se representa en detalle el conjunto del lado más próximo 156. Dicho conjunto 156 incluye dos elementos espaciadores 157 con uno o varios rebajes para artículo 158, montados sobre una guía de deslizamiento (no representada) para su desplazamiento recíproco paralelo a la dirección de circulación de las botellas.

El conjunto se acciona mediante unos medios de accionamiento, por ejemplo, un servomotor para impulsar el elemento espaciador 157 a lo largo de un recorrido en un plano paralelo al transportador de artículos 160. Esta disposición permite que el elemento espaciador 157 se desplace lateralmente para colaborar en el acoplamiento y desacoplamiento suave de los artículos B en los rebajes 158.

El mecanismo de agrupamiento puede tratar cajas de cartón que comprenden numerosas configuraciones de grupos de artículos que cubren una gama de tamaños de cajas de cartón y formas sin que se utilice un tiempo indebido en el ajuste del mecanismo. La estación de agrupamiento 152 y las ruedas de estrella pueden estar montadas sobre plataformas que sean desplazables en una dirección perpendicular a la dirección de circulación de los artículos, de forma que el conjunto pueda ajustarse para alimentar los agrupamientos con dos o tres hileras de botellas. Si la estación de agrupamiento se desplaza hacia abajo hacia una manipulación de dos hileras, una de las ruedas de estrella exteriores, preferentemente la rueda de estrella 140 deja de funcionar, y se ajustan las posiciones relativas de los artículos alimentados por medio de las dos hileras restantes de forma que las botellas ya no estén descentradas.

La presente invención proporciona asimismo el ajuste del número de artículos por hilera, controlando el número de artículos hacia la estación de agrupamiento 152 mediante el controlador. Está previsto que puedan seleccionarse una o varias hileras de uno dos o tres artículos utilizando un correspondiente número de rebajes 158. Si se desea aumentar el número de artículos a cinco o más por hilera, entonces puede intercambiarse el dispositivo de cadena sin fin de esta forma de realización con otro dispositivo de cadena que comprende elementos espaciadores con más rebajes.

Los artículos dejan gradualmente su posición de contacto con la estación de agrupamiento 152 y son transportados a la estación de carga 130 por el transportador de artículos 160. En la estación de carga 130, que es sustancialmente similar a la dada a conocer en el documento PCT/US98/19619 como se ilustra en la figura 8, las cajas de cartón se introducen en un grupo de artículos desde arriba, como la caja de cartón 10, 30, y el grupo de artículos G se desplaza hacia adelante de manera continua al unísono. La caja de cartón se baja sobre el grupo G mediante la inclinación hacia abajo de los dispositivos de cadena sin fin 132. Si los agrupamientos comprenden tres hileras de artículos que deben cargarse en la caja de cartón, se consigue una variación de la configuración de "punta de flecha" cuando los paneles de extremo de la caja descendente entran en contacto con los artículos frontales y posteriores, de forma que los paneles guían las botellas hacia su alineación lateral y longitudinal a medida que se cargan en la caja de cartón. Desde luego, está previsto que la configuración adoptada dependa del tipo de caja de cartón que se carga.

Una vez se han cargado las cajas de cartón con artículos, estas se transportan por medio del transportador de artículos y/o cinta de presión a otros dispositivos de cadena sin fin con orejetas laterales que se utilizan para trasladar la caja de cartón al extremo del lado de salida de la máquina. Durante esta etapa, las aletas inferiores se pliegan alrededor de la cara inferior de la caja de cartón, y se unen mutuamente mediante un mecanismo de cierre adecuado conocido en la técnica.

Se prevén unos medios adecuados para controlar la función de los elementos modulares y el funcionamiento total de la máquina, asegurando de este modo que se suministre el número correcto de artículos a la estación de carga y que se suministre el número correcto de cajas de cartón a la estación de carga de manera sincronizada con el suministro de artículos.

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En respuesta a una entrada de usuario o a una señal de una máquina corriente arriba en la instalación de embalado de la producción de cajas de cartón deseada de la máquina, el controlador fijará la velocidad giratoria de las segundas ruedas de estrella 148, 150. Con el fin de asegurar que se suministran suficientes artículos a las segundas ruedas de estrella y que las posiciones relativas de las botellas en las hileras son correctas, se controlan individualmente las tres ruedas de estrella de alimentación 140, 141, 143, controlándose la alimentación de las dos ruedas estrella exteriores 140, 141 en relación con la rueda central 143.

Se controlan individualmente además los elementos espaciadores 157, estando determinada la frecuencia de acoplamiento con un agrupamiento de artículos por la velocidad de alimentación de artículos con el fin de formar agrupamientos de artículos que contengan el número correcto de artículos.

La alimentación de cajas de cartón requerida se determina como una función de la velocidad de alimentación de artículos, y del número de artículos por caja de cartón. La velocidad angular del alimentador giratorio se determina en respuesta a dicho número de artículos. A medida que las cajas de cartón avanzan hacia el dispositivo de separación de paneles 100, se determina la posición de cada caja de cartón. En una clase de formas de realización, está previsto un sensor detector para detectar la posición de la caja de cartón. Esta información se proporciona al controlador asociado con el dispositivo de separación de paneles, y activa el funcionamiento de las ventosas. También se proporciona información al controlador sobre la velocidad del segundo transportador 95, permitiendo de este modo que se ajuste la velocidad angular de los medios de separación para separar los paneles correctamente, tal como se ha descrito anteriormente.

La caja de cartón parcialmente levantada se traslada a continuación mediante unos transportadores intermedio y principal 118, 120 hacia unos dispositivos de cadena inclinados hacia abajo 132. La distancia entre las cajas de cartón en estos dispositivos de cadena se fija para un tamaño de caja de cartón particular, y puede ajustarse para distintos tamaños de cajas de cartón. Por lo tanto, con el fin de que se sincronicen las cajas de cartón con los agrupamientos, debe ajustarse la velocidad de transmisión de artículos aumentándola o disminuyéndola en consecuencia. Unos medios detectores que detectan la posición del agrupamiento de artículos y la velocidad del transportador de artículos proporcionan los datos necesarios para determinar si es necesario ajustar la velocidad de los medios de accionamiento (por ejemplo un servomotor) para el transportador inclinado 132 de forma que se sincronice la carga. Debido a la longitud más corta de las cajas de cartón con los paneles separados, el transportador intermedio 118 se desplaza más rápido que el transportador principal con el fin de mantener la continuidad de la velocidad de circulación entre el transportador intermedio y el transportador principal 120. Esta diferencia de velocidades se determina mediante el controlador.

Según el tipo de caja de cartón, pueden utilizarse otros mecanismos para terminar el proceso de preparación. Generalmente los soportes de tipo cesto requieren una rueda con orejetas sobresalientes (no representada), para aplicar presión al panel de asa antes del plegado por debajo de las aletas inferiores. El controlador desplaza la rueda de presión a una posición operativa únicamente para soportes de cesto y, además, asegura que las orejetas se acoplen en la parte correcta del panel de asa.

Asimismo, se aplica generalmente una cinta (no representada) a la parte superior de las cajas de cartón totalmente cerradas con el fin de aplicar presión hacia abajo. El controlador asegura que ésta se utilice únicamente para los tipos de cajas de cartón correctas, y que la cinta esté desplazándose a la misma velocidad que la cinta inferior 160.

El controlador regula adicionalmente de manera preferente el mecanismo de cierre (no representado), asegurando que los brazos móviles que empujan mediante las orejetas estén sincronizados con la circulación de cajas de cartón. Cuando la caja de cartón presenta aletas inferiores de distinto tamaño, y por lo tanto las orejetas de cierre están descentradas, los medios de control pueden desplazar el mecanismo de cierre para que se alinee con los cierres en la caja de cartón.

El controlador puede incluir además un mecanismo de reacción de forma que si se produce una avería en el proceso de embalado, la máquina se para automáticamente. Además, si se alcanza la máxima velocidad de desplazamiento de un módulo, se evita que el resto de la máquina sobrealimente dicho módulo.

Durante el procedimiento de puesta en marcha inicial, los mecanismos accionadores (por ejemplo ruedas de estrella, transportadores) aumentarán gradualmente su velocidad hasta que se alcance la velocidad de desplazamiento deseada. Todos estos aparatos se controlarán de manera que este proceso sea gradual y no se produzca ningún deterioro en los artículos o cajas de cartón.

El controlador es preferentemente un microprocesador, que puede, por medio de un interfaz adecuado controlar cada servomotor que acciona los diversos mecanismos.

La figura 9 es un diagrama de bloques de circuito que ilustra un ejemplo del control eléctrico y electrónico de la máquina de embalar.

En la figura 9 ilustra un controlador 230 que presenta un procesador central 232, unos medios de entrada manual 234 a través de los cuales pueden programarse instrucciones especificas, y un visualizador 236 que indica la información útil al operador de la máquina. El procesador central 232 y el visualizador 236 pueden mostrar información operativa, tal como la velocidad de funcionamiento de la máquina y su conformidad con las exigencias de seguridad particulares, de la manera normal. Además, el procesador central 232 y el visualizador 236 pueden indicar asimismo una información particular a la máquina presente, tal como la posición de las orejetas de guía 122 y 116 y la posición del alimentador 55 y del dispositivo de separación de paneles 100. Toda esta información se proporciona mediante sensores indicados generalmente mediante la referencia 238.

Tal como se ha expuesto anteriormente, el controlador 230 también regula las posiciones de los componentes móviles así como la velocidad de desplazamiento de los componentes de velocidad variable. Por ejemplo, el procesador central 232 regula los motores 240 que accionan los medios de alimentación (transportador de transmisión, rueda de estrella y mecanismo de agrupamiento) que desplazan los artículos que deben embalarse hacia (el extremo de alimentación de) la máquina.

El procesador 232 también controla la posición del dispositivo de separación de paneles 100 mediante el control programado y preciso de los servomotores 244 X e Y. Además, el procesador central 232 también controla la cadena de alimentación de papel 200 mediante el control de los dos servomotores 146 que controlan los transportadores sin fin de los cuales penden las orejetas de guía 116 y 122, así como el cilindro neumático 248 que controla la posición de la estructura de soporte (no representada) y el motor para la colocación del agrupamiento de artículos 242 para cambiar el agrupamiento entre dos y tres vías.

Pueden incluirse unos medios de control adecuados para colocar las mesas de soporte del módulo de carga de cajas de cartón en la posición deseada para un tipo o tamaño particular de cajas de cartón, controlando el cilindro neumático y/o las columnas accionadas hidráulicamente (no representadas). El controlador puede regular asimismo los motores que accionan cada uno de los transportadores sin fin para controlar y ajustar la velocidad y para sincronizar la producción de cajas de cartón según el tipo y/o el tamaño de las cajas de cartón.

Adicionalmente, el controlador 230 puede controlar el aparato de alimentación y de carga de cajas de cartón envolventes para disponer el aparato en estados operativos o inoperativos, como se describe a continuación.

Tal como se ha expuesto anteriormente, las posiciones y la velocidad de estos dispositivos pueden introducirse manualmente o puede cargarse un determinado programa escrito previamente en el procesador central para el control de la máquina de embalado. Asimismo, el cambio controlado en la máquina de un tipo o tamaño de caja de cartón a otro puede ser el resultado de un programa previamente escrito o de una señal de entrada manual.

Pueden realizarse modificaciones sin apartarse del alcance de la presente invención. En particular pueden utilizarse sensores alternativos y medios alternativos para la colocación de cada uno de los artículos móviles, sin apartarse del alcance de la invención tal como se reivindica en las reivindicaciones adjuntas.

Alternativamente, cada módulo de la máquina de embalado puede presentar un controlador individual. Con el fin de que la máquina pueda funcionar correctamente, los controladores individuales pueden interconectarse entre sí para compartir datos.

Mediante la programación previa del sistema de control, pueden prefijarse los ajustes de la máquina requeridos para cambiar del embalado de un tipo de caja de cartón a otro tipo de caja de cartón, reduciendo de este modo la cantidad de tiempo de parada cuando se intercambian tipos o estilos de caja de cartón. Según la presente invención, se mejora la velocidad de funcionamiento del aparato así como su eficacia y durabilidad. Una ventaja de la presente invención es la flexibilidad ofrecida por el sistema.

Ventajosamente, el controlador 230 asegura que la máquina funcione con eficacia y seguridad con una cantidad mínima de paradas debidas a errores operativos, y que la máquina pueda ajustarse rápidamente para admitir los distintos tamaños y tipos de cajas de cartón, y los distintos agrupamientos de artículos. Además, deberá comprenderse que el cambio entre cajas de cartón se consigue preferentemente de forma casi totalmente automático, si el controlador se ha programado previamente para realizarlo de este modo, siendo el único ajuste manual importante necesario la sustitución de las cajas de cartón en la tolva.

Aunque la forma de realización preferida descrita en la presente memoria está destinada a cargar botellas en cajas de cartón, se apreciará que la invención no está limitada a cajas de cartón para botellas. La invención puede utilizarse con máquinas para el embalado de latas, "bricks" de cartón, botellas y otros recipientes en cajas de cartón.

Además, los diversos elementos de la máquina, por ejemplo el aparato manipulador de cajas de cartón, el aparato plegador, la estación de preparación o la estación de carga pueden fabricarse por separado como un módulo que ha de incorporarse en las nuevas máquinas o suministrarse en una reconversión, sin apartarse del alcance de la invención.

Por otra parte, aunque la forma de realización preferida descrita en la presente memoria se ilustra como formando parte de las máquinas para la carga de recipientes para mantener dos tipos de cajas de cartón, la invención no está limitada a las cajas de cartón de este tipo, como reconocerán los expertos en la técnica, la invención puede utilizarse tanto con cajas de cartón envolventes y de descarga o en el caso que se desee manipular cajas de cartón en cualquier ángulo deseado de rotación.

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Se comprenderá que el mecanismo de elevación y el mecanismo de manipulación de las cajas de cartón de la invención se han ilustrado haciendo referencia a una forma de realización determinada y que son posibles numerosas modificaciones dentro del alcance de la invención. El mecanismo de elevación puede tratar cajas de cartón que comprendan numerosas configuraciones de grupos de artículos que cubren una gama de tamaños y formas de caja de cartón, sin que se utilice un tiempo indebido en el ajuste del mecanismo.

Claims (15)

1. Aparato para manipular de manera secuencial una tolva e iniciar la preparación de cajas de cartón plegadas que presentan unos paneles laterales y de extremo dispuestos en oposición y un par de paneles para formar una base, comprendiendo dicho aparato un dispositivo recogedor de cajas de cartón (68) para su acoplamiento de manera secuencial a uno de dichos paneles opuestos y para retirar de la tolva una caja de cartón plegada, y un alimentador (55) para transferir dicha caja de cartón desde dicha tolva hasta un extremo de alimentación de una máquina de embalado, caracterizado porque comprende además un separador (92) para separar los paneles de base con el fin de hacer que uno de dichos paneles de base se acople a un transportador (94, 96), una guía (93) para manipular o guiar los paneles laterales y de extremo hacia un plano sustancialmente vertical, y un dispositivo de elevación de cajas de cartón (100) para separar los paneles laterales y de extremo opuestos para levantar la caja de cartón.

2. Aparato según la reivindicación 1, en el que el alimentador (55) es un alimentador giratorio que presenta el dispositivo recogedor de cajas de cartón (68) montado en el mismo.

3. Aparato según la reivindicación 1 ó 2, en el que el separador (92) comprende una guía fija que se acopla a uno de dichos paneles de base y que lo pliega fuera del plano de la caja de cartón.

4. Aparato según la reivindicación 3, en el que la guía (93) es una segunda guía fija (98).

5. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo de elevación de cajas de cartón (100) comprende una ventosa por vacío (102, 104) montada de forma giratoria en un árbol de transmisión (110) de forma que dicha ventosa (102, 104) pueda desplazarse en un movimiento lineal guiado aproximándose a la caja de cartón y separándose de la misma durante una rotación completa del árbol de transmisión.

6. Máquina de embalado que comprende el aparato manipulador secuencial según las reivindicaciones 1 a 5.

7. Máquina de embalado según la reivindicación 6, en la que las cajas de cartón se retienen en una tolva con un borde lateral de las mismas orientado hacia abajo y en la que el dispositivo recogedor de cajas de cartón (68) está dispuesto para trasladar dichas cajas de cartón desde una posición sustancialmente vertical en la tolva a una posición sustancialmente horizontal de la cadena de alimentación de cajas de cartón.

8. Máquina de embalado según la reivindicación 7, en la que dicho dispositivo recogedor de cajas de cartón (68) es giratorio alrededor de un eje fijo en un recorrido orbital.

9. Máquina de embalado según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, que comprende además un mecanismo de carga de artículos (130) y un mecanismo de cierre de paneles de base.

10. Controlador para una máquina de embalaje según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, comprendiendo dicho controlador un procesador central, unos medios de entrada manual y unos medios de separación controlados mediante el procesador central para sincronizar la carga de un grupo de artículos en una caja de cartón.

11. Controlador según la reivindicación 10, en el que el controlador fija las posiciones relativas de tres hileras de artículos en el extremo de alimentación de la máquina de embalado.

12. Controlador según la reivindicación 10 u 11, en el que el controlador regula un motor que acciona el dispositivo de elevación de cajas de cartón (68).

13. Controlador según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en el que dicho controlador regula los motores que accionan la alimentación de cajas de cartón, sincronizando de este modo la velocidad de circulación de cajas de cartón que no están levantadas con la velocidad de circulación de las cajas de cartón levantadas.

14. Procedimiento de alimentación continua y preparación de una caja de cartón que presenta unos paneles laterales y de extremo dispuestos en oposición y un par de paneles de base desde un estado plegado plano a una posición de utilización, comprendiendo dicho procedimiento las etapas siguientes:

(a)

retirar de manera secuencial una caja de cartón almacenada en una tolva;

(b)

transferir la caja de cartón a un plano horizontal;

(c)

separar los paneles de base para hacer que uno de dichos paneles de base se acople a un transportador (94, 96);

(d)

manipular los paneles laterales y de base hacia un plano sustancialmente vertical; y

(e)

separar los paneles laterales y de extremo opuestos para levantar la caja de cartón.

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15. Procedimiento según la reivindicación 14, que comprende adicionalmente las etapas siguientes:

(f)

bajar las cajas de cartón sobre un agrupamiento de artículos; y

(g)

cerrar los paneles de base de la caja de cartón entre sí.