ES2209797T3 - Dispositivo para ajustar la posicion transversal de una banda de material de envasar. - Google Patents

Abstract

Un dispositivo (1) para ajustar la posición transversal de una banda (2) de material de envasar en una máquina envasadora para producir envases que contienen un producto alimenticio vertible, cuyo dispositivo (1) comprende: - un deslizador (12) desplazable en una primera dirección (B) paralela a un plano de avance (7r) de dicha banda (2) y sustancialmente perpendicular a una dirección de avance (A) de la citada banda (2) en dicho plano (7r); - medios de agarre (14) portados por dicho deslizador (12) para asir de manera deslizable un borde (6b) de la banda citada (2); y - medios de ajuste (3, 7, 8) para ajustar la posición de dicho deslizador (12) en la citada primera dirección; - cuyos medios de ajuste (3, 7, 8) comprenden un accionador (11) para controlar el citado deslizador (12); un primer sensor (41) para detectar una primera posición de límite de dicha banda (2) y generar una primera señal (s1); un segundo sensor (42) para detectar una segunda posición de límite de dicha banda y generar una segunda señal (s2); y una unidad de control (8) conectada a dichos sensores primero y segundo (41, 42) y que controla dicho accionador (11) para mover el deslizador (12) hacia la citada segunda posición de límite de dicha banda (2) en respuesta a un valor de la citada primera señal (s1), que indica que dicha primera posición de límite de la citada banda (2) ha sido rebasada, y hacia dicha primera posición de límite de la citada banda (2) en respuesta a un valor de la segunda señal (s2) que indica que dicha segunda posición de límite de la citada banda (2) ha sido rebasada; - cuyos sensores primero y segundo (41, 42) son sensores ópticos para detectar referencias ópticas (5) de dicha banda.

Description

Dispositivo para ajustar la posición transversal de una banda de material de envasar.

La presente invención se refiere a un dispositivo para ajustar la posición transversal de una banda de material de envasar, en una máquina para envasar productos alimenticios vertibles.

Son conocidas máquinas para envasar productos alimenticios vertibles, tales como zumos de frutas, vino, salsa de tomate, leche pasteurizada o de almacenamiento prolongado (UHT), etc., en las que los envases son formados a partir de un tubo continuo de material de envasar definido por una banda obturada longitudinalmente.

El material de envasar tiene una estructura de capas múltiples, que comprende una capa de material de papel cubierta por ambos lados con capas de material de obturación térmica, por ejemplo, polietileno, y en el caso de envases asépticos para productos de almacenamiento prolongado, tal como leche UHT, comprende también un capa de material de barrera definido, por ejemplo, por una película de aluminio superpuesta a una capa de material plástico de obturación térmica, y que a su vez está cubierta con otra capa de material plástico de obturación térmica, que define eventualmente la cara interior del envase que hace contacto con el producto alimenticio.

Para producir envases asépticos, la banda del material de envasar es desenrollada de un carrete y avanzada a través de una cámara aséptica, en la que es esterilizada, por ejemplo, mediante la aplicación de un agente esterilizante tal como peróxido de hidrógeno, que más tarde es evaporado por caldeo, y/o mediante sometimiento del material de envasar a radiación de una intensidad y longitud de onda apropiadas, y la banda esterilizada es plegada en un cilindro y es obturada longitudinalmente para formar, de manera conocida, un tubo vertical obturado longitudinalmente. Dicho en otros términos, el tubo de material de envasar forma una extensión de la cámara aséptica, y es llenado de manera continua con el producto alimenticio vertible, que luego es enviado a una unidad de conformación y obturación (transversal), para formar los envases individuales, en cuya unidad el tubo es asido entre unos pares de mordazas para obturarlo transversalmente y formar unos envases a modo de almohada, que luego son separados por corte de las partes obturadas entre los envases.

Dichos envases en forma de almohada son enviados luego a una estación de pliegue final, donde son plegados mecánicamente hasta darles la forma acabada.

En las máquinas de envasar conocidas del tipo que brevemente se ha descrito, la banda de material de envasar, antes de ser plegada en un tubo, es enviada a lo largo de un camino definido por pares de rodillos cilíndricos, locos o mandados, extendidos a través de toda la anchura de la banda, pero que no guían la banda transversalmente.

La posición transversal de la banda es definida por unos dispositivos de guía ajustados manualmente, que comprenden un par de rodillos que cooperan sobre los lados opuestos con una parte longitudinal de la banda, próxima al borde, portada por un deslizador desplazable a lo largo de una guía en una dirección paralela al plano de avance de la banda y perpendicular a la dirección de avance de dicha banda.

Puede producirse cualquier error en la posición transversal de la banda, por ejemplo, después de empalmar dos carretes o en el caso de que el carrete se desvíe lateralmente en vez de marchar perfectamente recto, lo que da lugar a envases defectuosos.

Cuando se detecta un defecto, por ejemplo, por inspección de los envases que proceden de la máquina, el error se corrige mediante el ajuste manual del dispositivo de guía. Sin embargo, el tiempo empleado para detener la máquina, efectuar el ajuste manual, y reanudar la marcha de dicha máquina, dan por resultado una considerable pérdida en la producción, tanto en términos de tiempo de interrupción como en los envases rechazados.

El documento EP-A-0 307 125 describe un dispositivo para ajustar la posición transversal de una banda de material de envasar en una máquina de envasar que tiene las características del preámbulo de la reivindicación 1.

En particular, el dispositivo incluye un par de sensores ópticos desplazados lateralmente, que detectan la posición de un borde de la banda, y un circuito de control para accionar un miembro que controla la posición lateral de la banda de modo que mantenga su borde entre el par de sensores.

La detección de borde la banda puede no ser viable o aconsejable en cualquier situación, o puede constituir una limitación técnica. Por tanto, existe la necesidad en este campo, de proporcionar un dispositivo mejorado que esté libre de esta limitación.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar un dispositivo mejorado para ajustar la posición transversal de una banda de material de envasar, que esté dotado de orificios destinados a recibir unos dispositivos de apertura, y particularmente un material de envasar en banda de capas múltiples para producir envases asépticos.

Estos objetos se logran mediante un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1.

Seguidamente se describirá una realización preferida, no limitadora, a titulo de ejemplo y con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:

- la fig. 1 es una vista frontal de un dispositivo para ajustar la posición transversal de una banda de material de envasar, de acuerdo con la presente invención;

- las figs. 2 y 3 muestran una vista frontal y una vista en perspectiva, respectivamente, de un detalle de la fig. 1;

- la fig. 4 muestra esquemáticamente un sistema de control del dispositivo de la fig. 1;

- la fig. 5 muestra un esquema de bloques de funcionamiento de la unidad de control del sistema de la fig. 4.

Con el número 1 en las figs. 1 a 3 se indica como un todo un dispositivo para ajustar la posición transversal de una banda de material de envasar de una máquina envasadora (no mostrada), para producir envases que contienen un producto alimenticio vertible, tal como leche pasteurizada o UHT, zumos de frutas, vino, etc.

Más específicamente, la máquina está diseñada para producir envases obturados asépticos que contengan un producto alimenticio vertible procedente de un tubo de material de envasar formado por pliegue longitudinal y obturación de una banda 2 de material de envasar obturable térmicamente.

El material comprende convenientemente una capa 4a de material de papel, y una capa 4b de material de barrera, definido por ejemplo, por una lámina de aluminio; y dichas dos capas están fijas entre sí con una capa intermedia (no mostrada) de material termoplástico, por ejemplo, polietileno, y están cubiertas por los lados opuestos con otras capas de polietileno (no mostradas). La capa 4a de material de papel comprende convenientemente una sucesión de orificios 5 formados antes de la estratificación, en la que la capa 4b está entera para permitir la aplicación subsiguiente de dispositivos de apertura por tracción o de otro tipo (no mostrados), al tiempo que se asegura que el envase permanezca entero y aséptico hasta ser abierto. Los orificios 5 está situados próximos a un borde longitudinal 6a de la banda 2, y están espaciados uniformemente, con una separación p igual a la longitud de la parte de la banda 2 requerida para producir cada envase.

La banda 2 es desenrollada de un carrete (no mostrado) y es avanzada a través de la máquina a lo largo de un camino definido por un cierto número de pares de rodillos de accionamiento o transmisión (no mostrados). El dispositivo 1 es asignado a una parte vertical del camino de avance de la banda 2; en la fig. 1, \pi indica el plano de avance de la banda 2, y A la dirección de avance (vertical) de dicha banda; y en el ejemplo mostrado, la banda se desplaza hacia abajo por pasos, con detenciones de, por ejemplo, 120 ms entre pasos sucesivos.

El dispositivo 1 comprende sustancialmente un conjunto 3 de guía y regulación situado próximo a un borde longitudinal 6b, opuesto al borde 6a de la banda 2; un conjunto 7 para detectar la posición transversal de la banda; y una unidad de control 8.

Más específicamente, el conjunto 3 (figs. 2 y 3) comprende una estructura de apoyo 10 fija al bastidor (no mostrado) de la máquina; un motor eléctrico 11 por pasos fijo a la estructura 10: y un deslizador 12 controlado por el motor 11 por medio de un mecanismo 13 de transmisión, y que se desliza en una dirección B que queda en el plano \pi y perpendicular a la dirección A. El deslizador porta un miembro de agarre 14, que se describe en detalle más adelante, para asir de manera deslizable o móvil la banda 2 en la dirección B.

Más específicamente, el motor 11 tiene un árbol de salida 15 con su eje paralelo a la dirección B; y un mecanismo de transmisión 13 que sustancialmente comprende un tornillo 16 coaxial con el árbol y conectado prismáticamente a él, es decir, que sea girado por dicho árbol 15 y se deslice axial y libremente con respecto a él. El tornillo 16 y el árbol 15 están conectados, por ejemplo, por un pasador radial 17 portado por un extremo no roscado 18 del tornillo, alojado de manera deslizable dentro de una cavidad axial (no mostrada) del árbol 15; y los extremos del pasador 17 se acoplan de manera deslizable a las respectivas ranuras longitudinales 20 opuestas diametralmente (de las que sólo una se muestra en la fig. 2) del árbol 15.

El tornillo 16 está instalado a través de un miembro de guía 22 fijo a la estructura 10, y es enroscado a través de una rosca de tuerca 23 fija al miembro de guía 22, de modo que el giro del árbol 15, y por tanto del tornillo 16, da por resultado el desplazamiento axial de dicho tornillo.

El extremo 24 del tornillo opuesto al extremo 19, está conectado de manera angularmente libre y axialmente fija al deslizador 12, por ejemplo, por medio de un cojinete de empuje 25, de modo que el desplazamiento axial del tornillo 16 es transmitido al deslizador 12, y por éste a la banda 2 a través del miembro de agarre 14. El deslizador 12 está conectado prismáticamente al miembro de guía 22 por medio de dos placas laterales 26 fijas a dicho deslizador, y que se desliza a lo largo de las caras laterales opuestas del miembro de guía 22.

El miembro de agarre 14 comprende sustancialmente una placa de apoyo 27 abisagrada, en proximidad a su propio extremo inferior, al deslizador 12, en torno a un eje C perpendicular a las direcciones A y B. El extremo opuesto de la placa está dotado de un brazo 28 que sostiene sobre su extremo libre una zapata de guía 29 en forma de horquilla, que tiene una sección sustancialmente en forma de V y que durante el uso coopera con el borde 6b de la banda 2. El miembro de agarre 14 está sujeto a la acción elástica de un resorte 30 de baja resistencia, estirado entre un miembro de sujeción 32 fijo a la estructura 10, y un brazo auxiliar 32 que sobresale transversalmente desde la placa 27. La fuerza elástica ejercida por el resorte 30 es baja, y sirve solamente para sujetar la zapata 29 en contacto con la banda 2, y evitar la oscilación en servicio del miembro 14. La placa 27 sostiene dos árboles 33 que tienen sus ejes paralelos entre sí, perpendiculares a la placa 27 e incidentes con respecto al eje C, y que están dotados de los respectivos rodillos locos 34 que ruedan sobre los lados opuestos de la banda 2. La distancia entre los ejes de los árboles 33 es ajustable convenientemente para variar la presión de contacto entre los rodillos 34 y la banda 2 que define el material.

Durante el uso, el miembro de agarre 14 es inclinado hacia delante como se muestra en la fig. 2, a una posición definida por un equilibrio entre la acción del resorte 30, la reacción de la banda 2 sobre la zapata 29, y la fuerza de fricción entre la banda móvil 2 y los rodillos 34. Al aumentar dicha fuerza de fricción, junto con un aumento en la presión de contacto entre los rodillos 34 y la banda 2, la inclinación del miembro de agarre 14 aumenta también de acuerdo con ello.

Con referencia a la fig. 1, el conjunto 7 para detectar la posición transversal de la banda comprende una estructura de apoyo 40 fija al bastidor de la máquina y dotada de dos sensores ópticos 41, 42, por ejemplo, de fibra óptica (véase el detalle ampliado), que están situados frente a la parte de la banda 2 con orificios 5 y en el punto en que los orificios son detenidos al avanzar la banda 2 hacia delante por pasos.

Más específicamente, los sensores 41, 42 están separados transversalmente con respecto a la banda 2, una distancia d ligeramente menor que la dimensión transversal de los orificios 5, de modo que se "lean" los orificios próximos a sus respectivos extremos opuestos.

Los sensores 41, 42 generan las respectivas señales s1, s2, que amplificadas apropiadamente por los respectivos amplificadores, no mostrados, son suministradas a la unidad de control 8 (fig. 4). Las señales s1, s2 adoptan estados diferentes, en función de si el respectivo sensor 41, 42 está situado frente a la parte interior del orificio (es decir, la capa 4b de material de aluminio) o un borde exterior del orificio (es decir, la capa 4a del material de papel), de modo que dichos sensores 41, 42 son capaces de determinar dos posiciones de límite transversales de la banda 2, cada una definida por la conmutación de la señal s1 o s2 cuando el sensor respectivo 41, 42 está situado frente al respectivo margen del orificio 5.

La unidad de control 8 recibe también las señales de entrada s3, s4 procedentes de una unidad de control 43 de la máquina, por ejemplo de tipo PLC. Más específicamente, s3 se refiere al estado operativo de la máquina (por ejemplo, s3 = 1 si la máquina está operativa, s3 = 0 si la máquina no está operativa); y s4 es un dispositivo 1 que habilita la señal generada por la unidad 43 en tiempo con las otras operaciones regidas por la unidad 43, y de modo conveniente varía impulsivamente desde un valor bajo (s4 = 0) a un valor alto (s4 = 1) siempre que la banda 2 se detiene con un orificio 5 frente a los sensores 41, 42.

La unidad de control 8 genera una señal de salida s5 para el control del motor eléctrico 11.

La fig. 5 muestra un esquema de bloques del programa ejecutado por la unidad de control 8.

A partir del bloque inicial 44, un primer bloque 45 inicializa un contador K, que es seguido por el bloque de recepción 46 que lee el estado de las señales s3 y s4. Del bloque 46 se pasa al bloque 47, en el que se determina si el estado de ambas señales s3, s4 indica una condición admisible (por ejemplo, s3 = 1 y s4 = 1).

En el caso de respuesta negativa, del bloque 47 se vuelve la bloque 46. Si la respuesta es positiva, el programa pasa al bloque 48, que aumenta el contador K, y del bloque 48 se pasa al bloque de comparación 49, que compara el valor del contador con un valor de umbral K_{0}, por ejemplo 10.

Si K es distinto a K_{0}, del bloque de comparación 49 se vuelve al bloque de recepción 46; por el contrario, si K es igual a K_{0}, del bloque 49 se pasa al bloque de recepción 50, para recibir las señales s1 y s2 de los sensores 41, 42.

En el bloque siguiente 51 se detecta el estado de la señal s1. Si ésta es alta (el sensor 41 dentro del orificio 5), del bloque 51 se pasa al bloque 52, que determina el estado de la señal s2. Si ésta es también alta (el sensor 42 dentro del orificio 5), esto indica que la banda está situada entre las posiciones de límite, y del bloque 52 se pasa al bloque 53 de fin del ciclo.

Por el contrario, si en el bloque 51 se detecta una señal s1 de nivel bajo (sensor 41 fuera del orificio 5, lo que indica que la primera posición de límite detectada por el sensor 41 ha sido rebasada), del bloque 51 se pasa al bloque de control 54, que acciona el motor eléctrico 11 en una dirección tal (por ejemplo, en sentido de giro a la derecha) de modo que mueva la banda 2 hacia la segunda posición de límite (hacia la derecha en la fig. 1). De igual modo, si en el bloque se 52 determina una señal s2 de nivel bajo (el sensor 42 fuera del orificio 5, lo que indica que la segunda posición de límite detectada por el sensor 42 ha sido rebasada), de dicho bloque 52 se pasa al bloque de control 55, que acciona el motor eléctrico 11 en una dirección tal (por ejemplo, en sentido de giro a la izquierda) que mueva la banda 2 hacia la primera posición de límite (hacia la izquierda en la fig. 1).

El funcionamiento del dispositivo 1, que parcialmente resulta ya obvio por la descripción anterior, es como sigue. En cada detención de la banda 2, la unidad principal 43 de control de la máquina activa un dispositivo 1 que habilita la señal s4. Para evitar problemas de oscilación del ajuste, en oposición a todos los de los orificios 5, el dispositivo 1 lee y posiblemente corrige la posición de los orificios con una frecuencia de muestreo predeterminada 1/K_{0} (un orificio cada diez).

Si se encuentra que cualquier posición de límite ha sido rebasada, la banda es movida en la dirección B hacia la posición de límite opuesta mediante el accionamiento del motor 11 en la dirección de "enroscar" o de "desenroscar" el tornillo 16 dentro de la rosca de tuerca 23; y el desplazamiento resultante del deslizador 12 es transmitido a la banda 2 sustancialmente por la zapata 29 en la dirección de "empuje" (hacia la derecha en los dibujos), y por los rodillos 34 en la dirección de "tracción" (hacia la izquierda en los dibujos).

Las ventajas del dispositivo 1 de acuerdo con la presente invención se aprecian con claridad en la descripción anterior. En particular, el dispositivo proporciona un ajuste automático de la posición transversal de la banda, lo que evita así interrupciones de la máquina, pérdidas en la producción, o los rechazos. Además, el dispositivo 1 es barato y fácil de producir, y no requiere alteraciones importantes en las máquinas conocidas con dispositivos de ajuste manual característicos.

Claramente se aprecia que en el dispositivo 1 pueden introducirse cambios sin apartarse del alcance de las reivindicaciones que se acompañan.

Por ejemplo, el mecanismo de transmisión 13 puede estar formado de cualquier otra manera. En particular, en vez de girar el tornillo 16, el motor eléctrico 11 puede girar la tuerca roscada 23, por ejemplo, por medio de una transmisión de correa dentada. En este caso, el tornillo 16 puede estar conectado rígidamente al deslizador 12, y bloqueado angularmente de modo que se mueva en respuesta al giro de la tuerca roscada 23. Además, los sensores 41, 42 pueden estar separados una distancia ligeramente mayor, en vez de ser menor que la dimensión de los orificios, de modo que "lean" la banda 2 por fuera de los orificios, y generen así, para las mismas condiciones de funcionamiento, señales de estados opuestos a los descritos.

Claims (4)

1. Un dispositivo (1) para ajustar la posición transversal de una banda (2) de material de envasar en una máquina envasadora para producir envases que contienen un producto alimenticio vertible, cuyo dispositivo (1) comprende:

- un deslizador (12) desplazable en una primera dirección (B) paralela a un plano de avance (\pi) de dicha banda (2) y sustancialmente perpendicular a una dirección de avance (A) de la citada banda (2) en dicho plano (\pi);

- medios de agarre (14) portados por dicho deslizador (12) para asir de manera deslizable un borde (6b) de la banda citada (2); y

- medios de ajuste (3, 7, 8) para ajustar la posición de dicho deslizador (12) en la citada primera dirección;

- cuyos medios de ajuste (3, 7, 8) comprenden un accionador (11) para controlar el citado deslizador (12); un primer sensor (41) para detectar una primera posición de límite de dicha banda (2) y generar una primera señal (s1); un segundo sensor (42) para detectar una segunda posición de límite de dicha banda y generar una segunda señal (s2); y una unidad de control (8) conectada a dichos sensores primero y segundo (41, 42) y que controla dicho accionador (11) para mover el deslizador (12) hacia la citada segunda posición de límite de dicha banda (2) en respuesta a un valor de la citada primera señal (s1), que indica que dicha primera posición de límite de la citada banda (2) ha sido rebasada, y hacia dicha primera posición de límite de la citada banda (2) en respuesta a un valor de la segunda señal (s2) que indica que dicha segunda posición de límite de la citada banda (2) ha sido rebasada;

- cuyos sensores primero y segundo (41, 42) son sensores ópticos para detectar referencias ópticas (5) de dicha banda;

- caracterizado porque dicha banda (2) está definida por un número de capas (4a, 4b), y comprende una sucesión de orificios (5) formados en al menos una (4a) de dichas capas (4a, 4b) que definen dichas referencias ópticas; cuyos sensores primero y segundo (41, 42) están situados frente a una porción de dicha banda que tiene los citados orificios (5); y dichas posiciones de límite de la citada banda están definidas por la detección de unos márgenes opuestos transversalmente de dichos orificios (5) por dichos sensores primero y segundo (41, 42).

2. Un dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha unidad de control (8) comprende unos medios habilitadores (49) para la detección de dichos orificios (5) con una frecuencia de muestreo predeterminada (1/K_{0}).

3. Un dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho accionador es un motor eléctrico (11); con medios de transmisión (13) interpuestos entre un miembro de salida (15) de dicho motor (11) y el citado deslizador (12).

4. Un dispositivo según la reivindicación 3, caracterizado porque dichos medios de transmisión (13) comprenden un mecanismo de tornillo y tuerca roscada (16, 23).