ES2332384T3 - Maquina de grapar. - Google Patents
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Abstract
Máquina de grapar para separar y cerrar un envoltorio de forma tubular lleno de producto, con por lo menos dos parejas (420, 440) de elementos desplazadores (422, 424; 442, 444) radialmente opuestos entre sí y distanciados axialmente con relación al eje (46) del tubo flexible del envoltorio, que están unidos a una guía lineal (56, 58) y preparados para el estrangulamiento local del envoltorio lleno y formar una ristra tubular (32) desplazándose para ello de forma lineal en dirección radial aproximándose entre sí y a continuación separándose axialmente por parejas, una primera herramienta de cierre (28) dispuesta de forma giratoria y una segunda herramienta de cierre (26), estando la primera y la segunda herramienta de cierre (26, 28) preparada para ser aproximadas en dirección radial entre sí con el fin de colocar y cerrar por lo menos una grapa de cierre (30) alrededor de la ristra tubular formada (32) entre las parejas de elementos desplazadores (420 y 440) separadas axialmente entre sí, caracterizada porque el sentido de movimiento radial de las parejas de elementos desplazadores (420 y 440) coincide esencialmente con la dirección de movimiento radial de las herramientas de cierre (26, 28).
Description
Máquina de grapar.
La invención se refiere a una máquina de grapar
para dividir y cerrar un envoltorio de forma tubular (tubo flexible
de empaquetado) lleno de producto, con un mínimo de dos parejas de
elementos desplazadores enfrentados radialmente entre sí y
separados axialmente respecto al eje del tubo flexible de
empaquetado (eje del tubo flexible), que están unidos a una guía
lineal y preparados para efectuar el estrangulamiento local del
envoltorio lleno y formar una ristra tubular, desplazándose
linealmente para aproximarse entre sí y a continuación separándose
axialmente por parejas, con una primera y una segunda herramienta de
cierre que está preparada para colocar y cerrar una grapa de cierre
(clip) alrededor de la ristra tubular formada entre las parejas de
elementos desplazadores separados axialmente entre sí, siendo
acercadas entre sí en dirección radial.
Máquinas grapadoras de esta clase se conocen por
ejemplo por el documento DE 196 44 074 C1 ó el
EP-A-900 733. Esta clase de
máquinas grapadoras se utilizan para cerrar tubos flexibles de
empaquetado de forma tubular, tripas o tripas sintéticas - es decir
embutidos - que estén llenos de un contenido líquido a pastoso o
también (parcialmente) granulado.
Durante este proceso se introduce primeramente
el producto en el envoltorio (llenado) que a continuación se divide
en porciones mediante los elementos desplazadores (desplazadores).
Los elementos desplazadores de cada pareja llevan unos escotes en
forma de V enfrentados entre sí mediante los cuales estrangulan la
envoltura del producto cuando se desplazan radialmente en dirección
linear aproximándose entre sí, desplazando en dirección axial el
producto que se encuentra en la zona de estrangulamiento (todas las
indicaciones de dirección se refieren aquí al eje del tubo
flexible). Separando a continuación en dirección axial las dos
parejas de elementos desplazadores se va formando una ristra
tubular alargada sobre la cual se aplican en la operación siguiente,
uno, o en el caso de una disposición en "doble pareja", dos
elementos de cierre mediante las correspondientes herramientas de
cierre.
La primera herramienta de cierre (matriz) y la
segunda herramienta de cierre (punzón) tienen en esta disposición
de la máquina un accionamiento en dirección transversal al
movimiento lineal de los elementos desplazadores. Las herramientas
de cierre se encuentran durante el llenado y durante la mayor parte
después durante el desplazamiento en su posición abierta desde la
cual se llevan a su posición de cierre, deformándose la grapa al
alcanzar la posición de cierre. Una vez efectuado el cierre las
palancas de cierre con las herramientas de cierre se vuelven a
llevar a su posición de origen o posición abierta.
Con la máquina grapadora descrita inicialmente
se colocan por ejemplo grapas que se van fabricando a partir de una
tira de alambre de aluminio estampada donde las grapas están
precurvadas en forma de U y van cogidas entre sí mediante unos
puentes acodados situados en los extremos de sus brazos. La tira de
grapas formada de este modo se conduce a la primera herramienta de
cierre, a la matriz, a lo largo de una pista de guiado que
desemboca en la zona de la correspondiente herramienta de
cierre.
La primera de las grapas se alimenta durante el
transporte de la fila de grapas hacia la matriz de modo conocido
por un medio de avance que ataca de forma intermitente. Mientras la
primera de las grapas esté todavía unida a la fila de grapas
siguiente queda sujeta por ésta de forma estable en la matriz. Al
efectuar el cierre, se desplaza primeramente la matriz a su
posición de cierre o fin de carrera. En esta posición, la primera
de las grapas es presionada contra la ristra tubular y se cierra
entre ésta y la matriz.
De forma decalada en el tiempo, es decir
mientras la matriz esté todavía en esta posición, el punzón se
desplaza contra la matriz. Inmediatamente antes de cerrar la grapa
se separa primeramente la grapa primera de la siguiente tira de
grapas. En este momento, la primera de las grapas queda libre y
solamente queda apretada contra la matriz por la tensión de la
ristra tubular. A continuación y mediante otra aproximación más del
punzón hacia la matriz se deforma el clip hasta que las
herramientas de cierre se hayan acercado entre sí hasta la altura
de grapado y la grapa quede cerrada alrededor de la ristra
tubular.
Durante el proceso de cierre se comprimen los
puentes de los extremos de los brazos de la grapa contra la cara
exterior de los brazos de la pinza, y se doblan con éstos alrededor
de la ristra del material empaquetado, para lo cual los extremos de
los brazos y los tramos del puente se comprimen entre sí a tope y se
recalcan de modo que se forma un anillo que comprime de la forma
más cerrada posible la ristra del material empaquetado.
En determinados casos, concretamente cuando se
trata de un material de empaquetado relativamente rígido, pueden
llegar a producirse fallos de funcionamiento, especialmente porque
la ristra tubular formada por los elementos desplazadores y
colocada en la cámara de cierre todavía abierta, queda un poco
destensada, especialmente en la zona de solape de los elementos
desplazadores que trabajan siempre juntos por parejas. Durante el
subsiguiente cierre de la grapa alrededor de la ristra tubular
existe el riesgo de que se lesione el material de empaquetado y/o
no quede abarcado completamente por la grapa cerrada, de modo que el
cierre no es estanco.
Este problema ya es conocido. Por ejemplo en el
documento EP 1 140 633 B1 se intenta ponerle remedio para lo cual
antes de cerrar la grapa se empuja la ristra tubular en dirección
axial al lado de la pinza de cierre mediante un sujetador dispuesto
al lado de las herramientas de cierre, en sentido hacia el plano del
fondo de la grapa, de modo que la ristra no se pueda abrir en
sentido hacia el orificio de la grapa que por ahora todavía está
sin cerrar. Pero sin embargo la elaboración de diferentes materiales
para los tubos flexible de empaquetado y distintas secciones de
tubo flexible requiere la adaptación del sujetador a la
correspondiente sección de la ristra. Debido al riesgo potencial de
un error de manipulación no se desea por principio utilizar un
cambio de herramientas.
El objetivo de la presente invención es por lo
tanto realizar de modo sencillo el proceso de cierre de forma más
segura.
Este objetivo se resuelve en una máquina de
grapado de la clase citada inicialmente por el hecho de que la
dirección de desplazamiento radial de las parejas de elementos
desplazadores coincide esencialmente con la dirección de movimiento
de las herramientas de cierre.
La invención se basa en el conocimiento de que
uno de los motivos principales para que se abra la ristra tubular
es la orientación de los elementos desplazadores que trabajan juntos
por parejas y que se solapan a modo de tijera. Favorecidos por el
movimiento de separación axial de los elementos desplazadores y del
consiguiente movimiento relativo entre la ristra tubular y los
elementos desplazadores de cada pareja, el material de la funda
tubular tiende a penetrar en el intersticio entre las tijeras
desplazadoras que actúan conjuntamente. Es entonces cuando se
produce localmente el despliegue o apertura antes citada. Dado que
en las máquinas grapadoras conocidas de la clase citada
inicialmente el movimiento de apertura / cierre de las tijeras
desplazadoras por una parte y el movimiento de las herramientas de
cierre por otra ha tenido lugar de forma ortogonal entre sí, el
intersticio de los elementos desplazadores que solapan por parejas a
modo de tijera se encontraba siempre en el sentido del movimiento
de las herramientas de cierre. En consecuencia el despliegue también
tenía lugar principalmente en esta dirección. El despliegue de la
ristra arrezagada consecuentemente era mayor en la dirección del
brazo de la grapa que antes de efectuarse el cierre todavía estaba
abierta, que en la dirección perpendicular a éste. Pero
precisamente esta dilatación provoca que al efectuar el plegado los
brazos de la grapa pueden llegar a pillar en determinadas
circunstancias un pliegue de la ristra, y la pueden dañar.
Frente a esto, en la disposición conforme a la
invención de los elementos desplazadores o su dirección de
movimiento, el plano de la extensión máxima de la ristra es
transversal a los brazos de las grapas abiertas, de modo que se
reduce el riesgo de dañar la envoltura del empaquetado. De este modo
se favorece además el empleo de una grapa con brazos más cortos, en
particular para cerrar una ristra delgada, con lo cual se precisa
menos trabajo de recalcado en el proceso de cierre y por lo tanto se
puede reducir el desgaste.
Además de las ventajas citadas, el dispositivo
conforme a la invención presenta la ventaja de tener unas
dimensiones generales menores debido al mismo sentido de movimiento
de todos los elementos que intervienen en el cierre.
Si bien se conoce por ejemplo del documento DE
101 31 807 C1 una máquina de grapar de otro género en el que las
herramientas de cierre y los elementos desplazadores forman un
conjunto acoplado cinemáticamente, que realiza un movimiento
síncrono al estar apoyado de modo giratorio por medio de dos
manivelas. Por este motivo también coinciden aquí las direcciones
de movimiento de los movimientos desplazadores y de las herramientas
de cierre. Sin embargo se trata en este caso de una máquina
grapadora de otro género en el que en particular no está previsto
el movimiento de separación de los elementos desplazadores, y
técnicamente tampoco es posible. Por ese motivo no se puede formar
con una máquina grapadora de esta clase una ristra que no lleve
picadillo, lo que excluye la preparación de productos embutidos
crudos. Para ello están previstas expresamente las máquinas citadas
inicialmente.
La primera herramienta de cierre va fijada
preferentemente en una primera palanca de cierre (inferior) y está
accionada y apoyada con ésta de modo basculante.
En esta realización se alimenta la fila de
grapas a la matriz de modo ventajoso a lo largo de una pista de
guiado que comienza en la zona del eje de giro de la palanca de
cierre. Esto simplifica la alimentación ya que el eje de giro tiene
una posición fija.
La segunda herramienta de cierre va unida
preferentemente a una guía lineal.
La segunda herramienta de cierre, es decir el
punzón, puede ir fijado a una segunda palanca de cierre (superior)
y tener un apoyo giratorio y accionamiento conjunto con éste
alrededor del eje de giro común de ambas palancas de cierre. Sin
embargo un movimiento lineal de ida y vuelta del punzón mejora la
cinemática bajo el aspecto de un conformado más uniforme de las
grapas. Esto resulta útil cuando se utilicen tamaños de grapas
diferentes, ya que según la longitud de los brazos de las grapas
antes de deformarlas da lugar a que el ángulo de apertura de las
dos palancas de cierre giratorias cambie en el momento del contacto
del punzón con la grapa, de modo que éste no ataque simultáneamente
en ambos brazos. Por este motivo se produce un par de vuelco o giro
indeseable durante el cierre.
En cambio si se realiza el movimiento de la
segunda herramienta de cierre de modo lineal, preferentemente en
dirección perpendicular respecto a una línea de unión imaginaria de
los extremos de los brazos de una grapa colocada en la primera
herramienta de cierre (la matriz), se evita la fuente de errores
citada ya que deja de variar la posición angular de las
herramientas de cierre entre sí después de haber terminado el primer
movimiento de giro de la herramienta de cierre inferior.
En un perfeccionamiento ventajoso, la máquina de
grapar presenta un sistema de control que está preparado para
acercar entre sí en dirección radial las herramientas de cierre
solapando en el tiempo con el movimiento de aproximación radial y/o
el movimiento de separación axial de las parejas de elementos
desplazadores.
Dado que las escotaduras en forma de V
enfrentadas entre sí de los elementos desplazadores presentan
preferentemente unos ángulos de apertura inferiores a 90º, su
sección de apertura en la dirección de movimiento es mayor que
perpendicularmente a ésta. Dado que conforme a la invención la
dirección de movimiento de las herramientas de cierre coincide con
la de los elementos desplazadores, se requiere un mayor recorrido de
ajuste de las herramientas de cierre para dejar totalmente libre la
sección de apertura. La pérdida de tiempo unida a la mayor carrera
de ajuste se puede compensar al menos parcialmente mediante el
solape en el tiempo de los movimientos de los elementos
desplazadores por una parte y de las herramientas de cierre por
otra.
Durante este tramo de movimiento las
herramientas de cierre pueden seguir como máximo a la carrera del
movimiento de cierre de los pares de elementos desplazadores. En
cuanto al tiempo, el sistema de control puede prever que las
herramientas de cierre sigan a los elementos desplazadores cuando
éstos se aproximen, de forma síncrona y a la misma velocidad. Pero
en principio se puede aprovechar para la siguiente operación todo el
lapso de tiempo del movimiento de aproximación radial y del
movimiento de separación axial de las parejas de elementos
desplazadores.
Otras características y ventajas de la invención
se explican a continuación con mayor detalle sirviéndose de un
ejemplo de realización y con ayuda de los dibujos.
Estos muestran:
Fig. 1 una vista lateral esquemática
simplificada de un sistema de cierre;
Fig. 2 una representación en perspectiva de dos
parejas de elementos desplazadores y de su mecanismo de
accionamiento;
Fig. 3A una vista lateral esquemática de una
pareja de elementos desplazadores en su alineación respecto al
punzón y la matriz, de acuerdo con el estado actual de la
técnica;
Fig. 3B una vista lateral esquemática de una
pareja de elementos desplazadores en su alineación respecto al
punzón y la matriz, en la realización conforme a la invención;
Fig. 4A un elemento de cierre sin cerrar con la
ristra tubular situada en su interior, vista en sección y
Fig. 4B el elemento de cierre cerrado alrededor
de la ristra tubular.
El sistema de cierre 10 de la máquina de cierre
conforme a la invención presenta una corredera de cierre 12
superior, conducida linealmente, y una palanca de cierre inferior
14. La corredera de cierre superior 12 es movida por un accionador
18 cuya fuerza se transmite a través de una articulación 22. La
palanca de cierre inferior 14 está dispuesta de modo giratorio
alrededor de un eje 16. El movimiento de giro de la palanca de
cierre inferior 14 se toma de una leva no representada y se
transmite a la palanca de cierre 14 a través de una biela 20 que
ataca en la articulación 24 de la palanca de cierre 14. En la
corredera de cierre superior 12 va fijado un punzón 26 y en la
palanca de cierre inferior 14 hay una matriz 28. En la matriz 28 va
colocada una grapa de cierre abierta 30. Entre el punzón 26 y la
matriz 28 con la grapa de cierre abierta 30 se encuentra una ristra
de tripa 32 que se trata de cerrar, que aquí está representada de
modo simplificada sólo por un punto.
Para cerrar la ristra de tripa se desplazan
aproximándose entre sí el punzón 26 y la matriz 28 gracias a un
movimiento de giro de las palancas de cierre 12, 14, y esto de modo
que primeramente se desplaza la matriz 28 que lleva colocada en su
interior al grapa de cierre 30, contra la ristra 32 de modo que ésta
llegue a quedar situada en la zona entre los brazos 302, 304 de la
grapa de cierre 30 (véase la Fig. 4A), y aprieta con tensión la
grapa de cierre 30 contra la matriz 28. A continuación incide el
punzón 26 sobre los brazos abiertos de la grapa de cierre 30, y lo
hace primeramente en la zona de los extremos acodados de los brazos
306, 308. Al seguir cerrándose las herramientas de cierre 26, 28 se
doblan los brazos 32, 304 alrededor de la ristra de tripa 32 hasta
que se haya alcanzado la altura de que se había ajustado. A la
separación de cierre o grapado correspondientemente ajustada de las
herramientas de cierre 26, 28, el clip o grapa de cierre 30 ha
quedado deformado plásticamente tal como está representado en la
Fig. 4B, de modo que los extremos acodados de los brazos 306, 308
junto con los brazos 302, 304 de ambos lados quedan comprimidos a
tope entre sí y de este modo la grapa de cierre 30 rodea en forma
de anillo la ristra tubular 32.
Después de cerrar la grapa de cierre 30 se
vuelven a separar entre sí el punzón 26 y la matriz 28 para dejar
libre la ristra de tripa cerrada con la grapa de cierre 30. De este
modo, el sistema de cierre representado 10 permite una abertura
relativamente grande de las herramientas de cierre 26, 28, de modo
que durante el proceso de llenado pueden atravesar el orificio
incluso unos calibres de embutido muy grandes.
El sistema desplazador 40 representado en la
Fig. 2 presenta dos parejas de elementos desplazadores 420, 440 que
presentan respectivamente dos elementos desplazadores 422, 424 y
442, 444 respectivamente, radialmente opuestos con relación al eje
46 de la ristra o tubo flexible. Los elementos desplazadores 420,
440 están por una parte abiertos en su posición radial, y cerrados
por otra en su posición axial referida al eje del tubo flexible 46.
Ésta es la posición de apertura o de partida de un ciclo de trabajo
del sistema desplazador 40, en el que la abertura o espacio libre
sensiblemente en forma de V de los distintos elementos desplazadores
422, 424 y 442, 444 respectivamente ofrecen máxima sección de paso
para que pueda pasar la envoltura llena.
Para efectuar el estrangulamiento se aproximan
entre sí en dirección radial los elementos desplazadores 422, 424 y
442, 444 respectivamente. Debido a las escotaduras esencialmente en
forma de V enfrentadas entre sí de los elementos desplazadores 422,
424 u 442, 444 respectivamente que actúan conjuntamente
respectivamente a modo de tijera, se va estrechando de modo
continuo la sección de paso hasta que el envoltorio de forma tubular
lleno se ha quedado estrangulado localmente esencialmente hasta la
sección del mero material del tubo flexible de empaquetado. A
continuación se separan entre sí axialmente las parejas de elementos
desplazadores 420, 440 en posición estrangulada, de modo que el
producto queda desplazado un tramo axial suficientemente grande y
de este modo se forma una ristra tubular 32 de la longitud
necesaria.
Los movimientos se generan opcionalmente desde
un movimiento de giro mediante una manivela o leva o de unos
sistemas de pistones de cilindros accionados por fluido
(preferentemente neumáticos), y se transmiten a los distintos
elementos desplazadores 422, 424 y 442, 444 respectivamente. Los
elementos desplazadores 422, 424 y 442, 444 respectivamente están
para ello fijados cada uno por sus extremos alejados de la ristra
tubular a unos brazos 426, 428 y 446, 448 respectivamente (véase la
Fig. 2). Los brazos 426, 428 y 446, 448 van apoyados
respectivamente de modo deslizante sobre unas barras guía
horizontales 48, 50, 52, 54, de modo que queda asegurado un
movimiento horizontal estable. La disposición de las barras guía
horizontales 48, 50, 52, 54 va apoyada a su vez de modo deslizante
en unas barras guía verticales 56, 58 para asegurar un movimiento de
estrangulamiento definido.
Cuando ya se ha alcanzado la posición extendida
antes citada se cierra alrededor de la ristra tubular 32 el clip 30
en la forma antes descrita, sirviéndose de los elementos de cierre
26, 28. A continuación se separan los elementos desplazadores 422,
424 y 442, 444 respectivamente, por una parte en dirección radial y
por otra se vuelven a aproximar en dirección axial. Los dos
movimientos pueden realizarse de forma completamente simultánea,
solapados o sucesivos. Después de esto se ha vuelto a alcanzar de
nuevo el estado de apertura o partida mostrado en la Fig. 2.
El estado de la ristra 32 representado en la
Fig. 3A muestra por una parte el problema de la distensión o
"formación de rebabas", ya citado en la introducción, que tiene
su origen en la zona del solape radial de los elementos
desplazadores 422, 424 y 442, 444 respectivamente que actúan
conjuntamente y que se ve favorecido por el movimiento de
separación axial y las propiedades deslizantes del material de la
funda de empaquetado y de los elementos desplazadores 422, 424 y
442, 444 respectivamente. De este modo se forman los ensanchamientos
laterales 322, 324 de la ristra tubular recogida 32 (véase también
la Fig. 4), que provocan que al doblar los brazos de la grapa
pillen en determinadas circunstancias un pliegue 32A de la ristra 32
y lo podrían dañar. Gracias a la disposición de los elementos
desplazadores 420 y 440 conforme a la invención, tal como están
representados en la Fig. 3B, estos ensanchamientos 322, 324 sin
embargo quedan situados esencialmente en el plano del lomo de la
grapa 305, de modo que al cerrar la grapa de cierre 30 no quedan
pillados por los extremos de los brazos 306, 308.
- 10
- Sistema de cierre
- 12
- Corredera de cierre superior
- 14
- Corredera de cierre inferior
- 16
- Punto de giro
- 18
- Accionador
- 20
- Biela
- 22
- Articulación
- 24
- Articulación
- 26
- Punzón/segunda herramienta de cierre
- 28
- Matriz/primera herramienta de cierre
\vskip1.000000\baselineskip
- 30
- Grapa de cierre/clip
- 302
- Brazo
- 304
- Brazo
- 305
- Lomo de la grapa
- 306
- Extremo de brazo (acodado)
- 308
- Extremo de brazo (acodado)
- 32
- Ristra tubular
- 32a
- Pliegue de tubo flexible que ha quedado pillado
- 322
- Ensanchamiento
- 324
- Ensanchamiento
\vskip1.000000\baselineskip
- 40
- Sistema desplazador
- 420
- Pareja de elementos desplazadores
- 422
- Elemento desplazador
- 424
- Elemento desplazador
- 426
- Brazo
- 428
- Brazo
- 440
- Pareja de elementos desplazadores
- 442
- Elemento desplazador
- 444
- Elemento desplazador
- 446
- Brazo
- 448
- Brazo
- 46
- Eje (del tubo flexible)
- 48
- Barra guía horizontal
- 50
- Barra guía horizontal
- 52
- Barra guía horizontal
- 54
- Barra guía horizontal
- 56
- Barra guía vertical
- 58
- Barra guía vertical
Claims (4)
1. Máquina de grapar para separar y cerrar un
envoltorio de forma tubular lleno de producto, con por lo menos
dos parejas (420, 440) de elementos desplazadores (422, 424; 442,
444) radialmente opuestos entre sí y distanciados axialmente con
relación al eje (46) del tubo flexible del envoltorio, que están
unidos a una guía lineal (56, 58) y preparados para el
estrangulamiento local del envoltorio lleno y formar una ristra
tubular (32) desplazándose para ello de forma lineal en dirección
radial aproximándose entre sí y a continuación separándose
axialmente por parejas, una primera herramienta de cierre (28)
dispuesta de forma giratoria y una segunda herramienta de cierre
(26), estando la primera y la segunda herramienta de cierre (26, 28)
preparada para ser aproximadas en dirección radial entre sí con el
fin de colocar y cerrar por lo menos una grapa de cierre (30)
alrededor de la ristra tubular formada (32) entre las parejas de
elementos desplazadores (420 y 440) separadas axialmente entre sí,
caracterizada porque el sentido de movimiento radial de las
parejas de elementos desplazadores (420 y 440) coincide
esencialmente con la dirección de movimiento radial de las
herramientas de cierre (26, 28).
2. Máquina grapadora según la reivindicación 1,
caracterizada porque la primera herramienta de cierre (28) va
fijada a una primera palanca de cierre (14) inferior, y va apoyada
y accionada giratoriamente junto con ésta.
3. Máquina grapadora según la reivindicación 2,
caracterizada porque la segunda herramienta de cierre (26)
está unida a una guía lineal (12).
4. Máquina grapadora según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada por un sistema de
control preparado para desplazar aproximándose entre sí en
dirección radial las herramientas de cierre (26, 28), solapando en
el tiempo con el movimiento radial de aproximación y/o el movimiento
axial de separación de las parejas de elementos desplazadores (420,
440).
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