IT201700008422A1

IT201700008422A1 - Apparecchio per la saldatura trasversale di un nastro in movimento

Info

Publication number: IT201700008422A1
Application number: IT102017000008422A
Authority: IT
Inventors: Gabriele Sablone; Oscar Centorame
Original assignee: Fameccanica Data Spa
Priority date: 2017-01-26
Filing date: 2017-01-26
Publication date: 2017-04-26
Also published as: US20180207877A1; US10479022B2

Description

“Apparecchio per la saldatura trasversale di un nastro in movimento”

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Campo dell'invenzione

La presente invenzione riguarda un apparecchio per la saldatura trasversale di un nastro avanzante in una direzione di macchina.

L’invenzione è stata sviluppata in particolare in vista dell'applicazione a macchine per la produzione di articoli sanitari assorbenti.

Descrizione della tecnica relativa

Nel campo della produzione di articoli sanitari assorbenti si ha frequentemente la necessità di effettuare saldature trasversali su nastri compositi avanzanti in una direzione di macchina. Ad esempio, la produzione dei cosiddetti “training pants” prevede di formare un nastro composito costituito da una catena continua di sbozzi di prodotto in cui i singoli sbozzi sono orientati in direzione trasversale alla direzione di macchina. Il nastro composito continuo viene saldato ad intervalli regolari lungo direzioni trasversali alla direzione di macchina per formare linee di chiusura che si estendono lungo i fianchi dei singoli articoli e che conferiscono agli articoli una forma a mutandina.

Le moderne macchine per la produzione di articoli sanitari assorbenti operano a velocità estremamente alte dell'ordine di 800-1000 pezzi/1’. Per la saldatura dei materiali componenti gli articoli sanitari assorbenti si usano fondamentalmente due tecnologie: la saldatura termica e la saldatura ad ultrasuoni. Per effettuare linee di saldatura trasversali su nastri compositi in movimento ad alta velocità con le suddette tecnologie è necessario che gli elementi saldanti rimangano a contatto con il nastro per il tempo necessario per trasferire l'energia di saldatura dagli elementi saldanti al nastro in movimento. Nel caso della saldatura termica il nastro in movimento viene tipicamente serrato fra due elementi saldanti riscaldati. Nel caso della saldatura ad ultrasuoni il nastro in movimento viene serrato fra un sonotrodo ed un’incudine. In entrambi i casi, per effettuare la saldatura è necessario che l'elemento saldante e l’incudine si muovano insieme al nastro in modo da rimanere a contatto con il nastro in movimento per il tempo necessario per l'effettuazione della saldatura.

Nello stato della tecnica sono già note varie soluzioni che prevedono di far avanzare un telo composito continuo adagiato sulla periferia di una struttura rotante portante una pluralità di unità di saldatura distanziate fra loro in direzione circonferenziale. Il nastro composito si dispone sulla periferia della struttura rotante, che ruota attorno ad un asse di rotazione con una velocità periferica pari alla velocità del nastro composito. Lungo la periferia della struttura rotante il nastro composito coopera con una pluralità di unità di saldatura, ciascuna delle quali comprende un primo ed un secondo elemento saldante situati, rispettivamente, all'interno ed all'esterno rispetto al percorso del nastro.

Esempi di apparecchi di saldatura di questo tipo sono descritti in WO 02/078935A1, US-A-4758293 e US-A-5660679.

Negli apparecchi di saldatura di questo tipo è necessario che l'elemento saldante esterno sia mobile fra una posizione di impegno nella quale esso coopera con l'elemento saldante interno per effettuare la saldatura trasversale del nastro in movimento, ed una posizione di disimpegno nella quale l’elemento saldante esterno è spostato rispetto al percorso del nastro, per permettere l’ingresso e l’uscita del nastro sulla periferia della struttura rotante.

Il documento WO 02/078935A1 descrive un apparecchio di saldatura ad ultrasuoni comprendente un tamburo rotante attorno ad un asse di rotazione e portante una pluralità di unità di saldatura ad ultrasuoni distanziate fra loro in direzione circonferenziale. Ciascuna unità di saldatura ad ultrasuoni comprende un sonotrodo fisso rispetto al tamburo ed un’incudine mobile fra una posizione di serraggio ed una posizione retratta. Ciascuna incudine è articolata al tamburo attorno ad un rispettivo asse tangenziale, trasversale rispetto all'asse di rotazione. Una camma stazionaria è impegnata da una pluralità di organi seguicamma fissati alle rispettive incudini. Durante la rotazione del tamburo attorno all'asse di rotazione la camma comanda il movimento di oscillazione delle incudini attorno ai rispettivi assi di articolazione fra una posizione sollevata ed una posizione di serraggio.

Un inconveniente di questa soluzione è che l’incudine entra in contatto con il nastro prima sul bordo del nastro più vicino all'asse di articolazione dell’incudine e successivamente con il bordo del nastro più lontano dall'asse di articolazione dell’incudine. La saldatura del nastro può iniziare soltanto quando il nastro è serrato fra l'incudine ed il sonotrodo. Pertanto, il tempo necessario per l'abbassamento dell’incudine dalla posizione sollevata alla posizione abbassata comporta un aumento del tempo di esecuzione della saldatura. Inoltre, la pressione di contatto non è uniforme lungo la linea di saldatura poiché la pressione di contatto varia in funzione della distanza dall'asse di articolazione dell’incudine.

Il documento US-A-4758293 descrive una soluzione in cui le incudini sono mobili fra una posizione di impegno ed una posizione di disimpegno lungo una direzione parallela all'asse di rotazione. Anche questa soluzione comporta un tempo relativamente elevato per spostare l’incudine dalla posizione di disimpegno alla posizione di impegno dato che ciascuna incudine deve compiere una corsa pari o superiore alla larghezza del nastro.

Scopo e sintesi dell'invenzione

La presente invenzione si prefigge lo scopo di fornire un apparecchio per la saldatura trasversale di un nastro in movimento che superi i problemi della tecnica nota.

In particolare, la presente invenzione si prefigge lo scopo di fornire un apparecchio di saldatura in cui il movimento degli elementi saldanti fra la posizione di disimpegno e la posizione di impegno, e viceversa, avvenga con elevata velocità ed in cui gli elementi saldanti sono in grado di assicurare una pressione di contatto uniforme lungo le linee di saldatura.

Secondo la presente invenzione, tale scopo viene raggiunto da un apparecchio di saldatura avente le caratteristiche formanti oggetto della rivendicazione 1.

Le rivendicazioni formano parte integrante dell'insegnamento somministrato in relazione all'invenzione.

Breve descrizione dei disegni

La presente invenzione verrà ora descritta dettagliatamente con riferimento ai disegni allegati, dati a puro titolo di esempio non limitativo, in cui:

- la figura 1 è una vista in elevazione frontale di un apparecchio di saldatura secondo la presente invenzione, - la figura 2 è una vista prospettica della parte indicata dalla freccia II nella figura 1,

- la figura 3 è una vista prospettica esplosa di alcune parti dell'apparecchio di saldatura secondo l'invenzione, e

- la figura 4 è una sezione secondo la linea IV-IV della figura 1.

Descrizione dettagliata

Con riferimento alla figura 1, con 10 è indicato un apparecchio di saldatura per effettuare la saldatura trasversale su un nastro in movimento T avanzante in una direzione di macchina MD. L'apparecchio 10 comprende una struttura stazionaria 12 ed una struttura rotante 14 girevole rispetto alla struttura stazionaria 12 attorno ad un asse di rotazione A ortogonale alla direzione di macchina MD. L'apparecchio 10 comprende una prima ruota 16 che riceve un nastro T da saldare avanzante nella direzione di macchina MD e lo guida sulla periferia della struttura rotante 14, ed una seconda ruota 18 che riceve il nastro T saldato dalla periferia della struttura rotante 14 e lo rinvia nella direzione di macchina MD.

Con riferimento alle figure 1-3, la struttura stazionaria 12 comprende un asse 24 sostenuto alle estremità da due supporti 22 e coassiale all'asse di rotazione A.

Con riferimento alle figure 1 e 2 la struttura rotante 14 porta una pluralità di unità di saldatura 26 distanziate angolarmente fra loro di una distanza tipicamente costante in direzione circonferenziale. Nell'esempio illustrato la struttura rotante 14 porta dodici unità di saldatura 26 distanziate angolarmente fra loro di 30°. Ciascuna unità di saldatura 26 comprende un elemento saldante interno 28 ed un elemento saldante esterno 30, disposti rispettivamente all'interno e all'esterno rispetto ad una parete perimetrale 32 della struttura rotante 14 sulla quale viene trattenuto il nastro T durante il percorso di saldatura. Le unità di saldatura 26 ruotano insieme alla struttura rotante 14 attorno all'asse di rotazione A.

Le unità di saldatura 26 possono essere unità di saldatura termiche o unità di saldatura ad ultrasuoni. Nell'esempio illustrato le unità di saldatura 26 sono unità di saldatura ad ultrasuoni. Gli elementi saldanti interni 28 sono sonotrodi affacciati a rispettive finestre della parete perimetrale 32 della struttura rotante 14 e gli elementi saldanti esterni 30 sono incudini atte a serrare il nastro da saldare T contro i rispettivi sonotrodi 28. I sonotrodi 28 sono alimentati elettricamente tramite un collettore elettrico rotante coassiale all'asse 24.

Con riferimento alla figura 3, la struttura rotante 14 comprende una prima piastra di supporto 34, una seconda piastra di supporto 36, ed una piastra di trascinamento 38. Le piastre 34, 36, 38 sono fissate fra loro, ad esempio tramite una pluralità di perni 40 paralleli all'asse di rotazione A. La piastra di trascinamento 38 è fissata ad una ruota dentata 42 azionata da un motore elettrico che comanda la rotazione della struttura rotante 14 attorno all'asse A.

Con riferimento alle figure 2 e 3, la parete perimetrale 32 della struttura rotante 14 ha una pluralità di camere di aspirazione 44 collegate ad una sorgente di vuoto tramite un distributore rotante 46. Il distributore rotante 46 è collegato alle camere di aspirazione 44 tramite una pluralità di condotti 48. Le camere di aspirazione 44 hanno lo scopo di mantenere il nastro T a contatto con la parete periferica 32 della struttura rotante 14.

Gli elementi saldanti esterni 30 sono mobili ciclicamente rispetto alla struttura rotante 14 fra una posizione di disimpegno ed una posizione operativa. Nella posizione di disimpegno gli elementi saldanti esterni 30 sono spostati lateralmente rispetto al percorso del nastro T per non ostacolare il passaggio del nastro dalla prima ruota 16 alla parete perimetrale 32 ed il passaggio del nastro T dalla parete perimetrale 32 alla seconda ruota 18. Nella posizione operativa gli elementi di saldatura esterni 30 premono il nastro T contro i rispettivi elementi di saldatura interni 28 con una forza prestabilita in direzione radiale, in modo da permettere il trasferimento dell'energia di saldatura dagli elementi di saldatura 28, 30 al nastro T.

Il movimento fra la posizione di disimpegno e la posizione operativa, e viceversa, degli elementi di saldatura esterni 30 comprende un movimento di rotazione angolare attorno a rispettivi assi radiali B ed un movimento di traslazione lineare nella direzione dei suddetti rispettivi assi radiali B. Gli assi radiali B sono ortogonali all'asse di rotazione A e ciascuno degli assi radiali B insieme all’asse di rotazione A individua un piano che li contiene entrambi; l’insieme dei suddetti piani, a sua volta, definisce un fascio di piani dove l'asse di rotazione A è la retta appartenente a tutti i piani del fascio.

Con riferimento alla figura 4, ciascuna unità di saldatura 26 comprende un dispositivo di azionamento 49 che comanda il movimento del rispettivo elemento di saldatura esterno 30 fra la posizione di disimpegno e la posizione operativa, e viceversa. Con riferimento alla figura 4, l’elemento di saldatura esterno 30 comprende un corpo 50 che porta un’incudine 52 che coopera con l'elemento saldante interno 28. Nell'esempio illustrato, l'elemento saldante interno 28 è un sonotrodo collegato ad un generatore di ultrasuoni 54. L'elemento saldante interno 28 è preferibilmente in una posizione fissa rispetto alla struttura rotante 14. Preferibilmente, l’incudine 52 dell'elemento saldante esterno 30 è portata in modo flottante dal corpo 50 ed è previsto un attuatore pneumatico 56 disposto fra il corpo 50 e l’incudine 52 che spinge l’incudine 52 verso l'elemento saldante interno 28.

Sempre con riferimento alla figura 4, il dispositivodi azionamento 49 comprende un supporto 58 fissato alla seconda piastra 36. Il supporto 58 porta un albero 60 girevole rispetto al supporto 58 attorno ad un rispettivo asse radiale B. L'albero 60 è fisso rispetto al supporto 58 nella direzione dell'asse B. Un manicotto tubolare 62 è montato coassialmente all'albero 60. Il manicotto tubolare 62 è mobile in direzione lineare nella direzione dell'asse B ed è rotazionalmente fisso rispetto al supporto 58. Preferibilmente, un manicotto a sfere 63 è disposto fra il supporto 58 e il manicotto tubolare 62.

L'albero 60 ha un'estremità esterna con un profilo scanalato 64 sul quale è impegnato il corpo 50 dell'elemento saldante esterno 30. Il corpo 50 è rotazionalmente fisso rispetto all'albero 60 ed è mobile rispetto all'albero 60 nella direzione dell'asse B in virtù dell'accoppiamento scorrevole tramite il profilo scanalato 64. Il corpo 50 dell'elemento saldante esterno 30 è collegato al manicotto tubolare 62 tramite un cuscinetto 66. Il corpo 50 dell'elemento saldante esterno 30 è girevole rispetto al manicotto tubolare 62 attorno all'asse B ed è fisso rispetto al manicotto tubolare 62 nella direzione dell'asse B.

Con riferimento alle figure 3 e 4, l'apparecchio di saldatura 10 comprende un elemento a camma stazionario 68 che coopera con i dispositivi di azionamento 49 delle unità di saldatura 26. L'elemento a camma stazionario 68 comprende una prima camma 70 ed una seconda camma 76.

Con riferimento alla figura 4, ciascun dispositivo di azionamento 49 comprende un primo segui-camma 78 fissato al manicotto tubolare 62, che impegna la prima camma 70 dell'elemento a camma stazionario 68. La prima camma 70 comanda un movimento lineare del manicotto tubolare 62 nella direzione dell'asse B.

Sempre con riferimento alla figura 4, l'albero 60 di ciascun dispositivo di azionamento 49 è fissato ad una leva 80 che porta un secondo segui-camma 82 che impegna la seconda camma 76 dell'elemento a camma stazionario 68. La seconda camma 76 comanda una rotazione angolare degli alberi 60 attorno ai rispettivi assi B.

Le parti del meccanismo di trasmissione 49 che comandano il movimento di rotazione angolare ed il movimento di traslazione lineare dell'elemento saldante esterno 30 sono indipendenti fra loro, in modo da ridurre l’inerzia delle masse rotanti e delle masse traslanti. In particolare, l’inerzia delle masse rotanti è data dalla massa dell'albero e dell'elemento saldante esterno 30. L’inerzia delle masse traslanti è data dalla massa del manicotto traslante 62 e dell'elemento saldante esterno 30. La scomposizione del movimento di rotazione angolare e del movimento di traslazione lineare permette una riduzione delle masse di inerzia dei due movimenti e, di conseguenza, accelerazioni più rapide dei movimenti di rotazione e di traslazione.

I profili delle due camme 70, 76 sono determinati in modo da fornire movimenti di rotazione angolare e movimenti di traslazione lineare degli elementi saldanti esterni 30 coordinati fra loro. Durante la rotazione della struttura rotante 14, ciascun elemento saldante esterno 30 si sposta ciclicamente dalla posizione di disimpegno alla posizione operativa, e viceversa. Nella posizione di disimpegno l’incudine 52 di ciascun elemento saldante esterno 30 è spostata in direzione radiale verso l'esterno rispetto all’elemento saldante interno 28 ed è ruotata di 90° rispetto alla posizione operativa. Partendo dalla posizione di disimpegno, durante la rotazione della struttura rotante, l’elemento saldante esterno 30 ruota angolarmente attorno al rispettivo asse radiale B portandosi in una posizione nella quale l’incudine 52 è allineata all’elemento saldante interno 28. Nello stesso tempo, l’elemento saldante esterno 30 si muove in direzione radiale verso l’interno. Il contatto dell’incudine 52 con il telo avviene quando l'incudine 52 è già parallela rispetto all’elemento saldante interno 28. L’incudine 52 e l'elemento saldante interno 28 serrano fra loro il telo con un movimento in direzione rettilinea parallela al rispettivo asse B. Il contatto fra l'elemento saldante interno 28, l’incudine 52 ed il telo avviene in modo uniforme lungo la linea di saldatura. La pressione di contatto fra l'elemento saldante interno 28 e l’incudine 52 è fornita dalla forza con la quale l'elemento saldante esterno 30 è spinto nella direzione dell'asse B. Tale forza può essere modulata variando la pressione di alimentazione dell’attuatore pneumatico 56. La geometria del movimento dell’elemento saldante esterno 30 fa si che la pressione di contatto sia sostanzialmente uniforme lungo la linea di saldatura. La pressione di contatto uniforme fornisce migliori garanzie della qualità della saldatura.

L'elemento saldante interno 28 e l’incudine 52 rimangono in contatto con il telo T per un periodo di tempo sufficiente per trasferire al telo T l'energia di saldatura. La saldatura viene terminata prima che l'unità di saldatura 26 raggiunga la zona di disimpegno del telo T dalla struttura rotante 14. Al termine della saldatura, l’elemento saldante esterno 30 viene prima allontanato in direzione radiale con un movimento in direzione rettilinea nella direzione dell'asse B in modo da disimpegnare il telo T. Dopo il disimpegno dell’incudine 52 dal telo T l'elemento saldante esterno 30 viene ruotato di 90° verso la posizione di disimpegno.

Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, i particolari di costruzione e le forme di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione così come definito dalle rivendicazioni che seguono.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Apparecchio per la saldatura trasversale di un nastro (T) avanzante in una direzione di macchina (MD), comprendente: - una struttura stazionaria (12), - una struttura rotante (14) girevole rispetto alla struttura stazionaria (12) attorno ad un asse di rotazione (A) ortogonale a detta direzione di macchina (MD), - una pluralità di unità di saldatura (26) portate da detta struttura rotante (14) e distanziate fra loro in direzione circonferenziale, in cui ciascuna di dette unità di saldatura (26) comprende un elemento saldante interno (28) fisso rispetto alla struttura rotante (14) ed un elemento saldante esterno (30) mobile ciclicamente rispetto alla struttura rotante (14) fra una posizione di disimpegno ed una posizione operativa, e viceversa, caratterizzato dal fatto che ciascuno di detti elementi saldanti esterni (30) durante il movimento da detta posizione di disimpegno a detta posizione operativa, e viceversa, esegue un movimento di rotazione angolare attorno ad un rispettivo asse radiale (B) ortogonale a detto asse di rotazione (A) ed un movimento di traslazione lineare lungo detto asse radiale (B).
2. Apparecchio secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende un elemento a camma stazionario (68) comprendente una prima camma (70) ed una seconda camma (76) indipendenti fra loro che comandano, rispettivamente, il movimento di traslazione lineare ed il movimento di rotazione angolare di detti elementi saldanti esterni (30).
3. Apparecchio secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che ciascuna di dette unità di saldatura (26) comprende un rispettivo dispositivo di azionamento (49) comprendente un albero (60) girevole attorno al rispettivo asse radiale (B) ed un manicotto tubolare (62) coassiale a detto albero (60) e mobile in direzione lineare nella direzione del rispettivo asse radiale (B), detto manicotto tubolare (62) e detto albero (60) essendo collegati a rispettivi primo e secondo seguicamma (78, 82) che impegnano, rispettivamente, detta prima camma (70) e detta seconda camma (76) di detto elemento a camma stazionario (68).
4. Apparecchio secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che ciascuno di detti elementi saldanti esterni (30) comprende un corpo (50) collegato rotazionalmente ad un rispettivo albero (60) e mobile rispetto a detto albero (60) nella direzione del rispettivo asse radiale (B).
5. Apparecchio secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto corpo (50) di ciascuno di detti elementi saldanti esterni (30) è collegato al rispettivo manicotto tubolare (62) tramite un cuscinetto (66), in modo tale che detto corpo (50) è girevole rispetto a detto manicotto tubolare (62) attorno al rispettivo asse radiale (B) ed è connesso a detto manicotto tubolare (62) nella direzione del rispettivo asse radiale (B).
6. Apparecchio secondo la rivendicazione 4 o la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che ciascuno di detti elementi saldanti esterni (30) comprende un’incudine (52) collegata in modo flottante al rispettivo corpo (50).
7. Apparecchio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 4 a 6, caratterizzato dal fatto che tra detto corpo (50) e detta incudine (52) di ciascuno di detti elementi saldanti esterni (30) è disposto un attuatore pneumatico 56 atto a spingere detta incudine (52) verso il rispettivo elemento saldante interno (28).
8. Apparecchio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto elemento saldante interno (28) è un sonotrodo di un'unità di saldatura ad ultrasuoni.
9. Apparecchio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta struttura rotante (14) comprende una parete perimetrale (32) portante una pluralità di camere di aspirazione (44) collegate mediante rispettivi condotti (48) ad un distributore rotante (46).