IT201700014665A1 - Stazione di riscaldamento di semilavorati lastriformi termoplastici per linee di termoformatura. - Google Patents
Stazione di riscaldamento di semilavorati lastriformi termoplastici per linee di termoformatura.Info
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Description
Stazione di riscaldamento di semilavorati lastriformi termoplastici per linee di termoformatura.
DESCRIZIONE
Il presente trovato ha per oggetto una stazione di riscaldamento di semilavorati lastriformi termoplastici particolarmente per linee di termoformatura di tipo rotativo e per linee di confezionamento in continuo di tipo FFS (form-fill-seal ).
Soluzioni note si basano su macchine lineari, come ad esempio quella descritta in US6094890. Queste soluzioni presentano tuttavia una serie di limiti legati proprio alla disposizione in linea. Tra questi limiti si annovera, ad esempio, una ridottissima flessibilità dovuta al fatto che il passo macchina è legato al diametro dei contenitori, così che, quando diviene necessario modificare quest'ultimo, la macchina deve essere sottoposta a modifiche maggiori, che interessano soprattutto la lunghezza complessiva della macchina, con la conseguenza che una macchina nata per operare su contenitori aventi un certo diametro non può operare su contenitori con diametro maggiore, se non a discapito di adattamenti del tutto anti-economici o incompatibili con lo spazio originariamente adibito alla macchina.
È noto dal brevetto US 3,964,237 realizzare una linea di termoformatura nella quale, per ottenere contenitori termoformati, si utilizzano semilavorati lastriformi termoplastici, in particolare dischetti, che vengono singolarmente riscaldati, stampati, riempiti e chiusi senza ricorrere alla fustellatura .
Il vantaggio della soluzione nota da US 3,964,237 è che, diversamente dalle altre soluzioni note che prevedono lo stampaggio di una pluralità di contenitori su un foglio di materiale termoplastico alimentato da una bobina, il volume occupato da tale bobina è notevolmente superiore a quello che viene occupato dai semilavorati lastriformi del brevetto US 3,964,237 per ottenere lo stesso numero di contenitori.
Un inconveniente della soluzione nota da US 3,964,237 è che essa opera a velocità ridotte. In particolare, la stazione di riscaldamento del brevetto US 3,964,237 lavora ad intermittenza.
Il compito del presente trovato è quello di realizzare una stazione di riscaldamento per linee di termoformatura di semilavorati lastriformi termoplastici dai quali ricavare rispettivi contenitori che sia in grado di migliorare la tecnica nota in uno o più degli aspetti sopra indicati .
Nell'ambito di tale compito, uno scopo del trovato è quello di preparare i semilavorati lastriformi termoplastici per la successiva termoformatura individuale ad un tasso di produzione maggiore rispetto a quello della tecnica nota.
Un altro scopo del trovato è quello di consentire il riscaldamento e il rilascio in continua di semilavorati lastriformi termoplastici per consentirne la termoformatura individuale.
Un ulteriore scopo è agevolare la manipolazione dei semilavorati lastriformi termoplastici successivamente al loro riscaldamento .
Un altro scopo del trovato è quello di realizzare una stazione di riscaldamento di semilavorati lastriformi termoplastici e un relativo procedimento che possano essere utilizzati in una linea di confezionamento del tipo FFS (form-fill-seal).
Inoltre, la presente invenzione si prefigge lo scopo di superare gli inconvenienti della tecnica nota in modo alternativo ad eventuali soluzioni esistenti.
Non ultimo scopo del trovato è quello di realizzare una stazione di riscaldamento che sia di elevata affidabilità, di relativamente facile realizzazione e a costi competitivi.
Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da una stazione di riscaldamento di semilavorati lastriformi termoplastici per una linea di termoformatura, caratterizzata dal fatto di comprendere una giostra di riscaldamento girevole con moto continuo attorno ad un asse centrale e avente una pluralità di teste di riscaldamento radialmente distanziate da detto asse centrale, ciascuna testa di riscaldamento essendo· adatta a ricevere almeno un rispettivo semilavorato lastriforme termoplastico in corrispondenza di una prima zona periferica esterna alla giostra, a trattenere detto almeno un semilavorato durante la rotazione della giostra mentre gli fornisce calore, e a rilasciare detto almeno un semilavorato ad una seconda zona periferica esterna alla giostra che è angolarmente distanziata dalla prima zona.
11 compito e gli scopi del trovato sono altresì raggiunti da un procedimento di riscaldamento in continua di semilavorati lastriformi termoplastici per una successiva termoformatura, caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di:
- rotazione in continua di una giostra attorno ad un asse centrale, detta giostra avendo una pluralità di teste di riscaldamento radialmente distanziate da detto asse centrale;
- in corrispondenza di una prima zona periferica esterna a detta giostra, alimentazione a dette teste di riscaldamento di semilavorati lastriformi termoplastici, in modo che ciascuna testa di riscaldamento passante per detta prima zona riceva un rispettivo semilavorato lastrif orme;
- durante detta rotazione, trattenimento di detti semilavorati nelle rispettive teste di riscaldamento e applicazione di calore a detti semilavorati;
- rilascio di detti semilavorati lastriformi ad una seconda zona attorno alla giostra che è angolarmente distanziata dalla prima zona.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, della stazione di riscaldamento secondo il trovato, illustrata, a titolo indicativo e non limitativo, negli uniti disegni, in cui:
- la figura 1 è una vista in pianta di una linea di termoformatura e confezionamento del tipo FFS (form-fill-seal) utilizzante la stazione di riscaldamento secondo il trovato;
- la figura 2 è una vista prospettica della giostra di riscaldamento utilizzata nella linea di figura 1;
- la figura 3 è una vista prospettica in sezione assiale di una testa di riscaldamento della giostra della figura 2, nella configurazione aperta;
- la figura 4 è una vista prospettica in sezione assiale di una testa di riscaldamento della giostra della figura 2, nella configurazione di serraggio e riscaldamento del semilavorato;
- la figura 5 è una vista in alzato laterale e in sezione di una testa di riscaldamento della giostra della figura 2, nella configurazione di solo serraggio del semilavorato;
- la figura 6 è uno schema del meccanismo a quadrilatero articolato utilizzato nella testa di riscaldamento delle figure precedenti.
Con riferimento alle figure citate, una linea di confezionamento per termoformatura di contenitori riempibili con materiale sfuso indicata globalmente con il numero di riferimento 1, comprende un magazzino 2 di semilavorati lastriformi termoplastici G, una stazione dì alimentazione 3 dei semilavorati ad una successiva stazione di riscaldamento 4 dei semilavorati, una stazione di termoformatura 5 di contenitori a partire da detti semilavorati, una stazione di riempimento 6 dei contenitori con il materiale sfuso, una stazione di sigillatura 7 dei contenitori riempiti mediante sigilli alimentati da una stazione di alimentazione sigilli 9.
I semilavorati lastriformi termoplastici G comprendono, o sono costituiti interamente da, un "gettone" in materiale plastico tem o-formabile, ad esempio un polimero termoplastico, preferibilmente del tipo adatto ad alimenti, come PS, HIPS, PET o simili. In tutta generalità ogni semilavorato G può avere una forma in pianta qualsiasi, ad esempio rotonda, quadrata, rettangolare, ovale, poligonale, corrispondente alla pianta del contenitore finale che si vuole realizzare o del bordo della sua imboccatura. Nella forma esecutiva preferita ed illustrata ciascun semilavorato G è adatto alla formazione di un singolo contenitore e ha, non limitativamente, una forma discoidale.
Preferibilmente, i contenitori ottenibili con la stazione di termoformatura 5 sono vasetti, adatti ad esempio ad essere riempiti nella stazione di riempimento 6 con una sostanza edibile in forma di particolato oppure fluida, ad esempio con yogurt, per poi essere sigillati con coperchi a foglio strappabile o "peelable" (ad esempio laminati plastica/alluminio) .
La stazione di riscaldamento 4 comprende una giostra di riscaldamento 41 girevole con moto continuo attorno ad un asse centrale H e avente una pluralità di teste di riscaldamento 42 radialmente distanziate da detto asse centrale H.
Ciascuna testa di riscaldamento 42 è adatta a ricevere almeno un rispettivo semilavorato lastriforme termoplastico G in corrispondenza di una prima zona periferica 43 esterna alla giostra, a trattenere detto il rispettivo semilavorato G, preferibilmente per serraggio assiale, durante la rotazione della giostra mentre gli fornisce calore per fargli raggiungere una temperatura di termoformatura o di deformazione permanente, e a rilasciare il semilavorato così riscaldato ad una seconda zona periferica 44 esterna alla giostra 41 e angolarmente distanziata dalla prima zona 43. Nella seconda zona periferica 44 può essere prevista una stella di uscita 81, che costituisce la stella di ingresso per la successiva stazione di termoformatura 5 e che opera il trasferimento del semilavorato riscaldato G dalla stazione 4 alla stazione 5.
Ciascuna testa di riscaldamento 42 può comprendere mezzi di serraggio 420 adatti a trattenere il semilavorato G su un piano di serraggio P in corrispondenza della periferia del semilavorato G durante il suo riscaldamento. Ciascuna testa di riscaldamento 42 può comprendere anche almeno una sorgente di calore 450 che è associata ai mezzi di serraggio 420 e che è mobile rispetto al piano di serraggio P in modo da riscaldare un'area di detto semilavorato non interessata dal suddetto serraggio. Ad esempio, quanto il semilavorato G ha una forma a disco, come nel caso illustrato nei disegni, l’area 449 di detto disco che viene riscaldata fino ad almeno la temperatura di termoformatura del materiale del semilavorato G è un cerchio di diametro inferiore a quello del disco, lasciando così sul disco una corona circolare "fredda" 423 sulla quale agiscono i mezzi di serraggio 420 per trattenere il disco durante la rotazione della giostra 41 fino al rilascio alla stella di uscita 81.
I mezzi di serraggio 420 comprendono preferibilmente almeno due ganasce 421-422 assialmente contrapposte e reciprocamente mobili lungo un asse di serraggio C sostanzialmente parallelo all'asse centrale H di rotazione della giostra 41 per serrare tra di esse il semilavorato G in corrispondenza della sua periferia 423.
Tali ganasce 421, 422 possono comprendere rispettive strutture anulari 424, 425 dotate di rispettive sporgenze 426, 427, ad esempio pareti arcuate, che operano il serraggio su facce opposte della periferia 423 del semilavorato G. La struttura anulare 424, 425 è preferibilmente realizzata almeno in parte in materiale termicamente isolante ed eventualmente le sporgenze 426, 427 sono traforate in modo da ridurre il più possibile lo scambio termico con la periferia 423 del semilavorato G.
Le ganasce 421, 422 sono preferibilmente montate scorrevolmente su una medesima guida rettilinea 430 fissata, direttamente o indirettamente, sulla periferia 410 della giostra di riscaldamento 41 e diretta parallelamente all'asse di serraggio C.
Ad esempio, nella forma di realizzazione preferita illustrata, le strutture anulari 424, 425 sono montate su supporti anulari 428, 429 fissati a sbalzo su cursori 431, 432 calzati scorrevolmente sulla guida rettilinea 430. Tale guida 430 può essere fissata a mensole 433, 434 di un'asta 435 fissata direttamente sulla periferia 410 della giostra di riscaldamento 41.
Le ganasce 421, 422 possono essere, inoltre, collegate ad un meccanismo a quadrilatero articolato 440 associato ad un cedente 441 che interagisce con una camma fissa 442 della stazione di riscaldamento disposta in posizione fissa attorno all'asse di rotazione H, in modo da avvicinare o allontanare reciprocamente le ganasce 421, 422 attraverso detto quadrilatero articolato.
Il meccanismo a qnadrilatero articolato 440 può comprendere un bilanciere 443 avente un fulcro F girevolmente montato su un punto fisso della periferia 410 della giostra di riscaldamento, ad esempio sull'asta 435, ed avente le due rispettive estremità 444, 445 collegate a una rispettiva ganascia 421, 422 mediante rispettive bielle 446, 447, in modo che una rotazione del bilanciere 443 attorno al fulcro F comporti l'avvicinamento o l'allontanamento reciproco di dette ganasce 421, 422 .
Le bielle 446 e 447 possono essere imperniate sui rispettivi cursori 431, 432.
Per comandare la rotazione del bilanciere 443, una delle estremità del bilanciere 443, ad esempio la prima estremità 445, è vantaggiosamente collegata al cedente 441, che è preferibilmente del tipo a bilanciere e rotella, in modo che l'interazione tra cedente 441 e camma fissa 442 comandi la rotazione del bilanciere e conseguentemente l'apertura e la chiusura delle ganasce 421, 422. Il collegamento tra cedente 441 e l'estremità 445 del bilanciere in guesto caso è ottenuto mediante una terza biella 448.
In una forma di realizzazione alternativa, non illustrata, un rullo seguicamma può essere applicato direttamente alla suddetta estremità 445 del bilanciere.
La sorgente di calore 450 è anch'essa mobile lungo l'asse di serraggio C, ed è in particolare movimentata attraverso un azionamento indipendente da quello che muove reciprocamente le due ganasce 421, 422, ad esempio attraverso un azionamento pneumatico .
La sorgente di calore 450 è preferibilmente di tipo resistivo e può essere montata su una coppia di supporti 451, 452 reciprocamente avvicinabili da parti opposte verso il piano di serraggio P, preferibilmente in modo da far presa su entrambe le facce del semilavorato G e trasmettere il calore per conduzione su un'area limitata 449 di tali facce destinata ad essere deformata durante la successiva termoformatura.
Ά tal fine, i supporti 451, 452 della sorgente di calore comprendono una superficie 453, 454 di trasmissione del calore per conduzione avente estensione inferiore all'area delle facce del semilavorato G da riscaldare, in modo che il serraggio operato dalle ganasce 421, 422 abbia luogo in un settore periferico 423 del semilavorato che non viene direttamente riscaldato dalla sorgente di calore 450.
In una forma di realizzazione alternativa, non illustrata, la trasmissione del calore può avvenire per irradiazione, ad esempio nel caso di sorgente di calore del tipo a lampada IR. In questo caso, la divergenza del fascio IR sarà tale da riscaldare ad una temperatura di termoformatura la sola area 449.
Il funzionamento della stazione di riscaldamento risulta in modo evidente da quanto sopra descritto. In particolare, viene operata una rotazione in continua della giostra 41 attorno all'asse centrale H, ad esempio mediante un motore in presa diretta sull'albero centrale della giostra oppure collegato a tale albero mediante una trasmissione. Nella figura 1, il senso di rotazione della giostra 41 è antiorario.
La camma fissa 442 può essere configurata in modo da far ruotare il bilanciere 443 nel senso dell'allontanamento reciproco delle ganasce 421, 422 in corrispondenza della stazione di alimentazione 3 e in particolare in corrispondenza della seconda zona periferica esterna 44, in modo che ciascuna testa di riscaldamento 42 riceva un rispettivo semilavorato lastriforme G dalla stazione di alimentazione senza fermarsi. La rotazione del bilanciere nel senso di apertura delle ganasce può essere, in alternativa, operato mediante una molla, non illustrata, che agisce sul cedente 441 oppure direttamente su un'estremità 444, 445 del bilanciere 443.
Dopo l'inserimento del semilavorato G tra i mezzi di serraggio 420, ad esempio rilasciando il semilavorato G in appoggio sulle sporgenze 426, viene operata una rotazione del bilanciere 443 in senso opposto a quello di apertura delle ganasce 421, 422, attraverso l'interazione tra i cedenti 441 e la camma fissa 442, operando così un trattenimento dei semilavorati G nelle rispettive teste di riscaldamento 42 lungo il percorso dalla prima zona 43 verso la seconda zona 44.
Durante tale percorso, viene comandato pneumaticamente l'avvicinamento reciproco dei supporti 451, 452 della sorgente di calore in modo da riscaldare l'area 449 del semilavorato G. La temperatura raggiunta è sostanzialmente uguale o superiore a quella di termoformatura o di deformazione permanente del materiale che costituisce il semilavorato G.
Una volta raggiunta la seconda zona periferica 44, viene operata una nuova rotazione del bilanciere 443 per consentire il rilascio dei semilavorati G, ad esempio alla stella di uscita 81 .
Si è in pratica constatato come il trovato raggiunga il compito e gli scopi preposti realizzando
Il trovato, così concepito, è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.
In pratica, i materiali impiegati, purché compatibili con l’uso specifico, nonché le dimensioni e le forme contingenti, potranno essere qualsiasi a Seconda delle esigenze e dello stato della tecnica.
Ove le caratteristiche e le tecniche menzionate in qualsiasi rivendicazione siano seguite da segni di riferimento, tali segni sono stati apposti al solo scopo di aumentare l'intelligibilità delle rivendicazioni e di conseguenza tali segni di riferimento non hanno alcun effetto limitante sull'interpretazione di ciascun elemento identificato a titolo di esempio da tali segni di riferimento.
Claims (9)
- RIVENDICAZIONI 1. Stazione di riscaldamento (4) di semilavorati lastriformi termoplastici per una linea di termoformatura (1), caratterizzata dal fatto di comprendere una giostra di riscaldamento (41) girevole con moto continuo attorno ad un asse centrale (H) e avente una pluralità di teste di riscaldamento (42) radialmente distanziate da detto asse centrale, ciascuna testa di riscaldamento essendo adatta a ricevere almeno un rispettivo semilavorato lastriforme termoplastico (G) in corrispondenza di una prima zona periferica (43) esterna alla giostra (41), a trattenere detto almeno un semilavorato (G) durante la rotazione della giostra (41) mentre gli fornisce calore, e a rilasciare detto almeno un semilavorato (G) ad una seconda zona periferica (44) esterna alla giostra che è angolarmente distanziata dalla prima zona (43) .
- 2. Stazione di riscaldamento secondo la rivendicazione 1, in cui ciascuna testa di riscaldamento (42) comprende: mezzi di serraggio (420) adatti a trattenere detto almeno un semilavorato su un piano di serraggio (P) in corrispondenza della periferia (423) di detto semilavorato (G) durante il suo riscaldamento; e almeno una sorgente di calore (450), che è associata a detti mezzi di serraggio (420) e che è mobile rispetto a detto piano di serraggio in modo da riscaldare un'area (449) di detto semilavorato non interessata da detto serraggio.
- 3. Stazione di riscaldamento secondo la rivendicazione precedente, in cui detti mezzi di serraggio (420) comprendono almeno due ganasce (421, 422) reciprocamente mobili lungo un asse (C) sostanzialmente parallelo all'asse centrale (H) di rotazione della giostra per serrare tra di esse detto almeno un semilavorato (G) in corrispondenza della periferia (423).
- 4 . Stazione di riscaldamento secondo la rivendicazione precedente, in cui dette ganasce (421, 422) sono montate scorrevolmente su una medesima guida rettilinea (430) fissata sulla periferia della giostra di riscaldamento (41) e sono collegate ad un meccanismo a quadrilatero articolato (440) associato ad un cedente (441), detta stazione di riscaldamento (4) comprendendo ulteriormente una camma fissa (442) adatta ad interagire con detto cedente (441) in modo da avvicinare o allontanare reciprocamente dette ganasce attraverso detto quadrilatero articolato (440).
- 5. Stazione di riscaldamento secondo la rivendicazione precedente, in cui detto meccanismo a quadrilatero articolato (440) comprende un bilanciere (443) avente un fulcro (F) girevolmente montato su un punto fisso della periferia della giostra di riscaldamento ed avente due estremità (445, 444) delle quali una (445) è associata a detto cedente (441), dette ganasce (421, 422) essendo collegate mediante rispettive bielle (446, 447) ad una rispettiva estremità di detto bilanciere (443) in modo che una rotazione di detto bilanciere dovuta all'interazione di detto cedente (441) con detta camma fissa (442) comporti l'avvicinamento o l'allontanamento reciproco di dette ganasce.
- 6. Stazione di riscaldamento secondo una o più delle rivendicazioni 3-5, in cui detta sorgente di calore (450) è mobile lungo detto asse (C) sostanzialmente parallelo all'asse centrale (H) attraverso un azionamento indipendente da quello (440) che muove reciprocamente dette almeno due ganasce, preferibilmente attraverso un azionamento pneumatico.
- 7 . Stazione di riscaldamento secondo la rivendicazione precedente, in cui detta sorgente di calore (450) è montata su una coppia di supporti reciprocamente avvicinabili da parti opposte verso detto piano di serraggio (P).
- 8 . Stazione di riscaldamento secondo la rivendicazione precedente, in cui detti supporti della sorgente di calore comprendono una superficie di trasmissione del calore di estensione superficiale inferiore all'area della faccia di detto almeno un semilavorato da riscaldare, in modo che il serraggio operato da dette ganasce abbia luogo in un settore periferico del semilavorato che non viene riscaldato da detta sorgente di calore.
- 9. Procedimento di riscaldamento in continua di semilavorati lastriformi termoplastici per una successiva termoformatura, caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di: - rotazione in continua di una giostra (41) attorno ad un asse centrale (H), detta giostra avendo una pluralità di teste di riscaldamento (42) radialmente distanziate da detto asse centrale; - in corrispondenza di una prima zona periferica (43) esterna a detta giostra, alimentazione a dette teste di riscaldamento di semilavorati last riformi termoplastici, in modo che ciascuna testa di riscaldamento passante per detta prima zona riceva un rispettivo semilavorato lastriforme; - durante detta rotazione, trattenimento di detti semilavorati nelle rispettive teste di riscaldamento e applicazione di calore a detti semilavorati ; - rilascio di detti semilavorati lastriformi ad una seconda zona (44) attorno alla giostra che è angolarmente distanziata dalla prima zona (43).
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