ITTO20130524A1 - Gruppo di posaggio - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale dal titolo:

“Gruppo di posaggioâ€

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Campo dell’invenzione

La presente invenzione riguarda un gruppo di posaggio destinato ad essere impiegato in una macchina per la saldatura ad ultrasuoni. Con i termini “gruppo di posaggio†si intende il gruppo di appoggio di una macchina di saldatura ad ultrasuoni su cui vengono disposti un primo e un secondo elemento da saldare insieme e contro cui tali elementi vengono premuti dal sonotrodo della macchina di saldatura.

La presente invenzione riguarda in particolare un gruppo di posaggio comprendente:

- un organo di ricezione di detto primo e secondo elemento, presentante una superficie di riscontro su cui si dispongono detti primo e secondo elemento per essere premuti fra detta superficie di riscontro e detto sonotrodo,

- una base stazionaria, e

- mezzi di posizionamento interposti fra detto organo di ricezione e detta base, per orientare nello spazio detta superficie di riscontro.

Problema tecnico generale

La tecnica della saldatura ad ultrasuoni richiede che le parti da collegare insieme siano premute fra il sonotrodo e la superficie di riscontro del gruppo di posaggio, in modo uniforme su tutta la loro area di reciproco accoppiamento. Tuttavia, eventuali scostamenti dalla geometria di riferimento delle parti da collegare, oppure degli organi della stessa macchina di saldatura, ad esempio dovuti alle tolleranze di produzione di tali parti, o all'usura degli organi della macchina, possono impedire di realizzare tale condizione.

I mezzi di posizionamento sopra citati consentono di orientare nello spazio la superficie di riscontro del gruppo di posaggio, in modo da compensare gli scostamenti geometrici menzionati e poter quindi premere in maniera omogenea le parti da saldare, sulla loro intera area di accoppiamento.

Un gruppo di posaggio del tipo sopra indicato à ̈ ad esempio descritto nella domanda di brevetto europeo EP0344137A1. In tale gruppo di posaggio i mezzi di posizionamento sono costituiti da due superfici di geometria sferica, fra cui à ̈ possibile introdurre aria in pressione per formare un cuscinetto d'aria atto a consentire un movimento relativo fra le due superfici sostanzialmente in assenza di attriti. In tale condizione, le superfici possono essere movimentate l’una rispetto all’altra per regolare la posizione del gruppo di posaggio. Una volta raggiunta la corretta posizione, le due superfici vengono nuovamente portate a contatto fra loro, e il sonotrodo avvia a quel punto l’operazione di saldatura.

Scopo e sommario dell’invenzione

Nell'ambito tecnico in questione à ̈ comunque ancora sentita l'esigenza di un gruppo di posaggio che consenta non solo di orientare la superficie di riscontro per compensare gli scostamenti geometrici indicati, ma anche che sia in grado di limitare la forza di pressione esercitabile contro tale superficie dal sonotrodo, e che sia al contempo costruttivamente semplice e facile da assemblare.

La presente invenzione si propone di raggiungere almeno uno dei suddetti scopi tramite un gruppo di posaggio presentante le caratteristiche richiamate nella rivendicazione 1.

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

Breve descrizione dei disegni

L’invenzione sarà ora descritta a puro titolo di esempio non limitativo con riferimento alle rappresentazioni annesse nelle quali:

- la figura 1 rappresenta una vista prospettica di due gruppi di posaggio secondo una forma di attuazione della presente invenzione;

- la figura 1A rappresenta un esempio di confezione saldabile con l’ausilio del gruppo di posaggio qui descritto;

- la figura 2 rappresenta una vista prospettica in esploso dei gruppi di posaggio di figura 1;

- la figura 3 rappresenta una vista assonometrica del supporto dei gruppi di posaggio di figura 1;

- la figura 4 rappresenta una vista in proiezione dall'alto di un elemento dei mezzi di posizionamento del gruppo di posaggio qui descritto;

- le figure 5a e 5b illustrano, rispettivamente secondo una vista in proiezione dall'alto e laterale, l'organo di ricezione del gruppo di posaggio qui descritto; - la figura 6 rappresenta una vista in proiezione laterale, parzialmente sezionata, del gruppo di posaggio qui descritto;

- la figura 7 rappresenta una vista assonometrica dall'alto dei due gruppi di posaggio di figura 1 in una condizione di estrazione delle parti saldate.

Descrizione dettagliata dell’invenzione

Nella seguente descrizione sono illustrati vari dettagli specifici finalizzati ad una approfondita comprensione delle forme di attuazione. Le forme di attuazione possono essere realizzate senza uno o più dei dettagli specifici, o con altri metodi, componenti o materiali ecc. In altri casi, strutture materiali o operazioni noti non sono mostrati o descritti in dettaglio per evitare di rendere oscuri vari aspetti della forma di attuazione.

I riferimenti qui utilizzati sono soltanto per comodità e non definiscono dunque l'ambito di tutela o la portata delle forme di attuazione.

Con riferimento alle figure, con il numero di riferimento 10 viene indicato un gruppo di posaggio destinato ad essere impiegato in una macchina di saldatura ad ultrasuoni, in cooperazione con un sonotrodo 200 di tale macchina.

In generale, il gruppo di posaggio qui descritto comprende:

- un organo di ricezione 2 per alloggiare un primo ed un secondo elemento da collegare insieme, il quale presenta una superficie di riscontro 2A su cui tali elementi si dispongono per essere premuti fra tale superficie e il sonotrodo;

- una base stazionaria 8; e

- mezzi di posizionamento interposti fra detto organo di ricezione e detta base, per orientare nello spazio detta superficie di riscontro.

Si noti che il gruppo di posaggio qui descritto può essere destinato ad una qualsiasi applicazione della saldatura ad ultrasuoni, essendo suscettibile di essere adattato ai diversi impieghi mantenendo comunque le sue caratteristiche essenziali che risulteranno evidenti nel seguito.

Ad ogni modo, il gruppo di posaggio qui descritto à ̈ stato pensato specificatamente per la saldatura ad ultrasuoni di confezioni termoplastiche.

In tale applicazione, i due elementi da saldare sono solitamente due fogli di incarto, o un contenitore e un film di chiusura del contenitore, o un contenitore e un coperchio, o ancora due involucri a semiguscio, ecc., i quali formano insieme la confezione.

In proposito, la figura 1A illustra, a titolo di esempio, una confezione 100 contenente un prodotto P, formata da un primo ed un secondo semiguscio 101, 102, collegati fra loro in corrispondenza delle loro flange periferiche combacianti 101A, 102A, che vengono saldate insieme tramite appunto tecnologia ad ultrasuoni. Per i motivi che risulteranno evidenti nel seguito, l'impiego del gruppo di posaggio qui descritto risulta particolarmente vantaggioso proprio in applicazioni di questo tipo, in cui i due elementi da collegare insieme vengono saldati lungo una zona che si estende secondo una traiettoria anulare chiusa.

Il gruppo di posaggio 10 illustrato nelle figure risulta predisposto proprio per essere impiegato nella saldatura della confezione 100 illustrata in Figura 1A.

In varie forme di attuazione, così come in quella illustrata, l'organo di ricezione 2 presenta un corpo prismatico 4A, recante una cavità 4A’ per alloggiare uno dei due elementi da saldare, nell’esempio illustrato il semiguscio 101, su cui à ̈ disposto l’altro elemento, nell’esempio il semiguscio 102. Sul corpo 4A à ̈ fissata, tramite viti, una piastra 4B dotata centralmente di una apertura 4B’ di profilo corrispondente a quello della bocca superiore della cavità 4A’; attorno all'apertura 4B’ la piastra 4B presenta un bordo rialzato definente superiormente la superficie di riscontro 2A del gruppo di posaggio. Su tale superficie vanno a posarsi le parti da saldare insieme, nell’esempio le flange 101A, 102A.

Come accennato sopra, l'organo di ricezione 2 Ã ̈ montato sulla base 8 tramite l'interposizione dei mezzi di posizionamento.

In generale, tali mezzi di posizionamento comprendono (si veda la figura 6):

- un organo di supporto 6 avente camera cilindrica C’ delimitata da una parete 14A mobile lungo una direzione parallela, o coincidente, con la direzione assiale di detta camera, e collegabile a mezzi pneumatici affinché la forza di pressione esercitata dall’aria su detta parete mobile possa contrastare l'azione di spinta del sonotrodo contro la superficie di riscontro 2A del gruppo di posaggio;

- un organo di collegamento 22 a superfici di geometria sferica, per orientare detta direzione di movimento di detta parete mobile, rispetto a detta base o a detta superficie di riscontro. Si noti che il termine “cilindrica†à ̈ qui utilizzato per identificare una qualsiasi camera presentante una sezione trasversale costante su tutta la sua altezza, qualunque sia la specifica forma di tale sezione.

Come verrà descritto più nel dettaglio nel seguito, i mezzi di posizionamento qui descritti sono in grado di esercitare un'azione combinata di aggiustamento della posizione della superficie di riscontro, e di controllo della forza di pressione con cui il sonotrodo preme contro tale superficie.

La Richiedente ha rilevato che tale azione combinata consente di migliorare notevolmente la qualità della saldatura ottenuta, soprattutto nei casi in cui la zona di saldatura corre lungo traiettorie relativamente estese, come le traiettorie anulari della zona di saldatura della confezione illustrata in figura 1A. La saldatura ottenuta à ̈ infatti caratterizzata da una forza di adesione costante lungo l’intera zona di saldatura ed inferiore ad un valore predeterminato, assicurando così, da un lato, la chiusura completa della confezione, e, dall’altro, che il consumatore possa agevolmente aprire la confezione applicando una forza parimenti costante e relativamente contenuta.

In varie forme di attuazione, così come in quella illustrata, l’organo di supporto comprende un blocco 12, costituito da un corpo prismatico presentante un lato di sommità 12A, rivolto verso l'organo di ricezione 2, e un lato di base 12B, rivolto verso la base 8. Il lato di sommità 12A reca una cavità cilindrica 16’, che viene impegnata da una porzione inferiore 14 di geometria corrispondente, del corpo 4A. La faccia inferiore della porzione 14 costituisce la parete mobile 14A sopra menzionata e definisce insieme alla cavità 16’ la camera cilindrica C’ dei mezzi di posizionamento qui descritti (si veda la figura 6).

La camera in questione à ̈ collegabile, tramite un foro 18’ ricavato su una parete laterale del blocco 12, a mezzi pneumatici atti ad introdurre aria in pressione nella camera, di cui nelle figure sono visibili solamente i connettori 150. Come si vedrà nel seguito, l'aria in pressione ha il compito di esercitare sulla parete mobile 14A una forza di contrasto all'azione di spinta del sonotrodo.

In varie forme di attuazione, così come in quella illustrata, il lato inferiore 12B del blocco 12 poggia sull'organo di collegamento 22, il quale a sua volta poggia sulla base 8. L’organo di collegamento 22 consente al blocco 12 di orientare nello spazio la superficie di riscontro 2A. Si noti che il baricentro dell’area della parete mobile 14A à ̈ idealmente collegato al centro geometrico delle superfici sferiche dell’organo di collegamento 22 da una retta che à ̈ parallela alla direzione di movimento di tale parete mobile.

In forme di attuazione particolarmente preferite, così come in quella illustrata (si veda la figura 4), la cavità cilindrica 16’ si estende, nella direzione ortogonale alla sua direzione assiale, lungo una traiettoria chiusa ad anello, preferibilmente individuata da due tratti lunghi rettilinei 16’A, paralleli alle pareti longitudinali del blocco 12, e da due archi di circonferenza 16’B contrapposti, che collegano fra loro le estremità corrispondenti dei due tratti 16’A. La porzione inferiore 14 del corpo 4A presenta una conformazione tubolare di geometria corrispondente.

In varie forme di attuazione, così come in quella illustrata (si vedano le figure 2 e 6), l’organo di collegamento 22 à ̈ formato da un primo e un secondo gruppo 22A, 22B, i quali sono rispettivamente associati al lato inferiore 12B e al lato superiore 12A del blocco 12. In particolare, il primo gruppo 22A à ̈ ricevuto in una cavità centrale 24’ ricavata sul lato inferiore 12B del blocco 12, in una posizione che, in una vista in sezione secondo un piano orizzontale, risulta interna alla forma ad anello definita dalla cavità 16’. Il secondo gruppo 22B risulta, invece, ricevuto in una cavità 26’ del lato superiore 12A, che si trova in una posizione corrispondente alla cavità 24’. Le due cavità 24’ e 26’ individuano insieme una parete interna 32 del blocco 12, definente il fondo di entrambe le due cavità, la quale à ̈ forata centralmente.

I due gruppi 22A e 22B dell'organo di collegamento sono forati, e vengono attraversati da una vite 28, la cui estremità filettata impegna un foro filettato 8’ ricavato sulla base 8, e la cui testa preme contro la base 8, l’assieme costituito dal primo e secondo gruppo 22A e 22B, e dalla parete 32 fra essi interposta. La parete 32 risulta quindi serrata fra i due gruppi 22A, 22B, di modo che il blocco 12 possa seguire solo i movimenti di oscillazione consentiti dall’organo 22. In proposito, il primo e secondo gruppo 22A e 22B comprendono entrambi una coppia di elementi a reciproco contatto in corrispondenza di rispettive superfici di geometria sferica, i quali possono variare la loro posizione relativa scorrendo l’uno sull’altro lungo tali superfici. In entrambi i gruppi, uno dei due elementi à ̈ a contatto con la parete 32, mentre l’altro elemento poggia sulla base 8, nel primo gruppo 22A, o risulta impegnato dalla testa della vite 28, nel secondo gruppo 22B. Pertanto, la parete 32 seguirà il movimento dei due elementi a contatto con essa rispetto agli altri due elementi solidali alla vite 28 e alla base 8.

La figura 2 illustra in modo schematico la modalità di assemblaggio del gruppo di posaggio qui descritto. Si noti che nella forma di attuazione illustrata la base 8 à ̈ costituita da un'unica piastra atta a supportare due organi di ricezione 2 distinti.

L'assemblaggio del gruppo di posaggio prevede di disporre il primo gruppo 22A dell'organo di collegamento sulla piastra 8, e, successivamente, di montare il blocco 12 sul gruppo 22A, il secondo gruppo 22B nella cavità 26’ del blocco 12, e, quindi, di fissare tale assieme alla base 8, tramite la vite 28. Il corpo 4A insieme alla sua piastra 4B viene quindi montato sul blocco 12, inserendo la porzione tubolare 14 nella cavità 16’. Il blocco 12 e il corpo 4A vengono infine collegati tramite viti 34, le quali attraversano il blocco 12 e impegnano con la loro estremità filettata fori ricavati sul lato inferiore del corpo 4A. Le viti 34 presentano una lunghezza tale da consentire comunque, una volta avvitate in tali fori, un movimento verticale del corpo 4A rispetto al blocco 12, affinché la parete 14A possa appunto risultare mobile all’interno della cavità 16’; il fine corsa di tale movimento à ̈ determinato, verso il basso, dal corpo 4A che va in battuta contro il blocco 12, e, verso l’alto, dalle teste delle viti 34 che vanno in battuta contro il fondo di sedi 38 ricavate nel blocco 12.

Il funzionamento del gruppo di posaggio qui descritto prevede di introdurre aria ad una data pressione nella camera cilindrica del blocco 12. L'aria in pressione solleva il corpo 4A rispetto al blocco 12, di una distanza variabile con il variare della pressione dell’aria e con limite massimo la posizione di fine corsa sopra menzionata. Col gruppo di posaggio 10 in tale condizione, il sonotrodo 200 si abbassa, e va a premere contro la superficie di riscontro 2A le parti da unire, nell’esempio illustrato le flange 101A, 102A dei due semigusci 101, 102. In caso di disallineamento fra tali parti e il sonotrodo, quest’ultimo entrerà inizialmente a contatto solo con le porzioni più elevate di queste, e ciò determinerà un movimento di oscillazione dell’organo di ricezione – possibile grazie all'organo di collegamento 22 – che porterà ad annullare qualsiasi disallineamento.

Una volta a contatto con le parti da unire, il sonotrodo inizia a vibrare generando calore in corrispondenza della loro zona di interfaccia e innescando così il processo di adesione di tali parti.

Durante l’intera operazione di saldatura, la camera cilindrica C’ viene costantemente mantenuta in pressione, col corpo 4A che galleggia su di essa: pertanto, qualsiasi forza di spinta da parte del sonotrodo, superiore alla forza di contrasto esercitata dall'aria contro la parete mobile 14A, determinerà l'abbassamento del corpo 4A, rendendo così inefficace l’azione di pressione del sonotrodo.

Regolando la pressione dell'aria introdotta nella camera C’, à ̈ dunque possibile stabilire il valore di pressione massimo al di sopra del quale il sonotrodo non può operare. In tal modo, si può controllare la forza di adesione fra le parti saldate in maniera semplice e completamente affidabile.

In forme di attuazione preferite, il gruppo di posaggio può, inoltre, comprendere uno o più passaggi che attraversano l'intero gruppo, a partire dal lato inferiore della base 8 fino a sfociare nella cavità 4A’ dell’organo di ricezione, e che sono individuati da fori 42’ ricavati in ciascuno degli elementi costituenti il gruppo di posaggio. Tali passaggi sono destinati ad essere attraversati da mezzi estrattori della macchina di saldatura (rappresentati in figura 7 come perni 300) che, al termine dell'operazione di saldatura, si muovono verso l'alto all'interno di tali passaggi, per espellere dalla cavità 4A’ la confezione appena saldata. In forme di attuazione preferite, così come in quella illustrata, tali passaggi sono due, e si estendono ai lati opposti dell'organo di collegamento 22, in posizioni interne alla traiettoria anulare definita dalla cavità 16’.

Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, i particolari di realizzazione e le forme di attuazione potranno variare, anche in modo significativo, rispetto a quanto qui illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione, così come definito dalle rivendicazioni annesse.

In particolare, la disposizione reciproca fra l’organo di supporto e l’organo di collegamento, che nelle forme di attuazione sopra discusse, prevede l’organo di collegamento a contatto con la base e l’organo di supporto disposto sopra l’organo di collegamento, potrà anche variare e prevedere, al contrario, l’organo di supporto a contatto con la base e l’organo di collegamento sopra l’organo di supporto.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Gruppo di posaggio destinato ad essere impiegato in una macchina per la saldatura ad ultrasuoni comprendente un sonotrodo atto a premere un primo e un secondo elemento da saldare insieme contro detto gruppo di posaggio, detto gruppo comprendendo: - un organo di ricezione (2) per alloggiare detti primo e secondo elemento, il quale presenta una superficie di riscontro (2A) su cui tali elementi si dispongono per essere premuti fra detta superficie di riscontro e detto sonotrodo; - una base stazionaria (8); e - mezzi di posizionamento interposti fra detto organo di ricezione e detta base, per orientare nello spazio detta superficie di riscontro, detto gruppo essendo caratterizzato dal fatto che detti mezzi di posizionamento comprendono: - un organo di supporto (6) avente una camera cilindrica (C’) delimitata da una parete (14A) mobile lungo una direzione parallela, o coincidente, con la direzione assiale di detta camera, e collegabile a mezzi pneumatici affinché la forza di pressione esercitata dall’aria su detta parete mobile possa contrastare l'azione di spinta del sonotrodo contro detta superficie di riscontro (2A); - un organo di collegamento (22) a superfici di geometria sferica, per orientare detta direzione di movimento di detta parete mobile, rispetto a detta base o a detta superficie di riscontro.
2. 2. Gruppo secondo la rivendicazione 1, in cui detta parete (14A) à ̈ mobile fra due posizioni di estremità individuate da rispettivi superfici di battuta solidali a detta base (6).
3. 3. Gruppo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni in cui detto organo di supporto comprende un blocco (12) interposto fra detto organo di ricezione (2) e detta base (8), recante, su un primo lato, una cavità cilindrica (16’), e, su un lato opposto, una sede di alloggiamento (24’) di detto organo di collegamento (22), e in cui detto organo di supporto comprende un corpo (14) di forma corrispondente a detta cavità cilindrica, che impegna in modo mobile detta cavità (16’).
4. 4. Gruppo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detta cavità (16’) si estende, nella direzione ortogonale alla sua direzione assiale, lungo una traiettoria chiusa, e in cui detta sede di alloggiamento di detto organo di collegamento à ̈ disposta in una posizione corrispondente all’area interna di detta traiettoria chiusa.
5. 5. Gruppo secondo la rivendicazione 4, in cui detta traiettoria chiusa presenta una forma anulare allungata.
6. 6. Gruppo secondo la rivendicazione 5, in cui detta traiettoria chiusa à ̈ individuata da due tratti lunghi rettilinei (16’A) e da due archi di circonferenza (16’B) contrapposti, che collegano fra loro le estremità corrispondenti dei due tratti rettilinei (16’A).
7. 7. Gruppo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 3 a 5, in cui il lato di sommità (12A) di detto blocco (12), rivolto verso detto organo di ricezione (2), reca detta cavità cilindrica (16’), e detto organo di ricezione presenta una porzione inferiore (14) che impegna detta cavità (16’), e la cui faccia inferiore definisce detta parete mobile (14A), e in cui il lato inferiore (12B) di detto blocco (12), rivolto verso detta base (8), reca detta sede di alloggiamento di detto organo di collegamento.
8. 8. Gruppo secondo la rivendicazione 7, in cui detta cavità cilindrica (16’) di detto blocco (12) si estende, nella direzione ortogonale alla sua direzione assiale, lungo una traiettoria chiusa, e in cui detto blocco (12) presenta una prima e una seconda cavità di alloggiamento (26’, 24’) rispettivamente su detti lato superiore e inferiore (12A, 12B), le quali si trovano in una posizione corrispondente all’area interna di detta traiettoria e definiscono una parete interna (32) di detto blocco (12), in cui detta seconda cavità di alloggiamento (24’) individua detta sede di alloggiamento e riceve un primo gruppo di collegamento (22A) di detto organo, che supporta detto blocco (12) mantenendolo in una posizione sollevata rispetto a detta base (8), in cui detto organo di collegamento comprende un secondo gruppo di collegamento (22B) ricevuto in detta prima cavità di alloggiamento (26’), detti primo e secondo gruppo (22A, 22B) serrando fra loro detta parete interna (32), e in cui detti primo e secondo gruppo (22A, 22B) comprendono entrambi una coppia di elementi a reciproco contatto in corrispondenza di rispettive superfici di geometria sferica, i quali possono variare la loro posizione relativa scorrendo l’uno sull’altro lungo tali superfici.