ESTACIÓN DE ACONDICIONAMIENTO AUTOMÁTICO DE ALIMENTOS CONGELADOS

Campo de la invención

La presente invención se puede incluir dentro del sector alimentario, en particular, en el de alimentos congelados. De manera más concreta, el objeto de la presente invención se refiere a una estación de acondicionamiento de alimentos congelados, particularmente de hamburguesas congeladas, tanto de ternera, pollo, pavo, cerdo, así como también vegetales.

Antecedentes de la invención

En el sector alimentario, particularmente en el de preparación y envasado de alimentos previamente congelados, son conocidas instalaciones para encajado, en línea, de hamburguesas preparadas y ultracongeladas, de las que se destinan a gran distribución, así como a grandes puntos de venta, a lo largo de la geografía mundial, en las que se envasan las hamburguesas para ser enviadas al punto de venta, donde se finalizan.

El envasado de las hamburguesas congeladas resulta ser especialmente delicado, puesto que se realiza de forma manual, por medio de operarios en la propia línea de procesado de hamburguesas que se dedican al envasado manual de una cantidad determinada de unidades en cajas, bien en pilas orientadas horizontalmente o verticalmente, en el interior de las cajas.

Al tratarse de una tarea que se realiza en una instalación de elaboración y congelación de alimentos, las condiciones de trabajo son extremas, ya que implican, por una parte, trabajo a bajas temperaturas y, por otra parte, manipulación continuada de producto ultracongelado, lo que potencia la sensación de frío extremo de los operarios, incluso a pesar de estar protegidos con diferentes EPIs contra dichas condiciones, tales como guantes, batas, etc.

Por ello, en el sector, este tipo de puestos son especialmente críticos, por lo que se busca una optimización de los mismos, para que, por un sentido, se optimice la producción general, amortizando puestos de trabajo humanos que no aportan valor añadido, así como, desde el punto de vista meramente ergonómico, eliminar puestos de trabajo en condiciones críticas. Descripción somera de la invención

La presente invención resuelve los inconvenientes anteriormente descritos, por medio de una estación de acondicionamiento automático de un alimento congelado, por ejemplo, de hamburguesas congeladas, que permite aunar una automatización del envasado y también una optimización del contenido de los envases, generalmente cajas.

La estación de acondicionamiento comprende una o vahas posiciones de carga, alimentadas con cajas vacías por medio de un alimentador de cajas. Se dispone asimismo de al menos una báscula, preferentemente una única báscula en cada posición de carga correspondiente, para pesar automáticamente las cajas, y al menos un robot de carga dotado de una pinza para tomar agrupaciones, por ejemplo, pilas, del alimento congelado y trasladarlas a las cajas en las posiciones de carga, en sincronización con el alimentador. La estación de acondicionamiento está comandada para cargar las cajas a la baja, con el fin de que, tras la carga por medio del robot o los robots de carga, el peso de la caja no sea tan elevado que supere una consigna inferior predeterminada más una tolerancia predeterminada, es decir, no haya que retirar ninguna unidad individual del alimento congelado. En concreto, la configuración persigue que, al final de la carga mediante el o los robots de carga, las cajas cargadas tengan un peso seleccionado entre:

- igual o inferior a la consigna inferior; y

- superior a la consigna inferior en un valor no superior a la tolerancia, para no tener que retirar ninguna unidad individual del alimento congelado.

La estación de acondicionamiento comprende, además, ventajosamente, al menos un dosificador, para depositar automáticamente una o vahas unidades individuales del alimento congelado en las cajas cargadas. En este caso, la configuración persigue que, tras el depósito por parte del dosificador, el peso de la caja cargada sea igual o superior al de la consigna inferior predeterminada dentro de la tolerancia predeterminada.

La estación de acondicionamiento puede operar con alimentos congelados, en particular, con hamburguesas congeladas, de diversos formatos, con cajas de distintos tamaños y para distintos pesos, tanto en pilas verticales como horizontales, aunque con un solo formato a la vez. La carga del alimento congelado es automática, es decir, no requiere de intervención humana. Se carga el alimento congelado en las cajas según especificaciones previas: por número de unidades de alimento congelado (por ejemplo, hamburguesas), por espesor, es decir, altura total, de unidades apiladas, por peso, o por una combinación de varios o de todos ellos, es decir, llegando a número, altura y peso dentro de un rango previamente especificado.

Se puede incluir, opcionalmente, un bastidor destinado a introducir en la caja, una vez en la posición de carga, antes de ser cargada, un patrón de cuadrícula que compartimenta la caja en celdas, y por tanto define un formato de carga predeterminado, para facilitar su llenado. De esta manera, se simplifica la carga ordenada del producto congelado en la caja, ya que el robot de carga puede depositar en la caja, en las celdas, los productos congelados según una disposición predeterminada según la configuración del patrón de cuadrícula. Asimismo, el bastidor puede estar configurado para sujetar un revestimiento dentro de la caja, por lo general una bolsa de plástico, sin que se colapse o se caiga hacia adentro de la caja.

Se consigue una automatización de la carga con precisión y velocidad, así como cumplir con las especificaciones de cantidad y peso, sin operaciones manuales, como retirada, desde la caja cargada, de unidades individuales de alimento congelado, por exceso de peso.

Breve descripción de las figuras

Las anteriores y otras ventajas y características se entenderán más completamente a partir de la siguiente descripción detallada de realizaciones, con referencia a las siguientes figuras, que deben considerarse de una manera ilustrativa y no limitativa.

La figura 1 muestra una vista esquemática en perspectiva superior de la estación de acondicionamiento de la presente invención.

La figura 2 muestra un detalle del soporte y la formación de sub-pilas.

La figura 3 muestra un detalle de una de las pinzas.

La figura 4 ¡lustra un detalle del bastidor y el patrón de cuadrícula.

Listado de referencias:

1 Alimento congelado / hamburguesas congeladas

2 Cajas 3 Agrupaciones I pilas

4 Cinta transportadora

5 Agrupador / apilador

6 Soportes de hamburguesas apiladas

7 Alimentador de cajas vacias

8 Posiciones de carga

9 Robot de carga

10 Pinza

11 Sub-pilas

12 Medios de separación

13 Uñas

14 Compuerta lateral

15 Compuerta inferior

16 Actuador

17 Bastidor

18 Patrón de cuadrícula

19 Revestimiento / bolsa de plástico

20 Dosificador

21 Depósito

22 Placa superior

23 Placa inferior

24 Taladros pasantes superiores

25 Pisador

26 Celdas

27 Armazón

28 Porciones tubulares interiores

29 Primer accionamiento

30 Bielas

31 Cierre

32 Segundo accionamiento

33 Láser

34 Medidor

Descripción detallada de la invención Seguidamente se ofrece, con ayuda de las figuras adjuntas 1-4 antes referidas, una descripción en detalle de un ejemplo de realización preferente, de acuerdo con un primer aspecto de la invención, de una estación de acondicionamiento automático de productos congelados (1) que, sin pérdida de generalidad, son hamburguesas (1) congeladas.

En el ejemplo representado que se explicará seguidamente, la estación de acondicionamiento de la invención se encuentra en una instalación de fabricación de hamburguesas (1) congeladas, donde las hamburguesas (1), preferentemente, primero son conformadas y después congeladas, de modo que a la estación de acondicionamiento llegan en estado congelado, para ser envasadas en cajas (2) cumpliendo unas condiciones de peso predeterminadas. Para ello, la estación de acondicionamiento comprende las siguientes dos subestaciones:

- una subestación de envasado, en la que automáticamente se cargan en las cajas (2) agrupaciones (3) de hamburguesas congeladas; y

- una subestación de finalización, en la que automáticamente se comprueba el peso de las cajas (2) cargadas de hamburguesas (1) congeladas y, en su caso, se ajusta dicho peso mediante incorporación de alguna hamburguesa (1) congelada suelta.

En la instalación de fabricación, se preparan hamburguesas (1) y posteriormente se congelan. Las hamburguesas (1) congeladas pasan por un sistema de verificación por visión (no mostrado en las figuras) que comprueba requisitos de formato previamente especificados, tales como forma, dimensiones cartesianas y espesor, y separa las hamburguesas (1) congeladas en aceptadas y rechazadas, en función de criterios preestablecidos. La verificación por visión puede realizarse después de congelar las hamburguesas (1), como se acaba de explicar, aunque es preferible hacerlo también antes del congelado. En general, es importante realizar una verificación por visión tanto antes como después del congelado, por razones distintas. En particular, la verificación por visión resulta más importante después de congelar porque las hamburguesas (1) se pueden romper y deformar durante la congelación, lo que causaría problemas para el funcionamiento de la estación.

Las hamburguesas (1) congeladas y, en su caso, verificadas, son transportadas, en cintas transportadoras (4), para que lleguen, de manera alineada y ordenada, hacia la subestación de envasado.

La subestación de envasado comprende un agrupador (5), tal que un apilador (5), que recibe hamburguesas (1) congeladas, por ejemplo, a través de las cintas transportadoras (4), y forma una o vahas agrupaciones (3), tal que pilas (3), con las hamburguesas (1) congeladas recibidas, que quedan soportadas en respectivos soportes (6), que están preferentemente inclinados. El número de agrupaciones (3), en concreto, de pilas (3) puede depender de las dimensiones de las hamburguesas (1). En las figuras, a modo de ejemplo, el agrupador (5) representado forma cinco pilas (3).

La subestación de envasado comprende adicionalmente al menos un alimentador (7) para alimentar cajas (2) vacías a una o vahas posiciones de carga (8) de la subestación de envasado. El alimentador (7) puede ser, sin pérdida de generalidad, bien del tipo que alimenta cajas (2) ya formadas, o bien puede ser del tipo que alimenta planchas de cartón y forma las cajas (2).

Asimismo, la subestación de envasado incluye al menos un robot de carga (9) dotado de una pinza (10) para tomar sub-pilas (11) de hamburguesas (1) de las pilas (3) y trasladarlas a las cajas (1), en sincronización con el alimentador (7). En la realización mostrada, se disponen, a modo de ejemplo, dos robots de carga (9), dispuestos a ambos lados de un único alimentador (7), así como dos posiciones de carga (8), para permitir trabajo simultáneo de los dos robots de carga (9). La invención es aplicable, sin pérdida de generalidad, para el caso de un único robot de carga (9), así como para más de dos robots de carga (9), por ejemplo, tres robots de carga (9).

De manera preferente, la subestación de envasado dispone de medios detectores (no mostrados) para determinar el número de hamburguesas (1) apiladas en cada pila (3) y el espesor, es decir, la altura, total de cada pila (3). Cuando el número de hamburguesas (1) y la altura de la pila (3) cumplen requisitos de apilamiento predeterminados, por ejemplo, la pila (3) alcanza un número de hamburguesas (1) preestablecido, o una altura máxima predeterminada, unos medios de separación (12) aíslan las hamburguesas (1) de dicha pila (3), que forman una sub-pila (11), separándolas del resto de hamburguesas (1) de la pila (3). Los medios de separación (12) pueden incluir uñas (13) instaladas en los soportes (6), que desplazan hacia arriba las sub-pilas (11), independizándolas de la pila (3) que se está continuamente formando a medida que es alimentada con hamburguesas (1).

En ese momento la pinza (10) del robot de carga (9) atrapa la sub-pila (11) y la introduce en la caja (2). De manera preferente, la pinza (10) comprende una compuerta lateral (14) que se cierra envolviendo la sub-pila (11). Si las hamburguesas (1) se depositan en la caja (2) en horizontal, la compuerta lateral (14) se abre para dejar caer en la caja (2) las hamburguesas

(1) de la sub-pila (11). Si es en vertical, la pinza (10) dispone de una compuerta inferior (15) que se abre para dejar caer las hamburguesas (1). Normalmente, cualquier formato de caja

(2) está destinado a ser llenado solo en horizontal o solo en vertical, aunque el robot de carga (9) preferentemente está configurado para carga horizontal y para carga vertical, por ejemplo, incluyendo tanto la compuerta lateral (14) como la compuerta inferior (15). La pinza (10) puede ser configurada de manera apropiada en función de la forma concreta de las hamburguesas (1). Por ejemplo, puede configurarse para atrapar hamburguesas (1) redondas, así como hamburguesas (1) ovaladas.

Las figuras muestran un ejemplo preferente de funcionamiento de la pinza (10), que se explica seguidamente. Cada pinza (10) dispone de un armazón (27) tubular exterior, y de dos porciones tubulares (28) interiores, concéntricas al armazón (27), y desplazables, por medio de un primer accionamiento (29), tal que de bielas (30), para abrir la compuerta lateral (14), lo cual permite acercar la pinza (10) a las sub-pilas (11) y atrapar dichas sub-pilas (11), y después cerrar la compuerta lateral (14), para retener, sin dañar, las hamburguesas (1) congeladas. Esta configuración sirve también para descargar las sub-pilas (11) en caso de llenado horizontal, según se ha explicado anteriormente; bastaría con disponer la pinza (10) en horizontal sobre la caja (2) y abrir la compuerta lateral (14). Para el caso de llenado vertical, la pinza (10) puede incluir, además un cierre (31) para abrir y cerrar la compuerta inferior (15), por medio de un segundo accionamiento (32). Cuando la pinza (10) está cargada, es desplazada hacia la caja (2), disponiéndose sobre la vertical de la caja (2), en su caso, en su posición correspondiente, momento en que el segundo accionamiento (32) acciona el cierre (31) para abrir la compuerta inferior (15) y dejar caer la sub-pila (11). El interior de las porciones tubulares (28) está diseñado y dimensionado para que la caída de las hamburguesas (1) se haga totalmente de forma vertical, evitando rozamientos en las paredes, además de absorber diferencias de tolerancia de las hamburguesas (1), haciendo coincidir dichas tolerancias, en su caso, con las del patrón de cuadrícula (18), para evitar atascos en la carga de la caja (2).

En el ejemplo representado en las figuras, cuando la sub-pila (11) crece según se van acumulando hamburguesas (1) congeladas en el soporte (6), un láser (33) emitido por un medidor (34) va midiendo la posición de un tope de la sub-pila (11), de modo que, cuando llega a una posición predeterminada, se actúan los medios de separación (12), en su caso, la uña (13), mediante una señal enviada por el medidor (34) a un actuador (16) empujando la uña (13) hacia la sub-pila (11) y así separando dicha sub-pila (11) en dos partes, de modo que, según se ha explicado anteriormente, la pinza (10) del robot de carga (9) realiza la operación de recogida de la sub-pila (11) desde esa posición en el soporte (6) para realizar el resto de la operación de carga.

El robot de carga (9) deposita en la caja (2) sub-pilas (11) de hamburguesas (1) en función de parámetros preestablecidos que se refieren al número de hamburguesas (1) cargadas y al peso de la caja (2) cargada. Por ejemplo, tanto el número de hamburguesas (1) como el peso de la caja (2) cargada pueden estar dentro de un rango preestablecido. En este sentido, la subestación de envasado puede incluir además una báscula de envasado (no mostrada) para pesar la caja (2) a medida que se va llenando.

De manera opcional, la subestación de envasado incluye además un bastidor (17) destinado a introducir en la caja (2), una vez en la posición de carga (8), antes de ser cargada, un patrón de cuadrícula (18) con celdas (26) que define un formato de carga predeterminado, para compartimentar la caja (2) y facilitar su llenado. De esta manera, se simplifica la carga ordenada de las hamburguesas (1) en la caja (2), ya que el robot de carga (9) puede depositar alternativamente una sub-pila (11) en cada compartimento generado por el patrón de cuadrícula (18). El bastidor (17) puede estar opcionalmente configurado para sujetar un revestimiento (19) dentro de la caja (2), comúnmente una bolsa (19) de plástico, sin que se colapse o se caiga hacia adentro de la caja (2), donde por ejemplo, el bastidor puede incluir un pisador (25) para sujetar el revestimiento (19). La presencia del bastidor (17) y el patrón de cuadrícula (18) permite cumplir con dos funciones. En primer lugar, el patrón de cuadrícula

(18), junto con sus celdas (26), están configurados según con el formato de carga para la caja (2) seleccionada y de acuerdo a como se desea que el producto vaya cargado en esa caja (2) en particular. Asimismo, las celdas (26), además servir de guía para que las hamburguesas (1) congeladas entren, es decir, caigan, en la caja (2) en su lugar correcto durante la operación de carga, también mantienen, una vez cargadas, las hamburguesas (1) congeladas en su posición correcta, para evitar que las sub-pilas (11) se derrumben y, por tanto, interfieran con las subsiguientes operaciones de carga de hamburguesas (1) congeladas en las celdas (26) que todavía están vacías a la espera de ser cargadas. En segundo lugar, el bastidor (17), además de sostener el patrón de cuadrícula (18) en posición correcta y permitir que sube y baje según el ciclo en que se esté durante la operación de la carga, también sujeta la bolsa

(19) en el interior de la caja (2) por los bordes superiores de la caja (2). Esta sujeción es importante para evitar que la bolsa (2) colapse hacia adentro de la caja (2) en caso de que la bolsa (19) no estuviera perfectamente puesta dentro de la caja (2) o que hubiera espacios de aire entre el lado interior de la caja (2) y la bolsa (19), como suele ocurrir cuando se pone una bolsa (19) de plástico en un receptáculo.

Por su parte, la subestación de finalización contiene una báscula de finalización (no mostrada), que pesa la caja (2) cargada en la estación de finalización, y un dosificador (20), que está configurado para introducir un número exacto de hamburguesas (1) congeladas en las cajas (2) cargadas tras la carga por parte del robot de carga (9). La subestación está programada para cargar las cajas (2) ligeramente a la baja, es decir, para que el número de hamburguesas (1) y / o la longitud de la sub-pila (11) tomados por el robot de carga (9) en cada operación sean tales que el peso de la caja (2) al final de la carga no supere una determinada consigna tanto como para que sea necesario retirar hamburguesas (1) congeladas individuales. Sin embargo, la estación de finalización está programada para que el peso de la caja (2) después de la carga mediante el robot de carga (9) sea no inferior, es decir, sea igual o superior, a un valor de peso predeterminado. Esto permite que, una vez pesada la caja (2) por parte de la báscula de finalización, no sea necesario retirar (manualmente) hamburguesas (1) congeladas de la caja cargada, sino únicamente, en su caso, añadir hamburguesas (1) individuales (es decir, en el número exacto necesario) por medio del dosificador (20).

De manera preferente, la báscula de envasado es la misma que la báscula de finalización. En particular, a partir de la discrepancia en peso, la estación determina cuántas hamburguesas (1) es necesario incluir por parte del dosificador (20).

En las figuras se muestra la caja (2) cargada en la subestación de envasado es trasladada hasta la posición del dosificador (20). Alternativamente, aunque no está representado, el dosificador (20) puede estar dispuesto como para introducir hamburguesas (1) en la caja cargada (2) en la posición de carga (8), sin necesidad de desplazar la caja (2) cargada.

En las figuras se representa un único dosificador (20), aunque en otras realizaciones puede haber vahos dosificadores (20) en coordinación con los robots de carga (9).

Asimismo, de manera preferente, el dosificador (20) está configurado para ser cargado por el robot de carga (9). Por ejemplo, el dosificador (20) contiene un depósito (21), por ejemplo, un depósito (21) vertical, que es cargado, por ejemplo, en vertical por el robot de carga (9). A modo de ejemplo, tal como se ¡lustra en las figuras, el dosificador (20) comprende dos placas (22, 23) superpuestas, por ejemplo, dos placas (22, 23) circulares, una placa superior (22) con una pluralidad de taladros pasantes superiores (24) para alojar hamburguesas (1) congeladas provenientes del depósito (21), y una placa inferior (23), con al menos un taladro pasante inferior (no mostrado) para dejar caer la hamburguesa (1) congelada en la caja (2) cargada. La placa superior (22) es giratoria respecto de la placa inferior (23), según un eje vertical coaxial a las dos placas (22, 23), para enfrentar las hamburguesas (1) con el taladro pasante inferior y, preferentemente, a la vez, giratoria respecto del depósito (21), para recibir hamburguesas (1) desde el depósito (21) en los taladros pasantes superiores (24).

Por otra parte, de manera opcional, el dosificador (20) incorpora un medidor de tiempo (no mostrado) que determina el tiempo de permanencia de las hamburguesas (1) congeladas en el depósito (21). Esto es importante debido a consideraciones de tipo sanitario. Las hamburguesas (1) solo deben permanecer en el depósito (21) un tiempo máximo predeterminado, transcurrido el cual hay que deshacerse de ellas, media hora, por ejemplo. El medidor de tiempo está asociado con un avisador (no mostrado), que muestra el tiempo de permanencia y/o emite mensajes de alarma, informando de que el tiempo máximo predeterminado se acerca o ha sido rebasado.