CN1767978A - 制造具有盖片和鼓胀部分的易开袋的机器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种生产袋型包装袋的成型—灌装—密封机，该机器包括：一孔结构形成工位；可选用的一鼓胀部分选择成型工位，用以热成形膨凸部分或鼓胀部分(17)；一加热和灌装工位(15)，用以形成下密封条和边密封条并对袋子进行灌装；以及一盖片形成工位，包括用于折叠盖片(19)和封合袋子盖片的内侧部分从而覆盖孔结构的装置。

Description

制造具有盖片和鼓胀部分的易开袋的机器

相关申请的相互参照

本申请要求以下申请的优先权：2002年12月13日提交的、题为“制造具有盖片和鼓胀部分的易开袋的机器(Machine to Make E-Z Open Pouch withFlap and Bulge)”的美国临时申请第60/433,007号，该申请的公开内容援引于此以供参考。

技术领域

本发明涉及制造囊(sachet)或袋(pouch)型包装袋(package)的机器和方法，所述囊或袋型包装袋类似于通常用于诸如调味番茄酱之类的调味品的包装，但也适用于其它产品。

背景技术

这里所描述的和要求保护的机器和方法的发明人也是囊或袋型包装袋新设计的发明人。美国专利第6,415,939号和美国专利申请第10/189,595号中描述和/或要求保护那些囊或袋型包装袋设计中的一些及其所用的薄膜。这两个文献的的公开内容援引于此以供参考。

美国专利US 6,415,939的附图62A到附图67显示了若干囊或袋型包装袋的例子，在所述包装袋围壁中或表面上有一出口孔的位置，该出口孔的位置被盖片覆盖。盖片覆盖出口位置处的出口或形成出口的结构。出口位置在包装袋形成盖片的围壁或表面的同一围壁中或表面上，盖片折叠起来，密封地附连在出口位置上或其周围，从而将薄膜同一表面的两个部分密封在一起。通过抬起盖片来开启出口。

人们需要运用高速生产设备来高效地生产这些及类似的包装袋。

发明内容

在本发明的某些具体实施例中，提供一种用来制造带有折叠盖片的囊或袋型包装袋的机器和方法。

在本发明的某些具体实施例中，提供了一种机器和工艺，用以制造各种尺寸的、与现有技术的囊或袋型包装袋类似的囊或袋型包装袋，只是本发明的机器能在所述囊的围壁或表面形成出口孔或出口形成结构(creating means)，所述的出口或出口形成结构被一盖片覆盖，并且密封地附在所述出口形成结构的同一表面之上或周围，可以通过掀起所述盖片来形成所述出口。本发明所提供的实施例中能生产出如美国专利第6,415,939号所描述和/或要求保护的包装袋。

本发明机器可以在所述包装袋的至少一围壁上形成鼓胀部分或膨凸部分，以利于其容积。人们也会认同，本机器的实施例可以处理那些比生产现有包装囊所用的薄膜更厚的薄膜(heavier gauge film)，这样的厚薄膜可用来使袋囊具有一定的刚性而保持特定形状。

附图说明

图1是示出根据本发明一实施例、采用发明原理的一机器的示意图；

图2是图1所示机器的上导辊的放大视图；

图3是图1所示机器的下导辊的放大视图；

图4是图1所示机器的牵引辊的放大视图；

图5是图1所示机器的纵切轧辊的放大视图；

图6A是图1所示机器的盖片形成***的放大视图，所示盖片形成***处于第一位置；

图6B是图1所示机器的盖片形成***的放大视图，所示盖片形成***处于第二位置；

图6C是图1所示机器的盖片形成***的放大视图，所示盖片形成***处于第三位置；

图6D是图1所示机器的盖片形成***的放大视图，所示盖片形成***处于第四位置；

图7A是图1所示盖片形成机的枢转折叠棒的放大端视图；

图7B是图7A所示枢转折叠棒的平面图；

图7C是图7A所示枢转折叠棒的前视图；

图7D是图1所示机器在工作行程期间的枢转折叠棒和固定折叠棒的侧视图；

图8A是图1所示机器的热封模之一的放大端视图；

图8B是图8A所示热封模的前视图；

图8C是图8A所示热封模的俯视图；

图9是割断及盖片形成工位的侧视图。

具体实施方式

根据本发明某些实施例的一机器能支撑和间歇地、可控地进给从成卷材料退绕下来的特定长度的包装材料、主要为塑料薄膜，包装材料具有一定的强度，即使加热至封合温度，也要能够由牵引辊换位(index)或牵引穿过所述机器。该机器由PLC控制，并且除了包括气动缸的气动装置以及真空泵或真空源之外，还配有用于对薄膜进行换位的伺服***或步进马达。人们会认同的是，下面所述的某些操作较佳的是在换位操作之间的间歇时段进行。

在图1中示出了采用发明原理的一高速形成-灌装-密封机。该机器从第一薄膜卷18A牵引出第一路薄膜，并从第二薄膜卷18B牵引出第二路薄膜。

一开始，第一路薄膜穿过包括固定薄膜预热器1和往复加热器1A的加热工位。该加热工位加热薄膜以形成鼓胀部分。接着，第一路薄膜进入鼓胀部分形成工位，该工位包括固定夹紧棒2A和真空形成鼓胀部分的模子。强制使薄膜塑料进入模子，以在薄膜上热成形一膨凸部分或鼓胀部分17。夹紧棒(或压板)2A上可覆有橡胶状的弹性层。因为加热工位加热薄膜以利于进行热成形，所以也可以就其看作是鼓胀部分形成工位的一部分。当然，机器的实施例也可以生产没有鼓胀部分或膨凸部分的袋子。

第二路薄膜进入出口形成工位，出口形成工位包括冲压两用装置(punchand die)9或其它装置，以在第二路薄膜上形成出口孔、刻痕线、裂纹线或其它孔形成结构。尽管也可以在其它时间形成孔、刻痕线、裂纹线或其它孔形成结构，但较佳的是在换位操作之间的间歇时段形成它们。接下来，在包括一组往复封合模(seal die)3的灌装-密封工位，进给第二路薄膜以与第一路薄膜相结合。

一灌装喷嘴15可在由垂直的热密封条界定的每个包装袋之间向下延伸，所述垂直的热密封条如图8A-8C所示位于往复封合模3之间。灌装喷嘴15连接于分配所要包装的可流动产品(例如调味番茄酱、洗发精或任何可能的其它物品)的灌装器。人们会认识到，在成型工位，一个封合模可以是固定的，而只有一个封合模往复运动。

在往复封合模组3合在一起而在各灌装喷嘴15周围形成方“U”形的一下密封条和一对平行的边密封条之后，包括灌装喷嘴15的灌装设备就向包装袋输入可流动产品。通过这种方式，封合模3将第一路薄膜和第二路薄膜封合起来，形成供灌装的袋子。

灌装设备将控制量的产品灌装到分配包装袋中的特定液位，在本实施例中该特定液位为不超过鼓胀部分的顶部。人们会认同的是，在此阶段包装袋有一段扁平的包装袋围壁16，该扁平段围壁最终将成为盖片和袋子的一部分。在每个换位操作中，封合模3的下表面产生一条两倍宽度的水平密封条，该密封条包括一袋子的下密封条且同时包括前一袋子的上密封条。也就是说，前一袋子(刚离开封合模的那个袋子)的产品包含区通过封合模3的下表面而完成顶部密封。

在接下去的换位操作中，在通过一组导辊20A、20B后，一组冷却模5致冷或冷却袋子的热密封条以固化它们。在下一个换位操作中，已经完成灌装和密封的物件在可能再次通过另外一组导辊21A、21B后，就在通过牵引辊工位时或通过之后，借助于从动轧切辊6(附图标示了纵切砧辊6A和纵切轧辊(slitting crush roller)6B)被牵引通过适当的纵切设备。牵引辊4(滚花金属牵引辊4A和橡胶牵引辊4B)通常较窄，因为它们较佳的是仅沿着狭窄的边密封条区域来牵引灌装好的袋子。我们可以看到，导辊组就设置在各垂直的热密封(在其形成后)之下。导辊还可以设置在冷却模之下，以保持所用不同薄膜的正确行进。

图2是上导辊的放大视图，上导辊包括上橡胶导辊20A和上不锈钢导辊20B。图3是下导辊的放大视图，下导辊包括下橡胶导辊21A和下不锈钢导辊21B。图4是牵引辊的放大视图，牵引辊包括滚花牵引辊4A和橡胶牵引辊4B。图5是纵切轧辊6B和纵切砧辊6A的放大视图。砧辊6A可以有槽以引导″V″形轧辊6B的轨迹。如图示，对每个轧辊6B都独立地弹性加载。

如图6A-6D的放大视图所示，在通过纵切轧辊后，随后的换位操作将完成纵切的袋子送入割断和盖片形成工位。通过图9我们可以看出，割断和盖片形成工位可以安装在垂直方向可调的副架上，根据需要升高或降低副架，即可以很轻松地更改袋子的长度。

割断和盖片形成工位的割断机构包括往复运动的水平刀刃10，刀刃10抵靠一固定砧刀11切割薄膜。在上述割断动作的同时或即将进行上述切割动作时，位于刀片下方的、已罐装袋子鼓胀部分上方的未充装部分，可被压抵在定位合适的往复运动的热真空棒8和与之相对的水平方向的往复运动的夹紧棒12上。夹紧棒12压挤在依靠真空抽吸牢固地保持住的袋子紧接在鼓胀形成部分17上方的、扁平的未充装部分16。这个位置如图6A所示。

如图6B所示，接下来热真空棒8退后，并在固定的水平折叠棒14之下牵引袋子跟随其移动。如图6B所示，水平折叠棒14将袋子扁平的未充装部分抹平(wipe)至水平位置，与袋子围壁成直角。如图6C所示，热真空棒8后退到控制的停止位置，这时，盖片热折叠机构13立刻向下旋转。图6C显示了盖片热折叠机构13的旋转状态。如图6D所示，盖片热折叠机构13旋转至平行且面对真空棒8的位置。盖片热折叠机构12面对真空棒8，并与真空棒的加热面之间有一很小的余隙空间(例如，大致0.050″)，从而将盖片折叠成平行于自身表面。

折叠后的盖片19有两个围壁。因此，真空棒和折叠棒对盖片的密封热量必须分别通过两层塑料薄膜。如果没有使用合适的材料，则该密封热量可能将盖片的内侧围壁以及位于盖片下方的袋子围壁封合起来，从而导致袋子丧失功能。因此，本发明的某些实施例较佳的是使用如美国专利第6,415,939号和美国专利申请第10/189,595号所描述的薄膜，例如这样一种多层塑料薄膜，即使盖片密封表面与其自身表面之间的封合温度比盖片表面与内侧围壁之间的封合温度低许多。

例如，薄膜可选择成使盖片与其自身的密封表面之间在175°F封合，而内表面则在240°F封合。精确控制好热真空棒和盖片折叠棒的温度，不要引起袋子表面与盖片内侧之间的这种封合。热真空棒8由加热器23加热，旋转的盖片热折叠机构由加热器23A加热。(也图示出真空歧管24和绝热件22。)折叠棒一到位，热真空棒就前进并将盖片压抵在用作真空棒的止挡的热折叠棒上，从而将盖片封合到其自身表面上。正当真空棒开始回退时，盖片折叠棒可以向上旋转并离开，然后可以立即切断真空，从而释放盖片已密封在出口部位上的、全部完成的袋子，让其落到输送机上。

可以进一步理解的是，盖片折叠机构可以折叠横穿机器的一排多个袋子。为了实现这种操作，旋转的盖片折叠棒和固定折叠棒可以形成有交错的“齿”，以使固定折叠棒可停留在一合适的位置以保持盖片水平，而旋转的盖片折叠棒则穿过其间空隙以将盖片折下。

图7A-7D示出了盖片折叠棒13和固定折叠棒14的进一步的细节。如图7A所示，盖片折叠棒13在接触包装袋的每个位置设有弹性压垫25。在图7C中可以看到交错的“齿”。图7D显示了固定折叠棒的“齿”凸伸入枢转折叠棒的“齿”的情况。

图8A-8C示出了封合模3的进一步细节。在封合模3中各密封部位的下边缘处有一密封元件30。密封元件30在包装袋上形成密封条，当包装袋打开时，这道密封条有助于控制流体通过出口孔的流出。图9显示了垂直方向可调的副架26。该副架连同其附属的控制装置和执行装置，使得安装在其上的割断和盖片形成工位可以垂直调节。当副架向上或向下调节时，这种垂直调节使机器生产出或长或短的袋子。

可以采用各种孔形成结构，它们要求冲孔工位、刻痕(scoring)工位或可分离顶端工位等中的任一工位。这些工位可以都安装在机架上的不同部位或其它地方。这包括在第二路薄膜或卷材在其垂直行进前间隙地水平行进之处，或者其在进入发明机器之前或在机器内部垂直行进之处。

机器上可以配备UV固化粘结剂和/或墨水喷印装置。这是可供选择的密封盖片的方法，这样可以省去上述盖片壁的一路热密封薄膜。还有，固定的牵引辊可以用于从卷材备料进给薄膜，不再需要启动和停止(制动)薄膜卷，在这种情况下，可由一小的跳动辊来拉紧间歇运转的牵引辊所产生的松弛。本技术领域中普通技术人员会理解的是，在权利要求界定的范围内，可以对本发明作许多修改。例如，机器上某些发明元件可以与其它元件结合地来使用。只要和权利要求的范围一致，所描述的机器上的某些部分可以省略或修改。根据本发明的机器，可以用来生产多种薄膜组合的各种袋子设计，包括但不局限于带盖片的袋子、能重新封闭的袋子和/或其它带可分离顶端的封闭和分配包装袋。例如，孔形成模组可以被可分离顶端和铰链盖形成机构代替，以产生如美国专利第6,415,939号中图4、5和6所示的或其它形式的结构。

Claims (9)

1、一种制造带有折叠盖片的袋型包装袋的形成-灌装-密封机器，该机器包括：

一盖片形成工位，该工位包括：

一往复真空棒，

一往复夹紧棒，

一折叠棒，和

一盖片折叠机构；

其中，在盖片形成工位，在往复真空棒和往复夹紧棒之间挤压袋子的一部分，往复真空棒牵引袋子经过折叠棒，折叠棒折叠袋子的一部分以形成盖片，然后盖片折叠机构将盖片压抵在袋子的表面上以封合盖片。

2、一种制作袋型包装袋的形成-灌装-密封机器，该机器包括：

一鼓胀部分形成工位，该工位包括：

一夹紧棒，和

一真空形成鼓胀部分的模子；

其中，在鼓胀部分形成工位，强制使一薄模进入模子，以在薄膜中热成形膨凸部分或鼓胀部分。

3、一种制作即开型封闭和分配包装袋的形成-灌装-密封机器，该机器包括：

(a)用于至少两路相对的连续薄膜供应的支撑和制动装置，由可控马达间歇地同步退绕所述薄膜供应；

(b)一孔结构形成工位，至少一路所述薄膜供应间歇地换位通过所述的孔结构形成工位；

(c)一鼓胀部分形成工位，该工位包括：

一组加热模，

一夹紧棒，和

一真空形成鼓胀部分的模子，

其中，强制使至少一路所述薄膜供应进入模子，以在薄膜中热成形膨凸部分或鼓胀部分；

(d)一加热、密封和灌装工位，该工位包括：

一组往复封合模，和

一灌装喷嘴，

其中，往复封合模组闭合以在至少两路所述薄膜供给之间形成一下密封条和边密封条，从而形成可供灌装的袋子，通过灌装喷嘴分配产品来对袋子进行灌装；

(e)一组冷却模，用以冷却所述下密封条和所述边密封条；

(f)垂直的纵切轧辊，这些辊子沿至少一路薄膜供给的行进轨迹设置；

(g)一割断和盖片形成工位，该工位包括：

将包转袋从薄膜供应割断的切割机构，

一往复真空棒，

一往复夹紧棒，

一折叠棒，和

一盖片折叠机构，

其中，在往复真空棒和往复夹紧棒之间挤压袋子紧接在形成折叠盖片的部分之下的一部分，往复真空棒牵引袋子经过折叠棒，折叠棒折叠袋子的一部分以形成盖片，然后盖片折叠机构将盖片压抵在袋子的表面上以封合盖片。

4、如权利要求书3所述的形成-灌装-密封机器，其特征在于，孔结构形成工位包括一冲孔装置，所述冲孔装置在间歇地换位通过所述孔结构形成工位的所述至少一路所述薄膜上形成孔。

5、如权利要求书3所述的形成-灌装-密封机器，其特征在于，孔结构形成工位包括形成可分离顶端结构的装置，所述装置在间歇地换位通过所述孔结构形成工位的所述至少一路所述薄膜上形成可分离顶端结构。

6、如权利要求书3所述的形成-灌装-密封机器，其特征在于，孔结构形成工位包括形成裂纹线的装置，所述装置在间歇地换位通过所述孔结构形成工位的所述至少一路所述薄膜上形成裂纹线。

7、如权利要求书3所述的形成-灌装-密封机器，其特征在于，其孔结构形成工位包括形成刻痕线的装置，所述装置在间歇地换位通过所述孔结构形成工位的所述至少一路所述薄膜上形成刻痕线。

8、如权利要求书3所述的形成-灌装-密封机器，其特征在于，折叠棒和盖片折叠机构各呈齿状，以在形成所述盖片时互相啮合。

9、如权利要求书3所述的形成-灌装-密封机器，其特征在于，割断和盖片形成工位安装在一副架上，该副架至少在两个方向上是可调节的。

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