CN1880173A - 用于生产包装的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种装置(14)和方法，其用于在用来获得管的上横向封口(64)的密封期间夹持包装材料管(40)的段(62)，该段设在管的上横向封口和下横向封口(66)之间。该装置设置成通过与该段的第一部分(62a)直接接触来控制该段的第一部分(62a)的截面，以便在基本垂直于管的纵向(67)的第一方向(x)上具有第一管伸长(72)。该装置的特征在于，它还设置成通过与该段的第二部分(62b)直接接触，来控制该段的第二部分(62b)的截面，以便在第一方向上具有第二管伸长(74)，第一部分设在管的下横向封口和该段的第二部分之间，第二部分设在管的上横向封口和该段的第一部分之间，第一管伸长大于第二管伸长。

Description

用于生产包装的装置和方法
技术领域
本发明涉及用于在用来获得管的上横向封口的密封期间夹持包装材料管的段的一种装置和方法，该段设在管的上横向封口和下横向封口之间，其中，该装置设置成通过与该段的第一部分直接接触来控制该段的第一部分的截面，以便在基本垂直于管的纵向的第一方向上具有第一管伸长。
背景技术
在包装技术领域内，长期以来，都是利用包装来包装和运送产品例如牛奶、果汁和其它饮料。这些包装中的很大一部分是由包括例如纸芯层或纸板的芯层和热塑性材料的液密外涂层的层压包装材料制成的，其中，热塑性材料的液密涂层至少位于芯层的形成了包装内侧的一侧上。有时，该材料还包括例如铝层形式的阻气层。
通常，通过密封卷材的纵向重叠边沿使卷材形成为管，可以来生产这种包装容器。使管连续地装填上产品，然后横向密封并形成垫子形状。该密封是沿着狭窄的、横向的、彼此间隔开的密封区进行的。在目前已知的方式中，管的横向密封在基本上垂直于管纵向的方向上且恒定地在同一平面内以已知方式进行。因此，通过在这些密封区内的切割，可将管的包含内容物的封闭部分从管上分离。这种通过卷材形成管的技术是本身众所周知的，故不做具体介绍。
在用于生产类似上述包装的已知机器中，通过将管设置在两个相对的夹具之间来实现管的横向密封。夹具均包括有密封杆，管在这些密封杆之间被挤成扁平，以便加热在密封区内的热塑性材料来实现密封。为了确保最终的垫子形状的包装包含正确体积的产品，各个夹具还包括板或所谓的容积片件(volume flap)。在密封时，以预定的相互距离来定位这些容积片件。在该位置处，片件向管施加压力并对其挤压，使其在垂直于管的纵轴线的方向上具有与预定的相互距离相等的厚度。
在获得管的横向封口的这种已知方法中，包装材料会承受很大的应力。因此，这会导致管壁的不希望有的变形，例如形成压痕，尤其是在沿着管的纵轴线延伸的容积片件之间的区域内。如果这种变形出现在密封区内的区域内，最终的密封会受到负面影响。例如，不是获得了由两层包装材料构成的平坦的封口，而是获得了具有双重折叠的拐角的封口，其意味着有四层包装材料。在一些情况中，这会在封口内形成通道，进而导致包装的泄漏。
发明内容
本发明的一个目的是提供在用来获得包装材料管的横向密封包装的期间用于夹持包装材料管的一种装置和方法，该装置和方法至少部分地消除了现有技术的任何局限性。本发明的基本构思是，在横向密封期间稳定包装的形状以降低密封区内的包装材料的应力，使得可以避免所得封口出现不希望有的变形。这可通过于密封之前在密封区外侧的区域内有意地使包装变形以控制包装变形的位置来实现。
在下文的讨论内容和具体实施方式中，界定了用于实现上述目的的装置和方法。
一种装置，其用于在用来获得管的上横向封口的密封期间夹持包装材料管的段，该段设在管的上横向封口和下横向封口之间，根据本发明，该装置设置成通过与该段的第一部分直接接触来控制该段的第一部分的截面，以便在基本垂直于管的纵向的第一方向上具有第一管伸长。该装置的特征在于，它还设置成通过与该段的第二部分直接接触来控制该段的第二部分的截面，以便在第一方向上具有第二管伸长，第一部分设在管的下横向封口和该段的第二部分之间，第二部分设在管的上横向封口和该段的第一部分之间，第一管伸长大于第二管伸长。本发明的一个优点在于，可以修改用于在管的横向密封期间夹持包装材料管的现有装置，以便体现本发明的夹持管的方法。例如，可以重新构造上述已知机器中的容积片件，以便在另一包装的不同区域中对管施加不同的作用。
所述段设置成可形成由上横向封口和下横向封口限定的一件最终包装。
通过主动地控制第一和第二部分的截面以便获得上述第一和第二伸长，可以在包装的不会影响所得密封的区域内产生包装材料的有意变形。因此，可以显著地降低在包装材料的密封区内的应力，进而可以获得适当的上横向封口。相反，如果不在密封区外侧的区域内有意地产生变形，反而会在密封区内出现不可控的变形，这会导致具有双重折叠拐角的封口。
根据一个实施例，上横向封口和下横向封口基本上彼此平行且基本上垂直于第一方向。这种实施例可以用于类似于上述介绍的一些垫子形包装的生产，可以相对简单而又便宜地制造这些包装。
根据一个实施例，装置包括两个相对的容积件(volume element)。它们分开一段容积距离且可彼此相对运动以具有释放状态和紧固状态，其中，在释放状态中管可相对于容积件运动，在紧固状态中，管的段的第一部分设置成可夹持在容积件之间。另外，容积件设置成在紧固状态中以预定的容积距离与管的该段的第一部分的外表面接触，以控制该段的第一部分的截面。
该容积件可彼此相对移动，进而还可相对于管移动。该容积件可以任何合适的方式彼此相对移动，例如可通过转动或平移运动。根据运动的类型，容积距离是可调节的。容积距离是指在相应容积件上的两个固定的对应点之间的距离。
除了容积件之外，本发明的装置可构造成还包括两个相对的变形件。它们分开一段变形距离且可相对于管运动以具有释放状态和紧固状态，其中在释放状态中，管可相对于变形件运动，在紧固状态中，管的段的第二部分设置成可夹持在变形件之间。另外，变形件设置成在紧固状态中以预定的变形距离与管的段的第二部分的外表面接触，以控制该段的第二部分的截面。
该变形件可相对于管移动，在一些实施例，还可彼此相对移动。与容积件相类似，该变形件可以任何合适的方式相对于管移动，例如可通过转动或平移运动。另外，如上所述，变形距离是可调节的。变形距离是指在相应变形件上的两个固定的对应点之间的距离。采用可调节的变形距离和/或容积距离的一个优点在于，在紧固状态中可更容易地将装置设置成与管接触，这是因为紧固状态中的变形距离和/或容积距离比在释放状态中的更小。
可以任何合适的方式来相对地设置容积件和变形件。然而，根据一个实施例，各变形件设置在容积件中的对应的一个上。这种实施例包含了所有类型的适当设置，例如变形件整体式地形成于、固定地连接到、可枢轴转动地连接到或只是接触到容积件上。例如，在变形件与容积件整体式地形成的情况中，容积距离和变形距离可彼此相应地变化。
可以以多种方式来构造变形件。根据一个可能的实施例，各变形件设置成从容积件的相应一个的管接触面上突出的凸起。如名称中所指，管接触面是相应容积件的设置成在紧固状态中与管相接触的表面。这种实施例意味着，在某一个位置处，因变形件导致的变形距离总是小于容积距离。
本发明的装置可构造成使得在垂直于第一方向的方向上的变形件的变形伸长小于管的一半周长。换句话说，变形件在平行于横向封口方向上的伸长小于管在平放状态中在平行于横向封口的方向上的伸长。在这种实施例中，可允许变形件作用于管的受限制段上以有效地实现所需目的。
根据一个实施例，变形件形成为使得在紧固状态中，预定变形距离可沿着垂直于第一方向的方向变化。这意味着变形件的截面可沿着平行于上横向封口和下横向封口的方向变化。
上两段所介绍的特征，即有限的变形伸长和变化的变形距离，均有助于该段的第二部分的截面的形成，其中该段具有沿着平行于上横向封口和下横向封口的方向变化的第二管伸长。这对于在密封区外侧的区域内有意地产生管变形是有利的。
根据该装置的一个可能的实施例，变形件构造成使得预定的中间变形距离小于预定的端部变形距离。如名称所指，中间变形距离指相应变形件上的两个固定的对应中间点之间的变形距离。相应地，端部变形距离指相应变形件上的两个固定的对应端点之间的变形距离，由于各变形件均具有两个端点，所以会导致两个可能相等的端部变形距离。具有上述特征的变形件构造的一个实例是半枕形状，其对于本发明而言是非常有利的。
为清楚起见，应当指出，容积件、变形件以及整个装置在横向密封期间处于紧固状态中，而在密封之前和之后则处于释放状态中。
一种方法，其用于在用以获得管的上横向封口的密封期间夹持包装材料管的段，该段设在管的上横向封口和下横向封口之间，根据本发明，该方法包括通过与该段的第一部分直接接触来控制该段的第一部分的截面，以便在基本垂直于管的纵向的第一方向上具有第一管伸长。该方法的特征在于，其还包括通过与该段的第二部分直接接触来控制该段的第二部分的截面，以便在第一方向上具有第二管伸长。第一部分设在管的下横向封口和该段的第二部分之间，第二部分设在管的上横向封口和该段的第一部分之间，第一管伸长大于第二管伸长。
关于该装置所讨论的特征当然可以转到根据本发明的方法上来。另外，应当强调的是，上述特征可以结合在同一实施例中。
附图说明
下面将参考显示了本发明目前的优选实施例的实例的示意性附图，来更详细地介绍本发明。
图1a是根据本发明的装置的一部分的透视图。
图1b是根据本发明的装置的另一部分的透视图。
图2a是通过根据本发明的装置所生产的包装的正视图。
图2b是图2a所述包装的侧视图。
图2c是当被装置夹持于紧固状态时，沿图2a中的线I-I的包装的示意性截面图。
图2d是当被装置夹持于紧固状态时，沿图2a中的线II-II的包装的示意性截面图。
图3a是处于紧固状态的根据本发明的装置的侧视图，其中设有图2a和图2b所示的包装。
图3b是根据本发明的装置的侧视图，其中该装置未设置包装且处于中间状态。
图3c是显示了处于其紧固状态中的变形件的俯视图。
图4是用于横向密封的设备的示意性侧视图。
图5是图4中设备的一部分的透视图，为清楚起见示意性地显示了包装。
图6是显示了用于横向密封的方法的流程图。
具体实施方式
图1a显示了加热夹具10，图1b显示了相对的夹具12，它们一起形成了根据本发明的装置14。装置14可用来生产如图2a和2b所示的包装16。装置14具有不同的状态：如图1a和图1b所示的释放状态，如图3a所示的紧固状态，以及在图3b中显示了其一个示例的中间状态。释放状态对应于下文将更具体介绍的其中包装材料管相对于装置移动时的装置状态。类似地，紧固状态对应于其中管的一段夹持于夹具10和12之间时的装置状态。中间状态是用于在释放状态和紧固状态之间的所有装置状态的统称。
夹具10和12各自相应地包括容积件18和20，它们为设有较小矩形板的较大矩形板的形式。设置较小矩形板是为了对包装容积进行精密调节的专用目的，本文将不再进行进一步的介绍。另外，各夹具各自分别包括变形件22和24，它们固定地连接到相应容积件18和20的管接触面26和28上，并设置成为从该接触面26和28突出的凸起。从图中可清楚地看出，各变形件具有半枕形状，其中，平面与容积件的相应管接触面相邻接，曲面设置成可与包装材料管相接触。变形件是刚性部件，其在装置的正常操作中不会变形。
容积件分开一段与容积件上两个相应点之间的最短距离相同的容积距离。如下文中更详细地介绍，容积距离是可调节的，并且在装置14的不同状态之间是不同的。在紧固状态中，容积件设置成使得它们的管接触面相互平行并彼此面对。这意味着在紧固状态中，在管接触面上的任何两个相应点之间的容积距离是相同的。类似地，变形件分开一段与变形件的曲面上两个相应点之间的最短距离相等的变形距离。另外，变形距离是可调节的，并且在装置14的不同状态之间是不同的。在紧固状态中，如图3c所示，变形件设置成使得它们的曲面彼此面对，并且它们的平面是平行的。这意味着在紧固状态中，变形距离将会沿着变形件22和24的变形伸长27在平行于管接触面且垂直于管的纵向的方向上变化。在该具体的实施例中，变形件形成为半枕形，这意味着在紧固状态中，在变形件中间处的变形距离即中间变形距离29将小于在变形件边沿处的变形距离即端部变形距离31。
图4示意性地显示了用于包装材料管40的横向密封的设备38，其包括九个上述装置14。为清楚起见，图中仅示出了一个装置14。包装材料具有最初介绍类型的性质，即涂布有热塑性材料的纸芯层。设备38包括沿着分别由驱动机构46、48和50、52所限定的路径恒速运动的两条输送链42和44。加热夹具10连续地沿着链42均匀地设置，而相对的夹具12沿着链44相应地设置。图5中显示了两个这样的加热夹具的连续设置。以虚线示意性地显示的管40设置成可容纳在链42和44之间的区域内，并且以链速来进给。在该区域内，各加热夹具10设置成可与相对的夹具12中的相应一个相接合以进行管的横向密封，并在该密封区域内将管分割。该接合可通过分别包括在加热夹具10和相对夹具12内的接合机构54和56来实现。加热夹具还包括加热杆58，其设置成可与包括在相对夹具中的密封座(sealing dolly)60相互作用，以实现横向密封。另外，加热夹具包括设置成可在加热杆58内的开槽59中运动以便在密封之后切割管的切割机构(未示出)。
图6显示了设备38操作所依据的横向密封方法。为了说明这种操作，使装置14的其中一个经过整个操作循环。该循环从α点开始(见图4)，该方法始于从所述装置的夹具从此点移动到β点(步骤A)。在移动期间，夹具以及装置处于释放状态中。在循环的这个阶段内，夹具既不与管相接触，而且也彼此不相接触。当经过β点时，夹具10和12将如图3b所示地通过接合机构54和56彼此接合(步骤B)。因此，装置就从释放状态变化到中间状态。夹具彼此接触且与管接触，并与管一起移动。
在夹具接合时，容积件如图3b所示地彼此远离地倾斜。随着继续运动，倾斜度将会降低，当由于容积件获得紧固状态(步骤C)以及变形件获得紧固状态(步骤D)而使装置进入紧固状态时，倾斜度将基本上为零，如上所述以及如图3a中所示。通过这样来设置容积件和变形件，可夹持(步骤E)管的一段以用于如下所述的后续横向密封(步骤F)和切割(步骤G)。
如图2a、2b和5中所示，装置所夹持的段62(62a+62b)形成了一件包装16。包装16具有上横向封口64和下横向封口66，这些封口彼此平行并垂直于管40的长度轴线67。如图3a中所示，容积件设置成可作用于段62的第一部分62a上以控制其截面以及在第一方向x上使其产生第一管伸长72。这在图2c中显示，其显示了包装被装置夹持于紧固状态时沿图2a中的线I-I的示意性截面图。另外，变形件设置成可作用于段62的第二部分62b上以控制其截面以及在第一方向x上使其产生第二管伸长74。这在图2d中显示，其显示了包装被装置夹持于紧固状态时沿图2a中的线II-II的示意性截面图。从图中可容易地看出，容积件和变形件可作用于装填有预期产品的管段62上。产品又可作用于管壁上，造成彼此不同的两个截面。图2c中所示的截面具有“扁平”的椭圆形，而图2d中所示的截面具有八字形(dog bone)的形状。通过这种作用，在图2a的划圈区域76和78内，管壁通过压痕件(未示出)有意地变形。这种变形可在横向密封期间使包装稳定，以便包装在进行横向密封的区域内基本上是无应力的。因此可获得平坦的封口。
为了进行横向密封，挤压管并将其平直地置于加热杆和密封座之间，以加热密封区区域内的热塑性材料。加热杆与密封座相组合可完成两项横向密封，即一件包装的上封口和另一件包装的下封口。在完成密封操作之后，切割件切割这两个封口之间的管，以分离和释放包装。
切割之后，随着夹具的继续运动，装置14的状态又从紧固状态变化到中间状态，其中变形件获得了中间状态(步骤H)，容积件获得了中间状态(步骤I)。之后，夹具彼此分离(步骤J)以再次获得装置的释放状态。接着，循环结束且夹具回到α点。
因此，从α点到β点，装置14处于其释放状态，从β点到α点，装置首先处于其中间状态，接着处于其紧固状态，然后再次处于其中间状态。
上面所述是针对设备38的九个装置之一进行的。然而，这只是为了清楚起见，应当看到的是，所有九个装置都以类似的方式运作。
在上述实施例中，通过加热杆来实现横向密封。然而，可以采用用于横向密封的任何适合技术，例如超声密封和感应加热密封。
如上文中简述，在横向密封之前，管内自然地装填有预期产品。例如，该已密封的管内可装填有液体产品如饮料。
尽管在图6中非显而易见，然而该方法的一些步骤如步骤C和D以及步骤H和I可以同时进行。
另外，应当指出，附图并未按比例绘制。
上述实施例仅可视为示例。在不偏离本发明的构思的前提下，本技术领域的技术人员可以认识到，可以多种方式对所述的实施例进行组合和变化。
作为示例，容积件不必为板，而是可具有任何合适的形状，如肋条形。类似地，变形件不必形成为半枕形，而是可具有任何合适的形状，例如部分椭球体的形状。
夹具不必如上所述地设在输送链上，而是可设在例如旋转轮上。
本发明可应用于多种不同类型的包装，垫子形状的包装只是示例性的。
最后，变形件22和24不必连接到容积件18和20上，而可以为分离的。在这种实施例中，容积件和变形件可单独地分别对段的第一部分和第二部分施加压力。

Claims (14)

1.一种用于在用来获得管的上横向封口(64)的密封期间夹持所述包装材料管(40)的段(62)的装置(14)，所述段设在所述管的上横向封口和下横向封口(66)之间，其中，所述装置设置成通过与所述段的第一部分(62a)直接接触来控制所述段的第一部分(62a)的截面，以便在基本垂直于管的纵向(67)的第一方向(x)上具有第一管伸长(72)，其特征在于，所述装置还设置成通过与所述段的第二部分(62b)直接接触来控制所述段的第二部分(62b)的截面，以便在所述第一方向上具有第二管伸长(74)，所述第一部分设在所述管的下横向封口和所述段的第二部分之间，所述第二部分设在所述管的上横向封口和所述段的第一部分之间，所述第一管伸长大于所述第二管伸长。
2.根据权利要求1所述的装置(14)，其特征在于，所述上横向封口(64)和下横向封口(66)基本上彼此平行且基本上垂直于所述第一方向(x)。
3.根据权利要求1到2中任一项所述的装置(14)，其特征在于，所述装置包括两个相对的容积件(18，20)，它们分开一段容积距离且可彼此相对运动以具有释放状态和紧固状态，其中在所述释放状态中，所述管(40)可相对于所述容积件运动，在所述紧固状态中，所述管的段(62)的第一部分(62a)设置成夹持在所述容积件之间，其中，所述容积件设置成在所述紧固状态中以预定的容积距离与所述管的段的第一部分的外表面相接触以控制所述段的第一部分的截面。
4.根据权利要求3所述的装置(14)，其特征在于，所述装置还包括两个相对的变形件(22，24)，它们分开一段变形距离且可相对于所述管(40)运动以具有释放状态和紧固状态，其中在所述释放状态中，所述管(40)可相对于所述变形件运动，在所述紧固状态中，所述管的段(62)的第二部分(62b)设置成可夹持在所述变形件之间，其中，所述变形件设置成在所述紧固状态中以预定的变形距离与所述管的段的第二部分的外表面相接触以控制所述段的第二部分的截面。
5.根据权利要求4所述的装置(14)，其特征在于，各所述变形件(22，24)设置在所述容积件(18，20)中的相应一个上。
6.根据权利要求4到5中任一项所述的装置(14)，其特征在于，各所述变形件(22，24)设置成为从所述容积件(18，20)的相应之一的管接触面(26，28)上突出的凸起。
7.根据权利要求4到6中任一项所述的装置(14)，其特征在于，所述变形件(22，24)在垂直于所述第一方向(x)的方向上的变形伸长(27)小于所述管(40)的一半周长。
8.根据权利要求4到7中任一项所述的装置(14)，其特征在于，在所述紧固状态中，所述预定的变形距离沿着垂直于所述第一方向(x)的方向变化。
9.根据权利要求4到8中任一项所述的装置(14)，其特征在于，预定的中间变形距离(29)小于预定的端部变形距离(31)。
10.一种用于在用来获得管的上横向封口的密封期间夹持(步骤E)所述包装材料管的段的方法，所述段设在所述管的上横向封口和下横向封口之间，所述方法包括通过与所述段的第一部分直接接触来控制(步骤C)所述段的第一部分的截面，以便在基本垂直于所述管的纵向的第一方向上具有第一管伸长，其特征在于，所述方法还包括
通过与所述段的第二部分直接接触来控制(步骤D)所述段的第二部分的截面，以便在所述第一方向上具有第二管伸长，所述第一部分设在所述管的下横向封口和所述段的第二部分之间，所述第二部分设在所述管的上横向封口和所述段的第一部分之间，所述第一管伸长大于所述第二管伸长。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述上横向封口和下横向封口基本上彼此平行且基本上垂直于所述第一方向。
12.根据权利要求10到1中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括使分开一段容积距离的两个相对的容积件彼此相对运动以获得释放状态(步骤I+步骤J)和紧固状态(步骤B+步骤C)，其中在所述释放状态中，所述管可相对于所述容积件运动，在所述紧固状态中，所述管的段的第一部分设置成可夹持在所述容积件之间，所述方法还包括将所述容积件设置成在所述紧固状态中以预定的容积距离与所述管的段的第一部分的外表面相接触以控制所述段的第一部分的截面。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括使分开一段变形距离的两个相对的变形件彼此相对运动以获得释放状态(步骤H+步骤J)和紧固状态(步骤B+步骤D)，其中在所述释放状态中，所述管可相对于所述变形件运动，在紧固状态中，所述管的段的第二部分设置成可夹持在所述变形件之间，所述方法还包括将所述变形件设置成在所述紧固状态中以预定的变形距离与所述管的段的第二部分的外表面相接触以控制所述段的第二部分的截面。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，各所述变形件设置在所述容积件中的相应之一处，其中，使所述容积件之一和相应变形件的运动包括一个共同的运动。
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