用於可灌裝食品包裝機的成形密封裝置的製作方法

2023-05-29 08:41:21 2

專利名稱：用於可灌裝食品包裝機的成形密封裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種成形密封裝置，用於包裝可灌裝食品的包裝機。
都已知道用於灌裝水果汁，葡萄酒，番茄醬，經巴氏法滅菌的或可長期儲存經超高溫處理(UHT)的牛奶等可灌裝食品的機械，其生產的包裝是用縱向密封的包裝帶製成的包裝材料連續管制作的。
包裝材料具有多層結構，其包括在一層紙質材料的兩面覆蓋多層熱封材料，如聚乙烯。在對長期儲存食品如UHT牛奶進行滅菌包裝時，包裝材料包含一層阻隔材料，如可用一層鋁膜來製作，其疊加到一層熱封塑料材料，再在反面覆蓋另一層熱密塑料材料作為包裝最後接觸食品的內表面。
在生產滅菌包裝材料過程中，包裝材料帶從捲軸解脫，進入滅菌室，用如過氧化氫這樣的滅菌劑進行殺菌，滅菌劑接下來被加熱蒸發和/或使包裝材料接受適當波長和強度的輻射。消毒過的包裝材料帶摺疊到圓筒中加以縱向密封連接，以已知的方式形成一個連續地縱向密封的立體管。也就是，包裝材料管形成了滅菌室的延伸體。接下來連續地被可灌裝食品充滿，然後送到成形和密封(反過來也可以)裝置生產單個包裝。在生產包裝過程中包裝材料管被多組夾頭夾住，進行橫向密封使之成為多個枕形包裝，然後經切斷兩個包裝之間的密封部位而分離。
更具體的說，包裝管的夾頭壓住部分被設置在夾頭上的加熱裝置，如感應或超聲波，同步地進行橫向密封。一旦密封操作完成，切割器啟動沿密封部位的中心線切割包裝材料管，從包裝管的端部切下一個枕形的包裝。由於底端已被橫向密封，當夾頭到達底部不動的中間位置時，可以打開以免與包裝管的上部發生幹涉。同時，以完全相同的方式工作的另一組夾頭，從靜止的上部中心位置向下移動，重複上述抓持-成形-密封-切割動作。
枕形的包裝被送到最後的摺疊工位進行機械摺疊形成最終的包裝。
已知的裝置還包括設置在各組夾頭的兩個成形活板，其處於互相面對的位置並與夾頭鉸接，可以在縮回和打開的位置間動作。兩成形活板在前伸或者說閉合的位置相遇，在夾頭的閉合位置處形成一個空間限定在其中形成的包裝形狀和體積。
在一個已知方案，成形活板的閉合動作由固定到裝置主結構的凸輪控制，凸輪與各個安裝到成形活板上的滾輪相互作用。
上述類型的設備已經證明其商業上的成功及非常高的可靠性，可達到即使在多年的使用後仍只需少量的維護保養的程度。
在另一方面，這種機器主要在適應性上有許多不足。
雖然上述類型的機器適用於生產不同體積的包裝，但需要作重大的改動。包括改變夾頭的成形活板，和所有的控制成形活板閉合動作的零部件，甚至包括不動的零件(如凸輪)，以及對新系統進行調校。因此，除了更換零件的製造費用外，這種改動還要有大量的停機時間。
因此，可想到從技術上存在著對能夠快速更換包裝尺寸而無需對機器作大改動的成形密封裝置的要求。
因此，本發明提出了一種如權利要求1所主張的成形密封裝置。
一首選的非限制性的本發明實施例將通過示例的形式並結合附圖加以介紹。其中

圖1顯示根據本發明用於可灌裝食品包裝機械的成形密封裝置的正視示意圖；圖2顯示圖1中成形密封裝置的局部側視示意圖；圖3顯示圖1組合件背面的局部立體圖，為清楚起見部分零件未示出；圖4是圖1中裝置的包裝體積控制組件的立體圖；圖5顯示圖4組件的中部剖面圖；圖6,7,8,9,10，和11分別顯示圖1中裝置在不同工作階段的局部側視示意圖。
參考圖1到3，數字1表示用於可灌裝食品，如經巴氏滅菌法消毒的或超高溫處理的(UHT)牛奶，水果汁，葡萄酒等，的包裝機械成形密封裝置的整體。
更具體地說，裝置1用於將包裝材料管2(見圖1)製成包含有可灌裝食品的無菌密封包裝，包裝材料管2的形成是通過縱向摺疊和密封連接帶狀熱封材料，然後從裝置1的上遊灌入食品。
管2以已知的方式沿由軸A限定的垂直路徑傳送到裝置1。
裝置1包括支撐結構3，其上安裝了兩條與通過軸A的裝置的垂直縱向中面α對稱的導柱，導柱的軸線位於與裝置1橫向相交的中面τ，所以A軸限定了平面α和τ的相交。
裝置1包括兩個成形組件5,5』，分別以已知的方式沿各自導柱4垂直運動，並交替地與包裝材料管2相互作用，夾持及熱密封管的橫截面。因為這兩個組件5,5』對稱於平面α，故只有一個組件5在圖2和圖3中顯示出細節並在後面加以介紹。而且，因為對組件5,5』已有了解。故僅對本發明的與其有關零部件加以介紹。組件5,5』的相應零件在附圖中使用相同的標號。
參閱圖2，組件5實質上包括沿各自的導柱4運動的滑塊6，和兩個夾頭7，夾頭底部鉸接到滑塊6的各個平行並對稱於平面τ的水平軸8，使得打開和閉合就像翻書本。
更加詳細地講，各個夾頭包括一個主控體9，基本上是適當加筋四方板的形式(見圖1)，沿含軸8的夾頭7的工作平面β延伸，在靠近其底邊的地方鉸接到滑塊6，並包括一個突出於主控體表面9朝平面τ以外伸出的控制臂10。
兩夾頭7還包括各自的支撐臂11，其固定到各自夾頭7的各自主控體9的頂端並朝平面α突出及超過平面α，處於平行於各自的軸8和大體上沿各自的工作平面b的方向，位於管2的兩相對側。
臂11的凸出部與各自的塊狀密封元件13,14(見圖2)連接。密封元件設計成與管2相互作用，管2可以被能夠在包裝材料的鋁層產生電流和焦爾效應熔化熱塑材料層的感應器所限定，並由相配合的限制板夾持管2達到所要求的壓力。
滑塊6的往復運動和夾頭7的打開/閉合的運動被一對垂直杆(未示出)以已知的方式(不介紹)依次控制。垂直杆被轉動的凸輪或伺服電動機控制。
夾頭7在管2被各密封元件13,14夾持(見圖11)的閉合位置和全打開位置(見圖2)之間運動。
在各密封元件13,14，和夾頭7的臂11之上安裝有各包裝體積控制組件20(見圖4和5)。
組件20包括各鉸接到夾頭7的成形活板21，並以已知的方式各自具有半圓殼形的端部22，其前端有C形截面的開口。在包裝成形過程中兩個部件相互配合，圍繞管2並使管2形成一個對應於最終完成包裝形狀的矩形截面。
各組件20(見圖4和圖5)還包括牢固固定到各自支撐臂11的支撐元件23，各成形活板21與其鉸接。更具體的說，支撐元件23包括一個用兩個螺釘25連接到各自支撐臂11的長杆狀的連接部24和一個由部件24的中部向前下方突出(即，朝平面τ)的附件26，其自由端連接到一個鉸接軸27。該軸用於支撐成形活板21並有一垂直於平面α的水平軸線。半圓殼形的部件22在其底壁28的底端與軸27鉸接。
半圓殼形部件22側面被從底壁28的兩相對邊突出的壁29所限定，其高度朝半圓殼形件22的底端逐漸降低，以免在這兩個部件繞管2合攏時與互補的半圓殼形部件22發生幹涉。
各成形活板21還包括兩個位於半圓殼形部件22兩側的閉合行程控制凸輪30，其設置在與部件22一體的支承結構31。更詳細的說，支承結構31包括了兩個平行板件32其沿外側表面斜向交於半圓殼形部件22，以及突出於側壁29基本上是L形斷面的各個端部33。支承結構31還包括兩個位於部件22對邊的支撐元件34，其基本上是L形截面並平行於各自的半圓殼形部件22的側壁29延伸，並與板件32的端部33連接成一體。凸輪30連接到各自的支撐元件34，各自有一個工作面36朝向平面τ的外向，還包括具有逐漸升高升程的第一底邊導入部分37和直線的常數升程的第二部分38。
各成形活板21還包括控制接近管2動作的滾輪39，其自由地與從各支撐元件34側面突出的銷軸40聯接。
各成形活板21被兩個彈簧44推動進入一個被可調止動裝置45限定的向前或者說是閉合的位置(見圖4和圖5)，其中底壁28基本上平行於各夾頭的工作平面β。
裝置45實際上包括一固定到半圓殼形部件22底壁28背面的止動元件46，其有限定開口向下槽48的叉形端部47，旋入支撐元件23上通孔50的螺釘49，和垂直於各夾頭7平面β的軸。螺釘49通過槽48固定到止動元件46，其包括軸向保持在叉形端部47的端部54，和在其相對的自由端形成的使得通過孔50進行調節的成為可能的窄槽55。
彈簧44是螺旋摺疊的彈簧，各端部固定到成形活板21和支撐元件23，受力時將有拉力作用到成形活板21使止動元件46靠近螺釘49的端部54。
成形活板21朝包裝材料管2的運動被兩個連接到機器結構的位於路徑A的兩邊的固定凸輪56(見圖3和圖6以後附圖)以已知的方式控制。其與成形活板21的滾輪39相互作用。凸輪56被平行於平面a的平板所限定，各有兩個被各個板的側緣限定的工作表面57(見圖6以後附圖)，工作表面57與平面τ相對稱，與各個滾輪39同步動作。滾輪39位於構成成形組件5或5』一部分的兩個成形活板21的同側。
更詳細地說，各工作表面57包括一處在離平面τ逐漸變小距離內的下凹曲線上輸入部58，一垂直直線的中部59，和一傾斜直線下輸出部60。輸出部與平面τ相交的地方是兩個輸出部的匯交處。
成形活板21閉合動作的控制是通過成形活板21的凸輪30接觸位於平面α的兩邊非常靠近各固定凸輪56下面的各對固定滾輪64。
更具體地說(見圖6及以後附圖)，各對滾輪64位於對稱於平面τ，低於各固定凸輪56的各輸出部分60的位置。
成形密封裝置1的操作步驟如下。
都已知道夾頭7作橫向運動密封包裝管2，故僅在此作簡單介紹。
各組件5,5』的夾頭7當組件向下運動時互相接近，導致管2被以等同於管2移動速度運動的垂直向下的元件所夾持，向下運動時夾頭7保持閉合，密封元件13，14以足夠的壓力夾持管2進行熱密封，在靠近底部靜止的中心位置處，夾頭打開釋放管2，並在作上升運動時和到達上部靜止中心位置之前完全打開。在上部位置夾頭如前面所介紹的重新閉合。
兩個組件5,5』的運動明顯差半個周期，上升運動的組件5及其打開的夾頭7與組件5』及其閉合夾頭的向下運動是同步進行的，所以組件5』的支撐臂11在組件5的支撐臂之間無幹涉地通過。
夾頭7上的成形活板21根據夾頭的動作與包裝材料管2互相作用。成形活板21向著管2接近和圍繞管2的閉合動作分別受控於與成形活板21的滾輪39相互作用的固定凸輪56，和受控於與成形活板21一體的凸輪30與固定滾輪64的相互作用。
僅涉及成形組件5的操作順序如圖6及以後的附圖所示。
圖6所示夾頭7剛與管2接觸，離管2還有一段距離的成形活板21依靠彈簧44作用力仍保持在閉合的位置。
當密封件13,14與管2接觸，但管2尚未與成形活板21(見圖7)接觸時，成形活板21的滾輪39接觸凸輪56的上輸入部分58，所以在輸入部分58，成形活板21逐漸進入縮回或打開的位置(見圖8)。在固定凸輪56的垂直線中間部分59，這種狀況一直保持，此時關閉的夾頭的運動也是垂直的。
在凸輪56的輸出部分60(見圖9)，依靠彈簧的作用力，成形活板21逐漸繞管2閉合。就在凸輪56的下邊，對成形活板21運動的控制由凸輪30接替，其開始接觸固定滾輪64，對抗管2內部的壓力並準確地限定所形成包裝的體積。圖1顯示了成形活板21處於完全閉合的位置，到達了凸輪30的第二部分38，這時半殼形端部22完全包圍管2並基本上聯接起來並強加給管2半殼形端部22所限定內腔形狀和體積。
成形活板21確實被凸輪30控制保持在上述閉合位置直至凸輪30通過固定滾輪64。
這出現在其它成形組件5』的夾頭7已經夾持管2的下一個密封部分並接近正在形成的包裝之後，故組件5的夾頭7能夠因此打開並從包裝管縮回成形活板21。
本發明的成形密封裝置1的優點根據下面的介紹將更加明顯。
尤其是，按照本發明，成形活板21的閉合運動由位於，相對於固定凸輪來說，成形活板本身的凸輪30來控制，故包裝的體積可以通過簡單地改變成形活板21來改變(針對特別的包裝類型進行的專門設計必須隨生產的各種改變來改變)，但對於機器的靜止部件則不作改動。通過控制接近運動，實際上，發現具有適當尺寸的同一凸輪56可以用於不同的包裝體積。
在所介紹的首選實施例中，包裝體積控制組件20，憑藉所有的與體積有關的元件，如成形活板21，各個凸輪30，彈簧44和可調節的止動裝置45，構成了預裝配的整體裝置。其安裝在非常簡單容易地連接到夾頭7的單一支撐元件23上。幹預時間和其後的停機時間可因此而減少到最少。
最後，裝置45用於對包裝體積控制組件20作快速有效的調節。
要指出，對上面介紹裝置所作的各種可能改變並未脫離所附權利要求的範圍。
權利要求
1．一種成形密封裝置，它用於從沿垂直的路徑(A)傳輸的管狀(2)充滿食品的包裝材料生產包含可灌裝食品的滅菌密封包裝，所述裝置(1)有固定的結構(3)和兩個交替地和循環地與該包裝材料管(2)相互作用的成形組件(5,5』)，還包括滑塊(6)相對於所述結構(3)以反覆的方式垂直滑動；具有密封機構(13,14)的各組夾頭(7)被所述滑塊(6)攜帶運動，依次在打開位置和閉合位置之間運動，其中，所述密封機構(13,14)與所述包裝材料管2相作用；還有各組成形活板(21)，被各所述夾頭(7)攜帶的各成形活板(21)分別有半殼形的成形端；所述成形組件(5,5』)的所述各成形活板(21)在不與所述管接合的縮回位置和所述各半殼形的成形端(22)圍繞所述管的前伸位置之間運動；在各夾頭(7)的所述閉合位置，形成了預先設定體積的空腔；所述裝置包括凸輪機構(30,64)用於控制所述成形活板(21)從所述縮回位置到所述伸出位置的閉合運動；所述裝置(1)的特徵在於，所述凸輪機構(30,64)包括被所述成形活板(21)攜帶的各凸輪(30)和在所述夾頭(7)運動時，各凸輪(30)與固定到所述裝置(1)的所述結構(3)的滾輪(64)相互作用。
2．如權利要求1所述成形密封裝置，其特徵在於，包括一支撐元件(23)用於各所述形成活板(21)；可釋放的連接機構(25)用於牢固地固定所述支撐元件(23)到各所述夾頭(7)並鉸接連接機構(27)到各所述支撐件(23)和各所述成形活板(21)之間。
3．如權利要求2所述成形密封裝置，其特徵在於，其包括彈性裝置(44)，位於各所述支撐元件(23)和各所述成形活板(21)之間推動所述成形活板(21)進入所述伸出位置。
4．如權利要求3所述成形密封裝置，其特徵在於，包括一個連接到各所述成形活板21調節制動裝置(45)並限定成形活板(21)的前伸位置。
5．如權利要求4所述成形密封裝置，其特徵在於，各所述止動裝置(45)包括一牢固連接到各成形活板(21)的止動元件(46)；和一旋進所述支撐元件(23)的螺釘(49)，其有依靠所述彈性裝置(44)的推力與所述止動元件(46)配合的頂部(54)。
6．如權利要求5所述成形密封裝置，其特徵在於，所述止動元件(46)有叉形端部(47)；所述螺釘(49)通過所述叉形端部(47)並保持在位於所述支撐元件(23)對邊的叉形端部。
7．如權利要求5或6所述成形密封裝置，其特徵在於，所述螺釘(49)旋進所述支撐元件(23)的通孔(50)並在自由端有一槽口(55)。
8．如上面任一權利要求所述成形密封裝置，其特徵在於，各所述成形活板(21)包括一對位於所述半殼狀形成端(22)相對邊的所述凸輪(30)；所述裝置(1)包括兩對所述滾輪(64)，其位於與所述管(2)的路徑(A)對稱的位置並與各所述成形組件(5,5』)的所述形成活板(21)的各所述凸輪對(30)相互作用。
全文摘要
一用管(2)狀充滿可灌裝食品的包裝材料來製作滅菌密封包裝的成形密封裝置(1),該裝置有固定的結構(3)和兩個交替和循環地與該包裝材料管(2)相互動作的成形組件(5,5』)。各組夾頭(7)依次在打開位置和閉合位置之間動作,其間,夾頭在兩個分開的密封元件(13,14)之間夾持包裝材料管(2),各成形活板(21)分別有半圓殼形的成形端(22),其圍繞包裝材料管決定了包裝的形狀和體積,圍繞包裝材料管(2)的成形活板(21)的閉合動作是由設置在成形活板(21)上的凸輪(30)及其與安裝在該裝置(1)的結構(3)上的滾輪(64)的相互動作來控制。
文檔編號B65B51/30GK1309059SQ00132990
公開日2001年8月22日 申請日期2000年11月18日 優先權日1999年11月18日
發明者B·法斯克霍蒂, M·約翰松, G·科斯特羅佩特施 申請人:利樂拉瓦爾集團及財務有限公司