用於焊接的設備和方法

2023-12-11 10:11:57

專利名稱：用於焊接的設備和方法
技術領域：
本發明涉及用於焊接的設備和方法，並且具體涉及與用於將覆蓋膜焊接到由可熱成形的塑性材料製成的片材的包裝成形機相關的焊接設備，以及對應的焊接方法。
背景技術：
包裝機是已知的，所謂的熱成形機，其通過熱 成形塑料片材而形成容器，填充容器以形成有產品，並且用覆蓋膜密封地閉合容器。已知的熱成形機通常包括相繼地布置的加熱工位，在該加熱工位中，可熱成形材料製成的片材被加熱至軟化溫度；熱成形工位，在熱成形工位中，片材通過凸模與凹模的相互作用進行熱成形以形成容器；填充工位，用於產品填充剛剛形成的容器的腔體，聯接工位，在該聯接工位中從相應捲軸退繞的覆蓋膜在片材上延伸以閉合容器；以及焊接工位，在該焊接工位中膜被圍繞每個容器的開口焊接疊加在片材上，以便密封剛剛被定量的產品並且以這種方式形成密封地閉合的容器。熱成形機還可以包括剪切工位，其單獨地或成組地剪切密封的容器，將它們與片材或膜的其餘部分分隔開。用在熱成形機的焊接工位中的已知的焊接設備包括第一板和第二板，該第一板設置有腔體，該腔體的形狀形成為用於接納在由可熱成形的塑性材料製成的連續片材上熱成形的容器並且填充有產品，第二板設置有焊接元件，以用於將覆蓋膜(例如鋁膜)的預設部分加熱和焊接到前述塑性材料的片材。已知的焊接設備還包括鎖定元件(所謂的鐘形件)，其布置成用於在圍繞片材的包括待閉合容器的操作區域的側面區域處將覆蓋膜鎖定到塑性材料片材。已知的焊接設備的操作使第一板從降低位置到升高位置豎向地運動，在升高位置中，第一板的腔體接納此前在塑性材料片材中熱成形的容器。塑性材料片材和覆蓋膜以分度運動通過焊接設備的兩個板面向彼此前進並且彼此疊加。一旦片材定位成使得每個容器都接納在第一板的相應腔體內側，鐘形件就下降以將覆蓋膜沿周邊相對於操作區域(也就是在圍繞腔體和容器的區域處)鎖定在片材上。同時，定位在片材的側邊緣附近的裝置抽吸容器中的空氣和插入在膜與片材之間的空氣。可任選地，緊接著在抽吸空氣之後，能夠將氣體(通常為諸如氮的惰性氣體)引入或吹入到容器中，使得該氣體替換空氣。通常通過此前抽吸空氣的相同裝置引入惰性氣體。接下來，第二板下降以通過焊接元件接觸覆蓋膜，該焊接元件被適當地加熱，通過接觸將熱傳遞到覆蓋膜的圍繞容器的開口的部分，以便在這些部分處將片材焊接到膜並且密封包含在容器內的產品。抽吸空氣的步驟是非常重要的，原因是容器內空氣的存在隨時間流逝可能會破壞容器內包含的產品的感官特性。另一方面，為了防止容器具有不合意的審美外觀，其中覆蓋膜由於容器內的真空而被吸向容器內側，適宜的是將惰性氣體而不是空氣引入容器中，使得產品的感官特性保持不變，但是同時產品不是真空包裝的。
為了 確保從容器有效地抽吸空氣，對於抽吸和/或吹入裝置而言重要的是，正確地作用在片材的側邊緣的整個寬度上。已知的焊接設備的缺點在於，它們不能確保從容器內側有效地抽吸空氣。這具體是由於空氣的側向抽吸。實際上通常易於從布置在抽吸空氣的裝置附近的容器抽吸空氣。實際上通常易於從布置在抽吸空氣的裝置附近的容器抽吸空氣，但是例如以不完全的方式從遠離前述裝置的容器，也就是從更居中地布置在片材中而由此遠離片材邊緣的容器抽吸空氣具有較大的難度。另外，儘管覆蓋膜還沒有連接到可熱成形材料的片材，但是膜和片材基本上疊加了，膜在片材上延伸。這種布置不會確保在所有點處在膜和片材之間具有合適的間隙或通道，空氣穿過該間隙或通道從容器離開到外部。另一方面，空氣必須行進以到達發生抽吸的側面區域的路徑越長，則不是所有空氣都被抽吸的可能性就越大。從而，需要大的抽吸力來從覆蓋膜和塑性材料片材之間獲得可接受的空氣抽吸。為此，通過片材的側邊緣吹入到中心部分的惰性氣體並不總是能夠到達所有的容器，並且氣體的大部分離開片材，被釋放到周圍環境中。從而，已知焊接設備的另一個缺陷在於，通過片材的側邊緣抽吸空氣所需的高能量消耗，以及在膜和片材之間吹入惰性氣體的大消耗。已知焊接設備的另一個缺陷在於，通過專門的裝置抽吸空氣可能使得焊接設備較為複雜。事實上，必須相對於操作區域側向定位的這些裝置可能會導致焊接設備具有較大的整體尺寸和較複雜的結構。

發明內容
本發明的目的在於改進尤其在包裝成形機中用於將覆蓋膜焊接到可熱成形的塑性材料製成的片材的焊接設備。另一個目的在於提供一種焊接設備，其能夠以完全有效的方式從在可熱成形的材料製成的片材中熱成形的容器內抽吸空氣以及將氣體吹入到該容器內側。另一個目的在於提供一種焊接設備，其構造和操作簡單並且具有有限的整體尺寸。另一個目的在於提供一種用於將覆蓋膜焊接到可熱成形的塑性材料製成的片材的方法，其確保幾乎完全從熱成形容器的內側抽吸空氣和/或優化引導氣體，降低氣體的消耗。在本發明的第一個方面中，提供如權利要求I所限定的設備。在本發明的第二個方面中，提供如權利要求13所限定的焊接方法。


參考示出了實施例的附圖，藉助非限制性實例，可以更好地理解和實施本發明，其中圖I為根據本發明的處於打開構造的焊接設備的局部前視圖，其中可熱成形的塑性材料製成的片材設置有容器和覆蓋膜；圖2為圖I的設備沒有片材和膜的局部透視前視圖3為圖I的設備沒有片材和膜的局部透視後視圖；圖4為沿圖I中的線IV-IV截取的截面；圖5為沿圖I中的線V-V截取的截面；圖6為圖4的局部放大圖，示出了處於延伸位置中的支撐構件；圖7為與圖4類似的截面，示出了處於第一操作構造中的焊接設備；圖8為圖7的局部放大圖，示出了處於延伸位置中的支撐構件；圖9為與圖4類似的截面，示出了處於第二操作構造中的焊接設備；圖10為圖9的放大細節，示出了處於縮回位置中的支撐構件；圖11為與可熱成形的塑性材料製成的片材相關的圖I中的設備的板構件的透視圖。
具體實施例方式參照圖I至11，其示出了設用於將例如由鋁和類似材料製成的覆蓋膜90焊接到可熱成形的塑性材料製成的片材100的設備I。具體地，與已知類型且圖中未示出的包裝成形機相關的設備I能夠利用膜90閉合和密封多個容器101,該多個容器通過片材100的熱成形而獲得，並且隨後填充有產品，例如食物產品。該設備I包括第一板構件2、鎖定構件3和第二板構件4,該第一板構件2設置有腔體21、22以容納相應的片材100的容器101，鎖定構件3用於靠著第一板構件2基本上以密封的方式將覆蓋膜90鎖定在塑性材料片材100上，第二板構件4設置有焊接構件5，該焊接構件5用於將覆蓋膜90和塑性材料片材100的各部分焊接在一起。第一板構件2、第二板構件4和鎖定構件3在不同的操作構造之間能夠沿著操作方向H相互移動，該操作方向H基本上垂直於片材100，如說明書中進一步更詳細地描述的。第一板構件2、第二板構件4和鎖定構件3由已知類型且未示出的各自的驅動構件驅動，該驅動構件為例如氣動線性致動器。面向彼此且基本上疊加的片材100和膜90通過已知的且在圖中未示出的機器的前進構件以分度運動前進通過焊接設備I。具體地，如圖I所示，片材100和膜90插入在第一板構件2和鎖定構件3之間。第一板構件2包括例如為基本上矩形形狀的第一板元件,該第一板元件設置有幾乎平的操作壁20，在該操作壁中獲得腔體21。例如，腔體21布置成例如沿著互相平行的行對準，該互相平行的行沿著兩個基本垂直的方向延伸。腔體21的布置對應於片材100上形成的容器101的布置，原因是在焊接設備I的操作條件中每個腔體21將接納相應的容器101。在所示的實施例中，腔體21和容器101具 有基本上截錐形形狀。第一板構件2還包括另外的腔體22，該腔體22具有與腔體21相同的布置和數量，並且布置成在片材100的前進方向上與腔體21相鄰。該另外的腔體22在焊接設備I的操作條件中將用於接納已經被覆蓋膜90密封的容器101，以確保片材100的正確定位，也就是確保容器101在腔體21中的正確定位。每個腔體21在其開口處設置有抵靠元件23，例如彈性材料製成的密封件，該抵靠元件23與第二板構件4的焊接構件5配合以將片材100和膜90焊接在一起。在每個腔體21的側壁上設置有與外部環境連接的排放孔24。具體地，腔體21的排放孔24連接在一起並且通過未示出的已知類型的閥構件連接到外部環境。閥構件能夠在打開位置和閉合位置之間切換，以便相應地允許或防止排放孔24與外部環境連接。第一板2還包括多個管道15,該多個管道使得第一板2的操作壁20與圖中未示出的已知類型的空氣抽吸構件和/或氣體吹入構件流動連通。管道15規則地分布在板2上，並且通向插在所述容器101之間的相應 的通孔102。通孔102之前例如在機器的剪切工位中或者在為此目的設有剪切構件的相同的形成工位中製造在片材100上。管道15可滑動地容納支撐構件25，該支撐構件的形狀形成為使空氣能夠流過相應的管道15，並且該支撐構件能夠在兩個不同的操作位置之間運動，如說明書中進一步更詳細地描述的。例如為圓柱形形狀且基本垂直於操作壁20的每個管道15通到操作壁20上，並且通過橫向連接孔16流動地連接到抽吸和/或吹入構件。在與操作壁20相對的一側上，管道15還通到例如為圓柱形形狀的腔室17上。管道15的下方通過定位在腔室17中的蓋子27進行密封，並且管道15通過螺紋構件28固定到第一板2。管道的連接孔16藉助第一板2中形成的主管道18相互連接並且連接到抽吸和/或吹入構件。支撐構件25可滑動地容納在管道15中，該支撐構件包括例如銷。銷25以相應的操作端部25a保持從管道15突出並且藉助彈性構件26保持從操作壁20突出。管道15的在操作壁20處的區段設置有變窄部15a，以用於抵靠在相應的銷25的肩部25b上，以防止銷25離開管道15。銷25具有的橫截面的形狀形成為使得相應的管道15內側形成用於空氣和/或氣體的一個或多個通道。銷25例如具有的橫截面的形狀基本上形成為十字形。在本發明的未示出的其它實施例中，銷25可以具有形成為任何其它形狀的橫截面，例如方形、六邊形等，前提條件是該橫截面在管道15中形成用於空氣和/或氣體的合適的通道。在其它實施例中，銷可以具有實心橫截面，例如圓柱形橫截面，並且包括縱向凹槽，以便空氣和/或氣體能夠通過。銷25基本上能夠沿豎向在銷突出到操作壁20之上的延伸位置E (如圖6和8的放大圖中較佳地示出)和銷基本上容納在相應管道15內的縮回位置R (如圖10的放大圖中較佳地示出)之間運動。在延伸位置E中，銷25穿過片材100的通孔102並且抵靠在覆蓋膜90上且支撐覆蓋膜90，保持覆蓋膜90與片材100間隔開，以允許最佳地抽取空氣和/或引導氣體。在縮回位置R中，銷25被第二板構件4推到相應的管道15內側，以便不與焊接構件5的操作發生幹涉。每個銷25通過相應的彈性構件26保持在延伸位置E中，該彈性構件26作用在肩部25b上並且包括例如螺旋彈簧，該螺旋彈簧在管道15內側被蓋子27推壓在銷25上。鎖定構件3包括稱為「鐘形件」的環形元件，該環形元件具有基本上矩形的形狀，設置有中心開口 31並且布置成用於抵靠在第一板2上和用於沿著周邊部分將覆蓋膜90基本上密封地鎖定在片材100上，封閉片材100的包括待閉合的多個容器101的操作區域T(圖7)。為此，鎖定構件3設置有密封構件32(其在圖8的放大圖中較佳地示出)，該密封構件32包括例如O形環密封件，該O形環密封件圍繞中心開口 31布置並且布置成用於抵靠在膜90上。第二板構件4包括例如為基本上矩形形狀的第一支撐元件41，焊接板42固定到該第一支撐元件41，焊接板具有的形狀與鎖定構件3的中心開口 31的形狀互補。焊接板42包括焊接構件5，該焊接構件5包括多個環形脊部，該環形脊部例如通過為已知類型且未示出的電阻而在內部被加熱。焊接構件5的環形脊部的形狀形成為抵靠在第一板2的抵靠元件23上並且在片 材100和膜90之間進行焊接，該焊接具有諸如環形的期望形狀以及圍繞容器101的開口的期望尺寸。焊接設備I的操作具有第一步驟，在該第一步驟中，第一板構件2、鎖定構件3和第二板構件4處於打開構造A (圖I到5)中，彼此間隔開，以便使塑性材料片材100和覆蓋膜90共同前進到限定的焊接位置，在該限定的焊接位置中，片材100的容器101基本上面向第一板2的腔體21。隨後，第一板構件2和鎖定構件3沿著操作方向H在相反的方向上朝向彼此運動，以便沿著圍繞包括待焊接的容器101的操作區域T的周邊邊緣將片材100和膜90夾緊在第一操作構造B中。在該第一操作構造B中，如圖7和8中詳細示出，相應的操作端部25a從相應的管道25離開的銷25保持膜90與片材100在整個操作區域T中間隔開，從而基本上限定了具有預設高度的間隙或通道。這樣，通過僅僅被相應的銷25部分地閉塞的管道15以及片材100的通孔102，能夠提取包含在容器21內的空氣並且通常更多地在片材100和膜90之間
提取空氣。在該步驟中，通過適當地將閥構件切換到閉合位置，腔體21的排放孔24與外部環境隔離，以防止從外部抽吸空氣。應該指出的是，依靠管道15在第一板2上的均勻布置，以及通孔102在第一板2上的均勻布置，能夠確保空氣的最佳提取，而不需要任何特定的動力抽吸構件。事實上，依靠鎖定構件3在第一板2上形成的密封件，管道15和外部環境之間不可能存在連接。在抽吸空氣已經終止之後，例如在預設的抽吸時間之後，能夠藉助相同的管道15將氣體引入到容器101內，以確保產品的完整性,該氣體具體為惰性氣體,例如氮。為此,抽吸構件可以包括開關閥和氣體吹入構件。在氣體引入期間，在預設的吹入時間之後，第二板構件4沿著操作方向H向下運動，直到其以焊接構件5抵靠在第二操作構造C中壓縮在片材100上的膜90 (圖9)，其中該預設的吹入時間確保容器101的該氣體和片材100與膜90之間所含的空間的該氣體的飽和度。銷25在其逐漸被第二板構件4抵靠時依靠彈性構件26在相應的管道15內彈性地滑動，以便不會幹涉膜90，並且使得膜90能夠在所有位置，具體是在相鄰容器101之間所含的部分中附著到片材100。基本上在板構件2、4之間發生抵靠的同時，中斷氣體的引入，以避免氣體的浪費，原因是容器21已經被膜90密封地閉合。在限定的焊接時間之後，第一板構件2、鎖定構件3和第二板構件4再次被帶到打開構造A，以便使得被膜90閉合的容器101能夠從第一板2的腔體21取出。為此，腔體21的排放孔24通過適當地切換閥構件而放置成與外部環境連接。由於本發明的焊接設備，從而能夠以最佳的方式提取包含在填充有產品的容器101內的空氣以及插在塑性材料片材100和覆蓋膜90之間的空間中的空氣。從而，支撐構件25將膜90和片材100適當地保持間隔開，同時管道15以及片材100的通孔102的布置和分布確保在操作區域T的所有位置均勻地抽吸空氣，也在較為中心的位置均勻地抽吸空氣。這使得容器101中的殘餘空氣含量最小化，並且能夠使用動力和容量有限的抽吸構件，也就是由於較少的能量消耗而在使用中還較便宜。相似地，在抽吸空氣之後引入氣體的情況下，本發明的設備使得容器101能夠快速地且最佳地形成氣體飽和，而與它們在操作區域T中的位置無關，同時還由於實質上沒有分散和洩漏而減少氣體的消耗。還應該指出的是，抽吸空氣和/或吹入氣體所通過的管道15形成於板構件2內側並且不再相對於操作區域T側向地形成，從而降低了設備I的整體側向尺寸及其結構複雜度。另外，應該指出的是，管道15通到操作壁20上，以面向在片材100的插在容器101之間的區域處在片材100上獲得的通孔102，在熱成形機後續的剪切工位中，該區域將變為廢棄材料。從而，在焊接設備I中，通過利用片材100的非常靠近容器101但將不使用的區域， 能夠以完全和有效的方式從容器101抽吸空氣和/或將氣體吹入容器101。還可以對以上已經公開的和/或附圖中示出的內容進行變型和/或增加。
權利要求
1.一種用於焊接覆蓋膜(90)的設備，所述覆蓋膜疊加在片材(100)上，所述片材由可熱成形的塑性材料製成且設置有在所述片材(100)上熱成形的多個容器(101 )，所述設備包括第一板構件(2)和第二板構件(4)，所述第一板構件設置有用於支撐所述片材(100)的操作壁(20)，所述第二板構件設置有焊接構件(5)，所述焊接構件用於靠著所述操作壁(20)壓所述膜(90)和所述片材(100)，以將所述膜(90)焊接到所述片材(100)，其特徵在於，所述片材(100)包括插在所述容器(101)之間的多個通孔(102)，所述第一板構件(2)包括管道構件(5 )，所述管道構件在所述通孔(102 )處通向所述操作壁(20 )，以用於從所述容器(101)抽吸空氣和/或將氣體引導到所述容器。
2.根據權利要求I所述的設備，其包括鎖定構件(3)，所述鎖定構件插在所述第一板構件(2)和所述第二板構件(4)之間，並且被布置成用於在第一操作構造(B)中沿著界定了所述片材(100)的包括所述容器(101)的操作區域(T)的周邊部分將所述膜(90)鎖定到所述片材(100)。
3.根據權利要求I或2所述的設備，其包括支撐構件(25)，所述支撐構件與所述第一板構件(2)相關聯，並且能夠在延伸位置(E)和縮回位置(R)之間運動，在所述延伸位置中，所述支撐構件(25 )從所述操作壁(20 )突出，以支撐所述膜(90 )且保持所述膜(90 )與所述片材(100)間隔開，從而方便從所述容器(101)抽吸空氣和/或將氣體引導到所述容器，在所述縮回位置中，所述支撐構件(25)基本上容納在所述第一板構件(2)內，以使得所述第一板構件(2)和所述第二板構件(4)能夠將所述膜(90)和所述片材(100)壓和焊接在一起。
4.根據權利要求3所述的設備，其中所述支撐構件(25)可滑動地容納在所述管道構件(15)中。
5.根據權利要求4所述的設備，其中所述支撐構件(25)的形狀形成為使得空氣和/或氣體能夠穿過所述管道構件(15)。
6.根據權利要求4或5所述的設備，其中所述支撐構件(25)包括多個銷，每個銷都容納在所述管道構件(15)的相應的管道中。
7.根據權利要求6所述的設備，其中所述銷(25)具有成形的橫截面，具體為十字形橫截面，以便在相應的管道(15)內形成一個或多個用於空氣和/或氣體的通道。
8.根據權利要求3至7中任一項所述的設備，其中所述支撐構件(25)通過相應的彈性構件(26)保持在所述延伸位置(E)中。
9.根據權利要求3至8中任一項所述的設備，其中當所述第二板構件(4)在第二操作構造(C)中靠著所述操作壁(20 )壓所述膜(90 )和所述片材(100 )時，所述支撐構件(25 )通過所述第二板構件(4)定位且保持在所述縮回位置(R)中。
10.根據前述權利要求中任一項所述的設備，其中所述操作壁(20)至少包括適用於接納相應容器(101)的腔體(21)。
11.根據權利要求10所述的設備，其中所述腔體(21)至少包括排放口(24)，所述排放口通過閥構件與外部環境流動地連接，所述閥構件能夠選擇性地操作以用於將所述排放口(24)與所述外部環境隔離，或者將所述排放口(24)連接到所述外部環境，從而相應地使得能夠從所述容器(101)抽吸空氣和/或將氣體引導到所述容器，或者使得在將所述膜(90)和所述片材(100)焊接在一起之後能夠從所述腔體(21)取出相應的容器(101)。
12.根據前述權利要求中任一項所述的設備，其中所述焊接構件(5)至少包括具體是通過電阻加熱而受熱成形的脊部，所述脊部將用於靠著所述第一板構件(2)的相應的抵靠元件(23)壓所述膜(90)和所述片材(100)的各部分。
13.一種用於焊接覆蓋膜(90)的方法，所述覆蓋膜疊加在片材(100)上，所述片材由可熱成形的塑性材料製成且設置有在所述片材(100)上熱成形的多個容器(101)，所述方法包括以下步驟 -在所述片材(100)上形成多個通孔(102)，所述多個通孔插在所述容器(101)之間； -通過所述片材(100)的所述通孔(102)從所述容器(101)抽吸空氣和/或將氣體引導到所述容器； -通過焊接構件(5 )抵靠在所述膜(90 )和所述片材(100 )上，以便將所述膜(90 )的各部分，具體為圍繞所述容器(101)的開口的各部分，焊接到所述片材(100)。
14.根據權利要求13所述的方法，其包括在所述抽吸空氣和/或所述引導氣體之前沿著界定了所述片材(100)的包括所述容器(101)的操作區域(T)的周邊部分將所述膜(90)鎖定到所述片材(100)。
15.根據權利要求13或14所述的方法，其包括在所述抽吸空氣和/或所述引導氣體之前將支撐構件(25)插入穿過所述通孔(102)，以用於支撐所述膜(90)且將所述膜(90)保持與所述片材(100)間隔開，從而方便所述抽吸空氣和/或所述引導氣體。
16.根據權利要求13至15中任一項所述的方法，其包括縮回所述支撐構件(25)，以允許所述通過所述焊接構件(5)抵靠在所述膜(90)和所述片材(100)上。
17.根據權利要求13至16中任一項所述的方法，其包括在所述通過所述焊接構件(5)抵靠在所述膜(90)和所述片材(100)上期間中斷所述抽吸空氣和/或所述引導氣體。
全文摘要
本發明涉及用於焊接覆蓋膜(90)的設備，覆蓋膜疊加在片材(100)上，片材由可熱成形的塑性材料製成且設置有在其上熱成形的多個容器(101)，該設備包括第一板構件(2)和第二板構件(4)，第一板構件設置有用於支撐片材(100)的操作壁(20)，第二板構件設置有焊接構件(5)，焊接構件用於靠著操作壁(20)壓膜(90)和片材(100)，以焊接膜(90)和片材(100)；片材(100)包括插在容器(101)之間的多個通孔(102)，第一板構件(2)包括管道構件(5)，管道構件在通孔(102)處通向操作壁(20)，以用於從容器(101)抽吸空氣和/或將氣體引導到容器(101)。
文檔編號B65B7/16GK102712372SQ201080056648
公開日2012年10月3日 申請日期2010年11月4日 優先權日2009年11月4日
發明者A·巴爾託利, F·特拉爾蒂, G·卡瓦佐利 申請人:薩龍股份公司