CN101878156B - 协助材料卷材再成型的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于协助将软包装材料的卷材(10)再成型为管(19)的装置，该卷材(10)包括折痕图案，该折痕图案具有基本上横向该卷材的折痕线(11)，且在开始再成型为该管之前该卷材(10)运行经过转向器器件(18)。该装置(40)的特征在于它包括形式器件(42)，该形式器件(42)位于该转向器器件(18)的下游而在管成型工具(20)的上游，该形式器件(42)至少在沿着所述横向折痕线之一在该卷材中形成扭转的情况下被配置为与该卷材(10)的预定形成最终的管的内部的侧面(17)接触，从而该卷材(10)被赋予开始再成型为该管的标记。本发明还涉及用于协助将软包装材料的卷材(10)再成型为管(19)的方法。

Description

协助材料卷材再成型的装置和方法
技术领域
本发明涉及用于协助将软包装材料的卷材再成型为管的装置，该卷材包括折痕图案，其具有基本上横向该卷材的折痕线，而该卷材在开始被再成型为管之前运行经过转向器器件。本发明还涉及协助将软包装材料的卷材再成型为管的方法。
背景技术
在用于制造例如平行六面体包装容器(基本上用于液体食品)的许多当前的包装和填充机器中，卷材(web)形的软包装材料被逐渐再成型(reform)为管的形式，其中它的两个纵边被合起来以便重叠(overlap)和密封。然后，所需的容纳物(content)被供应到该包装材料管中，且该管在横向密封区域中以均匀间隔被横向密封。然后，因此包含其容纳物的管的被密封出的部分通过该密封区域中的切割与该管分开，并且在适当时，通过折叠形成为期望的几何形态，该形态依赖于横穿该管的纵向设置的密封件是如何定向的。例如，该包装容器可被赋予平行六面体的形态。
原始平坦的包装材料再成型为管状形式在许多管成型工具的帮助下进行，这些管成型工具迫使该包装材料逐步呈现出基本上圆形的横截面从而它的纵边可以彼此密封起来。管的形成是在基本上呈拱形的管成型工具的帮助下启动的，而该成型通过开放成型环形式的一个或多个管成型工具继续进行。在管成型工具的最后(优选是闭合成型环的形式)，该包装材料管已经得到了它最终的横截面而进行纵向密封。
该包装材料通常是包含纸或纸板的芯层和热塑性塑料(比如，例如聚乙烯和聚丙烯)围绕层的那种类型。该材料还可包括阻挡层，其保护容纳物免于例如光照和氧气。这种阻挡层可以是由例如铝箔组成的。进一步，该包装材料可以是那种具有折痕图案(包含折痕线)的那种类型以便于最终成型为例如平行六面体包装容器。
在尤其是很薄的包装材料中，在某些情况下，这些折痕线会阻止平坦的卷材被再成型为管状形式。这是因为该卷材，在马上就要再成型前，除了其它东西外还经过弯曲辊，该弯曲辊的目的是相当根本地(radically)改变该卷材的方向。这种因为空间不足而具有相对较小的直径的弯曲辊，在某些情况下可能导致横向该卷材的一个或其它的折痕线被扭转(sprained)而形成折叠(fold)。这意味着该包装材料中包括的纸层在该折痕线中被扭转，结果就是该包装材料沿着所述折叠线被折叠。当该卷材在后面被再成型为管，并因此反而经历围绕与纵向折痕线在相同方向(即，基本上与发生的横向折叠呈90°)的几何轴线的弯曲时，在某些情况下这是非常困难的。已经证明，如果包装材料卷材已经在一个方向成型(或折叠)的话，在另一个方向上成型该包装材料卷材是非常困难的。原先的折叠(在此具体情况下是该折叠)给了不需要的硬度，该硬度阻碍为了实现管状形式而必需的对卷材的弯曲。在通过弯曲辊后，该硬度可能带来一个结果，即沿着该折叠有一个或多个基本上笔直的部分。因此该包装材料不是以期望的方式弯曲的，而是沿着某些区域呈现出棱边。在通过该管成型工具时，该包装材料卷材因为其固有硬度，努力突出穿过该管成型工具中存在的开口。如果该包装材料呈现出笔直的部分的话，根据该笔直部分与该管成型工具的开口的相对位置，以及该笔直部分相对于该开口尺寸的长度，该管有获得临时的扭曲或变形的危险，因为该管形态的不均一的横截面努力地在相应的管成型工具中调整它自身。这可能导致该管不均匀地并且有形成的包装容器没有正确的形态的危险。在最坏情况的情行中，该管会破裂。
在该包装容器具有在该管成型之前在该材料卷材上直接注射塑模，然后从该材料卷材凸出一定距离的那种类型的开口器件(例如具有成型为颈部的倾倒口的开口器件)的情况下，上面概述的问题危险变得尤其严峻。这种技术在例如国际专利公开WO 98/18609和美国专利6,386,851中描述过。在具有这种开口器件的情况下，该管成型工具具有该开口器件可以通过的额外开口。因此，提供了材料卷材向外凸出从而变得扭曲的更多的机会。
发明内容
因此，本发明的一个目标是实现一种用于将软包装材料的卷材再成型为管的装置，该装置抵消该包装材料卷材中任何可能形成的横向折叠的影响并致力于使得该卷材努力成型为具有均匀曲率的管。
利用所附权利要求所限定的和下文中讨论的装置和相应的方法，实现了这个目标。
根据本发明的装置被配置为与具有折痕图案的卷材结合使用，该折痕图案至少包含基本上横向该卷材的折痕线。在开始再成型为管之前，该卷材经过转向器器件。该装置的特征在于，它包括位于该转向器器件下游但是在管成型工具上游的形式(form)器件。至少在沿所述横向折痕线在该卷材中形成扭转的情况下，该形式器件与该卷材的预定形成最终的管的内部的侧面接触，从而该卷材被赋予开始再成型为管的标记(indication)。
因为该包装材料卷材，形成折叠后，会与所述形式器件毗连，迫使该折叠呈现拱形形式，其在后来成为该管的成型的开始。作为该形式器件与该包装材料卷材的毗连的结果，沿着该扭转的折叠线的硬度被处理而该卷材变得更柔韧。
该形式器件可被配置为在该卷材的纵向中心线和纵边之间的至少一个区域中毗邻该卷材。替代地，该形式器件可被配置为至少在该卷材的纵向中心线的任一侧，在该卷材的纵向中心线和相应纵边之间的一个区域中毗邻该卷材。
该装置可被设计为所述区域比该卷材的纵向中心线更靠近该卷材的所述纵边。已经证明，此实施方式对扭转的折叠线带来了最大的影响。
依照本发明的一个实施方式，所述形式器件包括至少一个可以以能够自由旋转的方式设置的成型辊。在上面提到的该形式器件的第一毗连的情况下，此成型辊被设置为在该卷材的所述区域上延伸。在上面提到的该形式器件的替代毗连的情况下，此成型辊可以被配置为在该卷材的两个区域上方均延伸。因为该成型辊能够自由旋转，该成型辊和该包装材料卷材之间的摩擦减小，这有效地减小了对该包装材料造成损害的危险。
按照本发明的进一步的实施方式，所述形式器件包括至少两个以能够自由旋转的方式设置的、具有一致的旋转轴的成型辊。在上面提到的该形式器件的替代毗连中，这些成型辊被设置为在该卷材的所述区域的相应区域上方延伸。与前面公开的一致，该成型辊能够自由旋转是一个优点，因为该成型辊和该包装材料卷材之间的摩擦因此被最小化了，这有效地减少了对该包装材料造成损害的危险。
一种根据本发明用于协助将软包装材料的卷材再成型为管的方法，该卷材包括折痕图案，该折痕图案具有基本上横向该卷材的折痕线，且在开始再成型为该管之前该卷材运行经过转向器器件，其特征在于以下步骤：至少在沿着所述横向折痕线之一在该卷材中形成扭转的情况下，使形式器件与该卷材的预定形成最终的管的内部的侧面接触，以赋予该卷材开始再成型为该管的标记。该形式器件位于该转向器器件的下游而在管成型工具的上游。
结合用于协助将软包装材料的卷材再成型为管的本发明的装置所讨论的那些区别特征可以很自然地被转化为用于协助将软包装材料的卷材再成型为管的本发明的方法。这些区别特征可以进一步自然地在相同的实施方式中结合。
附图说明
下面参考本发明的一个当前优选实施方式并进一步参考附图对本发明进行更详细的描述，在附图中：
图1示意性地描绘了包括根据本发明的装置的包装和填充机器；
图2示意性地描绘了，从上往下看，在开始时成型该包装材料卷材的第一管成型工具；
图3示意性地描绘了图2的第一管成型工具，以及该包装材料卷材、该转向器器件和根据本发明的该装置的投影图；
图4示意性地描绘了，从上往下看，图2的第一管成型工具，以及用虚线表示的没有正确成型的包装材料卷材的样式；
图5示意性地描绘了图3中包括的部件的侧视图；以及
图6示意性地描绘了，俯视来看，根据本发明的装置以及该材料卷材。
可以看出，各图彼此不是按比例的。
具体实施方式
根据本发明的装置用于包装和填充机器非常有优势，该类型的包装和填充机器是通过介绍的方式描述的，并且被用于例如平行六面体包装容器的制造。图1显示了一个这种包装和填充机器的实施例。
这种机器具有软包装材料制成的卷材10。如同前面提到的，该包装材料通常是包含纸或纸板制成的芯层和热塑性塑料(比如，例如聚乙烯和聚丙烯)制成的围绕层的那种类型。进一步，该材料卷材10是具有折痕图案的那种类型，该折痕图案包含横向折痕线11(图1中只示意性地描绘了一个)和纵向折痕线(未示)以协助最终成型为平行六面体包装容器。
该卷材形包装材料在卷料轴12上被提供到该机器，该包装材料卷材10从该卷料轴12展开并在导辊14的帮助下基本上向上被引导穿过该包装和填充机器。在一些包装和填充机器中，在这个位置提供有杀菌室，在那里包装材料卷材10经历合适的杀菌处理以延长容纳物的储存期限。图中没有显示杀菌室。
在该机器的最上方区域，包装材料卷材10尤其穿过可移动的卷材张力辊16和弯曲辊形式的转向器器件18。包装材料卷材10运行通过弯曲辊18，其有装饰插图的侧面15面对弯曲辊18，而其内部17(即将要在更下方成型的组成包装材料管19的内部的那一个侧面)转到不面对(face away from)弯曲辊18。
在围绕弯曲辊18转动之后，包装材料卷材10在管成型工具20的帮助下被基本上纵向向下引导穿过该包装和填充机器。在最后，在最下方的管成型工具，两个纵向卷材边缘21彼此重叠而它们可以在纵向密封装置22的帮助下被密封起来以成型材料管19。填充管道24同心向下穿过材料管19延伸，该填充管道24穿过该管的上部开口端延伸进去并在紧邻一个位置的上方在该管中排出(discharge)，其中在该位置该管被再成型为密封掉的部分，该部分在后面变为单件包装容器26。该密封是利用成型和密封爪28进行的，该成型和密封爪28成对协作以共同夹持并横向密封该包装材料管19。所述爪28还可用于在密封区域中的密封掉的部分的切割，从而形成单件包装容器26。
图2显示了第一、拱形的管成型工具30，从弯曲辊18处从上往下看。它包含四个可以自由旋转的成型辊32，其意在邻接包装材料卷材10的有装饰性插图的侧面15并成型该卷材。在各中间成型辊32之间的开口34中，允许凸出的开口器件(未示)(适用时)通过。图中的虚线W描绘了当包装材料卷材10穿过这个第一管成型工具30时它应当具有的理想的形式。该包装材料卷材的纵边21远不能彼此建立接触，而此处的结构有点让我们想起心脏的上部。
如通过介绍的方式描述的，在某些情况下，实现包装材料卷材10的期望结构是很困难的，尤其是在沿着横向折叠线11出现折叠36(与该卷材通过弯曲辊18有关)的情况下。图3中在弯曲辊处描绘了这种折叠36，而且可以看出，该折叠从包装材料卷材10的内部17指向外。
如果出现这种折叠36的话，有在第一个拱形管成型工具30处，包装材料卷材10会在折叠36处呈现残留的笔直部分38的危险。图4的虚线W1和点画线W2描绘了具有部分笔直的部分38的形式的实施例。如通过介绍的方式描述的，这种形式是不理想的。
参考图3、5和6，下面描述根据本发明的装置40，其有效地改善了这个形式问题。
装置40包括形式器件42，其在紧邻弯曲辊18的下游，但在第一拱形管成型工具30的上游。
一般地说，这个形式器件42的功能是对抗扭转的折痕线(即折叠)36的硬度，并赋予包装材料卷材10开始再成型为管(即，开始在与再成型为管时弯曲方向相同的方向上弯曲)的标记。为了使其付诸实施，所述形式器件42被放置为使卷材10的内部17(即将要构成管19的内部的那一个侧面)可以与该形式器件42接触。至少，形式器件42会与卷材10的沿着横向折痕线11有折叠36的地方接触，而在接触时，形式器件42会在图3中描绘的两个区域44的至少一个中与包装材料卷材10紧邻并轻靠包装材料卷材10。区域44(被虚线围绕)设置于卷材的纵向中心线M的任一侧(图1中示意性地显示)，在卷材10的中心线M和相应纵边21之间。从各图中可以明显看出，区域44比中心线M更接近卷材10的相应纵边21，以实现形式器件42的最优功能。因此形式器件42同时毗邻卷材10的两个区域44。然而，事实上，形式器件42通常每次毗邻两个区域44之一并在各区域之间交替，取决于在哪里发现该笔直部分。
在各图中，显示了所述形式器件42的一个实施方式。在图3中，可以看出，形式器件42包括两个成型辊46。它们可以自由旋转地枢轴(journal)在轴48上，轴48又以固定方式被固定在框架50中。框架50被固定在上部、拱形的管成型工具30中并且被设计为它可以在形式器件42和所述管成型工具30之间，以及在形式器件42和弯曲辊18之间提供一定距离。这两个距离在大小上大约相等。
图6显示了形式器件42中的两个成型辊是如何相对于包装材料卷材10放置的。虚线W基本上组成包装材料卷材10经过两个成型辊46时它所具有的形式，而且可以看出，该实施例中该成型辊与该卷材的中心线M的任一边毗连，朝该纵边21向外有一个较大的距离。该毗连引起折叠36会努力地在远离成型辊46的方向上形成弧。当包装材料卷材10后来到达该第一管成型工具30时，它允许自己由根据图2中所示的四个成型辊32以期望的方式被成型。
图5显示了从侧面看上去的形式器件42、弯曲辊18和第一管成型工具(以简化方式描绘)30。可以看出，形式器件的辊46的外部圆周位于假想线A上，假想线A比线B离包装材料卷材10松开其与弯曲辊18的接触的点要向外(即，在该图中向右的方向上)远一定距离，线B位于切线方向上。成型辊46还可位于对应于线B(其位于切线方向上)的线上。
参见图6，成型辊46具有让人想起蘑菇或香槟酒瓶用软木塞的形式，即第一末端的一部分51的直径大于另一端的一部分52的直径。两个部分51、52之间有平缓的半径过渡。类似地，每个成型辊46的两个外缘都是平缓圆形(gently rounded)
成型辊46以这种方式被置于轴48上，即各较小的部分52被转向彼此面对。
尽管本发明仅仅是参考一个当前优选实施方式描述的，然而对本说明书的熟练读者而言，显然，本发明不限于该实施方式，而是可以得到许多变形和修改而不背离所附权利要求的范围。
如上所述，形式器件42可包括两个成型辊46。然而，应当理解，替代地，该形式器件可包含一个或多个成型辊。另外，该成型辊可以有不同于所述的另一种样式。例如，它们可以一直呈现出一个且相同的直径。
类似地，应当理解，形式器件可以以不同于所述的另一种方式固定。自然地，可以得到许多在机械上可行的解决方案。
在图示实施方式中，包装材料卷材10移动时它的有装饰性的插图的侧面15(即，将要构成该管的(因此也是该包装容器的)外侧的那个侧面)面朝该弯曲辊18。因此，再成型为管的形式这样发生，即包装材料卷材10的纵边在开始时在远离弯曲辊18的方向上被引导，例如，与图3中所示的一致。然而，也有些包装和填充机器，其中包装材料卷材10以这种方式移动，即该卷材的内部17被转向向内朝着该弯曲辊。在这种情况下，再成型为管这样发生，即包装材料卷材的纵边在开始时在朝向该弯曲辊的方向上被引导。然而，任何可能的横向折痕线的扭转仍然可能发生，从而该折叠从该弯曲辊指向外，在这种情况下，是该装饰性插图一侧向外。该折叠所指的方向是没有意义的。重要的因素仍然是该形式器件被配置为对抗该包装材料卷材的内侧。

Claims (8)

1.一种用于协助将软包装材料的卷材(10)再成型为管(19)的装置，该卷材(10)包括折痕图案，该折痕图案具有横向该卷材的折痕线(11)，且在开始再成型为该管之前该卷材(10)运行经过转向器器件(18)，其特征在于，其包括形式器件(42)，该形式器件(42)位于该转向器器件(18)的下游而在管成型工具(20)的上游，该形式器件(42)至少在沿着所述横向折痕线之一在该卷材中形成扭转的情况下被配置为与该卷材(10)的预定形成最终的管的内部的侧面(17)接触，从而该卷材(10)被赋予开始再成型为该管的标记。
2.根据权利要求1所述的装置(40)，其中该形式器件(42)被配置为在该卷材(10)的纵向中心线(M)和纵边(21)之间的至少一个区域(44)中毗邻该卷材(10)。
3.根据权利要求1所述的装置(40)，其中该形式器件(42)被配置为至少在该卷材的纵向中心线(M)的任一侧，在该卷材(10)的该中心线和相应纵边(21)之间的一个区域(44)中毗邻该卷材(10)。
4.根据权利要求2所述的装置(40)，其中所述区域(44)比该卷材的该纵向中心线(M)更靠近该卷材(10)的所述纵边(21)。
5.根据权利要求3所述的装置(40)，其中所述区域(44)比该卷材的该纵向中心线(M)更靠近该卷材(10)的所述纵边(21)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装置(40)，其中所述形式器件(42)包括至少一个以能够自由旋转的方式设置的成型辊(46)。
7.根据权利要求6所述的装置(40)，其中所述形式器件(42)包括至少两个以能够自由旋转的方式设置的、具有一致的旋转轴的成型辊(46)。
8.一种用于协助将软包装材料的卷材(10)再成型为管(19)的方法，该卷材(10)包括折痕图案，该折痕图案具有横向该卷材的折痕线(11)，且在开始再成型为该管之前该卷材(10)运行经过转向器器件(18)，其特征在于，至少在沿着所述横向折痕线之一在该卷材中形成扭转的情况下，使形式器件(42)与该卷材(10)的预定形成最终的管的内部的侧面(17)接触，以赋予该卷材(10)开始再成型为该管的标记，该形式器件位于该转向器器件(18)的下游而在管成型工具(20)的上游。
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