CN102530287B - 热成型包装机和用于拉伸膜状材的方法 - Google Patents

Abstract

热成型包装机和用于拉伸膜状材的方法。本发明涉及用于拉伸膜状材(11)的热成形包装机(1)以及操作热成形包装机(1)的方法，在设置了具有加热单元(23)的拉伸站(12)的情况下，在拉伸所述膜状材(11)之后借助于膜冷却装置(24)主动地冷却所述膜状材(11)。

Description

热成型包装机和用于拉伸膜状材的方法

技术领域

本发明涉及用于拉伸膜状材(film web)的热成型包装机，以及用于拉伸膜状材的方法。

背景技术

EP1 620 317 B1公开一种热成形包装机，其包括用于拉伸覆膜(cover film)以便将印刷的覆膜非常精确地定位在包装槽(packaging trough)的上面。光电管(photocell)在这里借助于覆膜上的印刷标记检测印刷图像相对于向前进给的位置，并因此检测印刷图像相对于包装槽的位置。印刷图像通常尺寸较小，并且由于夹持杆在向前进给运动结束之前将柔软的覆膜夹持了片刻，于是向前进给运动的残余拉伸了覆膜，所以印刷图像被拉伸。另外，夹持杆可以在与进给方向相反的方向上移位以拉伸覆膜，直到达到期望的尺寸。在这样做时，张紧的覆膜在被实现为能够抵消(counteract)覆膜的张紧的槽上被闭封(seal)，以获得视觉舒适的包装。

另外，拉伸单元是已知的，其中，在发生拉伸的区域中用加热板加热覆膜。覆膜的这个区域的拉伸可以通过热输入进行。尤其是较厚的膜/箔，特别地厚度超过200μm的硬膜，使得热输入成为必要，以便允许在弹塑性范围内拉伸膜。在覆膜随后的向前进给运动的过程中，由于覆膜中的不均匀热分布、向前进给运动开始时的高加速度以及转向轮处的转向，所以直到密封站处都会出现不可控的拉伸行为。尤其当覆膜必需行进相当长的距离直到到达密封站时，该不可控的拉伸行为会导致频繁地在印刷图像相对于包装槽的位置和大小方面进行重新调整和加大公差。造成这一点的原因也是由存在于覆膜中的不同温度的区域而引起的不可控的膜状材的收缩。

被加热的膜区域的被拉伸的长度在冷却下来直到密封站之后，导致印刷图像的伸长率小于百分之一。因此，膜供给器必需观察关于印刷图像的长度和位置的狭小的公差。

发明内容

本发明的目的在于提供允许补救上述缺陷的热成形包装机和用于拉伸膜状材的方法。

该目的通过具有下述特征的用于拉伸膜状材的热成形包装机来实现：一种热成形包装机，其包括用于拉伸膜状材的拉伸站，拉伸站具有加热单元、印刷标记传感器和夹持单元，其中，拉伸站包括膜冷却装置；和通过具有下述特征的操作热成形包装机的方法来实现：一种借助于包括加热单元的拉伸站拉伸热成形包装机中的膜状材的方法，拉伸站在加热膜状材和拉伸膜状材之后主动地冷却膜状材。

根据本发明的热成形包装机包括用于拉伸膜状材的拉伸站，拉伸站具有加热单元、印刷标记传感器和夹持单元，拉伸站还包括膜冷却装置。该膜冷却装置具有的效果是，膜状材在被拉伸之后迅速地被冷却，并且在随后的向前经运动直到密封站的过程中，膜状材不会经历任何不可控的变化，由此印刷图像也不会经历任何不可控的变化。该印刷图像于是能够非常精确地定位在包装槽的上面，并且能够以气密的方式被闭封在包装槽上。

本发明的有利的另外的发展公开于下面的描述。

根据有利的实施方式，膜冷却装置设置有冷却板。该冷却板是用于至少使膜状材的受热区域散热的简单却有效的技术方案，该热在拉伸处理过程中或在拉伸处理之后通过加热部件输入。

优选地，膜冷却装置位于膜状材的加热单元所在侧的相反侧，以便提供特别紧凑的结构设计。

根据优选实施方式，拉伸站包括用于使膜冷却装置移向膜状材和从膜状材移开的升降单元。因此膜冷却装置可以被实现为长期被冷却的单元并且仅为了冷却的目的而与膜状材接触。

优选地，膜冷却装置和加热单元借助于升降单元相对于膜状材一起移动。这些运动被执行例如使得加热单元从膜状材离开，而膜冷却装置同时移向膜状材，反之亦然。由于仅一个执行机构设置用于膜冷却装置和加热单元的移动，所以允许节约空间、低成本的技术方案。

根据优选实施方式，膜冷却装置配置于密封站的上方，例如，热成形包装机的设置于该区域的开关柜可用作安装面。

根据优选实施方式，拉伸站包括至少一个夹持杆，该至少一个夹持杆能够枢转以便拉伸膜状材。理想地，夹持杆具有与控制器相连且进行非常精确的膜状材拉伸的伺服驱动器。可选择地，夹持杆的线性运动也是可以想象的。

根据本发明的方法，该方法用于借助于包括加热单元的拉伸站拉伸热成形包装机中的膜状材，被构想成该拉伸站在加热和拉伸膜状材之后主动地冷却膜状材。这使得尽管随后向前进给运动存在加速度，印刷图像直到密封站也都保持不变，从而能够被精确地定位并闭封在包装上。

优选地，膜状材借助于膜冷却装置、特别是冷却板被冷却，以便使通过加热单元输入的热迅速地散掉，由此使热成形包装机维持高性能。

优选地，膜状材被冷却直到膜状材已经被热固定，以便使膜状材对于附加的向前进给运动均维持在不变的状态

优选地，膜状材通过与膜冷却装置接触而被冷却，以便有效且迅速地散热。

根据优选实施方式，控制器接收印刷标记传感器的信号，并与使用者输入的存储在控制器中的参数一起评价所述信号，并且根据包装槽控制膜状材的拉伸、印刷图像的大小和位置。印刷标记表示印刷图像的位置的参考，用于确定印刷图像拉伸的程度。

优选地，通过夹持杆实行该拉伸，夹持杆将膜状材压靠在转向轮上，然后该夹持杆借助于伺服驱动器实行与膜状材的被夹持的部分一起绕着该转向轮的半径运动。该伺服驱动器适用于获得被拉伸的长度的精确度，也适用于为此目的施加需要的力。

附图说明

在下文中，根据附图更详细地描述本发明的有利的实施方式。

图1示出根据本发明的热成形包装机的主视图，

图2示出膜的向前进给过程中拉伸站的示意图，

图3示出被夹持的膜状材处于加热过程的拉伸站的示意图，

图4示出拉伸过程中的拉伸站的示意图，

图5示出冷却过程中的拉伸站的示意图，

图6示出随后的向前进给运动之前的拉伸站的示意图。

具体实施方式

在所有附图中，相同或相似的组成部件具有相同的附图标记。

图1示出热成形包装机1的示意图。热成形包装机1包括成形站2、密封站3、横切站4和纵切站5，这些站沿加工方向R按照该顺序配置在机架6上。在输入侧，机架6上设置有供料辊7，从该供料辊7放出下膜/箔8。在成形站2中形成有包装槽9。在密封站3的区域中设置有储料单元10，从该储料单元10放出膜状材11。膜状材11在供入密封站3之前，先通过拉伸站12。

在输出侧，包装机设置有输送带形式的排出装置13，通过该排出装置13将形成的、单个的包装14运送出去。此外，包装机1还包括未示出的进给装置，所述进给装置从侧边与下膜8接合并且在主工作循环中沿加工方向R循环地运送下膜8。可以例如通过侧面配置的运送链来实现该进给装置。

在横向进给(infeed line)线15的区域中，供入产品16。用于供操作者输入参数的并且用于使操作状态可视化的控制器17与开关柜18相连。

图2示出设置于开关柜18的在密封站3上方的区域中的拉伸站12。从储料单元11出来的膜状材11经由转向轮(deflectionpulley)19穿过拉伸部件12进入密封站13。该过程通过其上已经闭封有膜状材11的前侧区域(leading area)的下膜8的向前进给运动来实现，从而携带膜状材11。示出了夹持杆20和21，以及印刷标记传感器22、加热单元23和膜冷却装置24。示出了用于一起移动加热单元23和膜冷却装置24的升降单元25。图2示出处于膜状材11通过下膜8的向前进给运动沿运送方向R被携带的过程时的时刻。在膜状材11被携带的同时，印刷标记传感器22检测设置于膜状材11的印刷标记。印刷标记传感器22的信号被传输至控制器17，然后控制器17确定夹持杆20和21闭合时的时刻。

如图3所示，夹持杆20和21在闭合时将膜状材11夹持在转向轮19上。优选地，该夹持动作在下膜8的间歇性向前进给运动结束时进行。在夹持膜状材11的同时、之前或之后的片刻，升降单元25使此处以加热板形式示出的加热单元23移至膜状材11。加热板23和膜状材11此时彼此接触，并且膜状材11被加热至适于拉伸处理的拉伸温度。拉伸温度接近玻璃转化温度，在该玻璃转化温度，膜状材11的诸如硬度和弹性等机械性能会发生显著的变化。根据膜的组分，该温度在60℃和90℃之间。例如在APET的情况下，玻璃转化温度为约74℃。厚度超过200μm的膜/箔在低于30℃的温度时不易延展。

在加热阶段过程中或者在加热阶段之后，如图4所示，通过夹持杆21绕着转向轮19在与进给方向相反的方向上的半径运动(radial movement)，实现对膜状材11的拉伸，从而将被固定在两个夹持杆20和21之间的区域拉伸。夹持杆21的运动由未示出的伺服驱动器产生，该伺服驱动器由控制器17控制并且具有必要的动力和可调节的精度。归因于膜状材11的加热，拉伸所需的张力比没有加热单元时拉伸所需的张力小得多。伺服驱动器可以使膜状材11在被拉伸之后也保持在张紧状态下，从而防止可能产生的褶皱。

图5示出后拉伸阶段，在该阶段中升降单元25用于使加热单元23从膜状材11移开，并且使膜冷却装置24移向膜状材11，使得膜冷却装置24和膜状材11彼此接触，以便在该区域中将膜状材11的温度冷却下来直到膜状材11已经被热固定在被拉伸了的状态。因为在超过所述加热单元23的区域中膜状材11也被加热单元23加热，所以优选地，从运送的方向上看时，膜冷却装置24的区域大于膜加热单元23。这将保证膜状材11的被拉伸的印刷图像保持其尺寸直到已经被输送进入密封站3。

拉伸之后的热固定的长度对应拉伸处理过程中被夹持的膜区域的约25％至30％的伸长率。这样的效果为：利用夹持杆21的不变的拉伸路径，也可以处理由膜供给器所传送的印刷图像的长度和位置方面的公差较大的膜状材11。因此热成形包装机的经营者也可以降低采购成本。

当膜状材11的热固定完成时(参见图6)，夹持杆20和21打开，夹持杆21枢转返回至其开始位置，升降单元25使膜冷却装置24向上移动并从膜状材11移开，并且使加热单元23移向对随后的膜部分进行加热的位置。从膜状材11被夹持杆20、21释放开的时刻开始，可以执行膜状材11朝密封站3的方向的随后的向前进给运动和运送。

当印刷图像已经被拉伸至包装槽9的对应长度时，膜状材11可以在无应力(stress free)的状态下被闭封。这也允许使用柔性的下膜/箔8。同样，由于无论是在密封站3之前还是在密封站3中膜都没有伸长，所以在可选择地设置于拉伸站12和密封站3之间的冲孔站中形成的孔可以精确地保留在其位置。当使用可选择的上膜成形站和/或上膜夹持链引导时，拉伸站12也将提供上述优势。

也可以想象成加热单元23和膜冷却装置24具有其自己的升降单元，从而可以使加热单元23和膜冷却装置24彼此独立地移动以接触膜状材11和从该膜状材11移开。为了获得尽可能最佳的热传递或冷却，可以借助于真空将膜拉入加热单元23和/或膜冷却装置24，以便实现横跨所涉及区域的均匀的接触。

膜状材11与加热单元23和膜冷却装置24之间的大面积接触也可以通过在加热板或冷却板的表面处的凸形来实现。当加热单元23被移开时，伺服驱动器可以重新调节夹持杆以便使被释放的膜状材的长度张紧。

膜冷却装置24可以借助于水冷被长期冷却。

和夹持杆21一样，夹持杆20可以是可枢转的并且可以被构造成使得该夹持杆20是通过伺服驱动器可枢转的或可线性移动的。

Claims (15)

1.一种热成形包装机（1），其包括用于拉伸膜状材（11）的拉伸站（12），所述拉伸站（12）具有加热单元（23）、印刷标记传感器（22）和夹持单元（20，21），所述热成形包装机的特征在于，所述拉伸站（12）包括膜冷却装置（24），所述膜状材（11）在被所述膜冷却装置（24）冷却之后，被输送到密封站（3）而闭封在包装槽（9）上。

2.根据权利要求1所述的热成形包装机（1），其特征在于，所述膜冷却装置（24）设置有冷却板。

3.根据前述权利要求中任一项所述的热成形包装机（1），其特征在于，所述膜冷却装置（24）位于所述膜状材（11）的所述加热单元（23）所在侧的相反侧。

4.根据权利要求1或2所述的热成形包装机（1），其特征在于，所述拉伸站（12）包括用于使所述膜冷却装置（24）移向所述膜状材（11）和从所述膜状材（11）移开的升降单元（25）。

5.根据权利要求4所述的热成形包装机（1），其特征在于，所述膜冷却装置（24）和所述加热单元（23）适于借助于所述升降单元（25）相对于所述膜状材（11）一起移动。

6.根据权利要求1或2所述的热成形包装机（1），其特征在于，所述膜冷却装置（24）配置于密封站（3）的上方。

7.根据权利要求1或2所述的热成形包装机（1），其特征在于，所述拉伸站（12）包括至少一个夹持杆（21），所述至少一个夹持杆（21）能够枢转以便拉伸所述膜状材（11）。

8.根据权利要求7所述的热成形包装机（1），其特征在于，所述夹持杆（21）具有伺服驱动器。

9.一种借助于包括加热单元（23）的拉伸站（12）拉伸热成形包装机（1）中的膜状材（11）的方法，其特征在于，所述拉伸站（12）在加热所述膜状材（11）和拉伸所述膜状材（11）之后主动地冷却所述膜状材（11），在冷却之后，所述膜状材（11）被输送到密封站（3）而闭封在包装槽（9）上。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述膜状材（11）借助于膜冷却装置（24）被冷却。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述膜冷却装置（24）为冷却板。

12.根据权利要求9至11中的任一项所述的方法，其特征在于，所述膜状材（11）被冷却直到所述膜状材（11）已经被热固定。

13.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述膜状材（11）通过与所述膜冷却装置（24）接触而被冷却。

14.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其特征在于，控制器（17）接收印刷标记传感器（22）的信号，并与使用者输入的存储在所述控制器（17）中的参数一起评价所述信号，并且基于该评价控制所述膜状材（11）的拉伸。

15.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其特征在于，通过夹持杆（21）来执行所述膜状材（11）的拉伸，借助于伺服驱动器来驱动所述夹持杆（21）。

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