CN103496191A - 旋转式制袋机和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于由薄膜制作袋子的旋转式制袋机和方法，它们包括转鼓、积聚辊隙、将薄膜定位在转鼓上的毛毡，以及远离积聚辊隙而定位的毛毡张紧器。转鼓包括至少一个安装在其上面的密封条，并且积聚辊隙将薄膜提供给转鼓。各个不同的方面包括，积聚辊隙处于与转鼓直径的变化无关的固定位置，和/或从积聚辊隙至转鼓的路径在长度上是固定的，而与转鼓直径的变化无关。

Description

旋转式制袋机和方法
技术领域
本发明大体上涉及制作袋子的领域。更具体地说，本发明涉及旋转式制袋机和在制袋机上制作的袋子。
背景技术
旋转式制袋机在本领域中是众所周知的。例如在美国专利6,117,058; 5,587,032; 5,518,559; 4,642,084; and 4,934,993中描述了现有技术的旋转式制袋机，所有这些专利都通过引用而结合在本文中。
总地说来，旋转式制袋机包括横向进给区段，转鼓以及下游处理模块。横向进给区段以适宜的速度为转鼓提供薄膜。转鼓上安装有一个或多个密封条。薄膜通过处于张力下的毛毡(blanket)而保持在转鼓上，并且密封条将薄膜密封起来，从而在连续的密封之间形成袋子。密封条的数量和转鼓直径确定了密封之间的距离，其是袋子的长度。为了调节袋子的长度，可激活转鼓上的不同数量的密封条，并且/或者改变转鼓直径，以调节密封之间的距离。
现有技术的旋转式制袋机使用送膜辊作为密封毛毡张紧装置，例如那些位置控制着毛毡张力和毛毡路径的辊子。(送膜辊还可被称为积聚辊隙，因为在辊隙之后积聚了过量的薄膜)。送膜辊调节毛毡张力，以保证形成恰当的密封。然而，辊隙位置会随着转鼓尺寸或直径的变化而变化(从而构造不同的袋子长度)。辊隙位置变化导致薄膜积聚量的变化(积聚薄膜意味着过量的薄膜导致薄膜不会与表面齐平)，并且需要重新调节送膜辊。此外，还必须手动地调节送膜辊的缠绕位置。这使得调节袋子长度变得较为困难。这还改变了从任何上游物件、例如对准标记传感器至转鼓(或薄膜到达密封条并被密封起来的位置)的路径长度。
通常旋转式制袋机具有用于各种处理功能(例如插入拉带，退绕，穿孔等等)的模块。这些模块处于分开的机壳中，这使得设备生产线具备适应性并且对于不同的需求都通用，而且容许各区段易于四处移动。然而，各模块是独立的整装机器，并且包含其自身的控制器，增加了生产线的成本和复杂性。其还增加了张力区域的数量，并且需要非常长的膜卷路径，这可能对工艺造成负面影响。
现有技术的旋转式制袋机在密封转鼓之前调节膜卷张力，以试图确保薄膜在进行密封时没有张力。这通常意味着薄膜具有过量的积聚，因为在没有过量积聚的条件下是难以不提供张力的。这种调节通过操作员在视觉上观察下进行，同时来回调节送膜辊，直到看到所需的积聚量时为止。积聚的泡状薄膜(bubble)时常以不规则的方式被吸入到密封条之间的密封转鼓中。
不均匀的张力和泡状薄膜在密封转鼓后面之前和之后的积聚，可能造成许多工艺问题，包括导致密封没有存在于其预期用于下游处理的位置，例如当穿孔刀进行切割时。
因此，需要一种可提供均匀积聚的旋转式制袋机。当调节转鼓直径时，积聚辊隙位置不应该发生变化，并且从积聚辊隙(和上游位置)至开始进行密封的位置的路径长度也不应该发生变化。
发明内容
根据本发明的第一方面，用于由薄膜制作袋子的旋转式制袋机和方法包括转鼓、积聚辊隙、将薄膜定位在转鼓上的毛毡，以及远离积聚辊隙而定位的毛毡张紧器。转鼓包括至少一个安装在其上面的密封条，并且积聚辊隙将薄膜提供给转鼓。
根据本发明的第二方面，一种用于由薄膜制作袋子的旋转式制袋机和方法包括转鼓、积聚辊隙(accumulation nip)，以及将薄膜定位在转鼓上的毛毡。转鼓具有可调的直径，并包括至少一个安装在其上面的密封条，并且积聚辊隙将薄膜提供给转鼓。积聚辊隙处于与转鼓直径变化无关的固定位置。
根据本发明的第三方面，一种用于由薄膜制作袋子的旋转式制袋机和方法包括转鼓、积聚辊隙、将薄膜定位在转鼓上的毛毡，以及积聚传感器。转鼓包括至少一个安装在其上面的密封条，并且积聚辊隙将薄膜提供给转鼓。积聚辊隙以第一速度被驱动，并且转鼓响应于传感器而以受控的第二速度被驱动。
根据本发明的第二方面，一种用于由薄膜制作袋子的旋转式制袋机和方法包括转鼓、积聚辊隙，以及将薄膜定位在转鼓上的毛毡。转鼓具有可调的直径，并包括至少一个安装在其上面的密封条，并且积聚辊隙将薄膜提供给转鼓。薄膜沿着从积聚辊隙至转鼓的路径而行进，其中，路径长度不会响应于转鼓直径的变化而变化。
在一个备选实施例中，拉带模块(drawtape module)和动力退绕装置设置在带有转鼓的单个模块中。
在另一实施例中，对准标记传感器沿着具有至转鼓的固定长度的路径而定位在积聚辊隙的上游。传感器可以是印痕传感器(print sensor)。
在各种备选实施例中，速度控制响应于薄膜的速度、输入函数的变化率，响应历史数据和/或设定值。
本领域中的技术人员通过阅读附图，详细说明和所附权利要求时，将清楚本发明的其它主要特征和优点。
附图说明
图1是本发明一个实施例的示意图。
在详细解释本发明的至少一个实施例之前，应该懂得，本发明在其应用方面并不局限于以下说明书中所阐述或附图中所示的结构和布置细节。本发明能够有其它实施例，或者以各种方式来实践或实现。另外，还应该懂得，这里采用的措词和用语是为了说明的目的，而不应该被认为是限制性的。相似的标号用于指示相似的构件。
具体实施方式
虽然本发明将参照特定的旋转式制袋机进行描述，但是一开始应该懂得，本发明还可利用其它制袋机或在其它环境中来实现。
通常，当薄膜到达转鼓时，本发明提供了对薄膜积聚的控制。这容许对工艺进行更好的控制，而且在没有或很小张力的条件下提供密封。在一个实施例中，在没有或很小张力的条件下，通过在密封位置前后将薄膜用静电销定(pinning)在毛毡上而形成密封。
优选通过将毛毡张紧器与积聚辊隙分开，来控制薄膜的积聚。因而，调节毛毡张力(在调节转鼓直径之后所必需的)，并不会改变积聚辊隙的位置。积聚辊隙的固定容许使密封被更精密地定位，因而将改善上游对准标记传感器的有用性。
该优选实施例利用伺服电动机来提供对积聚辊隙和转鼓速度(或直径)的感测和控制。优选利用来自积聚传感器(感测薄膜积聚量的传感器)的反馈来控制相对速度(或电子传动比)。
现在参看图1，显示了根据优选实施例的旋转式制袋机100，其包括转鼓101，以便利用安装在其上面的四个密封条103-106而将薄膜102密封起来。在其它实施例中可使用更多或更少的密封条，并且根据袋子长度而并不需要激活所有的密封条。转鼓101优选具有可调的直径"D"。
在辊子208和210之间提供了积聚辊隙。如以下所述，可通过控制器112以受控的速度驱动这些辊子中的一个或两个(由控制器112至辊子210的箭头所示)。薄膜以"泡状薄膜"形式(作为一个示例，见113)积聚在转鼓上。积聚量由积聚传感器114感测。传感器114优选为现成的感测积聚量的模拟超声传感器。
提供的毛毡116有助于将薄膜保持在密封条上。毛毡116由辊子118(其位置是可调的)张紧。备选方案在其它地方提供张力，但优选不在积聚辊隙208/210上提供张力，因此张力上的变化不会改变辊隙208/210的位置。薄膜在位置120处接触转鼓101。密封条处于位置120处，薄膜在该位置开始密封，并且随着转鼓101与薄膜一起旋转时而完成这种密封，使得密封条在给定的位置与该薄膜保持接触。
转鼓101还被伺服电机驱动，并且控制器112调节积聚辊隙208/210相对于转鼓101的速度，以保持所需的积聚。为了增加薄膜积聚的量，可增加辊隙208/210的速度，并且为了降低积聚量，控制器112可响应于传感器114而降低辊隙208/210的速度。提供的薄膜积聚可使薄膜、尤其是特别薄的薄膜不容易被撕裂，并且有助于对准控制，如以下所述。
控制器112可使用任何起作用的控制方案，但优选的实施例要求控制器响应于过滤后的所感测到的积聚量、机器速度、速度(或积聚量)变化率、历史或过去的控制值以及设定值进行控制。(在这里所使用的用语“响应”意味着直接依赖于这些值，或依赖于这些值的函数，例如平均值、差值、乘积、缩放比例、积分等等)。备选方案并不提供自动控制，或容许用户停用自动控制。
优选实施例提供了使传感器读数平滑化的过滤功能，基于膜卷位移的速度控制，四个速度范围，八个在速度范围内的膜卷设定值，将速度稳定在设定值周围的收敛逻辑，检查范围极限的逻辑，自调节速度范围以优化膜卷响应的设定值，以及速度范围和设定值的归档，以便当停机时保持它们。
更具体地说，基本速度和传动比(用于辊隙208/210对转鼓101)对于闭合环路控制的初始起动是被限定的。当在机器运转期间进入各个速度范围时，可选择用于该范围的基本值。当机器运行时，膜卷传感器每隔250毫秒进行一次采样。基于传感器的读数，选择传动比，以便添加、减少或保持膜卷的位置。膜卷运动的趋势还受到监测，以确定积聚量是增长还是收缩。每隔10秒，就检查整个环路，以判断膜卷是否接近所需的设定值。
作为响应，控制器112可优选以小的增量来调节辊隙208/210和转鼓101的传动比(相对速度)，以便精细地调节设定值，直到获得将膜卷保持在固定位置的稳定比值时为止。调节量根据膜卷位置如何接近目标而变化。离目标越远，使其返回的增量越大。
传动比范围也是以小的增量进行调节的，从而提供围绕所需设定值居中的整个范围。这发生在操作员移动设定值时。膜卷位置和传动比范围受到监测。如果膜卷位置达到极限，并且无法达到设定值，那么就切换整个控制环路，并重新初始化。这可能发生在膜卷特征发生变化时。
结果是，通过对于每个袋子将小的积聚泡状薄膜涌过转鼓和辊子，而非每隔一些袋子涌过大的泡状薄膜，从而实现更均匀的张紧。
该优选实施例还使用位于转鼓101上游、优选位于辊隙208/210上游的对准标记传感器122。传感器可以是光学传感器或声学传感器，其感测袋子中的印痕、标记，薄膜边缘中的规则扰动，或者任何其它对准标记。因为辊隙208/210是固定的，并且积聚薄膜113的量是恒定的，所以，从传感器122至位置120的路径长度，即薄膜移动的距离，就保持恒定。鉴于恒定的距离，所以较容易控制密封相对于标记的位置。这改善了在转鼓和下游工艺的对准。调节转鼓直径或毛毡张力将不会影响这个距离，因此这种对准与转鼓直径和毛毡张力无关。
另外，从辊隙208/210至位置120的距离仍保持恒定。这意味着当用户调节张力或直径时，用户不需要调节积聚辊隙，因为积聚辊隙与张力和直径无关。
一个实施例包括在密封条位置的前后将薄膜用静电销定在毛毡(或转鼓)上，使得薄膜在进行密封时没有或很少张力。销定优选为点销定，但其可跨过薄膜的宽度，或部分地跨过薄膜宽度。静电销针(pinner)125被激活而与密封条同相，使得它在密封之前和在密封之后在薄膜上活动。优选实施例使用为C.D.设计的Simco Brand Static Induction Pinning Power Supply来快速地接通和停止每个袋子的静电充电条。随着膜卷经过静电充电条时，优选在膜卷方向上只产生1"-2"的静电荷。充电条定位在辊隙208/210的下游。当薄膜敷设在涂有特氟隆的密封带上时，充电条产生静电荷点，使薄膜卷在该点处粘附在密封带上。薄膜仍然被容许可在静电荷点上自由浮动。对于每个袋子需要至少一个静电销定点，从而当穿孔刀切割时，任何下游张力和密封位置变化都是相对一致的。
另一实施例通过在带有单个控制器的单个机壳中包括下游拉带模块130和退绕模块132，并且减少张力区域的数量(这在分开的模块之间是必须的)，从而提供了一种减少张力的机器。这导致了一种更快且更容易生产，并且具有较少量操作员、控制器和较少运动部件的机器。一种备选方案是提供分开的机壳但具有单个控制器，并且仍保持较少的张力区域。
可对本发明进行许多修改，这些修改仍然落在本发明的预定范围内。因而，应该懂得，根据本发明提供了一种用于旋转式制袋机的方法和装置，其完全满足上面所陈述的目的和优点。
虽然已经结合特定的实施例而描述了本发明，但是很显然，本领域中的技术人员将可领悟到许多备选的方案、改型和变型。因此，本发明旨在包括所有这些落在所附权利要求的精髓和广泛范围内的备选方案、改型和变型。

Claims (29)

1.一种利用薄膜制作袋子的方法，包括：
使上面安装有至少一个密封条的转鼓旋转；
针对不同的袋子长度而调节所述转鼓装置的直径；
将薄膜供给所述转鼓；
在积聚辊隙和开始密封的位置之间积聚薄膜；
利用毛毡将所述薄膜保持在所述转鼓上，以便进行密封；和
远离所述积聚辊隙而张紧所述毛毡。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括感测定位在所述积聚辊隙上游的对准标记，其中，所述薄膜沿着从所述传感器至所述转鼓的具有固定长度的路径而行进。
3.一种用于由薄膜制作袋子的旋转式制袋机，包括：
转鼓，其上面安装有至少一个密封条，并且可针对不同的袋子长度来调节所述转鼓装置的直径；
设置成用于为所述转鼓提供所述薄膜的积聚辊隙；
将所述薄膜定位在所述转鼓上以便进行密封的毛毡；和
定位在所述积聚辊隙上游的对准标记传感器，其中，所述薄膜沿着从所述传感器至其中所述薄膜遇到所述至少一个密封条的位置的路径而行进，所述路径具有与所述直径无关的固定长度。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述传感器是印痕传感器。
5.一种用于由薄膜制作袋子的旋转式制袋机，包括：
用于将密封给予所述薄膜的转鼓装置；
用于积聚薄膜、并用于将所述薄膜提供给所述转鼓装置的辊隙装置；
用于针对不同的袋子长度而调节所述转鼓装置直径的装置；和
定位在所述积聚薄膜上游的用于感测对准标记的装置，其中，所述薄膜沿着从所述传感器装置至所述薄膜开始进行密封的位置的路径而行进，所述路径具有固定的长度。
6.一种利用薄膜制作袋子的方法，包括：
使上面安装有至少一个密封条的转鼓旋转；
将薄膜供给所述转鼓；
在积聚辊隙和开始密封的位置之间积聚薄膜；
利用毛毡将所述薄膜保持在所述转鼓上，以便进行密封；
针对不同的袋子长度而调节所述转鼓的直径；和
感测位于所述积聚辊隙上游的对准标记，其中，所述薄膜沿着从所述传感器至其中所述薄膜遇到所述至少一个密封条的位置的路径而行进，所述路径具有固定的长度。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述传感器包括感测印痕。
8.一种用于由薄膜制作袋子的旋转式制袋机，包括：
上面安装有至少一个密封条的转鼓，其以第一速度被驱动；
设置成可为所述转鼓提供所述薄膜的积聚辊隙，其以第二速度被驱动；
积聚传感器；和
控制器，其接收所述积聚传感器的输出作为输入，并响应于所述输入而提供控制信号，以便相对于所述第二速度而控制所述第一速度。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述控制器还响应于所述薄膜的速度、输入函数的变化率和设定值而提供控制信号。
10.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述控制器还响应于至少所述输入的历史数据和所述控制信号的历史数据来调节所述控制信号。
11.一种用于由薄膜制作袋子的旋转式制袋机，包括：
用于将密封给予所述薄膜的转鼓装置；
用于积聚薄膜、并用于将所述薄膜提供给所述转鼓装置的辊隙装置；
将所述薄膜定位在所述转鼓上以便进行密封的毛毡装置；
用于以第一速度驱动所述辊隙装置的装置；
用于以第二速度驱动所述转鼓装置的装置；
用于感测薄膜积聚的装置；和
控制装置，其响应于所述感测装置，而对所述用于驱动所述辊隙的装置和所述用于驱动所述转鼓的装置进行控制。
12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述控制装置还响应于所述薄膜的速度、输入函数的变化率和设定值而进行控制。
13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述控制装置还响应于至少所述输入的历史数据和所述控制的历史数据来调节所述控制信号。
14.一种利用薄膜制作袋子的方法，包括：
以第一速度来驱动上面安装有至少一个密封条的转鼓；
将薄膜供给所述转鼓；
在以第二速度被驱动的积聚辊隙和开始密封的位置之间积聚薄膜；
利用毛毡将所述薄膜保持在所述转鼓上，以便进行密封；和
感测薄膜积聚量；和
响应于所述感测而控制所述第一速度和第二速度。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括响应于所述薄膜的速度、输入函数的变化率和设定值而进行控制。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括响应于至少所述输入的历史数据和所述控制的历史数据而进行控制。
17.一种用于由薄膜制作袋子的旋转式制袋机，包括：
转鼓，其可针对不同的袋子长度而调节直径，并且上面安装有至少一个密封条；
设置成用于为所述转鼓提供所述薄膜的积聚辊隙；和
将所述薄膜定位在所述转鼓上以便进行密封的毛毡；
其中，所述薄膜沿着从所述积聚辊隙至所述转鼓的路径而行进，并且所述路径长度不会响应于所述转鼓直径的变化而变化。
18.一种用于由薄膜制作袋子的旋转式制袋机，包括：
用于将密封给予所述薄膜的转鼓装置；
用于针对不同的袋子长度而调节所述转鼓装置直径的装置；
用于积聚薄膜、并用于将所述薄膜提供给所述转鼓装置的辊隙装置；和
将所述薄膜定位在所述转鼓上以便进行密封的毛毡装置；
其中，所述薄膜沿着从所述辊隙装置至其中所述薄膜开始进行密封的位置的路径长度而行进，所述路径长度不会响应于所述直径的变化而变化。
19.一种利用薄膜制作袋子的方法，包括：
使上面安装有至少一个密封条的转鼓旋转；
将薄膜供给所述转鼓；
在积聚辊隙和开始密封的位置之间积聚薄膜；和
利用毛毡将所述薄膜保持在所述转鼓上，以便进行密封；和
保持从所述积聚辊隙至其中所述薄膜遇到所述至少一个密封条的位置具有固定的薄膜路径长度。
20.一种用于由薄膜制作多个袋子的设备，包括：
转鼓装置，其用于通过激活所述转鼓装置上的至少一个密封条而在所述薄膜上形成多个连续密封，由此当所述转鼓旋转时，所述至少一个激活的密封条在所述薄膜上形成密封；
用于将所述薄膜提供给所述转鼓装置、并且沿着通向所述转鼓的薄膜路径而设置的装置；
用于将所述薄膜用静电销定在密封毛毡上、并且设置在沿着所述转鼓的薄膜路径附近的销针装置；和
控制器装置，其连接在所述转鼓装置和所述销针装置上，用于间歇地激活所述销针装置与形成于所述薄膜上的密封位置同相。
21.根据权利要求20所述的设备，其特征在于，所述控制器装置还包括用于使所述销定定位在上面形成有密封的位置上的装置。
22.根据权利要求21所述的设备，其特征在于，所述控制器装置还包括用于为所述销定定时的装置，使得存在其间发生销定的销定时间，以及其间没有发生销定的非销定时间，其中，所述销定时间小于所述非销定时间。
23.根据权利要求22所述的设备，其特征在于，所述控制器装置还包括用于为所述销定定时的装置，使得存在其间发生销定的销定时间，以及其间没有发生销定的非销定时间，其中，所述销定时间小于所述销定时间和非销定时间之和的10%。
24.根据权利要求20所述的设备，其特征在于，还包括用于在除了已发生销定以外的位置，在所述转鼓和所述薄膜之间引入空气的装置。
25.根据权利要求20所述的设备，其特征在于，所述薄膜具有宽度，并且所述销定装置跨过所述薄膜的整个宽度。
26.根据权利要求20所述的设备，其特征在于，所述销定装置是用于点销定的装置。
27.一种利用薄膜制作多个袋子的方法，包括：
将所述薄膜供给上面具有至少一个激活的密封条的转鼓，其中，所述薄膜随着所述转鼓的旋转而沿着转鼓行进，因此在所述转鼓旋转时，所述至少一个激活的密封条在所述薄膜上形成密封；和
将所述薄膜间歇地用静电销定到密封毛毡上，其中，所述销定是定时的，以便与在所述薄膜上形成所述密封件的位置同相。
28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，还包括，在除了已发生销定以外的位置，在所述转鼓和所述薄膜之间引入泡状薄膜。
29.一种用于将密封件定位在利用转鼓制成的袋子上的方法，所述转鼓上面具有至少一个激活的密封条，当所述转鼓旋转时，所述密封条在所述薄膜上形成密封，从而形成多个连续的密封，其改进之处包括：
将所述薄膜间歇地用静电销定在密封毛毡上，其中，所述销定是定时的，以便与在所述薄膜上形成所述密封件的位置同相。
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