CN108146727B - 托盒封口机及操作托盒封口机的方法 - Google Patents

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Abstract

一种托盒封口机(1)，其具有封压台(2)，该封压台(2)包括工具上部(7)、夹持架(13)和工具下部(6)。工具上部(7)包围用于使可制作封皮的顶膜(3)变形的圆顶形模具(15)。分别位于圆顶形模具(15)和工具上部(7)中的第一和第二通道(19、20)能够彼此连接。工具上部(7)或者圆顶形模具(15)包括与真空产生器(31)连通的至少第三通道(29)，以便产生沿着顶膜(3)的面向圆顶形模具(15)的侧面(32)从第一通道(19)至第三通道(29)的热空气对流(K)。

Description

托盒封口机及操作托盒封口机的方法
技术领域
本发明涉及用于借助于空气对流加热可制作封皮的顶膜的托盒封口机 (traysealer)，还涉及操作托盒封口机的方法。
背景技术
WO 2015091404 A1公开了一种托盒封口机，其用于利用可制作封皮的顶膜密封托盒。在这里使顶膜借助于圆顶形板加热并且通过圆顶形板本身拉入圆顶形模具中以成型，该圆顶形板适于相对圆顶形模具移动。该可移动并且可加热的圆顶形板需要高的构造费用。
EP 2815983 A1公开了一种托盒封口机，其以类似的方式被构造成通过将可制作封皮的顶膜施加于圆顶形模具的热壁以加热可制作封皮的顶膜。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的托盒封口机，其用于利用可制作封皮(skinnable)的顶膜密封托盒。
根据本发明的托盒封口机，其具有封压台，所述封压台包括工具上部、夹持架和工具下部，其中，所述工具上部的内部布置有用于使可制作封皮的顶膜变形的圆顶形模具，所述圆顶形模具包括适于连接至所述工具上部中的第二通道的至少第一通道，所述圆顶形模具具有内接触面，并且所述夹持架被构造成以气密的方式将所述顶膜在所述工具上部上夹持入位，以便在所述工具上部内限定上腔室，其中，所述工具上部或者所述圆顶形模具包括至少第三通道作为与真空产生器的连接，以便产生沿着所述顶膜的面向所述圆顶形模具的侧面从所述第一通道至所述第三通道的热空气对流。
根据本发明的操作托盒封口机的方法，其中，所述托盒封口机具有控制单元和封压台，所述封压台包括工具上部、夹持架和工具下部，所述工具上部中接收有用于使可制作封皮的顶膜变形的圆顶形模具，所述圆顶形模具包括连接至所述工具上部中的第二通道的至少第一通道，所述圆顶形模具具有内接触面，并且所述夹持架被构造成以气密的方式将所述顶膜在所述工具上部上夹持入位，以便在所述工具上部内限定腔室，其中，经由设置于所述圆顶形模具中或者设置于所述工具上部中并且连接至真空产生器的至少第三通道，沿着所述顶膜的面向所述圆顶形模具的侧面产生热空气对流，所述真空产生器从所述腔室中抽取空气并且已经由所述圆顶形模具加热的空气通过所述第三通道流入，使得当热空气经过时对所述顶膜释放热量。
根据本发明，托盒封口机具有封压台(sealing station)，该封压台包括工具上部、夹持架和工具下部，其中工具上部包括用于使可制作封皮的顶膜变形的圆顶形模具，圆顶形模具包括至少第二通道，该第二通道与第一通道一起在工具上部中建立直接连接，圆顶形模具具有内接触面，并且夹持架被构造成以气密的方式将顶膜在工具上部夹持入位，以便在工具上部内限定上腔室。“可制作封皮”是指在加热条件下，顶膜能够使自身柔韧地适于产品和托盒的轮廓并且像皮肤一样紧贴住产品和托盒。
本发明的特征在于工具上部或者圆顶形模具包括作为与真空产生器的连接的至少第三通道，以便产生沿着顶膜的面向圆顶形模具的侧面从第一通道至第三通道的热空气对流。这允许使顶膜借助于热空气而不利用压缩空气加热。在借助于空气对流加热期间，由于顶膜不会向下隆起(例如，在工具下部的方向上)，所以与现有技术相比，特别是在产品非常高的情况下，能够减小工具下部的行程。归因于可以通过所述空气对流产生的、在圆顶形模具方向上的上拉，在随后的热成型方向上已经准备好了顶膜并且低负压已经在腔室中占优势，以便利用从一个侧面施加的真空促进热成型处理向上并进入圆顶形模具。
优选地，圆顶形模具包括多个通风道，流过圆顶形模具然后进入腔室的空气通过该通风道吸收圆顶形模具的热量，然后在流经顶膜时释放部分所述热量。
优选地，通风道开口到第二通道，使得将经由工具上部向通风道集中供给进气，此外，使得腔室可以在热成型期间经由通风道被抽真空。在此情况下，圆顶形模具处于靠上位置。
优选地，通风道总共具有至少70mm2至150mm2的总开口面积，以便为空气对流提供足够量的进气并且限制由于空气对流产生于腔室中的负压。
优选地，圆顶形模具具有用于将顶膜密封到托盒的托盒边缘上的下密封面。
根据特别有利的实施方式，圆顶形模具可以相对于工具上部移动，使得例如为了执行密封处理，圆顶形模具可以在托盒或者工具下部的方向上移动。
优选地，圆顶形模具可以在用于使可制作封皮的顶膜变形的靠上位置和用于将顶膜密封到至少一个托盒的托盒边缘上的靠下位置之间移动。
根据特别有利的实施方式，圆顶形模具具有在圆顶形模具的内部和外部之间建立旁路的多个侧面通道，以便限制在圆顶形模具内部产生的负压。以此种方式，可以避免例如顶膜与密封面的不期望的过早接触。
优选地，为圆顶形模具的第一通道至工具上部的第二通道的过渡处或在该处设置密封件，以便在圆顶形模具的靠上位置防止在顶膜加热处理期间和热成型处理期间在工具上部与圆顶形模具之间的虚假空气和虚假流动。
优选地，为第二通道设置至少第二阀，所述阀被构造成在用于使顶膜热成型的真空产生器和通向环境的、允许空气流入以用于对流处理的开口之间可选择地切换。同样地，该阀可以在制作封皮期间通过向环境开口实现空气流通，其中顶膜上方与下方的压差使可制作封皮的顶膜与产品和托盒内部相接触。
根据另一有利的实施方式，第二阀可连接至送风装置，以便以受控或闭环控制的方式支持空气的流入，从而还可以影响腔室中的负压。
优选地，将至少第三阀设置于真空产生器和工具上部的或者圆顶形模具的第三通道之间，以便允许用于加热顶膜的热空气对流和用于顶膜的成型处理的热空气对流之间的切换。
根据本发明的操作托盒封口机的方法借助于控制单元执行，托盒封口机具有包括工具上部、夹持架和工具下部的封压台。工具上部包围用于使可制作封皮的顶膜变形并且可以相对于工具上部移动的圆顶形模具。圆顶形模具包括至少第一通道，该第一通道与第二通道一起在工具上部中建立直接连接，其中圆顶形模具具有内接触面，并且夹持架被构造成以气密的方式将顶膜在工具上部上夹持入位，以便在工具上部内限定腔室。本方法的特征在于，经由设置于圆顶形模具中或者设置于工具上部中并且连接至真空产生器的至少第三通道，沿着顶膜的面向所述圆顶形模具的侧面产生热空气对流，真空产生器从腔室中抽取空气并且已经由圆顶形模具加热的空气通过第三通道流入，使得当热空气经过时将向顶膜释放热量。归因于热空气的持续流入，顶膜中的热量输入被最大化并且在尽可能短的时间内达到成型处理所需的温度。这导致加热阶段所需的时间减少并因此使托盒封口机的性能提高。
优选地，例如归因于第三阀是定时的这一事实，空气对流具有脉冲状性质，因而允许流速和腔室中的负压受到影响。这里优化了的对顶膜的热传递并且避免了顶膜和圆顶形模具的密封面之间的过早接触。
为了避免加热时间的不必要延长，这里的脉冲间隔范围优选为0.1s至0.5 s。
优选地，使用送风装置为圆顶形模具供给环境空气，以便实现用于空气对流的简单结构设计。
根据特别有利的实施方式，借助于设置在圆顶形模具外部的加热装置向圆顶形模具供给热空气，以便减少在热成型之前的、用于可制作封皮的顶膜的加热时间。
优选地，这里借助于加热装置将空气加热到大于80℃的温度。
附图说明
以下，将根据附图详细地示出有利的实施方式，其中各附图示出：
图1示出托盒封口机的侧视图，
图2示出在打开位置的根据本发明的封压台，
图3示出在将顶膜夹持入位的情况下的封压台，
图4a示出在顶膜加热期间的封压台，
图4b示出在一可选的实施方式中在顶膜加热期间的工具上部，
图5示出当顶膜处于变形状态时的封压台，
图6示出在封闭位置的封压台，
图7示出在密封处理期间的封压台，
图8示出在裁切处理期间的封压台，
图9示出在将顶膜施加到产品和托盒期间的封压台，
图10示出在打开位置的封压台，
图11示出封压台的第一变型，
图12示出封压台的第二变型，
图13示出在封闭位置的可选的封压台，以及
图14示出在将顶膜施加到产品和托盒之后的可选的封压台。
在所有附图中，采用相同的附图标记表示相同的部件。
具体实施方式
图1示出包括封压台2和夹持系统4的托盒封口机1，其中封压台2利用顶膜3密封托盒100，夹持系统4将托盒100沿输送方向P从进给输送机5移动至封压台2中。封压台2具有工具下部6和配置于工具下部6上方的工具上部7。控制单元8控制并监视托盒封口机1中的所有处理。封压台2用于密封多个托盒 100。这可以以多行密封和/或多轨密封的形式进行，多行密封是指在输送方向P上连续提供多个托盒100，多轨密封是指提供平行并排且与输送方向P正交配置的两个或更多个托盒100。
图2示出在打开位置的根据本发明的封压台2，在该打开位置，工具下部 6与工具上部7间隔开并且顶膜3沿输送方向P在工具下部6和工具上部7之间延伸。工具下部6包括托盒容纳单元9且经由真空管11和第一阀12连接至真空产生器10，真空产生器10包括例如中央真空单元或者真空泵。夹持架13设置于工具下部6和工具上部7之间，以便以气密和压力密闭的方式沿着工具上部 7的外周抵靠工具上部7地夹持顶膜3，因而在顶膜3和工具上部7之间限定了腔室14。
钟形的工具上部7在其内部接收圆顶形模具15和压板16，压板16配置有用于绕托盒100的周缘、沿着托盒100的托盒边缘101在圆顶形模具15外裁切顶膜3的裁切装置17。托盒100中展示有产品18，产品18向上突出超过托盒边缘101。
第一通道19穿透圆顶形模具15。在第一通道19与贯穿钟形的工具上部7 的壁的第二通道20之间可以建立流体连接。经由两个通道19、20，可以将空气供给至腔室14或者从腔室14中去除。当圆顶形模具15处于靠上位置时，通道19可以被构造成管并且向上延伸穿过压板16到工具上部7或者进入工具上部7中。圆顶形模具15本身包括通风道21，空气可以通过该通风道21从第一通道19穿过圆顶形模具15流入腔室14中。由于圆顶形模具15借助于一个或多个加热元件22被加热，所以当空气流过圆顶形模具15时也将被加热。在圆顶形模具15的相对于工具上部7的靠上位置处，第一通道19借助于密封件23连接至第二通道20。相应地，第二通道20经由管24连接至第二阀25。在第二阀 25处，包括例如中央真空单元或者真空泵的真空产生器26设置为用于热成型，当施加负压时，利用管24使可制作封皮的顶膜3进入圆顶形模具15的内部区域。可选地，第二阀25还可以设置有送风装置27a和/或空气加热装置28。第二阀25还具有与环境连通的连接件或者开口25a，空气可以通过该连接件或者开口25a经由第二阀25流入腔室14中。
工具上部7经由一个或多个管29连接至第三阀30，通过该第三阀30可以连接真空产生器31，使得在腔室14中可以产生空气对流。将在以下的附图中详细地说明此过程。真空产生器31可以是例如侧通道压缩机、环形通道鼓风机或者优选地为真空泵的真空源。在钟形的工具上部7和圆顶形模具15的外侧或者上侧之间限定有间隙S的位置处，至少一个管29开口到腔室14中。
图3示出在使顶膜3夹持入位的情况下的封压台2。这里，借助于未详细示出的升降机构将夹持架13向上升起至工具上部7，并且此时沿着工具上部7 的周缘部使顶膜3在工具上部7上夹持入位。由此，在工具上部7的内部形成腔室14。
图4a示出在对顶膜3、优选地可制作封皮的顶膜加热期间的封压台2，使顶膜3在向上进入圆顶形模具15中进行热成型处理之前被加热到例如80℃至 200℃的温度，以防止在随后的热成型处理期间损坏顶膜3。以下将详细说明顶膜3的加热处理。
第三阀30将真空产生器31连接至管29以在腔室14中产生负压。第二阀25 经由管24建立第二通道20与环境空气的连接，使得空气可以经由第一通道19 和通风道21继续流过被加热并因此变热的圆顶形模具15至腔室14中。由此产生的空气对流K(参照箭头所示)沿着面向圆顶形模具15的顶膜3的上表面32 进行并且向顶膜3释放热量。在圆顶形模具15的下缘(密封面)15b下方的空气延续空气对流K的流动向外流动，流出圆顶形模具15的内部，然后经过裁切装置17流出工具上部7至真空产生器31。存在的负压可以具有如下效果：优选当顶膜3中已经进行过热量输入时，顶膜3沿圆顶形模具15的方向向上延伸。在这方面，可能有利的是：例如以0.1s至0.5s的周期切换第三阀30，以防止顶膜3在已经达到热成型所需的温度之前的过度延伸并且由此防止此时还不期望的、与密封面15b的接触。
如图4b所示，在工具上部7的基础上还能想到的是，当真空产生器31被构造为侧通道压缩机或者环形通道鼓风机时，空气在如下闭合回路中流动：从真空产生器31经由第二阀25、管24、第二通道20、第一通道19、通过圆顶形模具15、经过顶膜3并继续从工具上部7流过管29至第三阀30以及至真空产生器31。
图5示出当顶膜3处于变形状态时的封压台2。在热成型处理的开始，第三阀30将隔断真空产生器31与工具上部7并因此也隔断真空产生器31与腔室 14。同时、不久前或者之后不久，第二阀25将用于第一通道19并也用于第二通道20的管24连接至真空产生器26，使得腔室14被抽真空并且顶膜3被热成型并向上扩张至所有圆顶形模具15的内部(所谓的圆顶)。在该处理期间，归因于顶膜3与圆顶形模具15的内接触面15a相接触的事实，顶膜3仍被进一步加热。圆顶形模具15的温度为闭环控制或者借助于控制单元8通过控制加热元件22和至少一个温度传感器(未详细示出)来控制。
图6示出在下述处理之后的在封闭位置的封压台2：与成型处理同时、不久之前或者之后不久，借助于未详细示出的升降机构将其中包含有托盒容纳单元9和托盒100的工具下部6向上移动到工具上部7，并且，在顶膜3和其中包含有产品18的托盒100之间形成第二腔室34。归因于向上变形的顶膜3，允许向上突出超过托盒边缘101的产品18进入或突出至圆顶形模具15的内部。
第二腔室34通过借助于切换后的第一阀12而连接的真空产生器10抽真空。同时，圆顶形模具15中的真空将顶膜3保持在位，直到第二腔室34中达到期望的真空值并且因而产品18周围也达到期望的真空值。
图7示出在将顶膜3密封至托盒边缘101上的处理期间的封压台2。为此，分别地，使压板16与圆顶形模具15一起借助于升降机构35向下移动至工具下部6并且使容纳单元9移动到靠下位置。在密封处理期间，圆顶形模具15利用由压板16和圆顶形模具15之间的弹簧装置36产生的压力用热的下密封面15b 将顶膜3压抵在托盒边缘101上，以在顶膜3和托盒100之间建立气密连接。在密封处理的开始，优选地仍然将可制作封皮的顶膜3保持在圆顶形模具15内部的接触位置。
图8示出在裁切圆顶形模具15周围的顶膜3的处理期间的封压台2，这里，裁切装置17例如与压板16一起进一步向下移动。在该移动过程中，取决于弹簧装置36的结构设计，由圆顶形模具15对托盒边缘101施加的压力可能增加至不同程度。在裁切处理之后，留在顶膜3中的开口(所谓的残膜网格)在封压台2打开之后在输送方向P上前进并卷绕。
图9示出在将可制作封皮的顶膜3施加到产品18和托盒100、所谓的制作封皮处理期间的封压台2。“可制作封皮”性能是指顶膜3能够在加热的条件下使自身柔韧地适应于产品18的和托盒100的轮廓并且像皮肤一样紧贴住产品 18和托盒100。产品18因而被保持在托盒100中并且顶膜3和托盒100的内侧之间建立了粘附连接，所述连接受到顶膜3的在面向托盒100的侧面上的涂层的影响。制作封皮处理由第二腔室34中占优势的负压和第一腔室14的通风支持，其中第二阀25将真空产生器26隔断并且朝向环境打开，使得顶膜3将由于存在的压差而突然被从上方推出圆顶形模具15向下到产品18和托盒100 上。
图10示出具有密封包37的、此时再次处于打开位置的封压台2。
图11示出封压台2和工具上部7的第一可选实施方式，其中从腔室14抽吸空气的过程不直接经由工具上部7进行。这里设置延长部29a以代替在工具上部7的内侧面、终止于腔室14中的管29，管29利用延长部29a继续穿过压板16 和圆顶形模具15并最终在圆顶形模具15的外侧面15c开口到腔室14中。然而，与第一实施方式一致，在这里构造为歧管形式的管29的端部也终止于限定有间隙S的位置，该间隙S限定于钟形的工具上部7的内侧面与圆顶形模具15的外侧面15c之间。与图4a所示的变型的情况相同，这里的空气从环境经由第二通道20、第一通道19和圆顶形模具15流入腔室14中，参照箭头，顶膜3的区域中的流动图形K与根据图4的流动图形大致相同。
图12示出封压台2和工具上部7的第二可选实施方式，在该情况下空气在圆顶形模具上部7的内部循环。第三通道29设置于压板16中，然而第一通道 19不延伸到工具上部7的外部而是又延伸到工具上部7的内部。为了在通过空气对流K的加热期间防止顶膜3和密封面15b之间的接触，圆顶形模具15包括多个侧面通道41以限制向上拉顶膜3。在所示的所有封压台的变型的情况中，侧面通道41都是能想像得到的。在本实施方式中，真空产生器31是环形通道鼓风机。
图13示出在封闭位置的可选的封压台2。不同于前述附图的实施方式，圆顶形模具15借助于引导销37静态地配置于工具上部7并且裁切装置17可以通过压板16向下移动以裁切顶膜3。
图14示出在将顶膜3施加到产品18和托盒100之后的可选的封压台2并且示出位于靠下位置的裁切装置17，在该靠下位置处已围绕圆顶形模具15的周缘部裁切顶膜3，从而获得单个的、封闭的包。
本发明也适用于利用顶膜3制作未突出超过托盒边缘101的产品18的封皮并且密封该产品18。
控制单元8控制所有的处理并且因而也控制所有的升降机构、调节驱动器、阀、加热元件以及诸如真空或负压产生器等的单元。
说明书中详细说明的技术特征不限于所示的实施方式，而是应当被认为还包括在本发明范围内的其它可想象到的特征组合。

Claims (15)

1.一种托盒封口机(1)，其具有封压台(2)，所述封压台(2)包括工具上部(7)、夹持架(13)和工具下部(6)，其中，所述工具上部(7)的内部布置有用于使可制作封皮的顶膜(3)变形的圆顶形模具(15)，所述圆顶形模具(15)包括适于连接至所述工具上部(7)中的第二通道(20)的至少第一通道(19)，所述圆顶形模具(15)具有内接触面(15a)，并且所述夹持架(13)被构造成以气密的方式将所述顶膜(3)在所述工具上部(7)上夹持入位，以便在所述工具上部(7)内限定上腔室(14)，所述托盒封口机的特征在于，所述工具上部(7)或者所述圆顶形模具(15)包括至少第三通道(29)作为与真空产生器(31)的连接，以便产生沿着所述顶膜(3)的面向所述圆顶形模具(15)的侧面(32)从所述第一通道(19)至所述第三通道(29)的热空气对流(K)。
2.根据权利要求1所述的托盒封口机，其特征在于，所述圆顶形模具(15)包括多个通风道(21)。
3.根据权利要求2所述的托盒封口机，其特征在于，所述通风道(21)开口到所述第一通道(19)。
4.根据权利要求2或3所述的托盒封口机，其特征在于，所述圆顶形模具(15)具有密封面(15b)。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的托盒封口机，其特征在于，所述圆顶形模具(15)能够相对于所述工具上部(7)移动。
6.根据权利要求5所述的托盒封口机，其特征在于，所述圆顶形模具(15)能够在用于使所述可制作封皮的顶膜(3)变形的靠上位置和用于将所述顶膜(3)密封到至少一个托盒(100)的托盒边缘(101)的靠下位置之间移动。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的托盒封口机，其特征在于，所述圆顶形模具(15)在所述内接触面(15a)和所述圆顶形模具(15)的背对着所述内接触面(15a)的外侧面(15c)之间具有多个侧面通道(41)。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的托盒封口机，其特征在于，在所述第一通道(19)从所述圆顶形模具(15)向所述工具上部(7)的所述第二通道(20)的过渡处设置有密封件(23)。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的托盒封口机，其特征在于，为所述第二通道(20)设置至少第二阀(25)，所述第二阀(25)被构造成用于在真空产生器(26)和通向环境的开口(25a)之间可选择地切换。
10.根据权利要求9所述的托盒封口机，其特征在于，所述第二阀(25)能够连接至送风装置(27a)。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的托盒封口机，其特征在于，至少第三阀(30)设置于所述真空产生器(31)与所述工具上部(7)的或者所述圆顶形模具(15)的所述第三通道(29)之间。
12.一种操作托盒封口机(1)的方法，其中，所述托盒封口机(1)具有控制单元(8)和封压台(2)，所述封压台(2)包括工具上部(7)、夹持架(13)和工具下部(6)，所述工具上部(7)中接收有用于使可制作封皮的顶膜(3)变形的圆顶形模具(15)，所述圆顶形模具(15)包括连接至所述工具上部(7)中的第二通道(20)的至少第一通道(19)，所述圆顶形模具(15)具有内接触面(15a)，并且所述夹持架(13)被构造成以气密的方式将所述顶膜(3)在所述工具上部(7)上夹持入位，以便在所述工具上部(7)内限定腔室(14)，所述方法的特征在于，经由设置于所述圆顶形模具(15)中或者设置于所述工具上部(7)中并且连接至真空产生器(31)的至少第三通道(29)，沿着所述顶膜(3)的面向所述圆顶形模具(15)的侧面(32)产生热空气对流(K)，所述真空产生器(31)从所述腔室(14)中抽取空气并且已经由所述圆顶形模具(15)加热的空气通过所述第三通道(29)流入，使得当热空气经过时对所述顶膜(3)释放热量。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述空气对流(K)具有脉冲状性质。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，借助于送风装置(27a)向所述圆顶形模具(15)供给环境空气。
15.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，借助于设置在所述圆顶形模具(15)的外部的加热装置(28)向所述圆顶形模具(15)供给热空气。
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