CN108883847B - 用于单面闭合用于制造复合包装件的包装套筒的设备 - Google Patents

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Abstract

描述了一种单面闭合用于制造复合包装件的包装套筒的设备，该复合包装件特别是纸板/塑料复合包装件，利用具有在圆周上均匀分布布置且径向向外指向的多个芯轴的芯轴轮来形成复合包装件，多个芯轴在芯轴轮的周向上依次通过若干处理工位，每个芯轴在其自由端具有头部，在闭合位置中，滑动到芯轴上的包装套筒的待闭合的折叠部分在头部上被折叠和密封，芯轴的头部设计为在其外部尺寸上是可变的。为了可靠地确保芯轴上的包装套筒的端部区域的可靠、特别是无口袋的密封，提出头部的至少两个拐角部在其位置上是可变的；芯轴在其内部具有用于调节头部的几何形状的可轴向移动的至少一个挺杆；且头部的拐角部被设计成能够从密封位置进入缩回位置的枢转元件。

Description

用于单面闭合用于制造复合包装件的包装套筒的设备
技术领域
本发明涉及一种用于单面闭合用于制造复合包装件的包装套筒的设备，所述复合包装件特别是纸板/塑料复合包装件，利用具有在圆周上均匀分布布置并且径向向外指向的多个芯轴的芯轴轮来形成所述复合包装件的底部，所述多个芯轴在所述芯轴轮的圆周方向上依次通过几个处理工位，其中，每个芯轴在其自由端具有头部，在闭合位置中，滑动到芯轴上的包装套筒的待闭合的折叠部分在所述头部上被折叠和密封，并且其中，所述芯轴的头部被设计为在其外部尺寸上是可变的。
背景技术
上述类型的设备在最多样化的设计中已知很长时间，并且在大多数情况下这种设备被用于闭合待制造的饮料包装件的底部。因此，在密封过程中待闭合的包装套筒的折叠部分被牢固地压在下面的芯轴上，以便能够制造平坦底部以使将来的包装件具有良好稳定性。然而，当将来的饮料包装件还应该包含可重新闭合的倾倒元件(该倾倒元件不是从外部插入的，而是通过复合材料中的对应的开口从内部插入并且在此被密封)时，也可以首先在芯轴上进行头部折叠，这是常有的情况。将适合的倾倒元件应用于芯轴有助于实现该目的。
在图9中描绘从现有技术中已知的用于填充用于形成包装件P的顶部开放的包装件C(该包装件C特别是具有可倾倒的食品的包装件)的设备，因此，该设备为所谓的填充机，包括用于准备包装套筒S的存储盒(magazine)1以及用于将包装套筒S形成顶部开放的包装件C的设备，该顶部开放的包装件C在一侧为闭合的并且因此例如可以通过剩下的开口接收可倾倒的食品。已知的填充和密封设备具有一排平行的加工线，图9中仅描绘了其中的一条加工线2。具有绕两条折叠线平坦地折叠的叠层3或一捆包装套筒S的存储盒1被分配给每条加工线2。包装套筒S已经由包装材料的切割形成，该包装套筒S的纵向边缘彼此密封。通过进料设备4展开包装套筒S。因此，包装套筒S的展开是通过从叠层3中将相应的包装套筒S的将来的侧表面拉开来进行的，而不需要与预折叠的折叠线有关的另外的动作，预折叠的折叠线形成包装套筒S的边缘以及将来的包装件P的边缘。根据需求，仍然还可以提供用于将倾倒喷嘴(未示出)施加至包装套筒S的施加设备。
已知的用于形成和单面闭合的设备5，具有包括六个芯轴7并且周期性旋转(从而逆时针地逐步旋转)的芯轴轮6。在第一芯轴轮位置I中，包装套筒S滑动到芯轴7上。随后，芯轴轮6进一步旋转进入下一个芯轴轮位置II，在该芯轴轮位置II中，利用具有热空气的加热单元8加热包装套筒S的相对于芯轴7突出的纵向端部。在下一个芯轴轮位置III中，通过压力机9预折叠包装套筒S的已加热的纵向端部，并且在接下来的芯轴轮位置IV中，利用密封设备10在已折叠的位置紧紧地闭合该纵向端部(特别是密封至底部B)。通过这种方式，获得单面闭合的包装主体C，因此获得顶部开放的包装件，在接下来的芯轴轮位置V中，从芯轴7取出该顶部开放的包装件并且将其转移至不断循环的作为可能的输送机的单元链12的单元11。在接下来的芯轴轮位置VI中，没有给芯轴7分配工作步骤。
芯轴轮位置的数量或芯轴7的数量以及提供的加工步骤可以根据需要与图9的描绘以及相关的描述不同。此外，在根据需要的至少一个另外的芯轴轮位置中，可以仍然将倾倒喷嘴与包装材料连接。那么，包装套筒的在芯轴轮上闭合的纵向端部优选地为未来包装件的头部。包装件主体是由未来的头部填充还是由未来的底部填充在当前情况下仅起到次要作用。
从芯轴轮6取出的包装主体C通过填充机13在单元11(特别是单元链)中被运输，该包装主体C的开放的纵向端部向上指向。因此包装主体C到达无菌室14，该无菌室14包括灭菌区域15以及填充-密封区域16，包装主体C沿由从左至右的箭头所表示的运输方向被运输经过该无菌室14。该包装主体C的运输不需要线性地进行，而是也可以在位于水平面中的至少一个弧形或甚至圆形中进行。
通过相应的无菌空气连接件17向无菌室14供应无菌空气。通过预热设备18持续地吹出热的无菌空气，用热的无菌空气预加热包装主体C。随后，利用灭菌设备19(优选地利用H2O2(过氧化氢))为包装主体C灭菌，于是，通过经由干燥设备20施加无菌空气来干燥包装主体C，并且在从灭菌区域15进入填充-密封区域16之后，包装主体C被带入位于填充口22下方的填充位置。在该填充位置，依次用产品23(特别是可倾倒的食品)填充各包装主体C。然后用闭合设备24通过折叠并密封包装主体C的上部区域来闭合已填充的包装主体C。随后从运输设备12的单元11中移出已填充且闭合的包装件P。当前空的单元11继续随着运输设备12沿芯轴轮6的方向移动，以便再次接收其它的包装主体C。
如果待制造的包装件具有这样的方形横截面或矩形横截面(因此该包装件为长方体包装件)，则在填充机内应用芯轴轮是没有问题的，因为芯轴的方形横截面或矩形横截面适于待在其上滑动的包装套筒的完全的内部横截面。当包装件形状不同于传统的长方体形式并且例如具有圆的或倒圆形的边缘或表面区域时是有问题的，包装件的四周朝向底部(或山形墙部)逐渐减小并且转而以方形的或矩形的底部(或山形墙部)结束。在该连接中，相应的展开的包装套筒在芯轴上的滑动存在问题，这是因为将来的包装件的折叠边缘不再与芯轴的头部的拐角部一致。这可导致包装件不完全能够滑动到芯轴上，使得当拐角部区域被密封时形成所谓的“口袋”，该“口袋”可导致包装件将来泄漏。
从WO 96/16789 A1已知另一可调节的芯轴。该文献示出了本发明权利要求1的前序部分的所有特征。
发明内容
本发明实现的目的是设计并且进一步改进用于闭合开头提到以及之前详细描述的包装套筒的设备，从而可靠地确保芯轴上的包装套筒的端部区域的可靠的(特别是无口袋的)密封。
利用本发明的设备来实现该目的，在该设备中，所述头部的至少两个拐角部在其位置上是可变的；所述芯轴在其内部具有用于调节所述头部的几何形状的能够轴向移动的至少一个挺杆；并且所述头部的拐角部被设计成枢转元件，所述枢转元件能够从密封位置进入缩回位置。
通过这种方式，可靠地确保了滑动至芯轴上的包装件可以在该芯轴上滑动而没有任何问题，因为当包装件在芯轴上滑动时芯轴的头部是“折叠的”，并且只有在包装件在芯轴上滑动之后该芯轴的头部变成用于密封所必需的形状。这利用本发明实现，其中，头部的至少两个拐角部在其位置上是可变的。为此，该至少两个拐角部可以从拐角部枢转至芯轴的内部。
此外，为了调节头部的几何形状，所述芯轴在其内部具有可轴向移动的至少一个挺杆。
最后，头部的待移动的拐角部被设计为枢转元件，该枢转元件可以从密封位置进入缩回位置。
根据本发明的另一实施方式，所述挺杆为此与所述头部的一部分连接，所述部分被设计为提升部并且能够通过所述挺杆的运动而移动进入所述芯轴的内部。
优选地，该枢转部分被设计为弹簧承载的，使得在其被迫使驱动枢转进入缩回位置之后，该枢转部分可以再次枢转回而进入其密封位置。因此，作为枢转部分的拐角部的设计是特别有利的，因为拐角部可以配备有稳定的枢轴，以便能够在密封处理期间在挤压的情况下吸收压力。
在本发明的第一优选实施方式中，芯轴具有两个相邻的拐角部以及位于该两个拐角部之间的提升部。替选的实施方式提出：芯轴具有四个拐角部以及在每种情况下位于相邻的两个拐角部之间的两个提升部。在上述每种情况下，根据本发明的“扩展的芯轴”的最佳实施方式将遵循待制造的包装件的实际几何形状的规则。如果满足形成芯轴的头部的待枢转的仅两个拐角部，则由于较低的建设性支出而选择该解决方案，否则，根据本发明也可以设计具有可调节的拐角部的芯轴的头部的所有四个拐角部。
在本发明的另一实施方式中，提出了利用凸轮装置进行从挺杆到拐角部的力的传递。然而，可替选地，也可以利用曲柄连杆进行从挺杆到拐角部的力的传递，其中待枢转的每个拐角部具有其自己的曲柄连杆。
为了实现挺杆在芯轴的内部的轴向移动，本发明在另一实施方式中提出：利用以固定的方式布置在芯轴轮的外周上的开槽导向件，使芯轴轮侧上的挺杆是可移动的。为此，优选地，开槽导向件被布置在导向套筒上或导向套筒内，该导向套筒以旋转固定的方式被布置在芯轴轮上或芯轴轮的驱动轴上。通过这种方式，芯轴轮的旋转运动可以用于调节挺杆，其中，挺杆的驱动可以通过固定的开槽导向件以使得特定的挺杆位置可以被分配到每个芯轴轮位置的方式来驱动。
为此，在本发明的另一实施方式中提出：导向元件设置有凸轮装置，用于将平行于芯轴轮的控制运动传递到可径向移动到芯轴轮的轴的挺杆。为此，优选地，在导向元件的面向挺杆的那侧上具有导沟，并且挺杆在其位于芯轴轮侧的端部具有用于在导向元件的导沟上滚动的滚轴。这样，通过芯轴轮位置和挺杆位置的机械联接，芯轴的头部在其滑动位置始终完全“折叠”，并且然后，根据芯轴轮的进一步旋转被均匀地转移至其“展开的”密封位置，其中所有的枢转元件和提升部都在其密封位置。
根据本发明的另一优选实施方式，挺杆被设计为其长度可调节的。这对于微调是特别有利的，并且在已安装芯轴的情况下(例如，出于在不拆卸芯轴的情况下维护目的和修理目的)也可以实现。
本发明的另一教导提出：芯轴被设计为至少部分地中空。通过这种方式，即使在芯轴已经安装在芯轴轮的轴上的情况下，可以良好地实现调节头部部分及其安装所需要的所有驱动部件。
在本发明的另一实施方式中，提出芯轴的敞开区域设置有至少一个盖。通过这种方式，可以良好地保护挺杆驱动器的机械结构，以免受外部物体污染和穿透。
因此，即使在芯轴的旋转过程中，滑动至芯轴上的包装套筒也可靠地保持在其滑动位置上，根据本发明的另一实施方式提出：芯轴具有作用在其纵向侧面的至少一个弹簧元件，该弹簧元件将滑动的包装套筒固定在其位置。
为此，如果根据本发明的其它教导，芯轴在其实体内部具有用于冷却水的管线，也可以是有利的。这是特别有利的，因为通过这种方式可以实现芯轴的头部区域的主动冷却，以便能够最佳地减少循环次数。在水冷却的设计中，芯轴轮的轴被设计为中空的并且通过各个芯轴以已知的方式引导冷却水通过芯轴轮的轴内部相应的管线。
最后，本发明的另一实施方式提出：芯轴具有用于机械地限制用于包装套筒的滑动路径的一个或多个终点止动件。
附图说明
下面利用仅描绘优选的实施方式的附图来详细地阐明本发明。
在附图中：
图1以侧视图示出根据本发明的设备在缩回位置的芯轴，
图2以沿线II-II的垂直剖面示出来自图1的主题，
图3以沿线III-III的垂直剖面示出来自图1的主题，
图4以侧视图示出根据本发明的设备的在密封位置的芯轴，
图5以沿线V-V的垂直剖面示出来自图4的主题，
图6以透视图图示示出根据本发明的芯轴的头部的第一实施方式，该芯轴的头部具有可枢转的两个拐角部，
图7以立体图图示示出根据本发明的芯轴的头部的可替选实施方式，该芯轴的头部具有可枢转的四个拐角部，
图8以立体图图示示出来自图4的主题，以及
图9以示意性侧视图示出现有技术中已知的用于填充顶部开放的包装件的设备。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的具有向上翻转的头部25的芯轴7，其中，芯轴7固定在芯轴轮轴26上。在头部25的区域内，可以清楚地看见可枢转的拐角部27，该拐角部27不是位于其延伸的密封位置，而是位于其缩回的枢转位置，以便使包装套筒(未示出)能够容易地从上方滑动至芯轴7上。因此，利用相对稳定设计的枢轴28将具有拐角部27的两个枢转元件可移动地安装在芯轴7的壳体上。挺杆29用于驱动枢转元件，在所描述的且在该方面的优选的实施方式中，该挺杆被设计为两部分，并且为此包括下部挺杆29A和上部挺杆29B。因此，利用轴承座30以可轴向移位的方式安装下部挺杆29A和上部挺杆29B。滚珠轴承31位于下部挺杆29A的下端，该滚珠轴承的滚轴可以在导向元件33的导沟32上滚动。因此，导向元件33通过平行于芯轴轮的轴26的相应导向件以在所示双向箭头的方向上纵向可移位的方式设计，并且通过开槽导向件控制。为此，在图1中所示的导向元件33的左端，导向元件33具有作为滑动块的滚珠轴承34，该滚珠轴承在固定的导向套筒36的导向槽35内被引导。该导向槽35在所描述的实施方式中被设计为使得芯轴轮的轴26枢转180°引起导向元件33从其所示的位置(在该位置，枢转元件27是折叠的)到密封位置(在该位置，枢转元件27被“折叠”展开)的运动。为此，以固定的方式设计导向套筒36；因此，导向套筒36不随芯轴轮的轴26的旋转而旋转。芯轴轮的轴26通过驱动轴37来驱动，并且因此可以根据填充机中加工线的数量而包含另外的芯轴7。
下部挺杆29A和上部挺杆29B通过连接元件38连接，并且确保当向上驱动下部挺杆29A和上部挺杆29B时，提升部39轴向向上移动，以便闭合头部表面上的可枢转的两个拐角部27之间的间隙。为此，利用被设计为导向套筒的轴承40将上部挺杆29B安装在具有拐角部27的枢转元件之间的区域中。因此，利用导向元件41实现具有拐角部27的枢转元件的枢转运动，该导向元件41具有朝向两个枢转元件延伸的凸轮路径42。在该区域中枢转元件本身具有在导向元件41的凸轮路径42上滚动的可旋转的滚珠轴承43。以下是看不到的，为了实现该凸轮控制，利用布置在两个拐角部27之间的压缩弹簧将该两个拐角部27彼此可操作地连接，从而该两个拐角部27能抵抗弹簧的压力仅从其密封位置移动至折叠位置。为此，压缩弹簧位于没有被进一步指定的凹槽中，该压缩弹簧在图3中在紧挨着芯轴7的头部25中的提升部39的左侧是可看到的。
另外的压缩弹簧44确保了下部挺杆29A和上部挺杆29B利用其滚珠轴承31持续地与导向元件33的导沟32接触。将上部挺杆29B设计成在其与下部挺杆29A的连接元件38的区域内是通过用于调节总长度的调节螺母45纵向可调节的。这样，当芯轴7被完全装配时也可以可靠且容易地实现提升部39的上死点的微调。
利用螺母45调节上挺杆29B尤其也可以从图2中的旋转侧视图中得到，图2中下挺杆29B是不可见的。只能从图3得到精确的设计，在该图3中还描绘了沿图1中线III-III切割的芯轴7的上部部分。从图2和图3还可以得到，利用螺钉46将芯轴7旋拧到芯轴轮的轴26上。在那里，还可以清楚地辨认出导向元件33利用导轨33’的纵向移位性。
图4对应于图1的图示，以及图5对应于图3的图示，然而，其中，在图4和图5中，芯轴7被示出位于其密封位置。为了更好地比较，图4和图5中的芯轴也向上指向，尽管如此，如已经阐明的，在所描述的且在该方面的优选的实施方式中，密封位置与枢转元件的缩回位置正好相反，因此向下指向芯轴7。因此，在图4中实际为固定的导向套筒36在图4中被描绘为旋转180°。首先认识到，通过开槽导向件34、35，该导向元件33位于其端部位置，从而示出下部挺杆29A位于其最上部的位置。由此，当然，上部挺杆29B也位于其最上部的位置并且因此导向元件41也位于其最上部的位置，从而滚珠轴承43沿导向元件41的导沟42朝向彼此移动，并且通过这种方式实现了枢转元件的拐角部27枢转进入其外部的密封位置。最后，提升部39在密封位置内也位于该提升部的最高位置。
为了更好地示出，图7中以透视图描绘了芯轴7的头部25的密封位置和构造。可以清楚地看出，头部25的整个端部表面目前是闭合的，并且两个拐角部27目前位于其展开的密封位置，并且位于该两个拐角部之间的空腔由提升元件39填充。端部表面上的未指定的空腔以已知的方式用于当在包装套筒上的滑动的自由侧表面(特别是在已折叠的横向接缝的区域内)被折叠时，容纳形成在彼此顶部上的堆积的材料，从而当包装件底部例如被密封时，产生平坦的表面，该表面用作将来的包装件的直立表面。
从图6中还清楚地看出，具有拐角部的枢转元件配备有相对坚固设计的枢轴28，以便当其被挤压时能够承受压力。
如已经陈述的，之前描述的实施方式是仅具有可枢转的两个拐角部27的芯轴7。然而，在另一实施方式中，也可以容易地提供已描述的用于在芯轴的另一侧上枢转拐角部27的设计。图7中描绘了相应的设计。在该可替选的芯轴7’中，四个拐角部27’被布置为对应的枢转元件上的可枢转段，其中在每种情况中，提升部39’位于两个拐角部27’之间。
因此，可以如图6设计用于枢转拐角部27’的驱动器，然而，该驱动器在图7中描绘，从而可替选地，还可以在每种情况下通过曲柄连杆47A或曲柄连杆47B进行力从挺杆29’到拐角部27’的传递，其中，利用两个轴48一方面将每个曲柄连杆安装在枢转元件中，并且另一方面安装在提升部39’中。因此，枢转元件可枢转地安装在芯轴7’上对应的枢轴38’上。
在图8中，该图8描绘了弹簧元件49可以侧向地布置在芯轴上，该弹簧元件可靠地防止曾滑动的包装套筒(未示出)滑动到在芯轴7上。从图8还可以得知，利用盖50来封闭芯轴7的“敞开”部分，该盖50的表面与实际的包装件的设计相对应，并且在所示的实施方式中，具有圆形的侧壁并且因此保护芯轴7的内部机构。
最后，芯轴7可以具有用于引导冷却水的管线51、52。如从图1和图2中所显现的，在该情况下，芯轴轮的轴26被设计为中空的。在所述空腔的内部，布置(本身已知的)用于冷却水的分配器元件，该分配器元件被刚性地设计，并且利用合适的环形槽确保加压的冷却水通过管线51被压入芯轴的内部并且该冷却水再次被从排放管线52引导进入该分配器元件。为此，两个管线51和52利用连接槽53在芯轴7的上部区域中和/或在头部25中彼此连接。为此，分配元件被刚性地布置在旋转的芯轴轮的轴的内部，并且通过相应的供给管线和排放管线确保在旋转的过程中可以在期望的工位处或在特定的距离上调节芯轴7。因此，由于芯轴轮的轴26的旋转，在密封工艺之后通过供应冷却水，在某种程度上，可以“自动地”进行冷却。

Claims (18)

1.一种用于单面闭合用于制造复合包装件的包装套筒(S)的设备，利用具有在圆周上均匀分布布置并且径向向外指向的多个芯轴(7)的芯轴轮(6)来形成所述复合包装件，所述多个芯轴(7)在所述芯轴轮(6)的周向上依次通过若干处理工位，其中，每个芯轴(7)在其自由端具有头部(25)，在闭合位置中，滑动到所述芯轴(7)上的包装套筒(S)的待闭合的折叠部分在所述头部上被折叠和密封，以及
其中，所述芯轴(7)的所述头部(25)被设计为在其外部尺寸上是可变的，
其特征在于，
所述头部(25)的至少两个拐角部在其位置上是可变的；所述芯轴(7)在其内部具有用于调节所述头部的几何形状的能够轴向移动的至少一个挺杆；以及所述头部(25)的所述拐角部被设计成枢转元件，所述枢转元件能够从密封位置进入缩回位置。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，
所述挺杆与所述头部(25)的一部分连接，所述部分被设计为提升部并且能够通过所述挺杆的运动而移动进入所述芯轴(7)的内部。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，
所述枢转元件是弹簧承载的，使得在所述枢转元件被迫使驱动枢转进入其缩回位置之后，所述枢转元件再次枢转回而进入其密封位置。
4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，
所述芯轴(7)具有相邻的两个拐角部以及位于所述相邻的两个拐角部之间的提升部。
5.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，
所述芯轴具有四个拐角部以及在每种情况下位于相邻的两个拐角部之间的两个提升部。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，
利用凸轮装置(41，42)进行从所述挺杆到所述拐角部的力的传递。
7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，
利用曲柄连杆(47A，47B)进行从所述挺杆到所述拐角部的力的传递。
8.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，
利用以固定的方式布置在所述芯轴轮(6)的外周上的开槽导向件(34，35)，芯轴轮侧上的挺杆能够移动。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，
所述开槽导向件(34，35)被布置在导向套筒(36)上或布置在导向套筒(36)内，并且所述导向套筒(36)以旋转固定的方式被布置在所述芯轴轮(6)上或被布置在所述芯轴轮(6)的驱动轴(37)上。
10.根据权利要求8或9所述的设备，其特征在于，
导向元件(33)设置有凸轮装置，用于将所述导向元件(33)的、平行于所述芯轴轮的轴(26)的控制运动传递到能够径向移动到所述芯轴轮的轴(26)的挺杆。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，
在所述导向元件的面向所述挺杆的那侧上具有导沟(32)，并且所述挺杆在其位于所述芯轴轮侧的端部上具有用于在所述导向元件(33)的所述导沟(32)上滚动的滚轴(31)。
12.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，
所述挺杆被设计为其长度是可调节的。
13.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，
所述芯轴(7)被设计为至少部分地中空。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，
所述芯轴(7)的敞开区域设置有至少一个盖(50)。
15.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，
所述芯轴(7)具有作用在其纵向侧面的至少一个弹簧元件(49)，所述至少一个弹簧元件(49)将滑动的包装套筒固定在其位置。
16.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，
所述芯轴(7)在其实体内部具有用于冷却水的管线(51，52)。
17.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，
所述芯轴具有用于机械地限制用于所述包装套筒的滑动路径的一个或多个终点止动件。
18.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，
所述复合包装件是纸板/塑料复合包装件。
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