CN110191845A - 用于立式成型填充和密封装置的灵活的夹钳及使用方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于包装颗粒的立式成型填充和密封装置，包括包装密封组件，其具有相对的密封夹钳，所述相对的密封夹钳通过在公共枢转点处机械连接而可操作地彼此联接。第一夹钳致动器机械地联接至相对的密封夹钳，以用受控方式围绕公共枢转点枢转夹钳。第二致动器机械地联接至包装密封组件，并且被配置以将受控往复运动施加到包装密封组件。控制器被配置以控制所述第一致动器和控制所述第二致动器，从而使所述夹钳描划预设的行进轨迹，使得能够在不改变夹钳的情况下实现袋子类型的灵活性。包装膜可以连续移动，或者可选地被控制以间歇性地移动通过VFFS。

Description

用于立式成型填充和密封装置的灵活的夹钳及使用方法
技术领域
本发明涉及在立式成型填充和密封机上进行高速颗粒产品包装的领域，其中该立式成型填充和密封机将接收到的颗粒装料包装在形成于机器上的包装中，并且更具体地，涉及这些机器的密封夹钳。
背景技术
立式成型填充和密封机(Vertical fill form and seal machine，VFFS机)通常用于将颗粒产品袋装，该颗粒产品包括但不限于在本质上是颗粒状的休闲食品。所述颗粒休闲食品包括但不限于马铃薯片、玉米片以及各种形状和尺寸的挤出休闲食品片。所述颗粒产品通常以经测量的装料形式进入到VFFS机的顶端附近，然后将每份装料密封到机器上由包装膜形成的包装中，以容纳休闲食品装料。最常见的包装膜是可热密封的聚合物组合物。在热密封过程中，有几个变量，但其中显著的是夹钳的施加压力、停留时间(即施加压力的时间)以及密封温度。密封温度通常由包装材料决定。但是，施加的压力和停留时间是操作者可以操纵的参数。
在一些VFFS机中，包装膜围绕成型管(forming tube)向下前进，其中膜的自由端沿着成型管的一侧密封在一起，并且当其行进到成型管下方时，通过密封装置将膜横向密封。然后，将具有密封侧和底端的部分成型的袋子用颗粒装料填充，并且用另一个横向密封来密封正在形成的袋子的顶部。
在一些VFFS机中，当膜被横向密封以形成袋子时，包装膜的运动间歇地停止。热密封步骤需要在有限量的时间内完成。因此，这种类型的VFFS机是间歇操作的机器。
在其它连续操作的VFFS机中，存在有夹钳组件，该夹钳组件具有一对相对的夹钳，每个夹钳被安装在公共轨道上使得它们在轨道上朝向彼此滑动来进行闭合，并由此密封夹持在夹钳之间的膜，并且远离彼此滑动到打开位置。此外，所述夹钳组件具有垂直导轨，所述公共导轨(连同其所安装的相对的夹钳)沿着该垂直导轨可以上下滑动。因此，在操作中，相对的夹钳的表面上的密封元件以“方框模式(box mode)”向内移动，以在夹钳之间夹紧包装膜，并以与行进的膜相同的速度向下移动，同时仍施加夹紧压力以形成横向密封。一旦形成密封，所述夹钳向外与所述膜分开，然后向上移动就位，以便再次向内夹紧来形成下一个密封。在每一个密封元件的前缘(leading edge)处的点跟踪一个矩形的并且可以被描述为“方框”的轨迹(“路径”)。这些方框模式夹钳可以在膜连续地移动的同时形成横向密封。方框模式夹钳组件相对较重，但它们可以施加相对较大的密封压力，并且具有相对较长的密封停留时间。它们可以用于大袋子，例如大枕头袋子。而且，它们在制作规格化的袋子方面是有用的，所述规格化的袋子包括但不限于单面角袋(gusseted bag)、或双面角袋、或具有用于竖直站立用于展示的具有底座的袋子。但是，它们在每分钟制造的袋子方面相对较慢。
在上述的方框模式夹钳的一个变型中，夹钳可以跟踪D型轨迹。这些夹钳比方框模式相对更快，并且可以施加适度的密封停留时间和适度的密封压力。就这种夹钳适用于制造各种规格化的袋子而言，它们不具有方框模式夹钳那样的能力。
在另一些VFFS机中，固定地设置有相对的(opposed)旋转臂，在包装膜的每一侧上各有一个旋转臂。每一个旋转臂承载热密封元件以形成横向密封。这些热密封元件是向内凸出的，具有面向包装膜的向外弯曲的表面(我们使用“向内”是指在密封夹钳的操作期间将面向包装膜的一侧)。因此，随着旋转臂旋转，在每一侧上的热密封元件旋转到它们配准的位置，并且随着臂旋转所述热密封元件抵靠包装膜的相对侧，以产生横向热密封。相对的密封元件在密封期间沿着凸起的相对的表面接触膜，以施加压力和热。此外，当旋转臂旋转时，在每一个密封元件的前缘处的点跟踪一个可被描述为圆形的轨迹。VFFS机是连续操作的，因为当袋子的横向密封形成时，包装膜不间歇地行进。这些夹钳能够以袋子/分钟为单位高速度连续地操作。它们能够施加非常高的密封压力，但其停留时间非常短。由于旋转夹钳的结构，它们不适于密封大袋子。并且它们不适合制作规格化的袋子，因为它们在空间上与成型器的放置相互干扰。它们基本上限于枕头袋。
在旋转型VFFS机的一个变型中，热密封元件被安装在旋转臂上，使得它们能够在有限的范围内网格化(reticulate)，使得密封元件的表面可以在密封形成期间彼此径直对齐。
发明内容
提供了一种用于包装颗粒(包括但不限于休闲食品)的立式成型填充和密封(VFFS)装置的示例性的实施例。所述VFFS包括包装密封组件，所述包装密封组件具有相对的密封夹钳，所述密封夹钳通过在公共枢转点处的机械连接而可操作地彼此联接。该装置还包括固定地附接至结构框架的第一致动器。该第一致动器机械地联接至相对的密封夹钳，以受控方式围绕公共枢转点枢转相对的密封夹钳，以打开和闭合相对的密封夹钳。此外，该装置包括固定地附接至结构框架的第二致动器。该第二致动器机械地联接至包装密封组件，并且被配置以将受控的上下往复运动施加到包装密封组件。控制器被配置以控制所述第一致动器和控制所述第二致动器。这种可配置的控制器通过第一致动器控制密封夹钳的打开和闭合，并且通过第二致动器控制往复运动。通过控制夹钳运动和往复运动，该控制器使夹钳中的每一个(或任意一个)的前缘上的选定点描划(describe)预设的行进轨迹。因此，在使用时，在所述密封夹钳遵循所述预设的行进轨迹的同时，所述第一致动器操作所述相对的密封夹钳，以将其中具有颗粒的包装膜密封。所述包装膜可以连续移动，或者可选地可以被控制为间歇性地移动通过VFFS。
所述第一致动器可以由伺服电机驱动，所述伺服电机由控制器控制。可选地，所述第二致动器可以由伺服电机驱动，所述伺服电机由控制器控制。
所述第一致动器和第二致动器均可通过由控制器控制的伺服电机(单独的)驱动。进一步可选地，第一致动器可以在控制器的控制下以液压或气动方式驱动；类似地，第二致动器可以在控制器的控制下以液压或气动方式驱动。
所述第一致动器可以在公共枢转点的上方机械地联接至相对的密封夹钳中的一个，并且可以在公共枢转点的下方的点处联接至另一个夹钳，使得当受到第一致动器推动时夹钳一致地移动，以进行打开和闭合。
对于相对的夹钳中的每一个夹钳，沿着夹钳的预设轨迹的点包括垂直速率矢量和水平速率矢量。相对的夹钳中的每一个夹钳的预设行进轨迹可以是另一夹钳的预设行进轨迹的镜像。
所述控制器被配置以通过控制第一致动器和第二致动器来控制第一致动器的速率和第二致动器的速率，以及夹钳的位移程度。
所述包装密封组件的质量可以仅通过将第一致动器和第二致动器附接到结构框架上而被支撑在结构框架上。
横向延伸的热密封棒可固定地安装到相对的夹钳的相对的面中的每一个面上，以在夹钳闭合时横向密封包装膜。
在另一个实施例中，不是仅使用一个第一致动器来操作每一对相对的密封夹钳，还可以添加附加的第一致动器。因此，第一致动器机械地联接至并移动相对的密封夹钳中的一个，而附加的第一致动器联接至并移动相对的密封夹钳中的另一个。
还提供了一种在立式成型填充和密封装置上包装颗粒产品(例如休闲食品)的示例性的方法。该方法包括以下步骤：向所述立式成型填充和密封装置提供颗粒产品装料，以用于包装；以及通过立式成型填充和密封装置供给包装膜。此外，在膜运动时，用纵向侧密封对包装膜进行侧向密封。以垂直往复运动移动组件，所述组件包括所述立式成型填充和密封装置的密封夹钳；在所述控制器的控制下，在打开和闭合位置之间移动所述密封夹钳，使得任一夹钳的端部处的点描划由控制器预设的轨迹。该方法还包括通过在包装膜的相对侧上围绕公共枢转点将密封夹钳朝向彼此枢转来横向密封包装膜。供给膜的步骤可以是连续的，在包装膜的连续供给过程中没有中断，或者供给膜的步骤可以是间歇性的。
移动组件的步骤可以包括移动组件，使得上下运动的范围和速率都在控制器的控制下。移动组件的步骤可以包括移动以使相对的密封夹钳的开启和闭合的程度和速率都在控制器的控制下。
移动组件的步骤可以包括移动组件以使每一个密封夹钳的前缘上的点描划轨迹，该轨迹是由另一个夹钳描划的轨迹的镜像。
任一夹钳的端部处的点的预定轨迹可以描划具有由控制器预定的半径的圆，或者具有由控制器预定的尺寸的矩形，或者具有由控制器预定的尺寸的椭圆，或者可以具有D型。
附图说明
在结合示例性的实施例的附图时，通过参考下面的详细描述，本发明的上述方面和许多伴随的优点将变得更容易理解。以下简要描述的说明性的示意性附图并不是按比例绘制的，而是为了便于说明来呈现的，并且并不限制在所附的权利要求中所描述的本发明的范围。
图1是现有技术的立式成型填充和密封装置的示意性和示例性的附图，该装置是出于说明性的目的，示出了密封夹钳。
图2是描绘了V型密封夹钳组件的实施例的示意图，其中描绘了夹钳上的加热条的放大的细节；
图3是根据本发明的灵活的密封夹钳组件的V型实施例的示意图，描绘了用于夹钳的受控的二维运动的第一致动器和第二致动器。
图4是根据本发明的灵活的密封夹钳组件的Y型实施例的示意图，描绘了用于夹钳的受控的二维运动的第一致动器和第二致动器。
图5是根据本发明的灵活的夹钳在装置的维度参数内的运动范围的包络线的示意图。
图6A是描绘了根据本发明的灵活的夹钳在图5的包络线内的运动轨迹的示例的示意图。
图6B是描绘了根据本发明的灵活的夹钳在图5的包络线内的运动轨迹的示例的示意图。
图6C是描绘了灵活的夹钳在图5的包络线内的运动轨迹的另一示例的示意图。
图6D是描绘了灵活的夹钳在图5的包络线内的运动轨迹的另一示例的示意图。
图7是更详细地描绘了图3的V型实施例的立体图。
图8是更详细地描绘了图3的V型实施例的立体图。
具体实施方式
对本技术的实施例的示例的以下非限制性详细描述可参考附图但并不限于这些附图，这些附图仅用于加强对本发明特征的解释。此外，详细的描述可参考本领域的特定术语，其中的一些术语在本文中为了清楚进行了适当和必要的定义。
如上面所解释的，在立式成型填充和密封装置(VFFS)中，密封夹钳通常限于单个范围和运动轨迹。例如，旋转密封夹钳进行旋转，使得将与待密封的包装材料交界的前缘上的选定点描划圆形的并通过旋转臂结构的尺寸而固定的轨迹。这是这种夹钳结构的必然结果。类似的，每一种方框模式和D型模式夹钳以预定轨迹移动夹钳。
每一种类型的密封夹钳都有一定的限制，并且最适合用于密封特定类型的袋子。这些限制通常归因于以下参数中的任意一个：夹钳类型、夹钳运动、密封元件、密封压力、用于密封的停留时间以及空间限制，例如，与其它设备(例如必须将其插入以制造规格化袋子的袋子成型器)的空间干扰。空间干扰并且阻碍这种制造规格化袋子所需的装置的夹钳显然不能用于制造这种袋子。本文使用的术语“规格化袋子”指的并不是普通的“枕头型”的袋子或包装(该袋子或包装在顶部和底部具有横向密封)，而是需要使用其它装置，例如袋子成型器，以产生附加的特征，包括但不限于单面角袋、或双面角袋、或具有用于竖直站立用于展示的具有底座的袋子。因此，虽然一些类型的密封夹钳(例如旋转夹钳)适用于枕头袋子，但是如果必须使用VFFS装置来制作规格化袋子，则必须用其它夹钳来替换它们。因此，在实践中，夹钳类型引入了局限性，该局限性限制可以用特定类型的夹钳密封的袋子类型的范围和/或限制以袋子/分钟为单位的包装形成速度。由于包装需求不同，或者具有各自专用于不同的特定类型的包装的一组VFFS机，这需要资金支出，或者当需要切换到另一种类型的包装时，必须更换机器的夹钳，这需要昂贵的停机时间。
本发明的VFFS装置装备有“灵活的密封夹钳”，这种夹钳允许对枕头袋子以及任何其它类型的规格化的袋子进行密封，所述规格化的袋子包括但不限于单面角袋、双面角袋、以及用于竖直展示的平底袋子。这避免了切换夹钳的停机时间，并且避免了对专用机器的需求。因此“灵活的密封夹钳”意味着这些夹钳是可配置的(在控制器的控制下)，使得夹钳的前缘上的限定点按照轨迹(“路径”)行进，使得在操作过程中夹钳并不阻碍可能需要的并且可能(在时间和空间上)相近的用以执行其它操作的其它处理装置，使得夹钳可以密封各种形式的包装。所述各种形式的包装包括枕头袋子以及任何其它类型的规格化袋子，所述规格化袋子包括但不限于单面角袋、双面角袋、以及用于竖直展示的平底袋子。此外，所述灵活的密封夹钳是连续操作的，该连续操作是指供给到立式填充和密封机的包装膜连续地行进通过机器而不因密封操作而间歇性地停止。然而如果需要，如需要用于特定目的，具有本发明的灵活的密封夹钳的VFFS装置也可以以间歇性停止进行操作。因此，本发明的具有灵活的密封夹钳的VFFS装置具有连续的或间歇性的操作。
为了更好地理解本发明的灵活的密封夹钳，可以通过参考图1来方便理解上下文，图1示意性地描绘了传统的VFFS装置的一部分。从顶部依次地，具有称重器101，在该称重器101中，颗粒(例如待包装的颗粒休闲食品)被装料并被称重。称重器101聚集并排出与将占据单个袋子的产品量相对应的特定的产品装料。在称重器101下游和下方通常是漏斗102或者一系列漏斗，所述漏斗接收并接着引导产品的装料。漏斗102的下游是接收产品装料的产品输送筒103。如在VFFS装置中所使用的，产品输送筒103通常被称为“成型器”。从辊子105分配的包装膜104围绕成型器103缠裹(drape)并向下行进。侧部密封件106将包装膜的边缘密封在一起，以形成管体，当密封形成时，该管体在位于成型器103的相对侧上的带驱动辊107(其一部分被遮蔽)的推动下继续向下行进。包装膜104的任一侧上的密封夹钳108各自在该夹钳的前表面上装备有加热元件110，该加热元件110向内移动以接触膜并推动抵靠膜，以形成横向密封111，然后从膜104退回。一旦形成横向密封111，包装膜的管体的底部闭合。然后，产品的装料通过产品输送筒103进行输送并进入到密封管体中。此后，随着膜104(现在是具有密封的底部且在其中具有产品的部分成型的袋子)继续向下移动，密封夹钳再次移动，使得加热元件接触并推动抵靠部分成型的袋子的顶部区域，以形成另一横向密封112，并然后从密封处退回。因此，形成了在顶部和底部密封并在其中具有产品的袋子。然后，刀片可以在袋的顶部密封的上方(以及在该过程中形成的下一个袋的底部密封的下方)切割膜以将袋与膜分离。
图1示出了普通的横向密封的夹钳108。然而，该图示出了VFFS装置的基本工作原理。本发明的灵活的密封夹钳可被改装到或以其它方式包括在各种VFFS装置中，但不限于图1中描述的用于说明目的的VFFS装置。
现在转向本发明的灵活的密封夹钳的各方面，图2是示出了V型相对的夹钳对24的示意图，每一个夹钳被安装在夹钳枢转臂22的一端。枢转臂22机械地联接在枢转点P上，每一个夹钳24在前工作面上具有加热元件26，使得它们能够移动以接触并推动抵靠包装膜的相对侧，并且互相抵靠以产生横向密封。如箭头所示，夹钳可以角度α相对彼此枢转。在必要和期望的情况下，角度α可以变化高达180度或更大，或者可以被约束到小于180度的角度。为了更好地理解密封夹钳的灵活性，如下文所述，在加热元件26的前缘处的理论点T有助于描述在使用时夹钳的轨迹。长度L沿着枢转臂22从枢转点P延伸到理论点T。
本文中使用的术语“致动器”是指从驱动器延伸到灵活的密封夹钳组件、或延伸到灵活的密封夹钳组件中的待驱动的部件的机械联接器。因此，致动器可以具有若干机械部件，这些机械部件包括但不限于可操作地联接在一起以响应于驱动器的运动来实现灵活的密封夹钳组件(或其部件)的受控运动的杠杆臂、或者多个杠杆臂、或者杆和拨动装置。术语“致动器”还包括从动的带和皮带轮装置(driven belt-and-pulley arrangement)，当驱动器经由皮带轮使带运动时，该从动的带和皮带轮装置可操作地联接以实现灵活的密封夹钳组件(或其部件)的受控运动。
参见图3，示意性的实施例中的V型枢转的灵活的密封夹钳组件200可以通过与致动器的联接来进行运动。因此，每一个臂联接至由驱动器30驱动的致动器32，驱动器30是伺服电机或者液压或气动驱动器。如下文所述，致动器的驱动器30被控制以在打开和闭合密封夹钳20时彼此协同作用。此外，另一个致动器38在枢转点P处机械地联接至V型夹钳。致动器38也由驱动器36驱动，驱动器36是受控的伺服电机或者液压或气动驱动器，如下文进一步解释的那样。因此，如箭头所示，整个灵活的密封夹钳组件200具有在两个维度上的运动的灵活性：由致动器38引起的上下运动(垂直往复运动)以及由致动器32、32引起的夹钳枢转臂22的径向和水平运动。
参见图4，其示意性地描绘了仅需要两个致动器的实施例。在这种情况下，灵活的密封夹钳是Y型的。因此，牵引枢转臂不相同：夹钳枢转臂25比夹钳枢转臂22长。这允许具有联接的平行分支34的单个的致动器32机械地联接至两个枢转臂22、25，并使它们一致地移动。如所描绘的，致动器32在枢转点P的上方联接至夹钳枢转臂25，而分支在枢转点P的下方联接至枢转臂25，如箭头所示，整个灵活的密封夹钳组件200具有在两个维度上运动的灵活性：由致动器38引起的上下运动(垂直往复运动)以及由致动器32引起的夹钳枢转臂22的径向和水平运动。致动器32还由驱动器30驱动，驱动器30是伺服电机或者液压或气动驱动器。
在图3和图4中，在考虑由点T描划的轨迹时，可以理解的是，在点T的任何特定位置，具有垂直速度矢量和水平速度矢量。控制点T的轨迹的这些速度矢量由驱动致动器的控制器进行控制，并从而控制将由点T描划的轨迹。因此，控制器可以针对各种轨迹进行配置，并且这些预设轨迹中的每一个可以由操作者访问和启用，以允许从一个轨迹到另一个轨迹(其更适合必须接下来在VFFS上进行的包装的规格)的直接转换。因此，如果有任何停机时间，停机时间为最少。
图5示出了由立式致动器垂直向上和向下的最大行程以及由灵活的密封夹钳的最大为180度的角度α的开口限定的最大宽度形成的包络线50。如图2至图4中所描述的，密封夹钳具有枢转点P，枢转点P从其行程范围上的中心点向上移动位移H，并向下移动位移H。因此，包络线50的高度为2H。每一个枢转臂具有长度L，并且随着夹钳的打开和闭合，这些枢转臂描划弧型轨迹，所述弧型轨迹被显示为在顶部和底部连接包络线50的两侧。因此，致动器(垂直和水平)运动的最大运动范围的维度参数限定了点T可以行进到的外侧界限，并且由此限定了其中具有空间55的包络线50，点T可以位于该空间55的范围内。如上所述，控制器被配置以控制致动器的运动(位移)的范围和速度，并因此控制在灵活的密封夹钳的前缘上的理论点T在密封操作期间所遵循的轨迹。
基于待形成的袋子的规格以及灵活的密封夹钳在夹钳的密封操作循环期间的任何时间点处的期望空间位置，控制器可以被配置有用于T的一系列的预设轨迹。因此，例如在制作大的枕头袋子时，如图6A所示，对于每一个夹钳，灵活的密封夹钳的前缘上的理论点T1遵循虚线所示的轨迹。每一个夹钳上的点T1向包装膜(未示出以避免混淆，但与垂直中心线重合)移动，接触包装膜的相对侧，并且在其以与膜经过VFFS相同的速度向下移动时推动抵靠包装膜，以形成横向密封。这样形成了D型轨迹。相反，当需要小的枕头袋子时，控制器被设置以提供图6B中所示的T1轨迹。这是通过控制水平和垂直夹钳位移的致动器的受控运动来实现的，并且不需要改变密封夹钳或者以其他方式进行机械式的改变。在这方面，本发明的密封夹钳是灵活的。
根据图6C，如果要制造角袋，则可能需要密封夹钳在循环期间移出用于形成角(gusset)的装置的路径。因此，可以控制密封夹钳，使得轨迹T1紧密地跟踪包络线50。图6C示出了当在间歇性操作模式下制作角袋时可使用的方框模式轨迹T1的示例，其中在产生密封时，包装膜可以间歇性地停止移动。图6D示出了当在连续操作模式下制作角袋时的轨迹T1的实质上D型模式的示例，其中在产生密封时包装膜并不会间歇性地停止移动。
对于其它类型的包装，可以选择另一个预设轨迹，这仅受限于包络线50和用户的需求和想象力。因此，使用具有一系列预设轨迹的相同的密封夹钳的这种灵活性是一种显著的优点。
图7是根据本发明的灵活的密封夹钳组件700的示例性实施例的用于说明目的的示意图。该示例中的灵活的密封夹钳组件700具有两个横向间隔开的V型夹钳枢转支架702、704，每一个枢转支架702、704具有一对剪刀型构件。各个剪刀型构件分别在枢转点705、715处的“V”型基部处枢转地联接，以形成V型夹钳枢转支架。因此，如双向箭头所示，两个夹钳枢转支架能够相对于彼此自由地枢转，直到它们被组件700的其它部件的空间入侵阻碍为止，或者它们的行程被控制器790限制为止，如下面所解释的那样。
密封夹钳712沿着V型夹钳枢转支架702的上水平端部被横向地安装，并类似地，密封夹钳714沿着V形夹钳枢转支架704的上水平端部被横向地安装。加热元件722被安装以至少部分地沿着密封夹钳712的内侧延伸。如图所示，我们使用“内侧”是指在密封夹钳的操作期间将面向包装膜的一侧。类似地，加热元件724被安装以至少部分地沿着密封夹钳714的内侧延伸。因此，当夹钳枢转支架702、704通过绕705和715枢转而闭合时，加热元件722、724将在包装膜的相对侧彼此配准，使得加热元件能够形成横向密封。
在该示例中，用于向上和向下移动密封夹钳的部件的非限制性和示例性的组件包括U型连接支架762，其端部固定地并且非枢转地联接至枢转点705、715。横向延伸的支撑支架764被安装到U型支架762的基座上，以支撑带和皮带轮装置。从动皮带轮772可旋转地安装到支撑支架762上，并且由带775驱动，在该示例中带是齿形带，尽管也可以使用其它带。齿形带775接合由伺服电机782驱动的驱动皮带轮774。因此，当从动皮带轮沿顺时针方向或逆时针方向转动时，齿形带按箭头所示向上或向下移动，从而使组件700向上或向下移动。因此，灵活的密封夹钳组件700可以在两个维度中自由地移动，并且其质量由驱动器754、782支撑，驱动器754、782附接至结构框架(为了清楚起见，在附图中未示出该结构框架)。例如还可以通过另一种形式的立式致动器来实现向上和向下运动，该立式致动器附接到枢转点705、715并由伺服电机驱动，如图3中示意性地所示的那样。
如上所述，用于夹钳的伺服电机驱动器752、754以及用于往复运动的驱动器782由控制器790控制。该控制器被预先编程有点T1和T2的多个不同行进轨迹，所述点T1和T2在加热元件722、724的前缘处被示出。多个轨迹中的每一个对应于用于要在VFFS上形成的规格化的特定袋子的期望轨迹。操作者可以通过图形用户界面访问控制器，以选择所需的轨迹，或者可以通过袋子规格来选择。因此，灵活的密封夹钳容易从一种袋子规格(对应于一个轨迹)转换到另一种袋子规格(对应于另一个轨迹)，而无需更换夹钳组件。此外，不再需要专用于特定规格的VFFS装置，除非它在全部时间中都是以该规格被调度和使用。否则，这种VFFS装置可以用本发明的灵活的密封夹钳进行改装。
图8是仅具有打开和闭合夹钳712、714的单个的驱动器744的灵活的密封夹钳组件800的示例的示意图。在该示例性的实施例中，旋转驱动器754旋转驱动杆755，以通过杆和拨动类型的机构引起两个夹钳的致动。在操作期间，杆755的转动使可枢转的拨动件741和747一致地转动。通过前后移动夹钳杠杆744，拨动件747的运动促使夹钳714的打开和闭合。同步地，驱动杆755的转动使拨动杆741前后地移动纵向延伸的往复运动杆740，并从而驱动安装到横向延伸的从动杆745上的拨动杆743进行弧形运动，以使从动杆745转动。从动杆745的转动进而使拨动件746枢转，从而使夹钳杠杆748往复运动，使得密封夹钳根据夹钳杠杆748的运动方向打开或闭合。
控制器790控制旋转驱动器754的旋转速率(速度)和角度旋转范围两者。因此，夹钳的打开和闭合速率以及打开程度由控制器790进行控制，控制器790控制驱动器754，并因此控制驱动杆755。在所示的示例中，垂直运动是通过如之前上文所述的由驱动装置(driver)、皮带轮和带装置组成的同样的机构进行的。因此，所示出的实施例的灵活的密封夹钳能够上下运动并同时打开和闭合夹钳。
除了上述图7和图8的示例，根据本文的公开内容，可以设计其它机构来创建用于VFFS装置的灵活的密封夹钳。实际上，在图4中示出了另一个示例。
相对于现有技术的方框模式、旋转和D型夹钳，本发明的灵活的密封夹钳具有一些优点。与方框模式模或D型模式夹钳相比，这些优点包括但不限于较轻的质量来上下移动。这允许在施加高密封力的同时实现较高的袋子密封速率。通过在往复(上下)的致动器组件上机械地施加较小的应力，较轻的质量还可能潜在地减少维修停机时间。此外，方框模式的夹钳相对较慢，通常根据袋的类型被限制为不超过大约120袋/分钟。另一方面，本发明的灵活的密封夹钳能够以更高的速度操作，从而根据袋子的类型每分钟可以密封更多的包装。本发明的灵活的密封夹钳可以施加与方框模式夹钳相当的高密封压力，但本发明的夹钳组件更轻。此外，本发明的灵活的密封夹钳的运动范围更大，从而在可生产的袋子规格方面具有更高的灵活性。实际上，本发明的灵活的密封夹钳可用于从枕头袋子到规格化袋子的几乎任何有用的尺寸和类型的包装。旋转夹钳相对地受限于较小的袋子尺寸，并且受限于枕头袋子。尽管方框模式和D型夹钳可用于制造规格化袋子和较大的袋子，但它们比本发明的灵活的密封夹钳更慢。本发明的灵活的密封夹钳具有与方框模式和D型夹钳模式的密封停留时间相当的长的密封停留时间。
虽然已经在文本中呈现和描述了本发明的实施例的示例，并且还通过图示的方式描述了一些示例，但是应当理解，在所描述的技术中可以进行各种变化和修改而不脱离本发明的范围，这些变化和修改在适当解释和理解的所附专利权利要求的范围内进行阐述并仅由适当解释和理解的所附专利权利要求的范围所限制。
附加公开
以下条款可用于进一步理解本发明以及本发明的示例性实施例。
条款1.一种用于包装颗粒产品的立式成型填充和密封装置，所述立式填充装置被安装在结构框架上，所述立式成型填充和密封装置包括：
包装密封组件，其具有围绕公共枢转点彼此联接的相对的密封夹钳；
第一致动器，其固定地附接至所述结构框架，所述第一致动器机械地联接至所述相对的密封夹钳，以使所述相对的密封夹钳围绕所述公共枢转点受控地枢转，以打开和闭合所述相对的密封夹钳；
第二致动器，其固定地附接至所述结构框架，所述第二致动器机械地联接至所述包装密封组件，并且被配置以使所述包装密封组件受控地上下往复运动；和
可配置控制器，其通过所述第一致动器控制所述密封夹钳的打开和闭合，并且通过所述第二致动器控制所述往复运动，从而使所述夹钳描划预设的行进轨迹；
其中，在使用时，在所述密封夹钳遵循所述预设的行进轨迹的同时，所述第一致动器操作所述相对的密封夹钳，以将其中具有颗粒产品食品的包装膜横向地密封。
条款2.根据条款1所述的成型填充和密封装置，其中，所述第一致动器由伺服电机驱动，所述伺服电机由所述控制器控制。
条款3.根据条款1和2所述的成型填充和密封装置，其中，所述第二致动器由伺服电机驱动，所述伺服电机由所述控制器控制。
条款4.根据条款1至3所述的成型填充和密封装置，其中，所述第二致动器由伺服电机驱动，所述伺服电机由所述控制器控制。
条款5.根据条款1至4所述的成型填充和密封装置，其中，所述第一致动器是由所述控制器控制的液压或气动致动器，并且其中所述第二致动器是由所述控制器控制的液压或气动致动器。
条款6.根据前面条款中的任一条款所述的成型填充和密封装置，其中，所述第一致动器在所述公共枢转点的上方机械地联接至所述相对的密封夹钳中的一个，并且所述第一致动器在所述公共枢转点的下方联接至所述相对的密封夹钳中的另一个。
条款7.根据前面条款中的任一条款所述的成型填充和密封装置，其中，在所述相对的夹钳中的每一个夹钳的运动期间，所述夹钳的预设轨迹包括垂直速度矢量和水平速度矢量。
条款8.根据前面条款中的任一条款所述的成型填充和密封装置，其中，所述相对的夹钳中的每一个夹钳行进的预设轨迹是另一个夹钳行进的预设轨迹的镜像。
条款9.根据前面条款中的任一条款所述的成型填充和密封装置，其中，所述控制器被配置以控制所述第一致动器的速率和所述第二致动器的速率两者，以及控制所述第一致动器的线性位移的范围和所述第二致动器的线性位移的范围。
条款10.根据前面条款中的任一条款所述的成型填充和密封装置，其中，通过将所述第一致动器和所述第二致动器安装到所述结构框架上，来将所述包装密封组件的质量支撑在所述结构框架上。
条款11.根据前面条款中的任一条款所述的成型填充和密封装置，还包括附加的第一致动器，所述第一致动器联接至所述相对的密封夹钳中的一个并且所述附加的第一致动器联接至所述相对的密封夹钳中的另一个。
条款12.根据条款11所述的成型填充和密封装置，其中，所述第一致动器和所述附加的致动器各自由单独的伺服电机驱动，每一个伺服电机由所述控制器控制。
条款13.根据条款12所述的成型填充和密封装置，其中，所述相对的密封夹钳中的每一个夹钳的顶端处的点的最大水平位移以及所述夹钳组件的最大垂直位移范围跟踪形成包络线，所述控制器被配置以在所述包络线范围内操作相对的夹钳，使得所述顶端处的点的轨迹针对多种包装类型中的一种所选择的类型来配置所述立式成型填充和密封装置，而不用更换所述密封夹钳。
条款14.根据条款1至11所述的成型填充和密封装置，其中，所述相对的密封夹钳中的每一个夹钳的预设的行进轨迹是另一个夹钳的预设的行进轨迹的镜像椭圆，并且所述轨迹的形状由所述控制器基于在所述立式成型填充和密封装置上待成型的包装类型进行预设。
条款15.根据前面条款中的任一条款所述的成型填充和密封装置，其中，在操作期间，当所述密封夹钳靠近以在所述包装膜中形成横向密封时，所述包装膜连续地移动经过所述装置，而并不间歇停止移动。
条款16.一种对于在立式成型填充和密封装置上包装的颗粒产品进行包装的方法，所述方法包括以下步骤：
向所述立式成型填充和密封装置提供颗粒产品装料，以用于包装；
通过所述立式成型填充和密封装置供给包装膜；
利用纵向密封来侧向密封所述包装膜；
在控制器的控制下，向上和向下移动组件，所述组件包括所述立式成型填充和密封装置的枢转地连接且相对的密封夹钳；同时在所述控制器的控制下，打开和闭合所述密封夹钳，使得所述密封夹钳中的每一个夹钳上的点的轨迹对应于由控制器预设的轨迹；和
通过将所述密封夹钳围绕公共枢转点朝向彼此枢转，利用所述密封夹钳在包装膜的相对侧上横向密封包装膜，以形成包装。
条款17.根据条款16所述的方法，其中，移动组件的步骤包括移动以使上下运动的范围和速率都在所述控制器的控制下。
条款18.根据条款16和17所述的方法，其中，移动组件的步骤包括移动以使所述相对的密封夹钳的打开和闭合的范围和速率都在所述控制器的控制下
条款19.根据条款16至18所述的方法，其中，移动组件的步骤包括移动以使每个密封夹钳上的点描划的轨迹是另一个夹钳描划的轨迹的镜像。
条款20.根据条款16至19所述的方法，其中，在横向密封的同时，所述包装膜的供给步骤是连续的且不间歇的。

Claims (20)

1.一种用于包装颗粒产品的立式成型填充和密封装置，所述立式填充装置被安装在结构框架上，所述立式成型填充和密封装置包括：
包装密封组件，其具有围绕公共枢转点彼此联接的相对的密封夹钳；
第一致动器，其固定地附接至所述结构框架，所述第一致动器机械地联接至所述相对的密封夹钳，以使所述相对的密封夹钳围绕所述公共枢转点受控地枢转，以打开和闭合所述相对的密封夹钳；
第二致动器，其固定地附接至所述结构框架，所述第二致动器机械地联接至所述包装密封组件，并且被配置以使所述包装密封组件受控地上下往复运动；和
可配置控制器，其通过所述第一致动器控制所述密封夹钳的打开和闭合，并且通过所述第二致动器控制所述往复运动，从而使所述夹钳描划预设的行进轨迹；
其中，在使用时，在所述密封夹钳遵循所述预设的行进轨迹的同时，所述第一致动器操作所述相对的密封夹钳，以将其中具有颗粒产品的包装膜横向地密封。
2.根据权利要求1所述的立式成型填充和密封装置，其中，所述第一致动器由伺服电机驱动，所述伺服电机由所述控制器控制。
3.根据权利要求1所述的立式成型填充和密封装置，其中，所述第二致动器由伺服电机驱动，所述伺服电机由所述控制器控制。
4.根据权利要求2所述的立式成型填充和密封装置，其中，所述第二致动器由伺服电机驱动，所述伺服电机由所述控制器控制。
5.根据权利要求1所述的立式成型填充和密封装置，其中，所述第一致动器是由所述控制器控制的液压或气动致动器；所述第二致动器是由所述控制器控制的液压或气动致动器。
6.根据权利要求1所述的立式成型填充和密封装置，其中，所述第一致动器在所述公共枢转点的上方机械地联接至所述相对的密封夹钳中的一个，并且所述第一致动器在所述公共枢转点的下方联接至所述相对的密封夹钳中的另一个。
7.根据权利要求1所述的立式成型填充和密封装置，其中，在所述相对的夹钳中的每一个夹钳的运动期间，所述夹钳的预设轨迹包括垂直速率矢量和水平速率矢量。
8.根据权利要求1所述的立式成型填充和密封装置，其中，所述相对的夹钳中的每一个夹钳行进的预设轨迹是另一个夹钳行进的预设轨迹的镜像。
9.根据权利要求1所述的立式成型填充和密封装置，其中，所述控制器被配置以控制所述第一致动器的速率和所述第二致动器的速率两者，以及控制所述第一致动器的线性位移的范围和所述第二致动器的线性位移的范围。
10.根据权利要求1所述的立式成型填充和密封装置，其中，通过将所述第一致动器和所述第二致动器安装到所述结构框架上，来将所述包装密封组件的质量支撑在所述结构框架上。
11.根据权利要求1所述的立式成型填充和密封装置，还包括附加的第一致动器，所述第一致动器联接至所述相对的密封夹钳中的一个并且所述附加的第一致动器联接至所述相对的密封夹钳中的另一个。
12.根据权利要求11所述的立式成型填充和密封装置，其中，所述第一致动器和所述附加的致动器各自由单独的伺服电机驱动，每一个伺服电机由所述控制器控制。
13.根据权利要求12所述的立式成型填充和密封装置，其中，所述相对的密封夹钳中的每一个夹钳的顶端处的点的最大水平位移以及所述夹钳组件的最大垂直位移范围跟踪形成包络线，所述控制器被配置以在所述包络线范围内操作相对的夹钳，使得所述顶端处的点的轨迹针对多种包装类型中的一种所选择的类型来配置所述立式成型填充和密封装置，而不用更换所述密封夹钳。
14.根据权利要求1所述的立式成型填充和密封装置，其中，所述相对的密封夹钳中的每一个夹钳的预设的行进轨迹是另一个夹钳的预设的行进轨迹的镜像椭圆，并且所述轨迹的形状由所述控制器基于在所述立式成型填充和密封装置上待成型的包装类型进行预设。
15.根据权利要求1所述的立式成型填充和密封装置，其中，在操作期间，当所述密封夹钳靠近以在所述包装膜中形成横向密封时，所述包装膜连续地经过所述装置，而并不间歇停止。
16.一种对于在立式成型填充和密封装置上包装的颗粒产品进行包装的方法，所述方法包括以下步骤：
向所述立式成型填充和密封装置提供颗粒产品装料，以用于包装；
通过所述立式成型填充和密封装置供给包装膜；
利用纵向密封来侧向密封所述包装膜；
在控制器的控制下，向上和向下移动组件，所述组件包括所述立式成型填充和密封装置的枢转地连接且相对的密封夹钳；同时在所述控制器的控制下，打开和闭合所述密封夹钳，使得所述密封夹钳中的每一个夹钳上的点的轨迹对应于由控制器预设的轨迹；和
通过将所述密封夹钳围绕公共枢转点朝向彼此枢转，利用所述密封夹钳在包装膜的相对侧上横向密封包装膜，以形成包装。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，移动组件的步骤包括移动以使上下运动的范围和速率都在所述控制器的控制下。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，移动组件的步骤包括移动以使所述相对的密封夹钳的打开和闭合的范围和速率都在所述控制器的控制下。
19.根据权利要求16所述的方法，其中，移动组件的步骤包括移动以使每个密封夹钳上的点描划的轨迹是另一个夹钳描划的轨迹的镜像。
20.根据权利要求16所述的方法，其中，在横向密封的同时，所述包装膜的供给步骤是连续的且不间歇的。
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