CN110267793A - 用于热成型线的加热热塑性片状坯件的站 - Google Patents

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Abstract

一种用于热成型线的加热热塑性片状坯件的站(4)，包括加热转盘(41)，该加热转盘(41)可以围绕中心轴线(H)连续旋转，并且具有与中心轴线径向间隔开的多个加热头(42)，每个加热头适于在转盘外部的第一周边区域处接纳至少一个相应的热塑性片状坯件，在转盘旋转期间保持该至少一个坯件，同时向该至少一个坯件供热，并且将该至少一个坯件释放到第二周边区域，该第二周边区域在转盘外部并与第一区域成角度地间隔开。

Description

用于热成型线的加热热塑性片状坯件的站
本发明涉及一种用于加热热塑性片状坯件的站，该站特别是用于旋转式热成型线和连续FFS(成型-填充-密封)包装线。
已知的解决方案基于线性机器，例如举例来说US 6094890中所描述的解决方案。然而，这些解决方案有与在生产线中的部署精确相关联的一系列限制。例如，这些限制之一是极其低下的灵活性，这是因为机器间距与容器的直径相关的事实，使得当更改容器变成必需时，机器必须进行大量修改，这尤其影响机器的总长度，其结果是，设计用于加工具有一定直径的容器的机器不可以加工具有更大直径的容器，除非以完全不经济或与最初分配给机器的空间不相容的更改为代价。
从US 3,964,237中已知提供了一种热成型生产线，其中，为了获得热成型容器，使用热塑性片状坯件，特别是盘状物，其被单个地加热、模制、填充和封闭，而不需要借助冲模。
从US 3,964,237中已知的解决方案的优点在于其不同于其他传统解决方案，其他传统解决方案需要基于由卷轴(spool)供给的热塑性材料片材模制多个容器，为了获得相同数量的容器，这种卷轴占据的体积比US3,964,237的片状坯件占据的体积大得多。
从US 3,964,237中已知的解决方案的缺点是其以低速运行。特别是，US 3,964,237中的加热站间歇地操作。
US 4,208,955公开了一种容器制造设备，其中管状坯件通过环形输送机移动，并被输送到具有底部加热装置的加热转台。
WO01/81069公开了一种具有周向隔开的加热器的旋转调节站，每个加热器包括形状与预成型件中空内部一致的上部加热元件和形状与预成型件一致的下部加热元件，其中上部元件和下部元件的组合可以包围和容纳预成型件，并且可以在包围预成型件的操作位置和远离预成型件的移位位置之间移动。
EP1404505公开了将蛤壳式模具(clam shell molds)布置在旋转框架上，该蛤壳式模具从片材挤出机接纳热塑性材料。
本发明的目的是为线提供一种加热站以用于热成型热塑性片状坯件，从其获得相应的容器，该加热站能够在上述方面的一个或更多个中改进现有技术。
在这个目的内，本发明的一个目标是以比已知技术的生产率更高的生产率为后续单独的热成型制备热塑性片状坯件。
本发明的另一个目标是能够连续加热和释放热塑性片状坯件，以便能够实现热塑性片状坯件的单独热成型。
另一个目标是在加热热塑性片状坯件后便于操纵热塑性片状坯件。
本发明的另一个目标是提供一种用于加热热塑性片状坯件的站和相应的方法，其可用于FFS(成型-填充-密封)包装线中。
此外，本发明的另一个目标是以与任何现存解决方案不同的方式克服现有技术的缺点。
本发明的又一目标是提供一种高度可靠、易于实施且成本低的加热站。
将在下文中变得更加明显的该目的以及这些和其它目标通过一种用于热成型线的加热热塑性片状坯件的站来实现，其特征在于，该站包括可以围绕中心轴线连续旋转的加热转盘，并且该加热转盘具有与所述中心轴线径向间隔开的多个加热头，每个加热头适于在转盘外部的第一周边区域处接纳相应的至少一个热塑性片状坯件，在转盘旋转期间保持所述至少一个坯件，同时向所述至少一个坯件供热，并将所述至少一个坯件释放到第二周边区域，该第二周边区域在转盘外部并与第一区域成角度地间隔开。
本发明的目的和目标同样通过一种连续加热热塑性片状坯件以用于后续热成型的方法来实现，其特征在于，该方法包括以下步骤：
-围绕中心轴线使转盘连续旋转，所述转盘具有多个加热头，所述多个加热头与所述中心轴线径向地间隔开；
-在所述转盘外部的第一周边区域处，将热塑性片状坯件供给到所述加热头，使得经过所述第一区域的每个加热头接纳相应的片状坯件；
-在所述旋转期间，将所述坯件保持在相应的加热头中，并将热量施加到所述坯件；
-将所述片状坯件释放到转盘周围的与第一区域成角度地间隔开的第二区域，
每个加热头包括夹紧装置，该夹紧装置适于在坯件加热期间在坯件的夹紧表面上保持该至少一个坯件。夹紧装置包括至少两个卡爪，这两个卡爪沿着大体上平行于转盘的旋转的中心轴线的轴线相对于彼此可移动，以便在夹紧表面处将坯件夹紧在这些卡爪之间。热量被提供到坯件的不受这种夹紧影响的区域。
本发明的另外的特性和优点将依据下面的根据本发明的加热站的优选但非排它的实施例的详细描述变得更加明显，该实施例在附图中出于非限制性示例的目的被图示，在附图中：
图1是使用根据本发明的加热站的FFS(成型-填充-密封)热成型和包装线的平面图；
图2是在图1中的线中使用的加热转盘的透视图；
图3是处于打开构型的图2中的转盘的加热头的轴向横截面透视图；
图4是处于夹紧并加热坯件构型的图2中的转盘的加热头的轴向横截面透视图；
图5是处于仅夹紧坯件的构型中的图2中的转盘的加热头的横截面侧视图；
图6是前面图中的加热头中使用的铰接四边形机构的图解；
图7是根据本发明第二实施例的处于夹紧坯件的构型中的图2中的转盘的加热头的横截面侧视图；
图8是根据本发明第三实施例的处于仅夹紧坯件的构型中的图2中的转盘的加热头的横截面侧视图；
图9是根据本发明第三实施例的处于夹紧并加热坯件的构型中的图2中的转盘的加热头的横截面侧视图；
图10示出了用于本发明的可选择的片状坯件的横截面透视图。
参照附图，使用热成型、用于包装可用松散材料填充的容器的线总体上由附图标记1表示，该线包括热塑性片状坯件G的储存库(magazine)2、用于将坯件供给到后续的用于加热坯件的站4的站3、用于从这样的坯件开始热成型容器的站5、用于用松散材料填充容器的站6、以及用于密封填充容器的站7(填充容器通过由用于供应密封件的站9提供的密封件来密封)。
热塑性片状坯件G包括可热成型塑料材料的“代表(token)”或完全由可热成型塑料材料的“代表(token)”构成，例如热塑性聚合物，优选为适合于食品的类型，例如PS、HIPS、PET或者类似物。通常，每个坯件G在平面图中可以具有任何形状，例如圆拱形(round)、正方形、矩形、椭圆形、多边形，其对应于希望提供的最终容器的平面或该最终容器的口部的边沿(rim)的平面。在优选和图示的实施例中，每个坯件G适于形成单个容器，并且具有但不限于盘状形状。例如如图3所示，该盘状坯件G的面都完全是平面的。可用于本发明的另一种可选择的盘状坯件G’如图10所描绘的，并且其特征在于，坯件在坯件的周边环形域处比在坯件的其余部分中薄。
优选地，用热成型站5获得的容器是桶(tub)，例如适于在填充站6中被填充颗粒或流体形式的可食用物质，例如酸奶，以便随后用“可剥离的”片材盖(例如塑料/铝层压材料)密封。
加热站4包括加热转盘41，加热转盘41可以围绕中心轴线H连续旋转，并具有与中心轴线H径向间隔开的多个加热头42。
每个加热头42适于在转盘外部的第一周边区域43接纳相应的至少一个热塑性片状坯件G，优选通过轴向夹紧在转盘旋转期间保持该相应的坯件G，同时向该相应的坯件G提供热量，以使其达到热成型或永久变形的温度，并将如此加热的坯件释放到第二周边区域44，该第二周边区域44在转盘41外部并与第一区域43成角度地隔开。在第二周边区域44中，可以设置输出星形传送器81，其构成后续热成型站5的输入星形传送器，并且执行加热坯件G从站4到站5的转移。
每个加热头42可以包括夹紧装置420，夹紧装置420适于在坯件G的加热期间在坯件G的周边区域处的夹紧表面P上保持坯件G。每个加热头42还可以包括至少一个热源450，该热源450与夹紧装置420相关联，并且可以相对于夹紧表面P移动，以便加热坯件的不受前述夹紧影响的区域。例如，当坯件G为盘形时，如在附图中所示的情况，被加热到坯件G的材料的至少热成型温度的盘状物区域449是直径小于盘状物的直径的圆，因此在盘状物上留下“冷”环423，夹紧装置420作用在该环上，以便在转盘41旋转期间保持该盘状物，直到该盘状物释放到输出星形传送器81。
夹紧装置420优选包括至少两个卡爪421-422，至少两个卡爪421-422轴向相互相对，并且可以沿着大体平行于转盘41的旋转中心轴线H的夹紧轴线C相互移动，以便在坯件G的周边区域423处将坯件G夹紧在卡爪之间。
这种卡爪421、422可以包括相应的环形结构424、425，环形结构424、425设有相应的突起426、427，例如弯曲壁，突起426、427在周边区域423的相对的面上执行坯件G的夹紧。结构环424、425优选地至少部分由隔热材料制成，并且可选地，突起426、427被穿孔，以便尽可能减少与坯件G的周边区域423的热交换。
卡爪421、422优选地直接或间接地可滑动地安装在加热转盘41的周边区域410上的同一固定直线导向件430上，并且该直线导向件430平行于夹紧轴线C定向。
例如，在所示的优选实施例中，环形结构424、425安装在环形支撑件428、429上，环形支撑件428、429以悬臂方式固定在滑动件431、432上，滑动件431、432可滑动地装配到直线导向件430。这种导向件430可以固定到杆435的横臂433、434，杆435直接固定到加热转盘41的周边区域410上。
卡爪421、422还可以连接到铰接四边形机构440，铰接四边形机构440与凸轮随动件441相关联，凸轮随动件441与加热站的固定凸轮442相互作用，该固定凸轮442关于旋转轴线H布置在固定位置，从而经由所述铰接四边形使卡爪421、422相互接近或间隔开。
铰接四边形机构440可以包括摇臂443，摇臂443具有支点F，支点F可旋转地装配在加热转盘的周边区域410的固定点处，例如杆435上，并且摇臂443具有通过相应连杆446、447连接到相应卡爪421、422的两个相应端部444、445，使得摇臂443围绕支点F的旋转导致卡爪421、422相互接近或间隔开。
连杆446和447可以在相应的滑动件431、432上枢转。
为了控制摇臂443的旋转，摇臂443的端部中的一个，例如第一端445，有利地连接到凸轮随动件441，凸轮随动件441优选为具有摇臂和辊的类型，使得凸轮随动件441和固定凸轮442之间的相互作用控制摇臂的旋转，并因此控制卡爪421、422的打开和关闭。在这种情况下，凸轮随动件441和摇臂的端部445之间的连接通过第三连杆448获得。
在未示出的可选择的实施例中，凸轮随动辊可以直接应用于摇臂的前述端部445。
热源450也可以沿着夹紧轴线C移动，并且特别地，热源450通过独立于使两个卡爪421、422相对于彼此相互移动的致动器的致动器来移动，例如通过气动致动器来移动。
热源450优选是电阻式的，并且可以安装在一对支撑件451、452上，支撑件451、452可以从相对的侧朝向夹紧表面P相互更靠近地移动，优选地，以便在坯件G的两个面上施加保持力，并且通过传导将热量传递到这些面的有限区域449上，该区域449意图在在随后的热成型过程中变形。
为此，热源的支撑件451、452包括用于通过传导传递热量的表面453、454，该表面小于待加热的坯件G的面的区域，使得由卡爪421、422执行的夹紧发生在坯件的周边部分423中，该周边部分没有被热源450直接加热。
在可选择的实施例中，提供了盘状坯件G’(图10)，盘状坯件G’在坯件G’的周边环形域G1处比在坯件的其余圆形部分G2中更薄，圆形部分G2对应于将被加热头42加热的区域。例如，如图10所描绘的，可以沿着坯件G’的整个周边提供对称的台阶(symmetricalstep)。因此，单个大直径的加热头42可以用于具有不同直径的各种盘状坯件G’：事实上，一旦加热表面453、453接触圆形部分G2，环形域G1由于其减小的厚度将不会接触这些加热表面453、454并因此将保持为冷的，而热量仅通过加热表面453、454传递到厚度大于环形域G1的其余圆形部分G2。
在未示出的另一个可选实施例中，热量的传递可以通过辐射发生，例如用IR灯型的热源。在这种情况下，IR光束的发散将使得仅将区域449加热到热成型温度。
如图7所示，激光可以通过辐射而作为另一个可选择的热源。在这种情况下，相对于图5的实施例，图中与轴线C同轴的唯一剩余元件是卡爪421、422、环形结构424、425及其环形支撑件428、429，同时一个或更多个激光热源460围绕加热转盘41的周边安装。如图7所示，每个激光热源460可以包括激光光束源461和可选的反射镜系统462，反射镜系统462适于将加热的激光光束463引导至片状坯件G的中心区域449。在可选择的实施例中，激光光束可以在没有任何反射镜的情况下直接引导至片状坯件G的中心区域449，例如通过将激光光束源布置在加热头上使得激光光束与夹紧轴线C同轴或平行于夹紧轴线C。
从上述说明来看，根据本发明的加热站的操作是明显的。特别地，转盘41围绕中心轴线H连续旋转，例如通过转盘的中心轴上的直接驱动马达或者通过经由传动装置连接到这种轴的马达进行该旋转。在图1中，转盘41的旋转方向是逆时针的。
固定凸轮442可以被配置成使摇臂443在供给站3处并且特别是在第二外部周边区域44处沿着使卡爪421、422相互间隔开的方向旋转，使得每个加热头42从供给站接纳相应的片状坯件G而不用停止。可选地，摇臂在卡爪打开方向上的旋转可以通过弹簧(未示出)来完成，该弹簧作用在凸轮随动件441上或者直接作用在摇臂443的一个端部444、445上。
在将坯件G插入夹紧装置420之间(例如通过释放坯件G使其搁置在突起426上)后，摇臂443通过凸轮随动件441和固定凸轮442之间的相互作用在相对于卡爪421、422的打开方向的相反方向上旋转，从而实现沿着从第一区域43到第二区域44的路径使坯件G保持在相应的加热头42中。
在这样的路径期间，热源的支撑件451、452的相互接近被气动驱动，以便加热坯件G的区域449。达到的温度大体上等于或超过构成坯件G的材料的热成型温度或永久变形温度。
一旦到达第二周边区域44，摇臂443再次旋转，以允许坯件G释放，例如释放到输出星形传送器81。
根据图8和图9所示的可选择的实施例，加热转盘41的每个加热头被设计成通过杆471、472在片状坯件G的中心处夹紧片状坯件G而不是在其周边处夹紧片状坯件G，杆471、472相对于夹紧平面P轴向地相互相对，并且可以在加热头的相应热源473、474内沿着夹紧轴线C相互移动，夹紧轴线C大体上平行于加热转盘41的旋转中心轴线H。
坯件G的中心区域(杆471、472在此处施加保持力)是可不受热成型影响的区域，即，其不需要为了在热成型站5处由加热坯件G制造容器而发生变形。
图8和图9的热源473、474也可以沿着夹紧轴线C移动，并且特别地，热源473、474通过独立于相互移动两个杆471、472的致动器的致动器来移动。杆471、472的尺寸被设置成在缩回位置和伸出位置之间移动，在缩回位置，杆471、472不突出，并且优选地与热源473、474的加热表面475、476齐平，在伸出位置，杆471、472从加热表面475、476中心地突出，从而保持坯件G被夹紧在杆471、472之间。注意，在这种布置下，单直径的加热头可以与具有不同直径的各种坯件G一起使用，因为用于夹紧坯件的“冷”区域与坯件的直径无关，因为该“冷”区域总是在坯件的中心。
在实践中，已经发现，本发明完全实现了预期的目的和目标。
如此设想的本发明容许多种修改和变型，所有修改和变型都在所附的权利要求的范围内。此外，所有的细节可以被其他的、在技术上等效的要素代替。
在实践中，根据需求和技术现状，所采用的材料(假设其与具体用途兼容)以及因情况而异的尺寸和形状可以是任意的。
本申请要求第102017000014665(UA 2017A000847)号意大利专利申请的优先权，该意大利专利申请中的公开内容通过引用并入本文。
在任何权利要求中提及的技术特征后面是附图标记的情况下，这些附图标记已经被包括以用于增加权利要求的可理解性的唯一目的，并且因此，此类附图标记对通过此类附图标记以示例方式识别的每个元件的解释不具有任何限制作用。

Claims (11)

1.一种用于热成型线(1)的加热热塑性片状坯件的站(4)，所述站(4)包括加热转盘(41)，所述加热转盘(41)能够围绕中心轴线(H)连续地旋转，并且具有多个加热头(42)，所述多个加热头(42)与所述中心轴线径向地间隔开，每个加热头适于在所述转盘(41)外部的第一周边区域(43)处接纳至少一个相应的热塑性片状坯件(G)，在所述转盘(41)的所述旋转期间保持所述至少一个坯件(G)，同时向所述至少一个坯件(G)供热，并将所述至少一个坯件(G)释放到第二周边区域(44)，所述第二周边区域(44)在所述转盘外部并且与所述第一区域(43)成角度地间隔开，其特征在于，所述加热头(42)包括夹紧装置(420)，所述夹紧装置(420)适于在加热所述至少一个坯件期间在所述坯件(G)的夹紧表面(P)上保持所述至少一个坯件，其中，所述夹紧装置(420)包括至少两个卡爪(421、422、471、472)，所述卡爪沿着轴线(C)相对于彼此是可移动的，所述轴线(C)大体上平行于所述转盘的旋转的所述中心轴线(H)，以便在所述卡爪之间在所述夹紧表面(P)处夹紧所述至少一个坯件(G)，其中，所述热量被供应到所述坯件的不受所述夹紧影响的区域(449)。
2.根据权利要求1所述的加热站，其中，所述加热头(42)包括至少一个热源(450)，所述至少一个热源(450)与所述夹紧装置(420)相关联，并且优选地能够相对于所述夹紧表面移动，以便加热所述坯件的不受所述夹紧影响的所述区域(449)。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的加热站，其中，所述夹紧表面(P)设置在所述坯件(G)的周边区域(423)处。
4.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的加热站，其中，所述卡爪(421、422)被安装成使得其能够在固定在所述加热转盘(41)的所述周边区域上的同一直线导向件(430)上滑动，并且连接到与凸轮随动件(441)相关联的铰接四边形机构(440)，所述加热站(4)还包括固定的凸轮(442)，所述固定的凸轮(442)适于与所述凸轮随动件(441)相互作用，以便通过所述铰接四边形(440)使所述卡爪相互接近或间隔开。
5.根据权利要求4所述的加热站，其中，所述铰接四边形机构(440)包括摇杆(443)，所述摇杆(443)具有支点(F)，所述支点(F)可旋转地安装在所述加热转盘的所述周边区域的固定点上，并且所述摇杆(443)具有两个端部(445、444)，所述端部(445、444)中的一个端部(445)与所述凸轮随动件(441)相关联，所述卡爪(421、422)通过相应的连杆(446、447)连接到所述摇杆的相应端部，使得由所述凸轮随动件(441)与所述固定凸轮(442)的相互作用导致的所述摇杆的旋转引起所述卡爪的相互接近或间隔开。
6.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的加热站，其中，所述热源(450)能够通过独立于使所述至少两个卡爪相互移动的致动器(440)的致动器沿着大体上平行于所述中心轴线(H)的所述轴线(C)移动，优选地通过气动致动器。
7.根据权利要求6所述的加热站，其中，所述热源(450)安装在一对支撑件上，所述支撑件能够从相对的侧朝向所述夹紧表面(P)相互更靠近地移动。
8.根据权利要求7所述的加热站，其中，所述热源的所述支撑件包括用于热量的传递的表面，所述表面具有小于待加热的所述至少一个坯件的面的面积的表面范围，使得由所述卡爪执行的所述夹紧发生在所述坯件的未被所述热源加热的周边部分中。
9.根据权利要求1、3-7中的一项或更多项所述的加热站，其中，所述卡爪是夹紧杆(471、472)，所述夹紧杆(471、472)适于在所述坯件(G)加热期间在所述坯件(G)的中心区域处的夹紧表面上保持所述至少一个坯件。
10.一种连续加热热塑性片状坯件的方法，以用于后续热成型，所述方法包括以下步骤：
-围绕中心轴线(H)连续旋转转盘(41)，所述转盘具有多个加热头(42)，所述加热头(42)与所述中心轴线径向地间隔开；
-在所述转盘外部的第一周边区域(43)处，将热塑性片状坯件供给到所述加热头，使得经过所述第一区域的每个加热头接纳相应的片状坯件；
-在所述旋转期间，将所述坯件保持在相应的加热头中，并将热量施加到所述坯件；
-将所述片状坯件释放到所述转盘周围的与所述第一区域(43)成角度地间隔开的第二区域(44)，
其特征在于，在所述加热头(42)中的每一个中，所述保持是通过在所述加热期间在所述坯件(G)的夹紧表面(P)上将所述相应的片状坯件(G)夹紧来实现的，所述夹紧包括沿着大体上平行于中心轴线(H)的轴线(C)使夹紧装置(420)的至少两个卡爪(421、422、471、472)相对于彼此移动，以便在所述至少两个卡爪之间夹紧所述坯件(G)；
并且所述热量被施加到所述坯件(G)的不受所述夹紧影响的区域(449)。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述片状坯件具有盘状形状，并且在其周边处具有减小的厚度。
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