CN110650891A - 用于容器元件的定位单元和附接单元 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种用于将容器元件(115、117、121、123、127)定位在容器主体(103)中的定位单元(27)。所述定位单元包括刚性材料的基板(49)以及可弹性变形材料的柱塞裙部(51)。所述基板的足迹表面(53)具有周向边缘，所述周向边缘具有包括向内弯曲区段的侧边缘部分。通过相对于所述基板的相对移动，所述柱塞裙部可在非扩张状态与扩张状态之间转变。所述柱塞裙部的外圆周具有对应于所述基板的所述足迹表面的所述周向边缘的所述形状的形状，其中至少一侧包括向内弯曲区段。本公开还涉及一种用于将容器元件附接到容器主体(103)的附接单元(5)，并且涉及一种用于在容器(101)的流中将容器元件附接到容器主体的设备(1)。此外，本公开涉及一种借助于所述定位单元将容器元件定位在容器主体中的方法。

Description

用于容器元件的定位单元和附接单元
技术领域
本公开涉及一种用于将容器元件定位在容器主体中的定位单元。本公开还涉及一种用于将容器元件附接到容器主体的附接单元，并且涉及一种用于在容器的流中将容器元件附接到容器主体的设备。此外，本公开涉及一种借助于附接单元将容器元件定位在容器主体中的方法。
背景技术
当包装消费品时，并且尤其是当包装干燥的可流动的消费品时，通常使用刚性纸板包装容器，该容器在零售端用作保护性运输和存储容器并且在消费者端用作储存和分配容器。这种纸板容器通常设置有可打开和可关闭的盖。
欧洲专利公布EP 247 986 B1公开了一种可扩张型盖焊接活塞，该可扩张型盖焊接活塞包括两个活塞部分；相对于彼此可轴向移动的成形部分和扩张部分。当两个部分一起移动时，扩张部分可操作来提供活塞的部段的周边扩张，该扩张部分包括由可变形材料制成的扩张盘，并且成形部分包括具有支撑和引导扩张盘的底表面的至少一部分的上表面的底板。底板的外周表面具有与扩张盘的外周边缘相同的形状。扩张盘通常为杯形，并且在其正常非扩张状态下，底板至少具有与扩张盘的外周边缘相同的尺寸。成形部分和扩张部分被布置成使得这些部件朝向彼此的轴向移动导致扩张盘从其杯形压扁，使得其外周边缘延伸超过底板的外周。盖焊接活塞可以用作用于生产包装容器的设备中的一部分，并且用于在容器管中引入并定位内部柔性盖，并且用于在将内部柔性盖附接到容器壁上的焊接操作期间将柔性盖的边缘部分压靠在容器管的内壁上。盖焊接活塞在扩张盘处于非扩张或正常状态下被引入容器管中。当柔性盖已放置在容器管内的预期位置处时，活塞部分移动，从而使扩张盘转变成扩张状态，同时扩张盘的外周边缘延伸超过底板的外周，从而使扩张盘将柔性盖的边缘部分压靠在容器管的内壁上。
美国专利公布US 4,989,394 A公开了一种装置，其类似于EP 247 986 B1中的装置。因此，US 4,989,394 A公开了包括两个主要部分(即相对于彼此可移动的成形部分和扩张部分)的径向可扩张的压力柱塞。扩张部分被布置成当主要部分一起移动时提供压力柱塞的至少一些部分的扩张。扩张部分包括杯形的扩张体，并且成形部分被设计成具有成形表面，当成形部分和扩张部分朝向彼此轴向移动时，扩张体的至少一部分适于抵靠该成形表面滑动。扩张部分由两个不同的部分组成；外压入部分，其用于实施压力柱塞的实际径向向外定向的接触压力，并且由耐磨、耐高温且弹性的材料构成；以及由相对较硬、弹性的材料形成的内部承载部分，该承载部分承载压入部分。
文献WO 2013/009226 A1公开了一种用于密封基于卡片纸板的容器的设备和方法。该设备包括：焊接单元，其被配置为将盖紧固到容器上，该焊接单元包括感应焊接能量发生器，其用于熔化形成容器和/或盖的一部分的可焊接层；以及运送装置，其被配置为将容器的流往返于焊接单元来运送。运送装置按容器流动顺序包括进给器具、主输送器构件和可移动夹持器具，其中，进给器具被配置为将容器以连续方式一个接一个地传输到主输送器构件，其中，可移动夹持器具被配置为将容器从主输送器构件传输到焊接单元，并且其中，布置设备而使得在设备的正常操作期间，容器在进给器具的上游侧紧靠彼此排成行，其中，进给器具被配置为在操作期间，通过提高沿进给器具的每个单独容器的进给速度并且从而增加沿进给器具进给的相邻容器之间的距离来在运送方向上将相邻容器彼此分离，其中，主输送器构件被配置为以一定运送速度操作，该速度大致对应于在从进给器具进给出时容器的释放速度并且关于该释放速度一致，使得传输到主输送器构件并且沿着主输送器构件的容器保持分离，其中，可移动夹持器具被配置为夹持至少两个容器，并且将这些容器同时从主输送器构件传输到焊接单元，并且其中，焊接单元被配置为将盖同时紧固到每个同时传输的容器上。文献WO 2013/009226 A1还公开了一种用于操作这种类型的设备的方法。
发明内容
本公开的目的是克服或改进现有技术的至少一个缺点，或者提供有用的替代方案。
可以通过权利要求1的主题来实现上述目的。在随附从属权利要求中、在以下描述中并且在附图中阐述各实施方式。
因此，本发明涉及一种用于将容器元件定位在容器主体中的定位单元，该定位单元包括：
-包括刚性材料或由刚性材料构成的基板，以及
-可弹性变形的柱塞裙部。
基板具有带有周向边缘的足迹表面，该周向边缘包括通过角部部分连接的多个侧边缘部分。柱塞裙部覆盖基板的与足迹表面相反的表面。
基板的周向边缘的侧边缘部分中的至少一个包括弯曲区段，该弯曲区段从足迹表面的周向边缘在向内方向上弯曲。柱塞裙部可在非扩张状态与扩张状态之间转变。柱塞裙部具有外圆周，该外圆周在非扩张状态下位于基板的足迹表面的周向边缘处，并且在扩张状态下至少部分地位于基板的足迹表面的周向边缘的外侧。
处于非扩张状态的柱塞裙部的外圆周优选地具有对应于足迹表面的周向边缘的形状的形状，其中柱塞裙部的外圆周的至少一个侧部包括弯曲区段，该弯曲区段在向内方向上从柱塞裙部的外圆周弯曲。
定位单元包括第一活塞和第二活塞，第一活塞和第二活塞在轴向方向上延伸，其中第二活塞与第一活塞同轴。基板连接到第一活塞的末端部分，使得基板的足迹表面垂直于轴向方向。柱塞裙部连接到第二活塞的末端部分。第一活塞和第二活塞被配置为彼此同步地以及彼此独立地轴向可移位。第二活塞的末端部分被配置为当柱塞裙部处于扩张状态时与非扩张状态相比更靠近第一活塞的末端部分。
如本文所用，术语“容器元件”包括旨在附接到容器主体以便形成容器的一部分的元件。可以适当使用传输板的容器元件的示例是底盘、底部垫环、盖、上垫环和密封盘中的一个或多个。
底盘和密封盘是片状部件，其被应用在容器主体内部，使得它们覆盖容器主体的横截面。底盘形成容器的底端封闭件，并且密封盘形成容器的内部运送密封件。密封盘通常放置在容器进入开口处，有时距离开口边缘一定距离。底盘和密封盘可以由纸、纸板、塑料膜、铝箔以及此类材料的层压体制成。通常，底盘由涂覆有热塑性聚合物材料的外层的纸板片的层压体制成，并且密封盘是由一层或多层铝箔和热塑性聚合物材料的外层的层压体制成的柔性部件。然而，由纸板幅材材料制成的密封盘在本领域中也是已知的。密封盘被布置成在容器的初始开口处被部分或完全移除，并且可以设置有本领域已知的打开装置，诸如撕拉条、抓握突片等。
上垫环和下垫环通常由诸如可热成型的塑料材料的塑料材料制成并且采取闭环的形式，垫环被应用到容器壁，其中垫环的至少一部分附接到容器壁的内表面。垫环也可以覆盖容器壁的末端边缘并且延伸到容器壁的外表面上。
容器可以是旨在用于容纳散装固体的包装容器，特别是纸板包装容器。
如本文所用，“纸板包装容器”是其中容器主体由纸板幅材材料形成的包装容器。纸板容器可以以本领域已知的任何方式形成，例如通过使纸板幅材材料弯曲成管状形状来形成容器主体并且通过连接片材的重叠或邻接侧边缘来纵向封闭管。侧边缘之间的连接部可以由密封条覆盖。
如本文所用，“纸板幅材材料”是主要由纤维素纤维或纸纤维制成的材料。幅材材料可以以连续幅材的形式提供，或者可以作为单独的材料片提供。纸板材料可以是单层或多层材料，并且可以是包括一层或多层材料(诸如聚合物膜和涂层、金属箔等)的层压体。聚合物膜和涂层可以包括热塑性聚合物或由热塑性聚合物构成。纸板材料可以是被涂覆、印刷、压印等，并且可以包括填料、颜料、粘合剂以及本领域已知的其它添加剂。如本文所公开的纸板材料还可称为硬纸板或纸盒材料。
如本文所用，术语“散装固体”是指固体散装材料，其中，来自散装固体当中的所需量的产品可以从包装容器倾倒出、舀取出或者用手取出。散装材料可以是干燥的或潮湿的。适用于在如本文所公开的纸板包装容器中进行包装的散装固体包括微粒、颗粒、研磨物、植物碎片、短纤维、薄片、种子、碎片等形式的任何材料。
如本文所公开的纸板包装容器可以是用于食品(诸如婴儿配方奶粉、咖啡、茶、大米、面粉、糖、谷物、汤粉、蛋糊粉、意大利面、零食等)的容器。可替代地，散装固体可以是非食物的，诸如烟草、洗涤剂，肥料、化学品等。
容器元件可以由纸板、金属、塑料或如本领域已知的此类材料的任何合适组合制成。仅仅作为示例：例如如果容器元件是底盘，容器元件可以是与容器主体相同的材料制成的。可替代地，例如如果容器元件是底部垫环、上部垫环或盖，容器元件可以是塑料制成的。例如如果容器元件是密封盘，容器元件也可以是金属制成的。
用于定位单元的基板的合适材料是金属、合金或陶瓷复合材料。用于定位单元的柱塞裙部的合适材料是橡胶或塑料。柱塞裙部是可逆变形的，例如当对其施加负载时进行转变。此外，当移除负载时，柱塞裙部优选地能够恢复其原始形状。
基板的足迹表面被配置为在生产过程中面向容器元件。足迹表面的形状和尺寸适合于容器开口的形状和尺寸。足迹表面被布置成在用于生产包装容器的过程中面向容器开口，并且当将容器元件移动到容器主体中并将容器元件定位在容器主体内部的期望位置处时被利用。足迹表面的周向边缘可以具有大体上多边形的形状，诸如大体上矩形的形状，其中正方形在本文视为矩形形状的特殊情况。如本文所用的大体上多边形的形状是指具有通过倒圆角部分连接的侧边缘部分的形状。旨在用于将容器元件应用到具有倒圆角部分的大体多边形横截面形状的容器主体中的基板被设置有足迹表面，该足迹表面具有周向边缘，该周向边缘具有倒圆角部分以匹配容器主体的倒圆角部分。如本文陈述的，基板的足迹表面的周向边缘的基本多边形形状通过倒圆角部和向内弯曲的至少一个弯曲区段而偏离理想的多边形形状。
柱塞裙部被布置在基板的顶部上，覆盖基板的与足迹表面相反的上表面。从而，当柱塞裙部处于非扩张状态时，在将容器元件插入到容器主体内部的可预先选择的期望附接位置期间，柱塞裙部将不会与容器元件接触或者将至少不会在容器元件上施加任何力。当容器元件已到达附接位置时，可以使柱塞裙部在径向方向上扩张，从而将容器元件的边缘部分周向地压靠在容器主体的容器壁的内侧。在柱塞裙部的这种扩张状态下，由柱塞裙部的外圆周限定的横截面大于在柱塞裙部的非扩张状态下的横截面。
通过提供基板的足迹表面的周向边缘的至少一个弯曲区段以及柱塞裙部的外圆周的对应的至少一个弯曲区段，可以大大减少或避免在插入容器元件时定位单元接触到容器主体的上边缘并且从而损坏容器主体的管状壁的风险。
在柱塞裙部的非扩张状态下，柱塞裙部的外轮廓优选地对应于基板的轮廓。因此，柱塞裙部的外圆周优选具有与基板的足迹表面的周向边缘相同或基本上相同的形状。当相对于基板观察时，柱塞裙部的外圆周位于基板的周向边缘处，诸如距离基板的足迹表面的周向边缘3mm以内、距离基板的足迹表面的周向边缘2mm以内、或者距离基板的足迹表面的周向边缘1mm以内。优选地，当柱塞裙部处于非扩张状态时，柱塞裙部的外圆周与基板的足迹表面的周向边缘重合或者位于基板的足迹表面的周向边缘的略微内侧。
在转变成扩张状态的过程中，柱塞裙部将被展平，并且向内弯曲区段将同时伸直，至少达到柱塞裙部的外圆周延伸超过足迹表面的周向边缘的程度。因此，通过仔细选择处于非扩张状态的柱塞裙部的形状和/或材料特性，可以获得在转变过程中期望的形状变化。用于柱塞裙部的材料可以是本领域中已知的任何有用的可弹性变形的耐磨和耐热材料，诸如天然或合成橡胶材料，例如聚酰胺、聚氨酯、聚酯等。
尽管不希望受到理论的束缚，但是据信，在所提出的柱塞裙部的形状的情况下，当使柱塞裙部转变成扩张状态时，柱塞裙部的外圆周的弯曲区段将向外移动，随着柱塞裙部的展平会导致相邻角部部分之间的距离增加，从而拉伸柱塞裙部的外圆周并且拉出一个或多个弯曲区段。因此，改变了柱塞裙部的外圆周的形状，使得减小或消除一个或多个弯曲区段的向内弯曲。由于柱塞裙部是由可弹性变形的材料制成或者包含可弹性变形的材料，因此在转变过程中发生的形状变化是可逆的，这意味着一旦导致转变成扩张状态的变形力被移除，柱塞裙部就将自动返回非扩张状态。
优选地，基板的周向边缘的多个侧边缘部分中的至少两个或者更优选地基板的周向边缘的每个侧边缘部分包括相应的弯曲区段。
仅在基板的足迹表面的周向边缘和柱塞裙部的外圆周的一侧处布置弯曲区段就足够了。当仅采用单个弯曲区段时，优选地将其定位在对应于容器主体中的连接部的位置处。如上所述，可以通过使纸板幅材材料弯曲成管状形状来形成容器主体并且通过连接片材的重叠或邻接侧边缘来纵向封闭管来产生连接部。侧边缘之间的连接部可以由密封条覆盖。该连接部使容器板的壁局部变厚，并且还存在可能向内向朝向容器主体的内部弯曲或凸出的风险。由于基板的侧边缘部分的弯曲区段，当定位单元将容器元件引入容器主体中并且将容器元件移动到容器主体中的附接位置时，基板可以通过这种潜在的向内凸出的连接部而不会对其造成损坏。
然而，假设定位单元的形状是镜面对称的，通过将两个侧边缘部分布置成具有相应的弯曲区段，可以将定位单元旋转180度以例如使磨损均匀。如果定位单元具有大致正方形形状，则布置具有相应的弯曲区段的四个相等的侧边缘部分使得定位单元可以以90度的步长旋转可能是有利的。此外，通过在定位单元的多于一个侧边缘部分处设置弯曲区段，大大降低了或避免了损坏容器壁的除了可能的连接部之外的其它部分的风险。当生产具有多边形或大体上多边形的横截面形状的容器时，可能优选的是，向内弯曲区段被布置在定位单元的所有对应侧处，以避免或最小化定位单元与容器主体边缘和容器主体壁的任何部分接触并且潜在地将其损坏的风险。
柱塞裙部的形状变化的转变可以通过柱塞裙部的外圆周的侧部的弯曲区段在柱塞裙部的扩张状态下比非扩张状态下更少地弯曲来获得。因此，与非扩张状态相比，弯曲部分的弯曲在扩张状态下减小、消失或反向。优选地，弯曲区段被完全伸直，或者弯曲区段被赋予略微向外凸出的弯曲，使得在扩张状态下消除向内弯曲。
因此，可以通过使柱塞裙部从非扩张状态弹性转变成扩张状态来改变柱塞裙部的外圆周的侧部的弯曲区段的弯曲，使得弯曲区段在柱塞裙部的扩张状态下在向内方向上更少地弯曲，或者弯曲区段在柱塞裙部的扩张状态下是直的，或者弯曲区段在柱塞裙部的扩张状态下在远离柱塞裙部的外圆周的向外方向上是弯曲的。
基板的足迹表面的周向边缘的侧边缘部分的向内弯曲区段可以从倒圆角部分一直延伸到基本上多边形形状的相邻的倒圆角部分。这意味着整个侧边缘部分是弯曲的，使得在侧边缘部分上没有直线区段。对应地，处于非扩张状态的柱塞裙部的周向边缘的侧部的弯曲区段可以从倒圆角部分延伸到基本上多边形形状的相邻的倒圆角部分。
在具有多边形的外圆周的柱塞裙部中，在扩张状态下从柱塞裙部的外圆周到柱塞裙部的多边形形状的中心的最小距离de可以大于在非扩张状态下从柱塞裙部的外圆周到柱塞裙部的多边形形状的中心的最小距离do，优选地至少大1mm，诸如至少大2mm、至少大4mm或至少大8mm。
基板在垂直于足迹表面的高度方向z上具有延伸部(厚度)，其中，在高度方向z上的延伸部在倒圆角处可以比在至少一个侧边缘部分的相邻的弯曲区段处更大。这是有益的以便在容器主体的角部部分处在径向方向上产生增大的压力。当向柱塞裙部施加压力以便将柱塞裙部的形状从非扩张状态改变为扩张状态时，柱塞裙部的角部部分通常比角部部分之间的侧部向外移动更短的距离。通过示例，当侧部向外移动大约4mm时，角部部分可以仅向外移动该距离的一半，即大约2mm。在基板的上表面上，即在基板的与基板的足迹表面相反的表面上提供加厚的角部部分，用于迫使柱塞裙部进一步移出，从而在所应用的容器元件上施加增加的压力，并且改善容器元件与容器主体的角部部分之间的接触。增强的接触压力在容器主体的角部部分处可能特别有益，其中，由于将盘形容器元件的外周边缘部分折叠成与容器壁对准而出现的褶皱可能会导致在容器元件与容器壁之间形成紧密密封的问题。
当将容器元件插入容器主体中的附接位置时，定位单元的第一活塞和第二活塞彼此同步地轴向移位，即它们作为单个单元一起移动。当将柱塞裙部转变成扩张状态时，它们彼此独立地移位，使得第二活塞在轴向方向上相对于第一活塞移位。由此，柱塞裙部被向下压在基板上并且被展平，使得导致柱塞裙部的外圆周呈现扩张状态，从而在两个活塞的相对移动的影响下改变柱塞裙部的形状。一旦在容器主体内部的期望位置处应用容器元件之后从第一活塞和第二活塞施加在柱塞裙部上的压力停止，可弹性变形的柱塞裙部就将自动返回非扩张状态。
本发明还涉及一种用于将容器元件附接到容器主体的附接单元。附接单元包括保持装置，该保持装置适于在将容器元件附接到容器主体时保持容器主体。附接单元还包括如本文所述的定位单元。保持装置包括至少一个贯穿的定位腔，该定位腔适于容纳容器主体的一部分。定位单元与定位腔对准，使得通过使容器元件至少部分地移动穿过保持装置的定位腔，容器元件可借助于定位单元移位到容器主体中。
附接单元可以包括支撑装置，该支撑装置适于支撑容器主体并且将容器主体定位在保持装置中。支撑装置可以例如将容器主体从下方插入保持装置中，并且向上移动容器主体直到其到达所需的预先选择位置为止。
容器主体的取向取决于将要附接的容器元件。仅仅作为示例：如果附接盖或上垫环，则容器主体优选地以上开口朝上的方式保持。然而，如果附接底盘或底部垫环，则容器主体优选地以底部开口朝上的方式保持。密封盘可以从两个容器开口中的任一者附接。
定位单元适于将容器元件定位在容器主体中，并且与保持装置中的定位腔竖直对准。定位单元可以是竖直可调节的，并且能够将容器元件向下压入容器主体中至期望的预先选择的附接位置。此外，如上所述，可以使定位单元的柱塞裙部在定位腔的径向方向上扩张。由此，可以使柱塞裙部的外圆周的边缘部分在朝向定位腔的壁的方向上周向地对容器元件的竖直部分(诸如，底盘的折叠边缘部分)施加压力。以这种方式，柱塞裙部的外圆周将压靠在放置在定位腔中的容器主体的容器壁的内部。在柱塞裙部的扩张状态下被布置成与容器元件接触并对其施加压力的柱塞裙部的外圆周的边缘部分可以具有接触表面，该接触表面在柱塞裙部的非扩张状态下相对于定位单元的竖直方向略微倾斜。
保持装置可以包括位于定位腔中并且被布置成遮蔽容器主体的暴露边缘的内衬。优选地应用内衬，使得其环绕定位腔，从而局部减小定位腔的横截面。内衬的厚度可以与用于容器主体的片材的厚度相同，并且可以在0.2mm至2mm的范围内，诸如0.5mm至1.5mm或0.6mm至0.9mm。这将例如在折叠密封盘或底盘的边缘部分时有帮助。
保持装置可以包括优选地围绕定位腔布置的焊接单元。焊接单元适于将容器元件焊接到容器主体上，例如焊接单元包括围绕定位腔延伸的线圈。可以使用任何合适的焊接技术，诸如超声波焊接或高频焊接，其中，高频焊接是优选的。如上所述，如果可以使定位单元在定位腔的径向方向上扩张，则容器元件可以压靠于焊接单元上
作为焊接的替代或补充，可以在将容器元件附接到容器主体之前将粘合剂应用到容器元件。然而，这需要将另外的部件添加到容器，并且需要用于供应和应用粘合剂的附加设备。
附接单元可以进一步包括用于在第一位置与第二位置之间传输容器元件的传输板。传输板包括适于容纳和保持容器元件的至少一个贯穿的传输腔。传输板可在第一位置与第二位置之间移位，在第一位置中传输板适于将容器元件容纳在传输腔中，在第二位置中传输腔与保持装置的定位腔对准，在第二位置中的传输板位于定位单元与保持装置的定位腔之间，使得通过使容器元件移动通过传输腔并且至少部分地移动通过保持装置的定位腔，容器元件借助于定位单元可从传输板中的传输腔移位到容器主体中。还可存在附加位置，例如其间的中间位置。
传输板的贯穿的传输腔可以具有比保持装置的定位腔更小的横截面。该差异可以对应于容器壁的厚度，该厚度通常在0.2mm至2mm的范围内，诸如0.5mm至1.5mm或0.6mm至0.9mm。这将例如在折叠插入的容器元件的边缘部分时是有帮助的，并且可以用作对上述内衬的替代或补充。
传输板可以包括适于将容器元件保持在传输腔中的一个或多个保持元件。一个或多个保持元件可以位于传输腔的壁处，优选地位于壁的一侧的中心。可以设置一个、两个、三个、四个或更多个保持元件。可能存在例如四个这种保持元件，它们适于在容器具有大致矩形或正方形形状的情况下保持容器元件的每个侧面。保持元件随后优选地位于基本矩形或正方形的传输腔壁的每一侧的中心处。保持元件例如由于材料特性或受弹簧偏置而可以是弹性的。作为替代或补充，容器元件本身例如由于材料特性可以是弹性的。保持元件可以用于补偿关于容器元件和/或传输腔的尺寸的公差。此外或作为补充，保持元件可以用于临时向内按压容器元件(例如底部垫环)的侧面，使得容器元件将更易于插入容器主体中，从而降低或避免在插入容器元件的过程中损坏容器主体的边缘的风险。
如果在传输板中使用上述保持元件，则在容器元件在没有外部影响时缺乏足够的弹性来恢复原始形状的情况下，可扩张的柱塞裙部可以有助于使向内按压的容器元件返回其原始形状。
为了有助于将容器元件放置在传输腔中，可以在传输腔周围布置一个或多个凹口，以便为用于将容器元件放置在传输腔中的一个或多个夹持构件留出空间。凹口不会形成贯穿传输板的孔。
如果如本文所述在传输板中设置保持元件，则优选地定位凹口以便不干扰保持元件。因此，凹口可以位于传输腔的角部中。布置在传输腔的外周的这种夹持构件和对应的凹口对于环形容器元件(诸如顶部垫环或底部垫环)特别有用，该环形容器元件包括由气体(例如空气)填充的内部容积。
如果容器元件是片状容器元件，诸如底盘、盖或密封盘，则可以替代地借助于例如吸杯来将容器元件放置到传输腔中。
保持装置可以包括多个定位腔，并且附接单元可以包括如本文所述与定位腔对准的多个定位单元，使得每个定位单元与相应的定位腔相关联，定位腔和定位单元优选地成排地布置。多个可以是两个、三个、四个、六个、八个、十个或更多个定位腔和/或定位单元。
此外，可选的传输板可以包括多个腔部分，每个腔部分包括相应的传输腔并且与对应的盖部分一起布置。保持装置随后可以包括对应的多个定位腔。可选的支撑装置可以适于支撑相应的多个容器主体并且将容器主体定位在保持装置的定位腔中。
多个定位单元可以适于在相应的容器主体中同时定位多个容器元件。已经发现适于将多个容器元件同时附接到相应的容器主体，以便提高设备的运行速度。仅仅作为示例，可以同时附接两个、三个、四个、六个、八个、十个或更多个容器元件。
本发明还涉及一种用于在容器的流中将容器元件附接到容器主体的设备。该设备包括运送装置以及如本文所述的至少一个附接单元，该运送装置被配置为将容器的流运送通过该设备，所述至少一个附接单元沿着运送装置布置。
运送装置可以包括在容器主体的各自的相对侧处的一个或多个输送器构件、例如呈两个进给螺杆构件形式的进给器具和/或一个或多个可移动夹持器具。运送装置的部件可以类似于在上述公布的专利申请WO 2013/009226 A1中描述的那些，对其进行文件参考以便获得另外的细节。运送装置被布置成将容器主体往返于附接单元而运送。
该设备可以包括如本文所述的多个附接单元，该多个附接单元被沿着运送装置布置在不同的位置处，并且被配置成用于将不同的容器元件附接到容器主体。第一附接单元可以被布置为将例如底盘或内密封盘的盘形元件附接到容器主体，并且如本文所述的第二附接单元可以被布置为将例如底部垫环或顶部垫环的增强垫环附接到容器主体，第二附接单元位于第一附接单元的下游。运送装置适于将容器主体运送到第一附接单元，在附接单元之间和/或从第二附接单元开始向前运送。
该设备可以包括如本文所述的另外的附接单元。可以存在例如用于本文所述的一个或多个容器元件(即底盘、底部垫环、盖、上垫环或密封盘)的附接单元。此外，单个附接单元可以用于附接多于一个容器元件。
该设备可以包括外部壳体，该外部壳体被布置成包封运送装置和至少一个附接单元。外部壳体可以用于保护设备免受外界干扰。外部壳体可以适于提供和维持保护性气氛。保护性气体可以是氮气、二氧化碳以及氮气和二氧化碳的混合物。优选的是，外部壳体形成气室，该气室尽可能封闭，以便使保护性气体的损失最小和/或使周围空气的进入最少。
附接单元可以可选地包括内部壳体，该内部壳体位于外部壳体内并且被布置为在保持装置的定位腔上方以提供附加的保护性气氛。外部壳体和内部壳体可以一起用作围绕运送装置和至少一个附接单元的两级防护罩，以确保容器元件的附接可以在保护性气体的损失最小的情况下在保护性气氛中进行。
本发明还涉及一种借助于如本文所述的定位单元而将容器元件定位在容器主体中的方法。该方法包括：
-借助于将容器元件插入容器主体中的定位单元而将容器元件移动到容器主体中的可预先选择的位置，柱塞裙部从而处于非扩张状态，
-当容器元件到达可预先选择的位置时，将柱塞裙部转变成扩张状态，从而在朝向容器主体的内壁的方向上按压容器元件的边缘部分。
如上所述，可以借助于第一活塞与第二活塞之间的相对移位来执行将柱塞裙部转变成扩张状态的步骤，其中，第二活塞的末端部分更靠近第一活塞的末端部分移动。当将第一活塞和第二活塞的外端放在一起时，第二活塞的与柱塞裙部附接的末端部分朝向基板移动，并且向位于第二活塞的末端部分与基板之间的柱塞裙部施加压力。可弹性变形的柱塞裙部上的压力使柱塞裙部展平，使得在柱塞裙部的外圆周通过在基板的与足迹表面相反的表面上滑动而在定位单元的径向方向上向外扩张的同时，柱塞裙部的尺寸在定位单元的轴向方向上减小。因此，柱塞裙部的形状在第二活塞的末端部分与第一活塞的末端部分处的基板之间的轴向方向上作用的压缩力的影响下改变。
该方法还可以包括：
-例如借助于焊接和/或粘合剂将容器元件固定到容器主体。
如果附接单元包括如本文所述的传输板，则该方法可以包括：
-将容器元件放置在传输腔中，
-将传输板移位到第二位置，
-通过移动通过传输腔并且至少部分地移动通过保持装置的定位腔，借助于定位单元而将容器元件从传输板中的传输腔移位到容器主体中。
如果附接单元包括多个定位单元，则该方法可以包括：通过所述定位单元将多个容器元件同时定位到所述相应的容器主体中。
附图说明
以下将通过非限制性示例参考附图进一步解释本发明，在附图中：
图1以透视图示出了根据本发明的设备，该设备用于在容器的流中将容器元件附接到容器主体。
图2示出了图1的设备的内部。
图3示出了该设备适用于的示例性容器。
图4示出了用于附接根据本发明的容器元件的附接单元，其中传输板处于第一位置。
图5示出了图4的附接单元，其中传输板处于第二位置。
图6示出了传输板。
图7示出了根据本发明的定位单元、密封盘和容器主体。
图8示出了定位单元中包括的基板的足迹表面(footprint surface)。
图9示出了根据现有技术的基板的足迹表面。
图10示出了处于非扩张状态的包括在定位单元中的柱塞裙部的外圆周。
图11示出了处于扩张状态的图10的柱塞裙部的外圆周。
图12a示出了定位单元，其中柱塞裙部处于非扩张状态。
图12b示出了定位单元，其中柱塞裙部处于扩张状态
图13a示出了穿过定位单元的截面，其中柱塞裙部处于非扩张状态。
图13b示出了穿过定位单元的截面，其中柱塞裙部处于扩张状态。
应当注意，附图是示意性的，并且各个部件不一定按比例绘制，并且为了清楚起见，可能已经夸大了本发明的一些特征的尺寸。
具体实施方式
在下文中，本发明将通过各实施方式来举例说明。然而，应当认识到，包括这些实施方式是为了解释本发明的原理，而不是为了限制如由所附权利要求书限定的本发明的范围。来自两个或更多个实施方式的细节可以彼此组合。
图1和图2展示了根据本发明的设备1，该设备用于在容器的流中将容器元件附接到容器主体。图3示出了设备1适用于的示例性容器101。
设备1包括被配置为运送容器的流通过设备1的运送装置3以及用于将容器元件附接到容器主体的附接单元5。外部壳体7被布置来包封运送装置3和附接单元5。图1示出了设备1的透视图。
图2示出了设备1的内部，其中为了更好的可见性而移除外部壳体7。
如图3所示，设备1适用于生产用于可倾倒或可舀取的散装固体的纸板包装容器101。由于设备1适用于任何有用的形状或尺寸的容器，所以不应将图中所示的容器101的特定形状视为受限于本发明。还应理解，结合图3中的容器101示出的容器元件不受限于本发明。因此，本文公开的定位单元、附接单元、定位容器元件的设备和方法可用于生产具有与图3所示的容器101相比更少或更多容器元件的容器。此外，容器元件可以具有不同于图3所示的尺寸、形状和功能特征。通过示例，上边缘可以设置有勺夹和/或刮板。盖上的闭合机构可以与结合图3等公开的机构不同。
容器101包括由管状容器壁105形成的容器主体103。容器壁105在容器101的高度方向H上从容器主体103的底端处的底端边缘107延伸到容器主体103的上端处的上端边缘109。容器主体103在上端具有上开口111，并且在底端具有底部开口113。底盘115位于容器主体103的底端并且覆盖底部开口113。容器主体103由如本文所定义的纸板材料制成。容器主体103可以通过将纸板幅材(paperboard web)的侧边缘放在一起从而使得材料呈现管状形状、随后将侧边缘密封在一起而形成。侧边缘的密封可以通过如本领域已知的任何合适的方法进行，诸如通过焊接或胶合，其中焊接(诸如感应焊接)是优选的。如本领域已知的，容器主体幅材的侧边缘的密封可以涉及使用密封条，该密封条被应用在侧边缘之间的连接部上。底盘115可以由纸板、金属、塑料或如本领域已知的此类材料的任何合适组合制成。底盘115可以具有形成壁的折叠边缘部分116，该壁用于将底盘115附接到容器壁105的内表面。
底端边缘107由增强底部垫环(bottom rim)117增强，该底部垫环在底盘115与底端边缘107之间应用到容器壁105的内表面和/或应用到底盘115的折叠边缘部分116上。在展示的实施方式中，底部垫环117具有向外定向的凸缘119，该凸缘覆盖底端边缘107并且形成容器101的底部边缘。底部垫环117增强了底端边缘107，稳定了容器主体103的形状，并且保护底部边缘107免于机械变形。底部垫环117还用作防止可能存在于放置容器101的表面上的水和其它流体的保护性屏障。底部垫环117在底盘115与容器101的底部边缘之间限定向下开放的空间，当将两个或更多个容器彼此堆叠时，该空间可以用于容纳布置在另一个容器的上端处的堆叠元件。增强底部垫环是本文公开的包装容器的可选部件。
作为对所示底部垫环117的替代，容器的底部边缘可以由容器主体103的卷边形成，或者可以由底盘115与容器主体103之间的简单的、非卷起的连接部来提供。
容器101设置有封闭器具，该封闭器具包括盖121以及沿容器开口边缘109延伸的增强的上垫环123。盖121包括平面盘125。示例性容器101还设置有完全或部分可移除的密封盘127，该密封盘适于密封至容器主体壁105。
底盘115、底部垫环117、盖121、上垫环123和密封盘127是容器元件的示例，对于该容器元件而言，设备1适用于将容器元件附接到容器主体103。
底部垫环117和上垫环123通常由塑料材料制成，优选地由热塑性材料制成。如可以从图3得到的，底部垫环117和上垫环123形成闭环，其主延伸部在环平面中。闭环在中心封闭开放空间。底部垫环117和上垫环123在容器101的高度方向H上也具有相应的延伸部，从而形成容器元件的相应的边缘部分129、131。因此，闭环分别限定了底部垫环117和上垫环123的内部容积。
底盘115、盖121和密封盘127适于在容器主体103的横截面上延伸并且形成横截面密封件或封闭件。密封盘127的边缘部分133向上或向下折叠，使得其符合容器壁105的内部，并且附接到容器壁105的内部。同样，底盘115和盖121各自具有在容器101的高度方向H上延伸的折叠边缘部分116、135。容器101的内部容积被限定在底盘115与盖121之间。密封盘127在容器101的上端形成运送密封件，并且在密封盘127与底盘115之间限定内部运送容积。密封盘127适于由容器101的使用者完全或部分移除，以便获得对容器101中的包装内容物的第一入口。
再次返回图1和图2，可以看到输送器将容器主体103进给到设备1。另一输送器将容器101远离设备1而进给。在设备1的示例性展示的实施方式中，假设将要容纳在容器101中的材料已在位于设备1上游的填充单元中填充到容器主体103的内部中。
图2示出了设备1的内部。沿着设备1的运行方向R，运送装置3包括入口输送器构件9、呈布置在容器主体103的相应的相对侧处的两个进给螺杆构件形式的进给器具11(其中一个进给螺杆构件可以在图2中看到)、主输送器构件13、第一可移动夹持器具15、第二可移动夹持器具17、布置在附接单元5的下游的出口输送器构件19、以及布置在设备1的出口处的固定滑板21。运送装置3的部件9、11、13、15、17、19、21构成示例，并且与WO 2013/009226A1中描述的那些部件相似，对其进行文件参考以便获得另外的细节。
如在设备1的运行方向R上看，附接单元5位于主输送器构件13与出口输送器构件19之间。以下结合图4和图5进一步描述附接单元5。第一可移动夹持器具15和第二可移动夹持器具17使容器主体103往返于附接单元5而移动。在图1和图2所示的实施方式中，附接单元5适于将呈密封盘127形式的运送密封件附接在容器主体103的内部。已经发现将多个密封盘127同时附接到多个对应的容器主体103以便增加设备1的运行速度是合适的。在展示的实施方式中，四个密封盘127同时附接到相应的容器主体103。可替代地，密封盘127可以以除四个以外的任何其它数量(例如两个、三个、六个、八个或十个)的组而同时附接到容器，或者可以依次附接到容器。
如本文所述，设备1可以包括一个或多个附加的附接单元，其适于将其它容器元件附接到容器主体103。任何这种附加的附接单元将位于展示的附接单元5的上游或下游。与展示的附接单元5相似，附加的附接单元优选地被布置为将容器元件同时附接到多个容器主体103，优选地用于与用于展示的附接单元5相同数量的容器主体103。
外部壳体7包封运送装置3和至少一个附接单元5。外部壳体7适于保护设备1和/或在设备1内部提供并维持保护性气氛。保护性气体可以是氮气、二氧化碳以及氮气和二氧化碳的混合物。因此，优选的是，外部壳体7形成气室，该气室尽可能封闭，以便使保护性气体的损失最小和/或使进入由外部壳体7形成的腔室中的周围空气的进入最少。然而，外部壳体7可以向下开口。
作为选项，当将诸如散装固体的材料填充到容器中时，可以对容器进行脱气。脱气可以包括在填充期间向将要容纳在容器中的材料的流供应保护性气体。保护性气体可以是氮气、二氧化碳以及氮气和二氧化碳的混合物。在材料到达容器之前，可以将保护性气体吹入材料的流中。如果在填充过程中用保护性气体对材料进行处理，则优选地将容器输送到设备1，同时例如通过将容器移动通过充满保护性气体的隧道来维持保护性气氛。可替代地，可以将填充的容器引入真空室中以抽出空气，随后使容器经受保护性气氛并且封闭。
即使在展示的实施方式中假设将要容纳在容器中的材料已经被填充在设备1上游的容器中，也可以将填充单元定位在设备的外部壳体7的内部。在这种情况下，外部壳体可以包封填充单元和/或用于附接密封盘127、上垫环123和盖121的一个或多个单元。
图4和图5展示了根据本发明的用于附接容器元件的附接单元5。展示的实施方式示出了上垫环123的附接。然而，这种附接单元5也将适用于附接本文所述的任何其它容器元件，即密封盘127、底盘115、底部垫环117或盖121。附接单元5包括保持装置23、支撑装置25、定位单元27和传输板29。
传输板29的示例在图6中示出。传输板29在平行于设备1的运行方向R的第一方向x上，以及在垂直于第一方向x并且与设备1的横向方向一致的第二方向上延伸。传输板29包括具有至少一个贯穿的传输腔33的腔部分31，该传输腔适于接收并保持容器元件，在这种情况下为上垫环123或底部垫环117。传输腔33具有第一开口区域A1并且被配置为保持容器元件。
作为替代，可以省略传输板29，使得例如密封盘127的容器元件被直接放置在保持装置23的顶部上。
为了使保护性气体的损失最小化或者优选地避免不必要的损失，使传输腔33的形状对应于例如上垫环123或底部垫环117的容器元件的形状。在容器元件包括当容器元件插入容器中时将要折叠的边缘部分的情况下，如在底盘115或密封盘127中的情况下，传输腔33的第一开口区域Α1可以小于折叠之前的容器元件的表面面积，其中，面积差对应于容器元件的形成折叠的边缘部分的部分的面积。这种折叠的边缘部分通常是带状的，并且可以具有在1mm至10mm范围内、优选地在2mm至5mm范围内的宽度。因此，可以通过以下方式来形成诸如密封盘或底盘的片状容器元件上的折叠的边缘部分：将容器元件向下压过具有比容器元件更小的横截面的传输腔，从而迫使片状容器元件在传输腔的边缘处折叠，以便容纳在传输腔的第一开口区域A1内。
传输腔33的壁可以包括适于将容器元件保持在传输腔33中的保持元件34。参见图6。这种保持元件34对于诸如垫环(诸如底部垫环117或上垫环123)的容器元件特别有用，该容器元件不具有盘形，而是形成环，该环包括由例如空气的气体填充的内部容积。对于盘形容器元件，诸如底盘115、盖121或密封盘127，可以省略保持元件34。
在展示的实施方式中，存在四个这种保持元件34，其适于保持容器元件的每个侧面，在展示的实施方式中，容器元件基本上是矩形或正方形的，这些保持元件优选地在每个侧面的中心。使用一个、两个、三个、四个或更多个这种保持元件34将是可行的。保持元件34例如由于材料特性或受弹簧偏置而可以是弹性的。作为替代或补充，诸如垫环的容器元件本身例如由于材料特性而可以是弹性的。保持元件34可以用于补偿关于容器元件115、117、121、123、127和/或传输腔33的尺寸的公差。此外或作为补充，保持元件34可以用于临时向内按压容器元件(例如底部垫环117)的侧面，使得容器元件将更易于插入容器主体103中，从而降低或避免在插入底部垫环117过程中损坏容器主体103的边缘的风险。
如图4、图5和图6所示，传输板29可以可选地包括盖部分35，该盖部分至少与传输腔33的第一开口区域A1一样大或者基本上一样大。如在第二方向y上所见，盖部分35被布置成与腔部分31相邻。盖部分35在第二方向y上具有最小延伸部y1，该最小延伸部是在传输腔33的区域A1的第二方向y上的最大延伸部y2的至少1.0倍、优选地至少1.2倍、更优选地至少1.4倍。当容器元件呈环形时，即当容器元件不是呈盘的形式时，使用盖部分35是有利的，在将其应用到容器主体内部之后，将在容器开口上方形成密封并且防止气体通过容器主体逸出。
为了便于将容器元件115、117、121、123、127放置到传输板29的传输腔33中，可以如图6所示地设置凹口36。凹口36留有用于夹持构件44a、44b、44c、44d的空间，这些夹持构件被布置成将容器元件移动到传输腔33中。参见图4和图5以及下文的夹持构件的进一步描述。如果利用保持元件34，则凹口36优选地被定位成使得它们不干扰保持元件34。因此，凹口36可以位于传输腔33的角部中。当容器元件形成环时，这种夹持构件44a、44b、44c、44d及其对应的凹口36特别有用，该环包括由例如空气的气体填充的内部容积，诸如底部垫环或顶部垫环。
如果容器元件是盘形的，诸如底盘115、盖121或密封盘127，则容器元件115、121、127可替代地通过诸如一个或多个吸杯的夹持装置而放置到传输腔33中。在这种情况下，可以省略凹口36。然而，当容器元件形成环时，吸杯不合适。
在展示的实施方式中，如在第一方向x上所见，存在四个腔部分31成排地布置。每个腔部分31包括相应的传输腔33，并且与对应的相应盖部分35一起布置。
保持装置23适于在将容器元件附接到容器主体103时保持容器主体103。保持装置23包括至少一个贯穿的定位腔37，该定位腔具有对应于传输腔33的第一开口区域A1的第二开口区域A2，定位腔37适于容纳容器主体103的一部分。如果具有盖部分35，则选择传输板29的盖部分35的尺寸和形状，使得盖部分35能够覆盖或至少基本上覆盖定位腔37的第二开口区域A2。
支撑装置25适于支撑容器主体103并且将容器主体103定位在保持装置23中。
定位单元27适于将容器元件115、117、121、123、127定位在容器主体103中。因此，如在竖直方向z上所见，定位单元27与定位腔37对准。定位单元27是竖直可调节的，并且能够将容器元件插入容器主体103中以到达期望的可预先选择的附接位置。如下文更详细描述的，可以使定位单元27在定位腔37的径向方向上扩张，并且在朝向定位腔37的壁的方向上周向地按压容器元件的竖直部分，参看图3的边缘部分116、129、131、133、135，即压靠在放置在定位腔37中的容器主体103的容器壁105的内部。
在附接单元5的展示的实施方式中，如在第一方向x上所见，传输板29包括四个腔部分31成排地布置。以对应的方式，保持装置23包括相同数量(即四个)的定位腔37。此外，支撑装置25适于支撑相同数量(即四个)的容器主体103，并且将它们的一部分定位在保持装置23的相应的定位腔37中。此外，附接单元5包括与定位腔37对准的相同数量(即四个)的定位单元27，使得每个定位单元27与相应的定位腔37相关联。利用这种配置，可以同时附接多个容器元件，在此同时附接四个。与传输板29相似，如在第一方向x上所见，定位腔37和定位单元25成排地布置。
传输板29可在第一位置与第二位置之间移位。如图4所示，在第一位置中，传输板29被布置成将容器元件容纳在传输腔33中，而盖部分35覆盖或基本覆盖定位腔37的第二开口区域A2。由此，可以最小化或优选地避免通过定位腔37的保护性气体的损失。如图5所示，在第二位置中，传输腔33与保持装置23的定位腔37对准，并且因此也与定位单元27对准。传输板29最初被垂直定位在定位单元27与保持装置23的定位腔37之间。从该位置开始，定位单元27通过在z方向上向下移动通过传输腔33并且至少部分地移动通过保持装置23的定位腔37，从而将容器元件从传输板29中的传输腔33移位到容器主体103中。在图4和图5所示的实施方式中，容器元件由上垫环123构成。
为了将容器元件附接到容器主体103，保持装置23可以包括焊接单元39，该焊接单元优选地被布置在定位腔37周围。焊接单元39适于例如通过包括围绕定位腔37延伸的线圈的焊接单元39而将容器元件焊接到容器主体103上。如本文所述，由于可以使定位单元27在定位腔37的径向上方向上扩张，因此可以使容器元件压靠焊接单元39。可以使用任何合适的焊接技术，诸如超声波焊接或高频焊接，其中，高频焊接是优选的。
作为焊接的替代或补充，可以在将容器元件附接到容器主体之前将粘合剂应用到容器元件。
图7展示了根据本发明的定位单元27。定位单元可以例如是图4和图5所示的附接单元5的定位单元27之一。图7进一步展示了在被放置在容器主体103中的过程中的密封盘127。如可以从图7得到的，密封盘127的横截面大于容器主体103的内部横截面。当放置在容器主体103中时，密封盘127的边缘部分133将向上折叠，使得其符合容器壁105的内部。还参见图3。展示的密封盘127是柔性的或至少可折叠的构件，诸如塑料膜和铝箔的层压体、塑料膜、纸片、纸/塑料层压体等。可替代地，诸如内部密封盘和底盘的容器元件可以预成形为具有垂直于容器元件的主平面延伸的可密封边缘部分。在这种情况下，当将容器元件插入容器主体中时，边缘部分不会发生折叠。
密封盘127被布置为在包装容器的开口端处的盖的内部的运送密封件，并且被布置为由使用者完全或部分地移除，以便获得达到容器中的包装内容物的第一入口。为此，密封盘127可以被设置有便于移除的装置，诸如拉片、撕拉条等。
定位单元27包括基板49，该基板包括诸如金属或复合材料的刚性材料或者由刚性材料构成，以及柱塞裙部51，该柱塞裙部包括例如橡胶或塑料的可弹性变形材料。柱塞裙部51位于基板49的顶部上，使得其至少部分地覆盖基板49的上表面54，该上表面54与基板49的下足迹表面53相对。
足迹表面53被配置为在将容器元件应用到容器主体103中时面向容器元件，在此是密封盘127。基板49的足迹表面53具有周向边缘55，该周向边缘在展示的示例中具有基本上多边形的形状。然而，应当理解，足迹表面可以具有适于生产的包装容器的横截面形状的任何其它合适的形状。在展示的示例中，基本上多边形的形状是基本上正方形的形状，包括四个侧边缘部分55a、55b、55c、55d，它们通过向外倒圆的角部部分57a、57b、57c、57d连接。参见图8。在展示的实施方式中，每个侧边缘部分55a、55b、55c、55d包括向内弯曲的区段59a、59b、59c、59d。如图8中在具有向内弯曲区段59b的侧边缘部分55b处所示，弯曲区段偏离理想的多边形将具有的直线。角部部分57a、57b、57c、57d被倒圆以符合容器主体103的轮廓，该容器主体已通过将纸板幅材材料弯曲成管状形状而制成。具有弯曲区段的基板49的足迹表面53的周向边缘55在足迹表面53的周向边缘55的一个或多个弯曲区段处偏离所生产的包装容器的横截面形状(足迹)。在如图9所示的对应的现有技术定位单元中，基板49具有与容器主体103相同的足迹，在弯曲的角部部分之间具有直的侧边缘部分。
在一些情况下，仅一侧包括弯曲区段就足够了。如图7所示，当在基板49的足迹表面53的周向边缘55处仅布置单个弯曲区段时，优选地将弯曲区段定位在对应于容器主体103中的连接部106的位置处。通过使纸板幅材材料弯曲成管状形状来形成容器主体103并且通过连接片材的重叠或邻接侧边缘来纵向封闭管来产生连接部。侧边缘之间的连接部可以由密封条覆盖。如图12a所示，连接部106使容器板的壁局部变厚，并且还构成弯曲线，在该弯曲线处，容器壁趋向于朝向容器板的内部向内弯曲。由于在基板的足迹表面的周向边缘的侧边缘部分中提供了弯曲区段，因此当定位单元27将容器元件127插入到容器主体103中至容器主体103中的所需附接位置时，基板可以通过这种可能向内弯曲的连接部106而不会对其造成损坏。
然而，通过使两侧具有相应的弯曲区段，定位单元27可以被转动180度以使磨损均匀。当定位单元27具有大致正方形形状时，四个相等的侧边缘部分具有相应的弯曲区段使得定位单元27可以以90度的步长转动是有利的。此外，借助于弯曲区段59a、59b、59c、59d，可以大大降低或避免损坏容器壁105的除连接部以外的其它部分的风险。
弯曲区段59a、59b、59c、59d在朝向足迹表面53的中心C1的方向上向内弯曲。从而，从基板49的足迹表面53的周向边缘55到足迹表面53的中心C1的最小距离dr小于针对具有带有直侧边缘部分的大致多边形的形状的对应的足迹表面53的距离。理想的直侧边缘部分在图8的底部的侧边缘部分55b处用虚线标记，并且从理论上理想的直侧边缘部分到基板49的足迹表面53的中心C1具有最小距离di，其中，di大于dr，例如至少大1mm，诸如至少大2mm、至少大4mm或至少大8mm。
通过相对于基板49的相对移动，柱塞裙部51可在非扩张状态(参见图10)与扩张状态(参见图11)之间转变。图10和图11示出了柱塞裙部51的外圆周61。
在柱塞裙部51的非扩张状态下，如图10所示的柱塞裙部51的外轮廓的形状对应于图8所示的基板49的形状。因此，在非扩张状态下，柱塞裙部51具有与基板49相同的基本上多边形的形状(足迹)。
如图12a所示，当相对于基板49查看时，柱塞裙部51的外圆周61位于基板49的周向边缘55处，诸如与基板49的足迹表面53的周向边缘55距离3mm以内、与基板49的足迹表面的周向边缘55距离2mm以内、或者与基板49的足迹表面53的周向边缘55距离1mm以内。优选地，如图10和图12a所示，当柱塞裙部51处于非扩张状态时，柱塞裙部51的外圆周61与基板49的足迹表面的53的周向边缘55重合或者位于基板49的足迹表面53的周向边缘55的略微内侧。对应于基板49的足迹表面53的周向边缘55的形状，柱塞裙部51的外圆周61具有至少一个侧边缘部分，该侧边缘部分包括弯曲区段，该弯曲区段在朝着柱塞裙部51的外圆周61的中心C2的方向上弯曲。在展示的实施方式中，存在四个侧部63a、63b、63c、63d，各自具有相应的弯曲区段65a、65b、65c、65d。柱塞裙部51还包括对应于基板49的角部部分57a、57b、57c、57d的四个倒圆角部分67a、67b、67c、67d。如图10所示，在非扩张状态下，从柱塞裙部51的外圆周61到多边形形状的中心C2存在最小距离do。
在扩张状态下，参见图11、图12b和图13b，由柱塞裙部51的外圆周61限定的横截面(足迹)大于在柱塞裙部51的非扩张状态下的横截面。柱塞裙部51的外圆周61在图10中用虚线表示。在扩张状态下，从柱塞裙部51的外圆周61到柱塞裙部51的足迹的中心C2存在最小距离de，该最小距离大于非扩张状态下的最小距离do，至少大1mm，诸如至少大2mm、至少大4mm或至少大8mm。因此，弯曲区段的弯曲在扩张状态下比在柱塞裙部51的非扩张状态下更小。优选地，弯曲在扩张状态下被消除，使得侧边缘部分63a、63b、63c、63d形成直线，或者甚至使得它们被赋予略微向外的弯曲。
在转变成扩张状态的过程中，以下文解释的方式从上方对柱塞裙部51施加压力。因此，柱塞裙部51的几何形状将趋向于伸直其弯曲区段65a、65b、65c、65d。因此，通过仔细选择柱塞裙部51的形状和材料特性，可以获得在转变过程中期望的形状变化。
在如图11、图12b和图13b所示的扩张状态下，柱塞裙部51的外圆周61至少部分位于基板49的周向边缘51的外侧。参见图13b，其展示了由密封盘127例示的容器元件的应用。在该状态下，柱塞裙部51从图13a所示的位置径向扩张，直到柱塞裙部51的外圆周到达基板49的足迹表面53的周向边缘55的外侧。如图13b所示，柱塞裙部随后接触密封盘127的边缘部分133，并且将密封盘127的边缘部分133压靠在容器壁105的内部。如果在传输板29中使用上述保持元件34，则在容器元件自身不能充分回弹的情况下，柱塞裙部51可有助于在径向方向上将容器元件压回。
再次返回图7，可以得到的是，存在第一活塞71和与第一活塞71同轴的第二活塞73。参见图4和图5，活塞71、73在与附接单元5的竖直方向z一致的轴向方向A上延伸。基板49附接到第一活塞71的末端部分，使得足迹表面53垂直于轴向方向A。柱塞裙部51附接到第二活塞73的末端部分。第一活塞71和第二活塞73被配置为可彼此同步地以及彼此独立地轴向移位。
在将定位单元27移位到容器元件127的可预先选择的附接位置时，柱塞裙部51保持在非扩张状态。参见图12a。当容器元件127已到达可预先选择的附接位置并且柱塞裙部51在径向方向上压在容器元件127的边缘部分上时，柱塞裙部51转变成如图12b所示的扩张状态。因此，第二活塞73的末端部分被移动成更靠近第一活塞71的末端部分，从而向外按压柱塞裙部51。活塞之间在轴向方向A上的这种相对移动可以在1mm至15mm的范围内，优选地在3mm至10mm的范围内。
参考图13a和图13b，柱塞裙部51借助于第一活塞71与第二活塞72之间的相对移位而转移到扩张状态，其中，第二活塞72的末端部分78更靠近第一活塞71的末端部分77移动。当将第一活塞71和第二活塞72的外端77、78以这种方式放在一起时，第二活塞72的例如通过融合或粘附地与柱塞裙部51附接的末端部分78朝向基板49移动，并且向位于第二活塞72的末端部分78与基板49之间的柱塞裙部51施加压力。可弹性变形的柱塞裙部51上的压力导致柱塞裙部51在轴向方向A上的尺寸减小，同时柱塞裙部51的外圆周61通过在基板49的与足迹表面53相对的上表面54上滑动而在径向R的方向上向外扩张。因此，柱塞裙部51的形状在第二活塞72的末端部分78与第一活塞71的末端部分77处的基板49之间的轴向方向A上作用的压缩力的影响下改变。
在如图13b所示的柱塞裙部51的扩张状态下，柱塞裙部51的外圆周的边缘部分接触被插入到容器中的容器元件的边缘部分，并且在该边缘部分上施加压力，使得其压靠在容器壁的内部。在图13a和图13b的示例中，容器元件由具有向上折叠的边缘部分133的密封盘127示出。应当理解，定位单元可以用于插入和定位如本文公开的任何容器元件，包括底盘、垫环或预成形的底盘或密封盘。
柱塞裙部的外圆周将容器元件压靠在放置在定位腔中的容器主体103的容器壁的内部。在柱塞裙部51的非扩张状态下被布置成与容器元件接触并对其施加压力的柱塞裙部51的外圆周的边缘部分可以具有接触表面，该接触表面在柱塞裙部的非扩张状态下相对于定位单元的竖直方向略微倾斜。
当对柱塞裙部51施加压力以便将柱塞裙部51的形状从非扩张状态改变为扩张状态时，柱塞裙部51的角部部分67a、67b、67c、67d与角部部分67a、67b、67c、67d之间的侧部63a、63b、63c、63d相比通常向外移动更短的距离。通过示例，当侧部63a、63b、63c、63d向外移动大约4mm时，角部部分67a、67b、67c、67d可以仅向外移动该距离的一半，即大约2mm。
为了进一步改善容器元件与容器主体材料在角部部分中的接触，可以在基板的上表面上、即在与基板的足迹表面相对的表面上布置加厚的角部部分。在基板的上表面上形成凸起区域的加厚的角部部分用于迫使柱塞裙部进一步移出，从而在应用的容器元件上施加增加的压力并且改善容器元件与容器主体之间的接触。由此，可以改善在容器元件与容器主体的角部部分之间形成的连接。具体地，容器主体的角部部分中增加的压力可以有助于在容器主体材料与片状容器元件之间形成紧密密封。当折叠容器元件并且将其与容器主体壁对准时，片状容器元件(诸如底盘或密封盘)的角部部分处存在的多余材料通常将在容器的角部处起褶皱。在这种情况下，在容器主体的角部部分处产生的增加的压力将压缩褶皱并且将有助于形成良好的功能性结合，诸如在容器主体材料与容器元件中的片材之间的热焊接。当使用热焊接过程以便将容器元件结合到容器主体的壁上时，容器元件和容器壁中的至少一个并且优选地两者均包含足够量的热塑性材料以产生功能性结合。如本文所述，容器元件到容器主体的结合可以可替代地借助于粘合剂或者通过焊接和粘合剂的组合来执行。
保持装置可以包括位于定位腔中并且被布置成遮蔽容器主体的暴露边缘的内衬(图中未示出)。优选地应用内衬，使得其环绕定位腔，从而局部减小定位腔的横截面。内衬的厚度可以与用于容器主体的片材的厚度相同，并且可以在0.2mm至2mm的范围内，诸如0.5mm至1.5mm或0.6mm至0.9mm。这将例如在折叠密封盘或底板的边缘部分时有帮助。
借助于如本文所述的定位单元将容器元件115、117、121、123、127定位在容器主体103中的方法可以包括
-借助于将容器元件插入容器主体103中的定位单元27而将容器元件移动到容器主体103中的可预先选择的位置，柱塞裙部51从而处于非扩张状态，
-当容器元件到达可预先选择的位置时，将柱塞裙部51转变成扩张状态，从而在朝向容器主体103的内壁的方向上按压容器元件的边缘部分116、129、131、135。
如上所述，如本文所公开的，可以借助于第一活塞71与第二活塞73之间的相对移位来执行将柱塞裙部51转变成扩张状态的步骤，其中，第二活塞73的末端部分更靠近第一活塞72的末端部分移动。
该方法还可以包括
-例如借助于焊接和/或粘合剂将容器元件115、117、121、123、127固定到容器主体103
如果附接单元5包括传输板29，则该方法可以包括
-将容器元件115、117、121、123、127放置在传输腔33中，
-将传输板29移位到第二位置，
-借助于定位单元27、通过移动通过传输腔33并且至少部分地移动通过保持装置23的定位腔37，将容器元件从传输板29中的传输腔33移位到容器主体103中。
如果附接单元5包括多个定位单元27，则该方法可以包括：通过所述定位单元27将多个容器元件115、117、121、123、127同时定位到所述相应的容器主体103中。
可以借助于包括至少一个夹持单元42的可选的容器元件供应器41来将容器元件放置在传输板29的传输腔33中。一堆容器元件(例如底部垫环117)可以存储在盒43中。盒43中的堆数和夹持单元42的数量对应于传输板29中的传输腔33的数量，在展示的情况下为四堆。夹持单元42能够夹持单个容器元件，在此是底部垫环117，将单个容器元件从盒43中的开口45移动并且将单个容器元件放置在对应的传输腔33中。作为示例，四个单个容器元件被同时夹住。夹持单元42包括夹在容器元件的角部处的四个夹持构件44a、44b、44c、44d。夹持构件44a、44b、44c、44d的位置对应于传输板29的凹口36的位置。如上所述，当容器元件不是诸如底盘或密封盘的片状元件而是形成环(诸如垫环)时，这种夹持构件44a、44b、44c、44d及其对应的凹口36特别有用。
作为选项，如图4和图5中的点划线所示，附接单元5可以包括内部壳体47。内部壳体47位于外部壳体7的内部，并且被布置为在保持装置23的定位腔37上方以提供附加的保护性气氛。
在所附权利要求的范围内对本发明的进一步修改是可行的。因此，本发明不应被认为是由本文描述的实施方式和附图限制。而是，本发明的全部范围应由所附权利要求参考说明书和附图来确定。

Claims (19)

1.一种用于将容器元件(115、117、121、123、127)定位在容器主体(103)中的定位单元(27)，
所述定位单元(27)包括：
-基板(49)，所述基板包括刚性材料或由刚性材料构成，以及
-能够弹性变形的柱塞裙部(51)，
所述基板(49)具有带有周向边缘(55)的足迹表面(53)，所述周向边缘包括通过角部部分(57a、57b、57c、57d)连接的多个侧边缘部分(55a、55b、55c、55d)，
所述柱塞裙部(51)覆盖所述基板(49)的与所述足迹表面(53)相反的表面(54)，
其特征在于，
所述基板(49)的所述周向边缘(55)的所述侧边缘部分(55a、55b、55c、55d)中的至少一个包括弯曲区段(59a、59b、59c、59d)，所述弯曲区段从所述足迹表面(53)的所述周向边缘(55)在向内方向上弯曲，
所述柱塞裙部(51)能够在非扩张状态与扩张状态之间转变，
所述柱塞裙部(51)具有外圆周(61)，所述外圆周在所述非扩张状态下位于所述基板(49)的所述足迹表面(53)的所述周向边缘(55)处，并且在所述扩张状态下至少部分地位于所述基板(49)的所述足迹表面(53)的所述周向边缘(55)的外侧，
处于所述非扩张状态的所述柱塞裙部(51)的所述外圆周(61)具有优选地对应于所述足迹表面(53)的所述周向边缘(55)的形状的形状，其中所述柱塞裙部(51)的所述外圆周(61)的至少一个侧部(63a、63b、63c，63d)包括从所述柱塞裙部(51)的所述外圆周(61)在向内方向上弯曲的弯曲区段(65a、65b、65c、65d)，所述定位单元(27)还包括第一活塞(71)和第二活塞(73)，所述第一活塞(71)和所述第二活塞(73)在轴向方向(A)上延伸，其中所述第二活塞(73)与所述第一活塞(71)同轴，
所述基板(49)连接到所述第一活塞(71)的末端部分，使得所述基板(49)的所述足迹表面(53)垂直于所述轴向方向(A)，
所述柱塞裙部(51)连接到所述第二活塞(73)的末端部分，
所述第一活塞(71)和所述第二活塞(73)被配置为能够彼此同步地以及彼此独立地轴向移位，并且其中，所述第二活塞(73)的所述末端部分被配置为当所述柱塞裙部(51)处于所述扩张状态时与所述非扩张状态相比更靠近所述第一活塞(71)的所述末端部分。
2.根据权利要求1所述的定位单元(27)，其中，所述基板(49)的所述足迹表面(53)的所述周向边缘(55)的所述多个侧边缘部分(55a、55b、55c、55d)中的至少两个包括相应的弯曲区段(59a、59b、59c、59d)，优选地，所述基板(49)的所述足迹表面(53)的所述侧边缘部分(55a、55b、55c、55d)中的每一个包括相应的弯曲区段(59a、59b、59c、59d)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的定位单元(27)，其中，在所述柱塞裙部(51)的所述扩张状态下，所述柱塞裙部(51)的所述外圆周(61)的所述侧部(63a、63b、63c、63d)的所述弯曲区段(65a、65b、65c、65d)的弯曲被改变，使得在所述柱塞裙部(51)的所述扩张状态下，所述弯曲区段(65a、65b、65c、65d)在所述向内方向上较少弯曲，或者在所述柱塞裙部(51)的所述扩张状态下所述弯曲区段(65a、65b、65c、65d)是直的，或者在所述柱塞裙部(51)的所述扩张状态下所述弯曲区段(65a、65b、65c、65d)在向外方向上是弯曲的。
4.根据前述权利要求中任一项所述的定位单元(27)，其中，所述基板(49)的所述足迹表面(53)的所述周向边缘(55)的所述侧边缘部分(55a、55b、55c、55d)的所述弯曲区段(59a、59b、59c、59d)从角部部分(57a、57b、57c、57d)延伸到所述基板(49)的所述足迹表面(53)的所述周向边缘(55)的相邻角部部分(57a、57b、57c、57d)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的定位单元(27)，其中，柱塞裙部(51)的所述外圆周(61)具有多边形形状，在所述扩张状态下从所述柱塞裙部(51)的所述外圆周(61)到所述柱塞裙部(51)的所述多边形形状的中心(C2)的最小距离(de)大于在所述未扩张状态下从所述柱塞裙部(51)的所述外圆周(61)到所述中心(C2)的最小距离(do)，优选地至少大1mm，诸如至少大2mm、至少大4mm或至少大8mm。
6.根据前述权利要求中任一项所述的定位单元(27)，所述基板(49)在垂直于所述足迹表面(53)的高度方向(z)上具有延伸部，其中，在所述高度方向(z)上的所述延伸部在倒圆角(57a、57b、57c、57d)处比在所述至少一个侧边缘部分(55a、55b、55c、55d)的相邻的弯曲区段(59a、59b、59c、59d)处更大。
7.一种用于将容器元件(115、117、121、123、127)附接到容器主体(103)的附接单元(5)，所述附接单元(5)包括：
-保持装置(23)，所述保持装置适于在将所述容器元件(115、117、121、123、27)附接到所述容器主体(103)时保持所述容器主体(103)，
-根据前述权利要求中任一项所述的定位单元(27)，
所述保持装置(23)包括至少一个贯穿的定位腔(37)，所述定位腔适于容纳所述容器主体(103)的一部分，
所述定位单元(27)与所述定位腔(37)对准，使得通过将所述容器元件(115、117、121、123、127)至少部分地移动通过所述保持装置(23)的所述定位腔(37)，所述容器元件(115、117、121、123、127)能够借助于所述定位单元(27)移位到所述容器主体(103)中。
8.根据权利要求7所述的附接单元(5)，其中，所述保持装置(23)包括位于所述定位腔(37)中的内衬，从而局部减小所述定位腔(37)的横截面，优选地，所述内衬具有在0.2mm至2mm的范围内、更优选地在0.5mm至1.5mm的范围内的厚度。
9.根据权利要求7或8所述的附接单元(5)，其中，所述保持装置(23)包括焊接单元(39)，所述焊接单元被优选地围绕所述定位腔(37)布置，所述焊接单元(39)适于将所述容器元件(115、117、121、123、127)焊接到所述容器主体(103)，例如所述焊接单元(39)包括围绕所述定位腔(37)延伸的线圈。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的附接单元(5)，其中，所述附接单元(5)还包括传输板(29)，所述传输板用于在第一位置与第二位置之间传输所述容器元件(115、117、121、123、127)，
所述传输板(29)包括适于容纳和保持所述容器元件(115、117、121、123、127)的至少一个贯穿的传输腔(33)，
所述传输板(29)能够在所述第一位置与所述第二位置之间移位，在所述第一位置中，所述传输板(29)适于将所述容器元件(115、117、121、123、127)容纳在所述传输腔(33)中，在所述第二位置中，所述传输腔(33)与所述保持装置(23)的所述定位腔(37)对准，
处于所述第二位置的所述传输板(29)位于所述定位单元(27)与所述保持装置(23)的所述定位腔(37)之间，使得通过使所述容器元件(115、117、121、123、127)移动通过所述传输腔(33)并且至少部分地移动通过所述保持装置(23)的所述定位腔(37)，所述容器元件(115、117、121、123、127)能够借助于所述定位单元(27)从所述传输板(29)中的所述传输腔(33)移位到所述容器主体(103)中。
11.根据权利要求10所述的附接单元(5)，其中，所述传输板(29)的所述贯穿的传输腔(33)具有比所述保持装置(23)的所述定位腔(37)更小的横截面(A1)。
12.根据权利要求10或11中任一项所述的附接单元(5)，其中，所述传输板(29)包括适于将所述容器元件(115、117、121、123、127)保持在所述传输腔(33)中的一个或多个保持元件(34)，所述保持元件(34)位于所述传输腔(33)的壁处，优选地位于所述壁的侧面的中心处。
13.根据权利要求7至12中任一项所述的附接单元(5)，其中，所述保持装置(23)包括多个定位腔(37)，并且所述附接单元(5)包括根据权利要求1至7中任一项所述的与所述定位腔(37)对准的多个定位单元(27)，使得每个定位单元(27)与相应的定位腔(37)相关联，优选地，所述定位腔(37)和所述定位单元(27)成排地布置。
14.据权利要求13所述的附接单元(5)，其中，所述多个定位单元(27)适于将所述多个容器元件(115、117、121、123、127)同时定位在所述相应的容器主体(103)中。
15.一种用于在容器(101)的流中将容器元件(115、117、121、123、127)附接到容器主体(103)的设备(1)，所述设备(1)包括：
-运送装置(3)，所述运送装置被配置为将所述容器(101)的流运送通过所述设备(1)，
-根据权利要求8至15中任一项所述的至少一个附接单元(5)，所述至少一个附接单元沿着所述运送装置(3)布置。
16.一种借助于根据权利要求1至6中任一项所述的定位单元(27)来将容器元件(115、117、121、123、127)定位在容器主体(103)中的方法，所述方法包括：
-在所述柱塞裙部(51)处于所述非扩张状态的情况下，借助于所述定位单元(27)将所述容器元件(115、117、121、123、127)在所述轴向方向(A)上移动到所述容器主体(103)内的能够预先选择的位置，
-当所述容器元件(115、117、121、123、127)到达所述能够预先选择的位置时，将所述柱塞裙部(51)转变成所述扩张状态，从而在朝向所述容器主体(103)的内壁的方向上按压所述容器元件(115、117、121、123、127)的边缘部分(116、129、131、135、137)，其中，将所述柱塞裙部(51)转变成所述扩张状态是借助于所述第一活塞(71)与所述第二活塞(73)之间的相对移位执行的，其中，在从所述非扩张状态到所述扩张状态的所述转变期间，所述第二活塞(73)的所述末端部分更靠近所述第一活塞(71)的所述末端部分地移动。
17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括：
-例如借助于焊接和/或粘合剂将所述容器元件(115、117、121、123、127)固定到所述容器主体(103)。
18.根据权利要求16或17所述的方法，当由根据权利要求10至12中任一项所述的附接单元(5)执行时，
-将所述容器元件(115、117、121、123、127)放置在所述传输腔(33)中，
-将所述传输板(29)移位到所述第二位置，
-通过移动通过所述传输腔(33)并且至少部分地移动通过所述保持装置(23)的所述定位腔(37)，借助于所述定位单元(27)而将所述容器元件(115、117、121、123、127)从所述传输板(29)中的所述传输腔(33)移位到所述容器主体(103)中。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的方法，所述方法借助于根据权利要求13或14所述的附接单元(5)来执行，其中，所述多个容器元件(115、117、121、123、127)通过所述定位单元(27)同时定位到所述相应的容器主体(103)中。
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