CN111801191A - 用于形成真空绝热容器的方法和系统 - Google Patents

Abstract

描述了用于形成真空绝热容器（诸如饮料和食品容器）的方法和系统。该方法和系统包括在容器保持在真空条件下时使用激光器来封闭容器壁中的开口。开口的封闭在容器的壁内形成真空空间。

Description

用于形成真空绝热容器的方法和系统

技术领域

本发明涉及用于形成诸如饮料和食品容器的真空绝热容器的方法和系统。

背景技术

真空绝热的饮料和食品容器通常具有由容器的内壳和外壳限定的真空空间。真空空间为容器提供热绝缘。形成这种容器的现有方法通常使用焊料材料来密封内壳和外壳之间的真空空间。焊料材料可以包括将熔化并粘附到外壳的玻璃材料。

在使用这种现有方法生产真空绝热饮料和食品容器的过程中，通常在容器的外壳或底壳的底表面中形成凹窝或其它凹陷。然后在凹窝中形成穿过外壳的开口。焊料材料放置在开口上。然后将容器（开口上具有焊料材料）放置在真空炉中，其中降低容器周围的环境压力并升高真空炉中的温度。真空炉在未完成的容器中和周围产生真空状态。当炉内的温度升高到焊料材料的熔点或高于焊料材料的熔点时，焊料材料熔化并在凹窝中的开口周围流动以封闭开口。熔化的焊料密封开口以及内壳与外壳之间的空间（即，壳间空间）内的真空。降低炉中的温度，并且熔化的焊料在开口上冷却并硬化。由于壳间空间现在被焊料材料密封在容器内，所以现在可以将容器从真空炉中移除以进一步精加工。

现有方法使用大量能量来提供熔化焊料材料所需的热量。此外，现有方法是缓慢的，因为需要多的时间来加热炉和冷却炉。此外，现有的方法通常需要容器上的平坦表面，该平坦表面在真空成型过程期间保持平行于水平面，以便熔化的焊料材料填充凹窝中的开口。由于焊料材料可能从容器上掉落或滴下，因此难以密封容器的竖直取向表面中的开口。此外，在现有方法中，难以密封弯曲的或其它非线性表面。此外，在现有方法中，出于美观的目的，通常使用附加的帽结构来覆盖或隐藏凹窝和硬化的焊料材料。此外，在现有方法中，从外壳朝向内壳向内穿过的凹窝的物理结构需要外壳与内壳之间的额外空间，以便维持真空空间的完整性-用于真空空间的此额外空间可以限制或减小容器的总尺寸。

发明内容

示出并描述了用于形成真空绝热容器的方法和系统的某些实施例。该方法和系统使用激光来将容器的壳间空间的开口密封或焊接成封闭，同时容器保持在真空环境中。真空环境可以形成在容器保持元件中，该容器保持元件的尺寸和形状被设计成封闭容器的一部分或容器的全部。容器保持元件可以由足以在其内部保持真空的材料制成。容器保持元件的示例包括真空室、真空装置或被构造用于该目的任何其他单元。

在一个方面，该方法包括将内壳和外壳连接在一起以形成未完成的容器。该方法包括在未完成容器的外壳中形成一个或多个开口。该方法包括将未完成的容器放置在容器保持元件中，并且在容器保持元件的整个内部以及未完成的容器四周或周围抽真空。该方法包括降低未完成容器周围的压力。该方法包括使激光穿过容器保持元件的窗口并且将一个或多个开口焊接成封闭以密封容器的内壳和外壳之间的真空空间中的真空。在任何步骤中，焊接可以由本领域已知的任何其它方法代替，所述方法被构造成根据制造容器所用的材料封闭容器的开口。

真空空间具有低压并且形成在内壳和外壳之间。真空空间为容器提供绝热。在该过程期间，整个未完成的容器可以放置在容器保持元件的内部。未完成的容器可以被容器保持元件完全封闭或部分封闭。

在另一方面，该方法包括将内壳和外壳焊接在一起以形成在内壳和外壳之间具有真空空间的未完成容器。该方法包括用激光在外壳中形成一个或多个开口，其中开口连接到真空空间。该方法包括将未完成的容器放置在容器保持元件中，而不增加附加的热量，并且在未完成的容器周围抽真空。该方法包括将未完成容器周围的压力降低到所需水平。该方法包括通过一个或多个开口抽真空。该方法包括使激光穿过容器保持元件的窗口并且使一个或多个开口焊接成封闭以密封内壳和外壳之间的室中的真空，从而在内壳和外壳之间形成真空空间。由于这些方法在环境温度或室温下形成真空空间，所以可以实现节能。

在另一方面，不锈钢壳底部首先被焊补，而在底部中没有任何孔。然后，应用激光束在底部切割出一个或多个狭缝。接着，将不锈钢壳底部放置在具有透明窗的容器保持元件的内部。接着，通常在室温下通过容器保持元件中的壳底部的狭缝抽真空。在达到所需的真空水平之后，来自容器保持元件外部的激光穿过透明窗射出并焊补狭缝。在将壳从容器保持元件移除之后，壳可以任选地放入炉（在大气压下）中以活化壳内部的吸气剂。容器保持元件中的透明窗可以由玻璃或任何其它材料制成，所述材料具有足以允许激光从其穿过而到达容器的性质，所述材料还允许在容器保持元件中维持期望的真空水平。

该方法和系统可以用于形成各种绝热容器。例如，容器可以是两件式设计、四件式设计或其它设计。两件式设计通常包括内壳和外壳。四件式设计通常包括内壳、内底壳、外壳和外底壳。容器可以用于存储热或冷饮料、食品或其它消费品。容器可以是饮料容器、饮料杯、壶、食品罐、玻璃水瓶、泵罐、吸杯、罐绝缘体等。

任选地，所述方法包括从真空空间移除容器，并在炉中在大气压力下加热容器，以激活真空空间内的吸气剂容器。吸气剂可以从真空空间中留下的任何空气中去除任何氧气或其它残留分子。

所述方法和系统可以在所述容器的任何位置上形成和封闭所述一个或多个开口，所述开口可由所述激光束接近。例如，一个或多个开口可以在容器的侧面、底表面、内部或外部边缘、或内表面上。该方法和系统利用激光焊接技术或其它激光实施的方法，其不需要放置在容器的待密封区域上的焊料材料。

本公开的方法和系统比现有方法更快且更有效地形成真空绝热容器。由于不需要加热，本公开的方法和系统利用比现有方法少得多的能量。此外，一个或多个开口可以形成在激光器可以到达的容器上或容器中的任何地方，这允许开口的策略性放置。可以有一些策略来隐藏开口，例如，沿着容器的边缘。其它策略包括将开口放置成与容器的设计相对应。此外，已经通过本方法密封的一个或多个开口可以被涂刷。此外，已经使用本方法密封的一个或多个开口通常比传统的焊接类型的封闭更坚固并且更不可能遭受破坏。这减少了对用于覆盖在现有方法中形成的焊接开口的另外的帽或结构的需要。而且，由于当前方法不需要焊料，这也减少了所需的材料。

在另一方面，描述了一种用于形成真空绝热容器的方法。该方法包括将内壳和外壳连接在一起以形成未完成容器，其中未完成容器具有位于内壳和外壳之间的真空空间。该方法包括在未完成容器的外壳中形成一个或多个开口。该方法包括将整个未完成的容器放置在容器保持元件内。该方法包括在未完成的容器周围抽真空。该方法包括将未完成的容器周围的压力降低到期望的水平。该方法包括通过一个或多个开口抽真空。该方法包括引导激光束穿过容器保持元件并且将一个或多个开口焊接成封闭以密封内壳与外壳之间的空间中的真空，从而在内壳与外壳之间形成真空空间。

在另一方面，描述了一种用于形成真空绝热容器的方法。该方法包括将内壳和外壳连接在一起以形成多个未完成容器，其中每个未完成容器具有位于内壳和外壳之间的空间。该方法包括在每个未完成容器的外壳中形成一个或多个开口。该方法包括将多个未完成的容器放置在容器保持元件的内部。该方法包括用盖封闭容器保持元件。该方法包括在容器保持元件的内部和未完成容器周围抽真空。该方法包括将未完成容器周围的压力降低到期望水平。该方法包括通过一个或多个开口抽真空。该方法包括引导激光束穿过容器保持元件的盖，并且将多个容器中的第一容器的一个或多个开口焊接成封闭，以密封第一容器的内壳和外壳之间的空间中的真空，从而在第一容器的内壳和外壳之间形成真空空间。该方法包括将激光束源移动到多个容器中的第二容器以密封第二容器的内壳和外壳之间的空间中的真空，从而在第二容器的内壳和外壳之间形成真空空间。

在另一方面，描述了一种用于形成真空绝热容器的系统。该系统包括限定内部的容器保持元件。内部被构造成保持多个容器。容器保持元件包括基部和盖。所述盖构造成密封地接合到所述基部。真空源与容器保持元件连接。真空源被构造成在容器保持元件的内部中抽真空以同时减小所有多个容器周围的压力。激光源被构造成引导激光束穿过所述盖。盖允许激光束进入容器保持元件的内部并到达容器。

在另一方面，描述了一种用于形成真空绝热容器的系统。该系统包括外壳，以定位多个容器保持元件。该系统包括靠近多个容器保持元件的安装元件。安装元件包括水平轨道和竖直轨道。容器保持元件被构造成各自保持容器。容器保持元件包括盖。真空源与容器保持元件连接。真空源被构造成在容器保持元件的内部中抽真空。视觉检测和激光焊接组件安装到安装元件上，以水平和竖直地移动视觉检测和激光焊接组件。视觉检测和激光焊接组件包括激光器，其被构造成引导激光束穿过盖。盖允许激光束进入容器保持元件的内部。

在另一方面，描述了一种用于形成真空绝热容器的容器保持元件。容器保持元件包括基部。该基部包括具有四个侧壁的大体正方形形状或大体矩形形状。四个侧壁从基部的底部大体向上延伸以限定容器保持元件的内部。盖密封地接合到基部的顶部以封闭内部。支架被构造成保持多个容器。支架的形状被设计成装配到基部的内部。基部的底部包括构造成与真空源接合的真空端口。

附图说明

图1是用于形成真空绝热容器的系统的实施例的透视图。

图2是用于形成真空绝热容器的系统的容器保持元件的第一实施例的截面图。

图3是用于形成真空绝热容器的系统的容器保持元件的第二实施例的截面图。

图4是容器的第一实施例的狭缝的视图。

图5是容器的第二实施例的狭缝的视图。

图6A是容器的第三实施例的狭缝的视图。

图6B是容器的第三实施例的狭缝的视图。

图7是用于保持多个容器的容器保持元件的俯视透视图。

图8是用于保持多个容器的容器保持元件的截面图。

图9是用于保持多个容器的容器保持元件的分解图。

图10是用于保持多个容器的容器保持元件的俯视图。

图11是用于形成真空绝热容器的系统的第二实施例的透视图。

图12是用于形成真空绝热容器的系统的第二实施例的截面图。

图13是用于形成真空绝热容器的系统的第二实施例的分解图。

图14是图1的系统的控制器的布局。

图15是图11-13的系统的控制器的布局。

具体实施方式

为了本申请的目的，描述相对位置的任何术语（例如，“上”、“中”、“下”、“外”、“内”、“上方”、“下方”、“底部”、“顶部”等）指的是如所示出的本发明的实施例，但是这些术语并不限制可以使用所述实施例的取向。

现在将参考图1-6B描述系统10。系统10引导来自激光源205的激光束穿过容器保持元件300以焊补位于容器保持元件300内的容器50中的开口52。

系统10包括外壳100。外壳100包括视觉检测和激光焊接组件200，其将激光源205定位在容器保持元件300附近。视觉检测和激光焊接组件200可以如图1所示安装到外壳100，在其它方面，视觉检测和激光焊接组件200可以定位在外壳100上方或靠近外壳100被支撑。

外壳100可以限定真空源110定位在其中的空间。真空源110通过波纹管或其它导管连接到容器保持元件300，并且被构造成在容器保持元件300内部抽真空。真空源110的一示例是真空泵。真空源110为容器保持元件300产生真空，该真空降低了容器保持元件300中的压力。在其它方面，真空源110可以定位成靠近外壳100并且通过附加的波纹管或其它导管连接到容器保持元件300。

视觉检测和激光焊接组件200包括激光源205，用于发射激光脉冲以焊接一个或多个开口52。视觉检测和激光焊接组件200还包括检测器210，用于使来自激光源205的脉冲与容器50的开口52配准。系统10包括控制器15，用于操作系统10的至少某些元件，控制器15可以包括可编程逻辑控制器。例如，控制器15可以使得打开、关闭、移动、校准或以其他方式引导激光源205、检测器210或真空源110中的任何或全部。

容器保持元件300将容器50接收到容器保持元件300的开口内部310中。容器保持元件300的下部部分320包括用于保持容器50的定位器325。在未示出的其它实施例中，定位器325可以以任何取向存在，该取向被构造成适当地定位容器50以便由激光源205接近。例如，在另一实施例中，定位器325可以包括钩，容器50可以从该钩悬挂，用于定位在容器保持元件300下方的激光源205。

容器保持元件300包括由例如光学玻璃制成的窗口350。窗口350可以由允许来自激光源205的足够光能进入内部310的任何光学玻璃制成。窗口350可以由允许光能透射或通过并允许在容器保持元件300内抽真空的其它材料制成。窗口350将内部310与系统10的周围环境分开。在所示的方面中，激光源205在容器保持元件300的外部。来自激光源205的激光束穿过窗口350并且到达容器保持元件300的内部310中的容器50。在激光源205定位在容器保持元件300内部的方面中，窗口350将不是必需的。在所示的方面中，窗口350形成容器保持元件300的盖，但是这种窗口可以定位在容器保持元件300上的任何地方。

在生产期间，通过真空源110在容器保持元件300的内部310内形成真空。在所示的方面中，容器保持元件300包括可移除地连接的上部部分330和下部部分320。例如，上部部分330可以从下部部分320移除，以将容器50插入容器保持元件300中。例如，上部部分330可以经由螺纹、摩擦、压配合或其他机械连接密封到下部部分320，所述螺纹、摩擦、压配合或其他机械连接将上部部分330和下部部分320保持在一起并且使得真空形成在容器保持元件300的内部310中。垫圈或其它柔韧的密封件可以用于上部部分330和下部部分320之间以密封内部310，使得可以在内部310中形成真空。在其它方面，盖300提供了进入固定装置300的内部310的入口。例如，盖300可以暂时从容器保持元件300移除，以便将容器50放置在容器保持元件300的内部310中。

容器保持元件300的下部部分320可以牢固地紧固到框架150和/或外壳100。在系统10的操作期间和/或在将容器50装载到下部部分320中和从下部部分中卸载容器期间，下部部分320通常保持紧固到框架150和/或外壳100。下部部分320可以穿过外壳100的上表面102中的开口106，并且进入外壳100的内部104。

在图2所示的方面中，窗口350定位在容器保持元件300的上端335处。在所示的方面中，容器50由定位器325保持在倒置位置。这使得系统10在容器50的底部54中形成开口52。开口52在图5中示出。在图3所示的方面中，窗口350定位在容器保持元件300的侧壁328中。如图4所示，这使得系统10在容器50的侧面56中形成开口52，即，激光源205焊接在容器50的非水平部分中的开口52。激光源205可以焊接处于几乎任何取向的开口52，因为不需要在开口52上使用焊料。图6A和6B示出了沿容器50的底部54和侧面56之间的边缘的开口52。当然，开口52可以沿着容器50的任何其它边缘形成。

定位器325可以包括装配到容器50内部的延伸部327。在其它方面，定位器325可以包括螺纹以与容器50的口部的互补螺纹接合。定位器325在激光焊接过程中保持容器50稳定。

在成形过程期间，未完成的容器50完全放置在容器保持元件300的内部。未完成的容器50完全被容器保持元件300包围。例如，容器50可以具有带有内壳和外壳的两件式设计。在成形过程期间，内壳和外壳两者都可以完全包含在容器保持元件300的内部。例如，四件式设计可以具有内壳、内底壳、外壳和外底壳。在成形过程中，内壳、内底壳、外壳和外底壳全部可以完全包含在容器保持元件300的内部。

容器保持元件300包括通向波纹管390的导管380，该波纹管与真空源110连通。容器保持元件300可以包括压力传感器以监测容器保持元件300的内部310的压力。在所示的方面中，导管380将波纹管390与容器保持元件300的下部部分320中的导管开口322连接。导管开口322提供进入容器保持元件300的内部310的通道。与导管380相对，波纹管390通向真空源110。真空源110为容器保持元件300产生真空，该真空降低容器保持元件300中以及容器50的开口52四周或周围的压力。

外壳100支撑被构造成定位视觉检测和激光焊接组件200的安装元件120。安装元件120可以在X （大致水平）和Y （大致竖直）方向上移动视觉检测和激光焊接组件200，以焊接容器50的开口52。安装元件120的所示方面包括水平轨道130和竖直轨道140。视觉检测和激光焊接组件200在竖直轨道140上上下移动。竖直轨道140在水平轨道130上左右移动。安装元件120可以安装到外壳100的上表面102。在初始设置之后，视觉检测和激光焊接组件200可以仅需要在水平面中移动以便激光焊接容器50。安装元件120的未示出的方面可以包括可枢转区段、机械臂或足以正确地支撑和定位视觉检测和激光焊接组件200的任何其它构造。其它方面可以包括用于激光源205和检测器210中的每一个的单独的安装元件120。

控制器15操作安装元件120的功能和运动。控制器15还可以包括显示器和用户输入控制器。所示的外壳100还包括通向外壳100的内部104的门103。真空源110可以定位在内部104中，在容器保持元件300的下面。

在所示的方面中，系统10包括在分开的竖直轨道140上的两个视觉检测和激光焊接组件200。分开的竖直轨道140在水平轨道130上独立地移动。在其它方面中，系统10可以包括单个视觉检测和激光焊接组件200或任何数量的附加视觉检测和激光焊接组件200。

外壳100还包括框架150，以保持和/或定位容器保持元件300。框架150可以安装到外壳100的上表面102上，邻近或支撑安装元件120。

真空源110，诸如泵，定位在外壳100中或其附近。真空源110抽取用于在容器50内形成真空空间的真空，一个或多个容器50放置在容器保持元件300中。真空源110开始抽真空。检测器210确定开口52的位置，以便将脉冲从激光源205引导到开口52。当容器保持元件300中达到足够或期望的压力时，激光源205将一个或多个开口52焊接为封闭。视觉检测和激光焊接组件200移动到容器保持元件300中的下一个容器50。

真空源110在容器保持元件300和容器50的真空空间中抽真空。根据容器50所用的材料或其它需要的变量，气压可以从环境压力条件降低到大约10-3托到大约10-4托。在成形过程期间，整个未完成的容器50被放置在容器保持元件300的内部。未完成的容器300被容器保持元件300完全封闭。

控制器15可以将视觉检测和激光焊接组件200的运动引导至相应的容器保持元件300。检测器210与控制器15通信以确定开口52的位置。控制器15可以基于来自检测器210的输入来调整激光焊接组件200的定位。控制器15还经由容器保持元件300内部的传感器或通过从真空源110获得的读数来监测容器保持元件300的压力。控制器15可以调节真空源110的操作以在容器保持元件300中获得期望的真空压力。当激光源205相对于容器50的期望位置以及容器保持元件300中的期望真空压力被实现时，控制器15将激活激光源205以焊接开口52。

控制器15可以移动或改变激光源205的取向，以将激光能量引导到开口52的整个长度上。例如，安装元件120可以在激光源205发射激光能量的同时在开口52的整个长度上移动激光源205。在一些方面，在一个开口52被密封之后，安装元件120可以移动激光源205以密封同一容器50上的另一开口52。在一个容器50被密封之后，安装元件120可以将激光源205移动到连续的容器50以密封它们的开口52。这样，系统15可以连续地密封一批容器50的开口52。

方法和系统10可以包括任选的预热步骤或阶段，其蒸发容器50上或容器内的任何表面水分。这种表面水分可以导致脱色或干扰进一步的处理。在干燥条件下，可以不需要预热。如果采用预加热，则将未成品容器50放置在炉中并且将温度升高至大约150℃至大约200℃持续合适的时间段以去除水分。

激光源205可以在容器50上的任何地方形成一个或多个开口52，例如：在容器50的边缘、外壳、内壳和/或底部外壳上。一个或多个开口52可以包括狭缝、几何形状的开口和/或非结晶形状的开口。根据容器50、用于封闭一个或多个开口52的激光源205、容器50的材料、容器50的尺寸等，一个或多个开口52可以在长度、宽度、尺寸等方面变化。在一个方面，开口52包括两个狭缝，所述两个狭缝在长度上为大约20 mm，并且在容器50的底部外壳上具有大约0.1 mm至大约0.15 mm的宽度。尽管两个狭缝52以平行构造示出，但是两个狭缝52可以相对于彼此成其它角度或间隔关系。

具有适当波长的任何类型的激光器可以用于激光源205。激光源205可以是脉冲的或连续的。激光源205也可以同时发射两束激光束以同时密封容器50上的两个开口52，激光源205也可以发射激光束阵列以密封容器50上的开口52的匹配图案。

控制器15操作系统10的功能。控制器15可以经由计算机数字控制程序编程，以便将激光源205移动到连续的容器保持元件300。每个容器保持元件300的位置被编程到控制器15中。激光源205从一个位置移动到另一个位置，以便焊接开口52。检测器210可以包括光电眼（photo-eye）、取向传感器或其它传感器，以确保激光源205处于适当的位置以焊接开口52。控制器15可以基于来自检测器210的输入来调节激光焊接组件200的定位。控制器15还可以监测容器保持元件300的压力。控制器15可以被编程以在激活激光源205之前确认容器保持元件300内的压力水平是可接受的。

方法和系统10可以与例如由不锈钢、PE、TX2001或其它金属和金属合金制成的容器一起使用。

系统10可以包括一个或多个容器保持元件300。例如，所示的系统10包括36个单独的容器保持元件300。在操作期间，真空源110可以同时在所有容器保持元件300中形成真空。因此，一旦在前的容器保持元件300中的容器50的开口52被焊接封闭，激光源205就可以立即移动到下一个容器保持元件300上。在其它方面，真空源110可以同时在一些容器保持元件300中形成真空。

在其它方面，系统10可以采用更少或附加的容器保持元件300。例如，系统10可以包括单个容器保持元件300、24个容器保持元件300或任何其他数量的容器保持元件300。

在其它方面，系统10可以包括固定在适当位置的激光器。容器300可以由激光连续密封。

在其它方面，单个容器保持元件300可以具有能够保持若干容器50的较大容积。激光源205可以围绕或靠近单个容器保持元件300移动以焊接其中的容器50。

在其它方面，焊枪或激光器可以被结合在容器保持元件的真空空间的内部。

图7-10示出了用于保持多个容器50以进行处理的容器保持元件400。容器保持元件400可以结合到图1-6B的系统10或其它合适的系统上。多个容器50可以完全放置在容器保持元件400的内部。

容器保持元件400允许使用者同时向多个容器50施加真空。一批容器50可以被装载到容器保持元件400中，并且容器保持元件400内部的压力可以降低，从而降低该批容器50中的每个容器50周围的环境压力。这使得多个容器50周围的环境压力在单个步骤或过程中降低。这通过减少容器50的激光焊接步骤之间的等待时间而提高了效率，因为激光源205可以移动到连续的容器50而不等待形成进一步的真空。

激光源205或其它激光器可以用于焊接容器50中的一个或多个开口。容器保持元件400允许使用者降低该批容器50周围的压力，维持该批容器50周围的降低的压力，然后连续地焊接该批容器50中的每个容器50。在第一容器50中的一个或多个开口被焊接之后，激光源205或其它激光器可以移动到容器保持元件400中的下一个容器50。在焊接前一容器50中的一个或多个开口之后，激光源205或其它激光器可以移动到连续的容器50上。在多个容器50中的各个容器50的焊接之间，通常不需要减小压力和/或打开容器保持元件400。

容器保持元件400包括基部410和盖420。盖420将基部410密封到封闭且大体气密的位置。在某些方面，盖420也是窗口，而在其它方面，盖420可以是不透明的，并且窗口形成在容器保持元件400的另一部分中。基部410限定了接收容器50的大体敞开的内部412。支架430或其它合适的运输装置可以装载多个容器50，然后下降到容器保持元件400的基部410的内部412中。

支架430可以包括一个或多个开口438，其接收一个或多个定位器470以在基部410的内部412中对准支架430。定位器470可以穿过支架430中的一个或多个开口438。定位器470可以从容器保持元件400的基部410的底部460向上延伸。在所示的方面中，基部410包括四个定位器470，但也可以采用更少或附加的定位器470。支架430还可以包括两个相对设置的手柄435，以帮助支架430从容器保持元件400的基部410的放置和撤回。

基部410可以包括具有四个侧壁440A、440B、440C和440D的大体正方形或矩形形状。侧壁440A-440D从底部460向上延伸以限定内部412。基部410可以由刚性或耐用材料制成，诸如固体铝或其它金属合金，其承受在真空和密封步骤期间施加的真空力。基部410的侧壁440A-440D可以形成刚好大于支架430的截面的截面，使得支架430嵌套在侧壁440A-440D内。在所示的方面中，侧壁440A形成前侧，侧壁440B形成右侧，侧壁440C形成后侧，并且侧壁440D形成左侧。在所示的方面中，侧壁440A和440C形成比侧壁440B和440D长的侧面。

支架430的上表面432可以包括一个或多个定位装置或其它接合构件，其将容器50保持在支架430上的适当位置。例如，容器50可以摩擦地装配在柔韧的支撑件或定位器上，以保持容器50在支架430上的位置。在其它方面，容器50可以螺纹接合或可移除地装配到支架430的上表面432。支架430下降到基部410的内部412中，并搁置在基部410的底部460的上表面468上。

支架430可以以矩阵或网格方式保持容器50。在所示的方面中，容器50被布置成六列和四行，总共二十四个容器50。当然，在其它方面中，更少或附加的列和/或行可以被用在容器保持元件400中，和/或更少或附加的容器50可以在容器保持元件400中被处理。容器保持元件400的尺寸也可以按比例放大或缩小，以改变容器保持元件400的处理能力。容器保持元件400可以适用于或适应于各种容器尺寸或形状。

在图8中示出容器保持元件400的一方面的截面图。在所示方面中，基部410的底部460包括从底部460的底表面464向上通入容器保持元件400的内部412的真空通道462。支架430包括真空开口434，以允许空气和/或气体从内部412通过真空开口434并通过真空通道462。这样，通过真空通道462抽真空以降低基部410的内部412中的气压。基部410的底表面464可以包括真空端口480或其它流体连接件或配件，以与真空源，诸如真空源110密封地接合。

定位器470帮助将支架430对准在基部410中的适当位置。定位器470还帮助将支架430的真空开口434与真空通道462对准。将容器50在支架430上的坐标或位置编程到控制器15中。由于定位器470和/或基部410的内部形状，支架430装配到基部410中的相同位置中，这有助于控制器15定位和/或确定容器50在支架430上的位置。

控制器15操作系统10。控制器15可以经由计算机数字控制程序编程，以便将激光源205移动到连续的容器50。多个容器50中的每个容器50的位置被编程到控制器15中，激光源205从一个位置移动到另一个位置以便焊接开口。检测器210可以包括光电眼、取向传感器或其它扫描仪或传感器，以确保激光源205处于适当位置以焊接开口52。控制器15可以基于来自检测器210的输入来调整激光焊接组件200的定位。一旦容器50的位置由检测器210检验/确认，控制器就可以激活激光源205。控制器15还可以监测容器保持元件400的压力。控制器15可以被编程以在激活激光源205之前确认容器保持元件400内的压力水平是可接受的。

控制器15包括用于处理数据的至少一个处理器16和用于存储数据的存储器17。处理器16处理通信、建立通信、从存储器17检索数据、并将数据存储到存储器17。处理器16和存储器17是硬件。存储器17可以包括易失性和/或非易失性存储器，例如计算机可读存储介质，诸如高速缓存、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、闪存或其他存储器，以存储数据和/或计算机可读可执行指令，诸如计算机数字控制指令或程序。参照图14，控制器15的示例性布局相对于系统10示出。作为示例，计算机数字控制指令包括位置数据，并且可以存储在存储器17中。此外，控制器15还包括至少一个通信接口18，以向激光源205、激光焊接组件200、真空源110和/或容器保持元件300以及系统10的其它部件、子系统和硬件（诸如例如检测器210、真空传感器、位置传感器、显示器、输入控制器、驱动马达等）发送和接收通信、消息和/或信号。

盖420向下装配在基部410上以关闭容器保持元件400。盖420的重量有助于压缩定位在侧壁440A-440D的上表面444处的密封件450。密封件450可以围绕整个上表面444一直延伸。盖420还包括凸缘部分422以进一步帮助密封内部412。凸缘部分422从盖420向下延伸。凸缘部分422的内凸缘表面424抵靠侧壁440A-440D的内侧表面442装配。凸缘部分422有助于将盖420正确地定位和/或对准在基部410上。当在内部412中抽真空时，盖420、密封件450和凸缘部分422的组合使真空形成在容器保持元件400的内部412内。

盖420可以由聚碳酸酯材料或允许激光从激光源205穿过盖420到达容器50的其它材料形成。盖420可以由允许来自激光器的足够光能进入内部412的任何光学玻璃制成。在所示的方面中，视觉检测和激光焊接组件200还定位在盖420上方，但视觉检测和激光焊接组件200可以定位在允许激光源205将激光发送到容器保持元件400中的任何构造中。激光源205可以在控制器15的引导下在盖420的顶部上方移动。

在成形过程期间，在一个方面，多个未完成的容器50完全放置在容器保持元件400的内部。在其它方面，未完成的容器50仅部分地定位在容器保持元件400中。关于图8，未完成的容器50完全被容器保持元件400封闭。全部未完成的容器50完全放置在容器保持元件400的内部。例如，容器50可以具有带有内壳和外壳的两件式设计。在成形过程期间，内壳和外壳两者都可以完全包含在容器保持元件400的内部。例如，四件式设计可以具有内壳、内底壳、外壳和外底壳。在成形过程期间，内壳、内底壳、外壳和外底壳全部可以完全包含在容器保持元件400的内部。

在某些方面，容器保持元件400可以安装在外壳100上方，使得外壳100的真空源110通过真空通道462抽真空。类似地，视觉检测和激光焊接组件200可以定位在容器保持元件400的顶部上方。

现在将参照图11-13描述系统11。系统11引导来自激光源505的激光束穿过图7-10的容器保持元件400，以焊补位于容器保持元件400内的容器50中的开口52。系统11与系统10类似地操作，并且提供许多相同的优点和益处。

系统11包括竖直支撑件510和512，它们支撑在计算机数字控制程序下操作的定位器515，以在X和/或Y方向上移动激光源505。在这个方面，激光源505定位在定位器515的下表面处。激光源505可以集成到定位器515。定位器515可移动地接合到将定位器515保持在容器保持元件400上方的中心支撑件520。在这个方面，中心支撑件520通常平行于侧壁440A和440C定位，并且定位器515在X方向上沿着中心支撑件520的长度移动。

中心支撑件520的端部522和524可移动地接合到水平支撑件530和540。竖直支撑件510和512支撑水平支撑件530和540。在这个方面，水平支撑件530和540定位成大致平行于侧壁440B和440D，并且中心支撑件520在Y方向上沿着水平支撑件530和540的长度移动。

在所示的实施例中，定位器515经由中心支撑件520沿X轴行进，而中心支撑件520经由中心支撑件520与水平支撑件530和540之间的可移动啮合沿Y轴移动。定位器515相对于中心支撑件520移动，而中心支撑件520相对于水平支撑件530和540移动。当然，在其它实施例中，行程的布置可以颠倒或改变。而且，在该实施例中，定位器515的高度通常是固定的。当然，在其它实施例中，定位器515的高度是可调节的，或者可以在计算机数字控制程序下。例如，竖直支撑件510和512可以延伸或收缩以调节定位器515的高度。

竖直支撑件510和512可以附接或接合到容器保持元件400的侧壁440B和440D的外表面，以向系统11提供支撑和稳定性。在其它方面，容器保持元件400可以可移除地放置在竖直支撑件510和512之间。在其它方面，竖直支撑件510和512定位成靠近容器保持元件400。

真空源570，诸如泵，在系统11中抽真空。真空源570经由真空管线575与真空装置400的真空端口480接合。这样，真空源570通过真空管线575、真空通道462抽真空，以降低基部410的内部412中的空气压力。

系统11可以包括图1-6B的控制器15或其它合适的可编程逻辑控制器，以操作系统11的至少某些元件。例如，控制器15可以使得打开、关闭、相对于中心支撑件520移动定位器515、相对于水平支撑530和540移动中心支撑件520、校准或以其它方式引导激光源505、真空源570或系统11的其它部件中的任何一个或全部。

参照图15，控制器15的示例性布局相对于系统11示出。控制器15包括用于处理数据的至少一个处理器16和用于存储数据的存储器17。处理器16处理通信、建立通信、从存储器17检索数据、并将数据存储到存储器17。控制器15还包括至少一个通信接口18，以向激光源505、中心支撑件520、定位器505、真空源570和容器保持元件400以及系统11的其它部件、子系统和硬件，诸如例如检测器、真空传感器、位置传感器、显示器、输入控制器、驱动马达等，发送和接收通信、消息和/或信号。

在图1-13所示的方面中，未完成的容器50完全放置在容器保持元件300的内部或完全放置在容器保持元件400的内部。本文所描述的系统10和11以及方法也可以与仅部分地封闭未完成的容器50的容器保持元件一起使用。例如，某些容器保持元件将密封到未完成的容器50的部分或与未完成的容器50的部分接合。例如，某些容器保持元件将密封或封闭具有开口52的未完成的容器的部分，然后抽真空以在内壳和外壳之间的空间内形成真空，而相同未完成的容器的其它部分不被容器保持元件封闭。

因此，应当理解的是，本公开不限于本文所述的特定方面，而是可以在不背离由所附权利要求限定的该新颖构思的精神和范围的情况下进行各种改变和修改。此外，根据以上描述和所附权利要求书，申请人的公开的许多其他优点对于本领域技术人员将是显而易见的。

Claims (40)

1.一种用于形成真空绝热容器的方法，包括：

将内壳和外壳连接在一起以形成容器，其中所述容器在所述内壳和所述外壳之间具有空间；

在所述容器的任何表面中形成一个或多个开口；

将整个容器放置在容器保持元件内；

通过将所述容器周围的压力降低到期望水平来在所述容器保持元件内和所述容器周围抽真空，并且由此通过所述一个或多个开口抽真空；以及，

引导激光束穿过所述容器保持元件的壁，并且将所述一个或多个开口焊接成封闭以密封所述内壳与所述外壳之间的空间中的真空，从而在所述内壳与所述外壳之间形成真空空间。

2.根据权利要求1所述的用于形成真空绝热容器的方法，还包括：在不增加附加热量的情况下将所述容器周围的压力降低至期望水平。

3.根据权利要求1所述的用于形成真空绝热容器的方法，还包括：在环境温度条件下将所述容器周围的压力降低至期望水平。

4.根据权利要求1所述的用于形成真空绝热容器的方法，还包括：在所述外壳的底表面中或在所述内壳的面向上的底表面中形成所述一个或多个开口。

5.根据权利要求1所述的用于形成真空绝热容器的方法，还包括：在所述外壳的侧表面中形成所述一个或多个开口。

6.根据权利要求1所述的用于形成真空绝热容器的方法，其中，所述真空绝热容器被构造成饮料容器或食品容器。

7.根据权利要求1所述的用于形成真空绝热容器的方法，其中，所述一个或多个开口沿着所述容器的边缘定位或定位在所述容器的边缘中。

8.根据权利要求1所述的用于形成真空绝热容器的方法，还包括：提供激光源，所述激光源引导所述激光束穿过所述容器保持元件的窗口；并且随后移动所述激光源以将所述激光束引导到另一容器保持元件中。

9.根据权利要求1所述的用于形成真空绝热容器的方法，还包括：在将所述容器放置在所述容器保持元件中之前加热所述容器。

10.根据权利要求1所述的用于形成真空绝热容器的方法，还包括：打开所述容器保持元件，将所述容器放置在所述容器保持元件内部的定位器中，以及封闭所述容器保持元件。

11.根据权利要求1所述的用于形成真空绝热容器的方法，还包括：将所述激光源移动到包含第二容器的第二容器保持元件，并且在所述第二容器保持元件中存在真空条件时将所述第二容器的开口密封成封闭。

12.一种通过权利要求1所述的方法形成的真空绝热容器。

13.一种用于形成真空绝热容器的方法，包括：

将内壳和外壳连接在一起以形成多个容器，其中每个容器在所述内壳和所述外壳之间具有空间；

在每个所述容器的表面中形成一个或多个开口；

将所述多个容器放置在容器保持元件的内部；

用盖封闭所述容器保持元件；

通过将所述容器周围的压力降低到期望水平，从而也通过所述一个或多个开口抽真空，而在所述容器保持元件的内部和所述容器周围抽真空；

引导激光束穿过所述容器保持元件的所述盖并且将所述多个容器中的第一容器的所述一个或多个开口焊接成封闭，以密封所述第一容器的所述内壳与所述外壳之间的所述空间中的所述真空，从而在所述第一容器的所述内壳与所述外壳之间形成真空空间；以及，

将所述激光束的源移动到所述多个容器中的第二容器，以将所述真空密封在所述第二容器的所述内壳与所述外壳之间的所述空间中，从而在所述第二容器的所述内壳与所述外壳之间形成真空空间。

14.根据权利要求13所述的用于形成真空绝热容器的方法，还包括：同时将处于所述真空中的所述多个容器周围的压力降低到期望的水平。

15.根据权利要求13所述的用于形成真空绝热容器的方法，还包括：将所述激光束的源移动到所述多个容器中的第三容器，以密封所述第三容器的所述内壳和所述外壳之间的空间中的真空，从而在所述第三容器的所述内壳和所述外壳之间形成真空空间。

16.根据权利要求13所述的用于形成真空绝热容器的方法，还包括：在不打开所述容器保持元件的情况下将所述激光束的源移动到所述多个容器中的所述第二容器。

17.根据权利要求13所述的用于形成真空绝热容器的方法，还包括：用所述多个容器的位置对控制器进行编程，并且基于编程到所述控制器中的位置将所述激光束的源移动到所述多个容器的所述第二容器。

18.一种通过权利要求13所述的方法形成的真空绝热容器。

19.一种用于形成真空绝热容器的系统，包括：

容器保持元件，其限定内部，所述内部被构造成保持一个或多个容器；

所述容器保持元件包括基部和窗口，所述窗口被构造成密封地接合到所述基部；

与所述容器保持元件连接的真空源，所述真空源被构造成在所述容器保持元件的内部中抽真空以同时降低所有所述多个容器周围的压力；

激光源，所述激光源被构造成引导激光束穿过所述窗口；以及，

其中，所述窗口允许所述激光束进入所述容器保持元件的内部。

20.根据权利要求19所述的用于形成真空绝热容器的系统，还包括被构造成保持所述容器中的一个或多个的支架，这种支架被成形为装配到所述容器保持元件的所述基部的所述内部中。

21.根据权利要求20所述的用于形成真空绝热容器的系统，其中，一个或多个定位器从所述容器保持元件的所述基部的底部向上延伸，所述支架包括一个或多个开口，所述一个或多个开口接收所述一个或多个定位器以在所述基部的内部中对准所述支架。

22.根据权利要求19所述的用于形成真空绝热容器的系统，还包括被构造成保持所述一个或多个容器的支架，这种支架被成形为装配到所述容器保持元件的所述基部的所述内部中，其中所述支架包括真空开口以允许空气从所述内部穿过所述真空开口并且穿过所述基部的真空通道。

23.根据权利要求19所述的用于形成真空绝热容器的系统，其中，所述基部的底部包括真空通道，所述真空通道从所述底部的底部表面向上进入所述容器保持元件的内部。

24.根据权利要求23所述的用于形成真空绝热容器的系统，其中，所述底表面包括与所述真空源接合的真空端口。

25.根据权利要求19所述的用于形成真空绝热容器的系统，其中，所述基部包括具有四个侧壁的大体正方形或大体矩形形状，并且所述四个侧壁从所述基部的底部向上延伸以限定所述内部。

26.根据权利要求19所述的用于形成真空绝热容器的系统，其中，所述窗口包括从所述窗口向下延伸的凸缘部分，并且所述凸缘部分的内凸缘表面抵靠所述侧壁的内侧表面配合。

27.根据权利要求19所述的用于形成真空绝热容器的系统，其中，所述激光源被构造成移动到不同位置以将其激光指向所述容器中的一个或多个。

28.根据权利要求19所述的用于形成真空绝热容器的系统，其中所述系统包括控制器，其中所述控制器被编程有所述容器中的一个或多个的位置，并且所述控制器引导所述激光源改变其相对于所述容器中的每一个的位置，使得所述激光源将引起所述一个或多个开口的密封。

29.根据权利要求19所述的用于形成真空绝热容器的系统，其中，所述系统包括支撑定位器的竖直支撑件，所述激光源集成到所述定位器，并且所述竖直支撑件附接或接合到所述容器保持元件。

30.根据权利要求19所述的用于形成真空绝热容器的系统，其中，所述系统包括支撑水平支撑件的竖直支撑件，中心支撑件可移动地接合到所述水平支撑件，所述定位器可移动地接合到所述中心支撑件，所述激光源集成到所述定位器，所述定位器被构造成相对于所述中心支撑件移动，并且所述中心支撑件被构造成相对于所述水平支撑件移动。

31.一种用于形成真空绝热容器的系统，包括：

外壳，所述外壳用于支撑多个容器保持元件；

安装元件，所述安装元件靠近所述多个容器保持元件，所述安装元件包括水平轨道和竖直轨道；

所述容器保持元件被构造成均保持容器，所述容器保持元件均包括窗口；

与所述容器保持元件连接的真空源，所述真空源被构造成在所述容器保持元件的内部中抽真空；

视觉检测和激光焊接组件，所述视觉检测和激光焊接组件定位在所述安装元件上，以使所述视觉检测和激光焊接组件水平和竖直地移动，所述视觉检测和激光焊接组件包括激光器，所述激光器构造成引导激光束穿过所述窗口；以及，

其中，所述窗口允许所述激光束进入所述容器保持元件的内部。

32.根据权利要求31所述的用于形成真空绝热容器的系统，其中，所述容器保持元件包括上部部分和下部部分，其中，所述上部部分和所述下部部分可移除地连接。

33.根据权利要求31所述的用于形成真空绝热容器的系统，其中，所述激光源相对于所述多个容器保持元件是可移动的。

34.根据权利要求31所述的用于形成真空绝热容器的系统，其中，所述容器保持元件包括上部部分和下部部分，其中，所述窗口在所述上部部分的顶部部分中。

35.根据权利要求31所述的用于形成真空绝热容器的系统，其中，所述窗口在所述容器保持元件的侧壁中。

36.根据权利要求31所述的用于形成真空绝热容器的系统，其中，所述容器保持元件包括上部部分和下部部分，所述上部部分可移除地连接到所述下部部分，并且所述下部部分由所述系统的框架保持。

37.根据权利要求31所述的用于形成真空绝热容器的系统，其中所述视觉检测和激光焊接组件经由所述竖直轨道安装到所述外壳，并且被构造成在所述竖直轨道上上下移动，并且所述竖直轨道被构造成在所述水平轨道上左右移动。

38.一种用于形成真空绝热容器的容器保持元件，包括：

基部，所述基部包括具有四个侧壁的大体正方形形状或大体矩形形状，其中所述四个侧壁从所述基部的底部大体向上延伸以限定所述容器保持元件的内部；

盖，所述盖密封地接合到所述基部的顶部以封闭所述内部；

支架，所述支架被构造成保持多个所述容器，其中所述支架被成形为装配到所述基部的所述内部中；以及，

所述基部的底部包括构造成与真空源接合的真空端口。

39.一种用于形成真空绝热容器的方法，包括：

将内壳和外壳连接在一起以形成容器，其中所述容器具有位于所述内壳和所述外壳之间的壳间空间；

在所述容器的任何表面中形成一个或多个开口；

将所述容器的仅一部分放置在容器保持元件内，其中所述容器的在所述容器保持元件内的所述一部分是包括所述一个或多个开口的部分，并且其中所述容器保持元件包括窗口；

在所述容器保持元件内抽真空，从而在所述壳间空间中抽真空；以及，

引导激光束穿过所述容器保持元件的所述窗口，并且将所述一个或多个开口焊接成封闭以密封所述内壳与所述外壳之间的所述壳间空间中的真空，从而在所述内壳与所述外壳之间形成真空空间。

40.一种通过权利要求39所述的方法形成的真空绝热容器。

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