CN113453987B - 用于生产密封包装的包装机和方法 - Google Patents

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Abstract

描述了一种包装机(1)，该包装机(1)包括：输送装置(5)，其用于将卷材(4)沿卷材推进路径(P)至少推进至管形成站(6)和用于沿管推进路径(Q)推进管(3)，在该管形成站(6)处卷材(4)形成为管(3)；管形成和密封装置(10)，其被配置为形成并纵向密封管(3)；张紧装置(32)，其布置在管形成站(6)的上游并且被配置为控制管(3)的张力；以及控制单元(13)，其被配置为控制包装机(1)的操作。张紧装置(32)包括：可围绕主旋转轴线(A)旋转的主驱动辊(33)；以及配置为驱动主驱动辊(33)围绕主旋转轴线(A)旋转的主驱动马达(34)。控制单元(13)被配置为控制主驱动马达(34)，使得主驱动辊(33)的角速度和/或角加速度循环变化，从而控制管(3)的张力。

Description

用于生产密封包装的包装机和方法
技术领域
本发明涉及一种用于生产可倾倒产品，特别是可倾倒食品的密封包装的包装机。
本发明还涉及一种用于生产可倾倒产品，特别是可倾倒食品的密封包装的方法。
背景技术
众所周知，许多液体或可倾倒食品，例如果汁、UHT(超高温处理)奶、酒、番茄酱等，是以经灭菌的包装材料制成的包装出售的。
一个典型的示例是被称为利乐砖无菌(Tetra Brik Aseptic，注册商标)的液体或可倾倒食品的平行六面体形包装，其是通过密封和折叠层压条状包装材料制成的。包装材料具有多层结构，其包括基层，例如纸制基层，两面都覆盖有热封塑料材料(例如聚乙烯)的层。在用于长期储存产品(例如UHT奶)的无菌包装的情况下，包装材料还包括氧阻隔材料层(氧阻隔层)，例如铝箔，其叠加在热封塑料材料层上，又覆盖有另一热封塑料材料层，该另一热封塑料材料层形成最终与食品接触的包装内表面。
这种包装通常在全自动包装机上生产，该全自动包装机将包装材料的卷材推进通过用于在灭菌站处对包装材料的卷材进行灭菌的灭菌装置并进入隔离室(封闭的无菌环境)，在该隔离室中，经灭菌的包装材料的卷材得以保持并推进。在包装材料的卷材推进通过隔离室期间，包装材料的卷材在管形成站处被纵向折叠和密封以形成具有纵向接缝部分的管，该管进一步沿竖直推进方向进给。
为了完成形成操作，将该管填充经灭菌或无菌加工的可倾倒产品，特别是可倾倒食品，并在沿竖直推进方向推进期间在包装机的包装形成单元内将该管进行横向密封，随后沿等距的横向横截面进行切割。
在包装机内如此获得枕形包装，每个枕形包装具有纵向密封带、顶部横向密封带和底部横向密封带。
典型的包装机包括输送装置，其用于沿卷材推进路径推进包装材料的卷材以及沿管推进路径推进由包装材料的卷材形成的管；灭菌设备，其用于在包装材料的卷材形成管之前对其进行灭菌；管形成和密封装置，其至少部分地布置在隔离室内并且被配置为由推进的包装材料的卷材形成管并且纵向密封管；用于用可倾倒产品填充管的填充装置；以及适于从包装材料的管形成、横向密封和切割单个包装的包装形成单元。
典型的包装机还包括配置为控制管的张力的张紧装置。
特别地，已知在灭菌站和管形成站之间布置张紧装置以控制管的张力。
典型的张紧装置包括可围绕第一旋转轴线旋转的至少一个第一辊、与第一辊相邻的一个第一对辊、可围绕第二旋转轴线旋转并布置在第一辊的下游的一个第二辊、邻近第二辊的一个第二对辊和与第二辊相关联以致动第二辊围绕第二旋转轴线的旋转的驱动马达。
典型的张紧装置还包括摆式辊，其插置于第一辊和第二辊之间并被配置为张紧在第一辊和第二辊之间展开的包装材料的卷材。
应当注意，包装形成单元的操作是循环的，从而导致循环力和管推进速度的变化。
因此，控制张紧装置使得驱动马达控制第二辊的恒定旋转速度，该速度对应于管的平均推进速度，并且摆式辊的操作补偿由第二辊的旋转引起的卷材推进速度与管的推进速度之间的差异。
申请人已经发现，虽然管的张力的控制做得足够好，从而允许可靠地生产包装，但是管的张力仍以不受控制的方式部分地变化。
因此，需要改进已知的张力装置和生产包装的方法，以便提高张力控制的精确性和/或可靠性。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种包装机，以便以简单的方式克服上述缺点中的至少一个。
特别地，本发明的一个目的是提供一种具有改进的张力控制的包装机。
本发明的另一个目的是提供一种用于生产密封包装的方法，以便以简单的方式克服上述缺点中的至少一个。
特别地，本发明的一个目的是提供一种具有改进的张力控制的方法。
根据本发明，提供了根据相应的独立权利要求所述的包装机和用于生产密封包装的方法。
在从属权利要求中要求保护优选实施方案。
附图说明
本发明的非限制性实施方案将参考附图通过示例的方式进行描述，其中：
图1是根据本发明的包装机的示意图，其中为了清楚起见，去除了一些部件；
图2是图1的包装机的部分的示意图，其中为了清楚起见，去除了一些部件；
图3是图1的包装机的细节的透视图，其中为了清楚起见，去除了一些部件；
图4是图3的细节部分的放大透视图，其中为清楚起见，去除了一些部件；
图5是根据不同透视图的图3的细节的透视图，其中为了清楚起见，去除了一些部件；
图6示出了在图1的包装机操作期间推进管的时间依赖性循环速度曲线；
图7示出了在由管形成单个包装期间推进管的时间依赖性速度曲线；以及
图8示出了一种用于控制在图1的包装机中存在的至少一个驱动马达的控制方案，其中为了清楚起见，去除了一些部件。
具体实施方式
标记1整体上表示一种用于从包装材料的卷材4的管3生产可倾倒产品(特别是可倾倒食品，例如巴氏杀菌奶、果汁、酒、番茄酱等)的密封包装2的包装机。特别地，在使用中，管3沿纵向轴线延伸，优选地具有竖直取向。
卷材4具有多层结构(未示出)，并且包括至少一个纤维材料层，例如纸或纸板层，以及将该纤维材料层插置于彼此之间的至少两个热封塑料材料(例如聚乙烯)层。这两个热封塑料材料层中的一个限定了最终接触可倾倒产品的包装2的内表面。
优选但非必须地，卷材4还包括气体和光阻隔材料层，例如铝箔或乙烯乙烯醇(EVOH)膜，其特别是布置在热封塑料材料层之一和纤维材料层之间。优选地但非必须地，卷材4还包括插置于气体和光阻隔材料层与纤维材料层之间的另一热封塑料材料层。
根据优选的非限制性实施方案，卷材4包括第一面和第二面，特别是第一面是卷材4的一面，该面形成最终接触填充的可倾倒食品的所形成的包装2的内面。
根据优选的非限制性实施方案，由包装机1获得的典型包装2包括纵向接缝部分和一对横向密封带，特别是横向顶部密封带和横向底部密封带。
特别参考图1，包装机1被配置为在沿路径P推进期间使卷材4沿卷材推进路径P推进，优选地以对卷材4进行灭菌，以从卷材4形成并纵向密封管3，优选地以用可倾倒产品填充管3并且，优选地从填充的管3形成单个包装2。
特别参考图1和2，包装机1包括：
-输送装置5，其被配置为将卷材4沿卷材推进路径P至少推进到管形成站6(在该管形成站6处，卷材4在使用中形成为管3)并且用于沿管推进路径Q推进管3；
-隔离室7，其具有内部(无菌)环境8并且沿纵向轴线，优选但非必须地沿具有垂直取向的纵向轴线延伸；
-管形成和密封装置9，其至少部分地布置在隔离室7内并且被配置为在管形成站6处，特别是在隔离室7的至少一部分内，甚至更特别是在内部环境8内形成和纵向密封管3；
-特别地，用于用可倾倒产品填充管3的填充装置10；以及
-特别地，包装形成单元11，其适于(配置为)至少形成和横向密封管3，优选地还在连续的包装2之间横向切割管3，特别是在管3沿管推进路径Q推进期间，以形成包装2本身。
根据优选的非限制性实施方案，包装机1还包括灭菌设备，其用于特别是在沿卷材推进路径P布置在管形成站6上游的灭菌站处，对卷材4的至少一部分(优选至少第一面，甚至更优选第一面和第二面)进行灭菌。
根据优选的非限制性实施方案，包装机1还包括用于控制包装机1本身的操作的控制单元13。
根据优选的非限制性实施方案，包装机1还包括适于在保持站处保持和提供卷材4的料盒单元。特别地，输送装置5被配置为将卷材4从保持站推进到管形成站6。
特别地，包装形成单元11沿路径Q布置在隔离室7和管形成和密封装置9的下游。
优选地但非必须地，输送装置5适于以本身已知的方式沿路径Q推进管3和管3的任何中间体，特别是使其从管形成站6推进通过隔离室7，特别是朝向并且至少部分地推进通过包装成形单元11。特别地，管3的中间体是指在获得管结构之前以及在已经开始通过管形成和密封装置9折叠卷材4之后卷材4的任何构造。换言之，管3的中间体是为了获得管3而逐渐折叠(特别是通过将卷材4的相对侧边缘彼此重叠而折叠)卷材4的结果。
根据优选的非限制性实施方案，灭菌设备被配置为借助于物理灭菌，例如灭菌辐照，特别是电磁辐照，甚至更特别是电子束辐照对卷材4，特别是对第一面，甚至更特别还对第二面进行灭菌。
替代地或附加地，灭菌设备可以被配置为借助于化学灭菌，特别是借助于过氧化氢，对卷材4，特别是对第一面，甚至更特别是对第二面进行灭菌。
根据优选的非限制性实施方案，隔离室7将内部环境8与外部环境分开，特别是允许在受控气氛内形成和填充管3。特别地，内部环境8包含无菌气体。
特别参考图1和2，填充装置10包括至少一个填充管19，该填充管19与可倾倒产品存储罐(未示出并且本身已知)流体连接并且部分地在隔离室7(特别是在内部环境8)内延伸。特别地，在使用中，填充管19部分地放置在管3内，以将可倾倒产品进给到在使用中推进的管3中。
特别参考图1，管形成和密封装置9包括至少一个管形成组件20，该管形成组件20被配置为(特别是通过使卷材4的相应侧边缘重叠)由卷材4形成管3；以及至少一个密封头21，其被配置为特别是沿通过卷材4的侧边缘重叠获得的管3的部分，纵向密封管3。
优选但非必须地，管形成组件20和密封头21布置在隔离室7内，特别是在内部环境8内。
优选地但非必须地，管形成组件20至少包括多个形成环组件22(在所示的特定示例中为两个)，其适于将卷材4逐渐折叠成管3。特别地，形成环组件22布置在平行且间隔开的平面内，特别是正交于隔离室7的纵向轴线，甚至更特别是具有基本水平的取向。
优选地但非必须地，管形成和密封装置9还包括加压组件，该加压组件被配置为在管3上施加机械力，特别是用于促进管3的纵向密封。特别地，加压组件与形成环组件22相关联，该形成环组件22沿卷材推进路径P和/或管推进路径Q布置在另一形成环组件22的下游。
根据优选的非限制性实施方案，包装形成单元11包括多个成对的至少一个相应的操作组件23(仅示出一个)和至少一个相对操作组件24(仅示出一个)；以及
-特别地，至少一个输送单元(未示出并且本身已知)，其适于沿相应的输送路径推进成对的相应的操作组件23和相应的相对操作组件24。
优选地但非必须地，每个操作组件23适于在使用中与相应成对的相应的相对操作组件24协作以从管3形成相应的包装2。特别地，每个操作组件23和相应的相对操作组件24被配置为特别是当在使用中沿相应输送路径的相应操作部分推进时，形成、横向密封并且优选但非必须地还横向切割管3，以形成包装2。
优选地但非必须地，当沿相应输送路径的相应操作部分推进时，每个操作组件23和相应的相对操作组件24适于彼此协作以由管3形成相应的包装2。
优选地但非必须地，每个操作组件23和相应的相对操作组件24被配置为当沿相应输送路径的相应操作部分推进时接触管3，特别是在(固定的)撞击位置处开始接触管3。
优选但非必须地，每个操作组件23和相对操作组件24包括：
-半壳25，其适于接触管3并且至少部分地限定包装2的形状；
-密封元件26和相对密封元件27之一，其适于以已知方式在相邻包装2之间横向密封管3；以及
-优选地但非必须地，切割元件(未示出并且本身已知)和相对切割元件(未示出并且本身已知)中的一个，其用于以本身已知的方式横向切割相邻包装2之间的管3。
优选地但非必须地，每个半壳25适于借助于驱动组件(未示出)被控制在工作位置和休止位置之间。特别地，每个半壳25适于在相应的操作组件23或相应的相对操作组件24在使用中沿相应的操作部分推进时被控制处于工作位置。
优选地但非必须地，每个密封元件26和每个相对密封元件27适于被控制在活动密封位置和休止位置之间，在该活动密封位置中，密封元件26和相对密封元件27与管3接触并适于协作地横向密封管3，在该休止位置中，密封元件26和相对密封元件27从管3分离。特别地，每个密封元件26和每个相对密封元件27适于在相应的操作组件23或相应的相对操作组件24在使用中沿相应的操作部分推进时被控制处于密封位置。
优选地但非必须地，每个半壳25被配置为在相应的密封元件26和相对密封元件27被控制处于相应的活动位置时被控制处于相应的工作位置。
优选地但非必须地，与输送单元协作的每个操作组件23和每个相对操作组件24被配置为在管3上施加牵引力以沿管推进路径Q推进管3。根据操作组件23和相对操作组件24伴随着不同的步骤，牵引力不是线性的而是表现出复杂的行为，从而导致管3的推进速度的复杂曲线，例如，如图6和7所示。
优选地但非必须地，操作组件23、相对操作组件24和输送单元可被认为形成输送装置5的一部分。
应当注意，作用在管3上并由与操作组件23和相对操作组件24的相互作用产生的力取决于形成包装2(包装形成循环)的不同步骤。作用在管3上的力会发生变化，例如由于当被控制处于相应的活动位置时密封元件26和相对密封元件27接触管3和/或当半壳25被控制处于相应的工作位置和/或由于操作组件23和相对操作组件24沿相应的输送路径推进而导致的管3的牵引而发生变化。
特别地，操作组件23和相对操作组件24与管3的相互作用还导致卷材4(特别是沿卷材推进路径P在张紧装置32的下游推进的卷材4的部分)和/或管3的循环推进速度，如图6和7所示。
特别地，在(借助于包装形成单元11)形成包装2的过程中，存在作用力的复杂和循环行为(类似于图6和7中所示的循环推进速度)。
特别参考图1和2，包装机1还包括至少一个张紧装置32，该张紧装置32被配置为，特别是根据卷材4和/或管3的循环推进速度和/或根据包装形成单元11的操作，至少控制管3的张力。
特别地，张紧装置32沿卷材推进路径P布置在管形成站6的上游并且被配置为控制管3的张力，特别是在张紧装置32与管形成和密封装置9和/或管形成站6之间延伸的卷材4的部分的张力。
甚至更特别地，张紧装置32布置在管形成站6和/或管形成和密封装置9的上游以及灭菌站和/或灭菌装置的下游。
有利地，控制单元13被配置为控制张紧装置32的操作。
特别参考图1至5，张紧装置32至少包括：
-可围绕主旋转轴线A旋转的主驱动辊33；以及
-主驱动马达34，特别是伺服马达，其连接到主驱动辊33并且被配置为驱动主驱动辊33围绕旋转轴线A的旋转。
根据优选的非限制性实施方案，张紧装置32进一步包括：
-可围绕辅助旋转轴线B旋转的辅助驱动辊35；以及
-辅助驱动马达(未示出)，特别是辅助伺服马达，其连接到辅助驱动辊35并且被配置为致动和/或控制辅助驱动辊35围绕旋转轴线B的旋转。
应当注意的是，图3和5示出了具有主驱动辊33和主驱动马达34的张紧装置32的第一部分。因为第二部分与第一部分基本相同，因此具有辅助驱动辊35和相应的辅助驱动马达的张紧装置32的第二部分未具体示出。
根据优选的非限制性实施方案，辅助驱动辊35和相应的主驱动辊33沿卷材推进路径P间隔开，特别是辅助驱动辊35布置在主驱动辊33的上游。
根据优选的非限制性实施方案，张紧装置32进一步包括至少：
-主对辊36，其可围绕中心轴线C旋转并且被布置为与主驱动辊33相邻，特别是周向相邻，甚至更特别是相切；以及
-特别是辅助对辊37，其可围绕中心轴线E旋转并且被布置为与辅助驱动辊35相邻，特别是周向相邻，甚至更特别是相切。
根据优选的非限制性实施方案，并且根据辅助驱动辊35和主驱动辊33的相对布置，辅助对辊37沿卷材推进路径P布置在主对辊36的上游。
特别地，在使用中，卷材4插置于主对辊36和主驱动辊33之间，特别是辅助对辊37和辅助驱动辊35之间，和/或在其间推进。换言之，在使用中，在卷材4的推进期间，卷材4在主驱动辊33和主对辊36之间，特别是在辅助驱动辊35和辅助对辊37之间推进。
有利地，控制单元13被配置为控制主驱动马达34，使得主驱动辊33的角速度循环变化，从而控制管3的张力，特别是还控制在主驱动辊33和管形成站6之间延伸的卷材4的部分的张力。
特别地，在本说明书的上下文中，术语“循环变化”表示主驱动辊33的角速度和/或角加速度分别遵循根据定义的和/或确定的和/或给定的频率重复的时间依赖性速度曲线和/或时间依赖性加速度曲线。
换言之，控制单元13被配置为控制主驱动马达34，使得主驱动辊33的角速度和/或角加速度分别根据依据定义的操作频率重复的时间依赖性速度曲线和/或加速度曲线而循环变化。
然而，应当注意，根据一些非限制性实施方案，要重复的特定速度曲线和/或加速度曲线可以在包装机1的操作期间，特别是根据反馈回路进行改变。
甚至更特别地，根据包装2的生产周期和/或包装形成单元11的操作来定义时间依赖性速度曲线。
特别地，分别根据循环速度曲线和/或加速度曲线控制主驱动辊33围绕相应旋转轴线A(和相应主驱动马达34)的角速度和/或角加速度是有利的，因为在包装2的形成期间作用在管3上的力是循环的。
根据优选的非限制性实施方案，控制单元13被配置为控制主驱动马达34，使得主驱动辊33的角速度和/或角加速度作为包装形成单元11的操作的函数和/或作为包装形成循环和/或作用在管3上的力和/或填充装置10的操作和管3的填充的函数而变化和/或进行控制。
特别地，包装形成循环基本上由操作组件22和相对操作组件23的相互作用，特别是相应的半壳25、密封元件26和相对密封元件27与管3的相互作用确定。
特别地，如上所述，作用在管3上的力由管3与操作组件23和相对操作组件24的相互作用以及形成包装2的不同步骤产生，特别是由于相应的密封元件26和相对密封元件27被控制处于相应的密封位置和/或相应的半壳25被控制处于工作位置和/或操作组件23和相对操作组件24沿输送路径的相应操作部分推进和/或可倾倒产品通过填充管19引入管3而产生。
应当注意，包装形成单元11的操作(以及操作组件23和相对操作组件24与管3的相互作用)决定了卷材4(特别是在张紧装置32下游的卷材4的部分)和/或管3的循环推进速度，如图6所示。特别地，图6的循环推进速度曲线是在形成一个单个包装2期间卷材4和/或管3的推进速度(根据定义的频率)的重复，如图7所示。
更详细地，图7中所示的推进速度通过借助于相应的操作组件23和相对操作组件24对管3的操纵来确定。由于包装形成单元11连续地形成包装2，图7的推进速度也根据定义的频率连续重复(即使可能发生波动和/或偏差)。
根据优选的非限制性实施方案，控制单元13被配置为控制主驱动马达34，使得主驱动辊33的角速度和/或角加速度根据至少一个预定义和/或预确定的循环速度曲线和/或加速度曲线变化；即，速度曲线和/或加速度曲线是重复的，特别是根据预定义和/或预确定的频率，甚至更特别是基本上根据包装2的生产周期而重复。
特别地，这种速度曲线和/或这种加速度曲线和/或多个速度曲线和/或多个加速度曲线被确定和/或定义为包装2的类型和/或格式，和/或卷材4和/或管3的推进速度和/或操作组件23和相对操作组件24的推进速度和/或可倾倒产品的类型的函数。甚至更特别地，每个速度曲线和/或每个加速度曲线在工厂设置中进行确定和/或测量(即，其在包装机1和/或包装形成单元11和/或填充装置11的操作之前进行确定和/或测量并在主驱动辊33的相应速度曲线中进行编码)。
应当注意，包括张紧装置32和张紧下游的卷材4和/或管3的部分的系统可以根据以下公式表示：J dω/dt＝Cm+T*r，其中J是至少包括主驱动马达34和主驱动辊33的组的惯性力矩，ω＝(v(t))/r，其中v(t)是沿推进路径P在张紧装置32下游的卷材4和/或管3的时间依赖性推进速度，其由包装形成单元11确定，r是主驱动辊33的半径，Cm是马达扭矩，而T是沿推进路径P在张紧装置32下游的卷材4和/或管3的张力。
如上所述，卷材4和/或管3的推进速度取决于包装形成单元11的操作并因此不是可由张紧装置32控制的变量，因此可通过控制主驱动马达34的马达扭矩Cm或换言之主驱动马达34传递到主驱动辊33的角速度和/或角加速度来控制卷材4和/或管3的张力。马达扭矩可以表示为Cm＝J dω/dt-T*r。在张力T要保持(基本)恒定的特定情况下，马达扭矩Cm与旋转扭矩J dω/dt成比例。
优选地但非必须地，控制单元13存储一个或多个速度曲线和/或加速度曲线，在使用中，可以选择这些曲线和/或加速度曲线来控制张紧装置32，特别是至少相应的主驱动马达34。
应当注意，根据本发明，加速度曲线和/或角加速度包括正负加速度(减速度)。
特别参考图8，控制单元13包括被配置为控制主驱动马达34的操作的部分39。特别地，部分39包括一个或多个PID控制器40(比例-积分-微分控制器)，每个被配置为接收一个相应的控制变量，例如主驱动辊33的角位置或角加速度或角速度。
根据优选的非限制性实施方案，部分39接收关于主驱动辊33的角位置(特别是从速度曲线获得的设定角位置)的信息，并且通过执行一阶导数和二阶导数，角位置被转换成加速度变量，该加速度变量被馈送到相应的PID控制器40中。优选地但非必须地，只有接收角加速度信息的PID控制器40是活动的，而其他的(如果预见的话)被停用。
附加或替代地，为了控制主驱动马达34的目的，角速度和/或角加速度被馈送到部分39。
根据优选的非限制性实施方案，控制单元13还被配置为控制辅助驱动马达和主驱动马达34，使得卷材4的自由环38在使用中在辅助驱动辊35和主驱动辊33之间展开和/或推进。
关于本发明，术语自由环38表示在辅助驱动辊35和主驱动辊33之间展开和/或推进的卷材4的部分不受任何张力并且限定和/或形成自由环38；即，限定和/或形成自由环38的卷材4的部分没有受到张力和/或没有任何张力。换言之，自由环38是卷材4的无张力部分。
优选地但非必须地，控制单元13被配置为控制辅助驱动马达，使得辅助驱动辊35的角速度得以维持和/或控制，特别是在辅助驱动辊35和主驱动辊33之间展开和/或推进的自由环38的延伸。
特别地，虽然在使用中，辅助驱动辊35的角速度基本上控制相应自由环38的延伸，但主驱动辊33的角速度基本上控制管3的张力。
优选地但非必须地，控制单元13被配置为控制辅助驱动马达，使得辅助驱动辊35的角速度基本恒定。特别地，基本恒定是指辅助驱动辊35的角速度的可能变化以低于主驱动辊33的角速度的变化的速率发生。
根据优选的非限制性实施方案，控制单元13被配置为根据主驱动马达34的操作和/或控制和/或主驱动辊33的角速度来控制辅助驱动马达，并相应地控制辅助驱动辊35。
根据优选的非限制性实施方案，张紧装置32还包括至少一个传感器元件41，该传感器元件41被配置为在使用中确定和/或测量相应自由环38的延伸和/或水平(即，在相应的辅助驱动辊35和相应的主驱动辊33之间展开和/或延伸的卷材4的部分的纵向长度)。
优选地但非必须地，每个传感器元件41被配置为确定和/或测量相应自由环38的顶点42的位置作为相应自由环38的延伸和/或水平的量度。
根据优选的非限制性实施方案，张紧装置32还包括致动组46，该致动组46被配置为改变和/或控制在相应中心轴线E和相应旋转轴线B之间的相对取向，和/或改变和/或控制相应中心轴线C和相应旋转轴线A之间的相对取向，特别是用于(局部)控制卷材4的取向和/或推进方向。
优选地但非必须地，致动组46耦合和/或连接到相应的辅助对辊37和/或主对辊36，并且被配置为分别控制和/或改变相应的中心轴线E和相应的中心轴线C分别相对于相应的旋转轴线B和相应的旋转轴线A的取向以局部控制卷材4的推进方向和/或取向和/或对准。特别地，局部控制是指沿推进路径P紧靠张紧装置32的下游控制卷材4的推进方向和/或取向和/或对准。
特别参考图3至5，张紧装置32还包括承载和/或支撑辅助驱动辊35、辅助驱动马达、主驱动辊33和主驱动马达34的支撑结构47。
优选地但非必须地，支撑结构47还承载和/或支撑辅助对辊36和/或主对辊36和/或致动组46。
根据优选的非限制性实施方案，支撑结构47包括至少一个支撑杆48，该支撑杆48(至少间接地)承载辅助对辊37或主对辊36并且沿中心轴线F，特别是平行于相应的旋转轴线B和旋转轴线A延伸。优选地但非必须地，支撑结构47包括两个支撑杆48，一个承载辅助对辊37，而另一个承载主对辊36。
优选地但非必须地，每个支撑杆48可围绕相应的中心轴线F旋转。
应该注意的是，图3和5示出了张紧装置32的第一部分；即，所示的支撑杆48(至少间接地)承载主对辊36。由于张紧装置32的第二部分的构造与第一部分的构造相似，因此在下文中仅描述第一部分。第一部分和第二部分的区别在于，第二部分包括辅助驱动辊35和辅助对辊37。
特别地，支撑结构47包括至少一个耦合元件49，该耦合元件49围绕支撑杆48上的枢转轴线G枢转并且连接至并直接承载相应的辅助对辊37或相应的主对辊36。
根据优选的非限制性实施方案，致动组46被配置为控制耦合元件49围绕相应枢转轴线G的角位置，以控制相对于主旋转轴线A的中心轴线C或相对于辅助旋转轴线B的中心轴线E。
优选但非必须地，致动组46至少包括：
-控制杆50，其可围绕相应的旋转轴线I，特别是平行于相应的中心轴线F旋转，并且被配置为与相应的耦合元件49相互作用；以及
-电动马达51，其被配置为控制控制杆50围绕旋转轴线I的角位置，以用于控制耦合元件49围绕枢转轴线G的角位置。
特别地，在使用中，在控制杆50围绕相应的旋转轴线I的角位置改变时，耦合元件49围绕枢转轴线G枢转，这再次导致中心轴线C或中心轴线E的取向的改变。
优选地但非必须地，每个控制杆50包括交互部分52，特别是凸轮的形式，其被配置为与相应的耦合元件49的交互构件53相互作用，特别是限定凸轮从动件，以用于将相应控制杆50的角位置耦合至相应的耦合元件49的角位置。
根据优选的非限制性实施方案，每个张紧装置32还包括至少一个致动组件56，该致动组件56被配置为控制至少一个相应的支撑杆48围绕相应的中心轴线F的角位置，以使主对辊36接近或退出主驱动辊33或使辅助对辊37接近或退出辅助驱动辊35。
根据所示的非限制性实施方案，每个致动组件56包括至少一个线性致动器57和至少一个连接至线性致动器57和相应支撑杆48的杆元件58。
优选地但非必须地，每个杆元件58横向于相应的支撑杆48和相应的线性致动器57的活塞59。
根据未示出的替代实施方案，每个致动组件57可包括至少一个马达(例如步进马达)，其连接到相应的支撑杆48并被配置为控制相应的支撑杆48的角位置。
在使用中，包装机1形成填充有可倾倒产品的包装2。
更详细地，主要生产周期至少包括以下步骤：
-沿推进路径P推进卷材4；
-在管形成站6处，特别是在隔离室7内，将卷材4折叠成管3；
-沿管推进路径Q推进管3，特别是使管3朝向并至少部分推进通过包装形成单元11；以及
-借助于张紧装置32控制管3的张力。
优选但非必须地，该方法还包括以下步骤：
-纵向密封管3，特别是在隔离室7内进行该密封；和/或
-用可倾倒产品填充管3；和/或
-通过以下方式从管3形成单个包装2：形成管3，在沿管推进路径Q推进管3期间在连续的包装2之间横向密封管3，特别是在连续的包装2之间横向切割管3以获得单个包装2；和/或
-在灭菌站8处对卷材4灭菌；和/或
-控制和/或改变卷材4的取向，在此期间卷材4特别是选择性地和局部地取向和/或对准。
根据优选的非限制性实施方案，在推进卷材4的步骤期间，输送装置5沿卷材推进路径P推进卷材4。
根据优选的非限制性实施方案，在折叠管3的步骤期间，管形成和密封装置9逐渐将卷材4的相对侧边缘彼此重叠以便形成纵向接缝部分。
根据优选的非限制性实施方案，在纵向密封管3的步骤期间，管形成和密封装置9通过将热引导到纵向接缝部分上来密封纵向接缝部分。
根据优选的非限制性实施方案，在推进管3的步骤期间，输送装置5沿路径Q将管3(和管3的任何中间体)推进，特别是通过隔离室7进入并部分通过包装形成单元11。
根据优选的非限制性实施方案，在填充管3的步骤期间，填充装置10将可倾倒产品填充到纵向密封的管3中。特别地，通过填充管19将可倾倒产品引导到管3中。
根据优选的非限制性实施方案，在对卷材4进行灭菌的步骤期间，对卷材4的至少第一面，特别是还对第二面进行灭菌。
优选地但非必须地，在对卷材4进行灭菌的步骤期间，将灭菌辐照，特别是电磁辐照，甚至更特别是电子束辐照，引导至卷材4的至少第一面，优选地还引导至第二面。
根据优选的非限制性实施方案，在折叠步骤之前执行灭菌步骤。
根据优选的非限制性实施方案，在形成单个包装2的步骤期间，包装形成单元11在连续的包装2之间形成并横向密封管3，并且优选地还在连续的包装2之间横向切割管3。
优选地但非必须地，在形成单个包装2的步骤期间，操作组件23和相对操作组件24沿相应的输送路径推进并且循环地形成和横向密封，特别是还横向切割管3以获得包装2。特别地，密封元件26和相对密封元件27从相应的休止位置移动到相应的密封位置以在连续的包装2之间横向密封管3，并且半壳25从相应的休止位置移动到相应的工作位置以形成管3。
根据优选的非限制性实施方案，在控制张力的步骤期间，张紧装置32至少控制管3的张力。
根据优选的非限制性实施方案，在控制张力的步骤期间，主驱动辊33围绕主旋转轴线A旋转并且主驱动辊33的角速度和/或角加速度循环变化。特别地，主驱动马达34致动主驱动辊33的旋转，并且甚至更特别地控制主驱动辊33的角速度和/或角加速度的循环变化。
根据优选的非限制性实施方案，在控制张力的步骤期间，主驱动辊33的角速度作为包装形成单元11和/或填充装置10的操作和/或包装2的类型和/或格式和/或包装形成循环的函数而循环变化。
优选但非必须地，主驱动辊33的角速度和/或角加速度分别根据预定义和/或预先确定的速度曲线和加速度曲线而变化。
根据优选的非限制性实施方案，在控制张力的步骤期间，辅助驱动辊35围绕辅助旋转轴线B旋转并且主驱动辊33围绕主旋转轴线A旋转，使得自由环38在辅助驱动辊35和主驱动辊33之间展开和/或推进。
优选地但非必须地，在控制张力的步骤期间，控制单元13选择性地且独立地控制辅助驱动马达和主驱动马达34以分别控制辅助驱动辊35和主驱动辊33的旋转。
根据优选的非限制性实施方案，在控制张力的步骤期间，辅助驱动辊35的角速度使得在辅助驱动辊35和主驱动辊33之间保持自由环38。
优选地但非必须地，辅助驱动辊35的角速度基本恒定。
根据优选的非限制性实施方案，控制和/或改变的步骤包括控制和/或改变在至少中心轴线E和旋转轴线B之间的相对取向和/或至少中心轴线C和旋转轴线A之间的相对取向的子步骤。
优选地但非必须地，在控制和/或改变的子步骤期间，至少中心轴线C的取向相对于相应的旋转轴线A进行控制和/或改变，以(特别是借助于致动组46)控制卷材4的推进方向和/或取向。
优选地但非必须地，在控制和/或改变的子步骤期间，相应的控制杆50的角位置通过相应的电动马达51控制和/或改变以使相应的耦合元件49围绕相应的枢转轴线G枢转以控制和/或改变主对辊36或辅助对辊37的取向。
根据优选的非限制性实施方案，控制和/或改变的步骤包括改变主对辊36和主驱动辊33之间或辅助对辊37和辅助驱动辊35之间的相对距离的子步骤.
根据本发明的包装机1的优点将从前面的描述中清楚可见。
特别地，张紧装置32提供对管3的张力的改进和更精确的控制。这通过具有根据循环速度曲线进行驱动的主驱动辊33的张紧装置32来实现。有利地，该循环速度曲线相对于管3的循环推进速度同步，如由包装形成单元11的操作所确定的。
另一个优点在于根据预定义的速度曲线控制主驱动辊33。以此方式，可根据在包装形成单元11的操作期间作用在管3上的循环力来控制主驱动辊33。
另一个优点在于提供辅助驱动辊35并驱动辅助驱动辊35，使得卷材4的非张紧部分，即自由环38，在使用中在辅助驱动辊35和主驱动辊33之间推进。
更进一步的优点在于可以通过控制至少辅助驱动辊35和相应的辅助对辊37和/或至少主驱动辊33和相应的主对辊36之间的相对取向来控制卷材4的对准和/或取向和/或推进方向。
显然，可以对本文所述的包装机1和方法进行改变，但不脱离所附权利要求限定的保护范围。

Claims (16)

1.一种用于从包装材料的卷材(4)生产可倾倒产品的密封包装(2)的包装机(1)；
所述包装机(1)包括：
-输送装置(5)，其用于将包装材料的所述卷材(4)沿卷材推进路径(P)至少推进至管形成站(6)，在所述管形成站(6)处，包装材料的所述卷材(4)在使用中形成为管(3)；以及用于沿管推进路径(Q)推进所述管(3)；
-管形成和密封装置(10)，其被配置为在所述管形成站(6)处形成所述管(3)并纵向密封所述管(3)；
-张紧装置(32)，其沿所述卷材推进路径(P)布置在所述管形成站(6)的上游并且被配置为至少控制所述管(3)的张力；以及
-控制单元(13)，其被配置为控制所述包装机(1)的操作；
其中所述张紧装置(32)至少包括：
-可围绕主旋转轴线(A)旋转的主驱动辊(33)；
-主驱动马达(34)，其被配置为致动所述主驱动辊(33)围绕所述主旋转轴线(A)的旋转；
-包装形成单元(11)，其适于在使用中所述管(3)沿所述管推进路径(Q)推进期间至少形成和横向密封所述管(3)，
其特征在于，所述包装形成单元(11)被配置为连续地形成所述密封包装(2)，其中所述控制单元(13)被配置为控制所述主驱动马达(34)，使得所述主驱动辊(33)的角速度和/或角加速度循环变化，并且所述卷材(4)的推进速度根据定义的频率重复，从而控制所述管(3)的所述张力，
其中所述控制单元(13)被配置为控制所述主驱动马达(34)，使得所述主驱动辊(33)的所述角速度和/或角加速度作为所述包装形成单元(11)的操作的函数变化和/或控制。
2.根据权利要求1所述的包装机，其中所述控制单元(13)被配置为控制所述主驱动马达(34)，使得所述主驱动辊(33)的所述角速度和/或角加速度还作为包装形成循环的函数和/或作为包装材料的所述卷材(4)和/或所述管(3)的推进速度的函数变化和/或控制。
3.根据权利要求1或2所述的包装机，其中所述控制单元(13)被配置为控制所述主驱动马达(34)，使得所述主驱动辊(33)的所述角速度和/或所述角加速度分别根据预定义和/或预先确定的速度曲线和/或加速度曲线而变化。
4.根据前述权利要求中任一项所述的包装机，其中所述张紧装置(32)还包括主对辊(36)；
其中所述主对辊(36)与所述主驱动辊(33)相邻布置；
其中，在使用中，包装材料的所述卷材(4)插入在所述主对辊(36)和所述主驱动辊(33)之间和/或在其中推进；
其中所述张紧装置(32)包括致动组(46)，所述致动组(46)被配置为控制和/或改变所述主对辊(36)的中心轴线(C)和所述主驱动辊(33)的所述主旋转轴线(A)之间的相对取向。
5.根据前述权利要求1至4中任一项所述的包装机，并且进一步包括：
-可围绕辅助旋转轴线(B)旋转的辅助驱动辊(35)；
-辅助驱动马达，其被配置为致动所述辅助驱动辊(35)围绕所述辅助旋转轴线(B)的旋转；以及
其中所述控制单元(13)被配置为控制所述辅助驱动马达和所述主驱动马达(34)，使得包装材料的所述卷材(4)的自由环(38)在使用中在所述辅助驱动辊(35)和所述主驱动辊(33)之间展开和/或推进。
6.根据权利要求5所述的包装机，其中所述辅助驱动辊(35)沿所述卷材推进路径(P)布置在所述主驱动辊(33)的上游。
7.根据权利要求5或6所述的包装机，其中所述控制单元(13)被配置为控制所述辅助驱动马达，使得所述辅助驱动辊(35)的角速度使得在使用中保持所述自由环(38)。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的包装机，其中所述控制单元(13)被配置为控制所述辅助驱动马达，使得所述辅助驱动辊(35)的所述角速度基本恒定。
9.根据前述权利要求中任一项所述的包装机，并且进一步包括灭菌设备，其被配置为沿所述卷材推进路径(P)在所述管形成站(6)的上游的灭菌站处对包装材料的所述卷材(4)进行灭菌；
其中所述张紧装置(32)插入在所述灭菌站和所述管形成站(6)之间。
10.用于从包装材料的卷材(4)生产可倾倒产品的密封包装(2)的方法；
所述方法至少包括以下步骤：
-将包装材料的所述卷材(4)沿卷材推进路径(P)至少推进到管形成站(6)；
-在所述管形成站(6)处将包装材料的所述卷材(4)形成为管(3)；
-沿管推进路径(Q)推进所述管(3)；
-借助于张紧装置(32)控制所述管(3)的张力；
-通过在所述管(3)沿所述管推进路径(Q)推进期间至少形成和横向密封所述管(3)，由通过包装形成单元(11)的所述管(3)形成单个包装(2)，其中所述包装形成单元(11)连续地形成所述密封包装(2)，
其中所述张紧装置(32)沿所述卷材推进路径(P)布置在所述管形成站(6)的上游并且至少具有可围绕主旋转轴线(A)旋转的主驱动辊(33)；
其特征在于，在控制所述张力的步骤期间，所述主驱动辊(33)围绕所述主旋转轴线(A)旋转并且所述主驱动辊(33)的角速度和/或角加速度循环变化，使得所述卷材(4)的推进速度根据定义的频率重复，
其中在控制所述张力的步骤期间，所述角速度和/或所述角加速度作为形成单个包装(2)的步骤的函数而变化。
11.根据权利要求10所述的方法，
其中在控制所述张力的步骤期间，所述角速度和/或所述角加速度还作为包装材料的所述卷材(4)沿所述卷材推进路径(P)的推进速度和/或所述管(3)沿所述管推进路径(Q)的推进速度的函数而变化。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中所述主驱动辊(33)的所述角速度和/或所述角加速度分别根据预定义和/或预先确定的速度曲线和/或加速度变化曲线变化。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其中所述张紧装置(32)还包括与所述主驱动辊(33)周向相邻地布置的主对辊(36)；
其中，在推进包装材料的所述卷材(4)的步骤期间，包装材料的所述卷材(4)在所述主对辊(36)和所述主驱动辊(33)之间推进；
其中所述方法进一步包括控制和/或改变所述主对辊(36)的中心轴线(C)和所述主驱动辊(33)的所述主旋转轴线(A)之间的所述相对取向的步骤。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，其中所述张紧装置(32)进一步包括辅助驱动辊(35)，其可围绕辅助旋转轴线(B)旋转并且沿所述卷材推进路径(P)布置在所述主驱动辊(33)的上游；
其中在控制所述张力的步骤期间，所述辅助驱动辊(35)围绕所述辅助旋转轴线(B)旋转并且所述主驱动辊(33)围绕所述主旋转轴线(A)旋转，使得包装材料的所述卷材(4)的自由环(38)在所述辅助驱动辊(35)和所述主驱动辊(33)之间展开和/或推进。
15.根据权利要求14所述的方法，其中在控制所述张力的步骤期间，所述辅助驱动辊(35)的角速度使得保持包装材料的所述卷材(4)的所述自由环(38)。
16.根据权利要求14所述的方法，其中所述辅助驱动辊(35)的所述角速度基本恒定。
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