CN114222660A - 膜材料的连续运动脉冲热密封 - Google Patents

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CN114222660A
CN114222660A CN202080055013.2A CN202080055013A CN114222660A CN 114222660 A CN114222660 A CN 114222660A CN 202080055013 A CN202080055013 A CN 202080055013A CN 114222660 A CN114222660 A CN 114222660A
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CN
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sealing
jaws
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jaw
inductor
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J·加拿大科迪纳
J·维达尔坎普斯
J·罗哈斯塞古拉
A·赛兹洛佩兹
L·拉斯特
J·W·范杜伊尔
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Abstract

用于例如在生产袋时热密封可热密封膜材料的叠合壁的密封系统。密封区段包括沿着用于从馈料区段分配的叠合壁的直线路径串联设置的两个或更多个密封站。每个密封站包括密封装置,其具有第一钳爪和第二钳爪以及致动器装置,该致动器装置使得钳爪在打开位置夹持位置之间运动。每个密封装置包括运动装置,其被构造成当叠合壁被夹持在第一钳爪和第二钳爪之间时使得第一钳爪和第二钳爪与叠合壁同步运动。每个密封站具有被构造成连续冷却所述钳爪中的至少一个的冷却装置。至少每个第一钳爪在其相应前表面处包括至少一个可脉冲加热构件,其被实现成沿着相应前表面延伸的感受器元件。每个密封站被构造成执行集成的脉冲密封和冷却循环。

Description

膜材料的连续运动脉冲热密封
技术领域
本发明涉及可热密封膜材料的热密封。例如,本发明设想生产袋,例如具有配件、具有可热密封膜材料的壁的袋。
背景技术
例如,在生产袋时,可热密封膜材料的叠合壁借助于密封系统被密封到彼此且被密封到配件(当存在时)上,该密封系统包括串联的多个密封站以便为每个袋建立相继的多个密封区域,例如沿着袋的顶部、侧面和/或底部。
这种密封系统的示例被公开于EP 999 130 A1,其公开根据权利要求1的前序部分所述的密封系统。该已知密封系统适于在卷搬运站接收两卷可热密封膜材料,其中卷被展开,之后可热密封膜材料的两个壁抵靠彼此,从而叠合在彼此上。通过膜材料驱动站,叠合壁以恒定速度沿着直线路径运动通过密封区段,例如不被间歇地拉动。相比于膜材料间歇步进式运动穿过密封区段,壁的连续运动防止或至少减小膜材料的局部拉伸。在密封区段下游的这个驱动站例如具有一对辊和相关联的驱动马达,壁被夹持在所述一对辊之间。
在EP 999 130 A1中,如本领域公知的,每个密封站的钳爪被连续加热(例如被电加热)到适于热密封的温度。这被公知为热棒密封技术。在操作中,被连续加热的钳爪运动到夹持位置,其中可热密封膜材料的壁被夹持在其之间。之后夹持钳爪与叠合壁同步运动达产生热密封所需的持续时间。然后被加热钳爪运动到打开位置并且返回到开始位置以进行下一热密封循环。已知密封系统的密封区段进一步包括下游冷却站以用于冷却已经借助密封站形成的密封。
希望生产无金属的可热密封膜材料,优选地单一聚合物可热密封膜材料(该材料也被称为单材料塑料膜)的袋,这使得能够实现有效的回收利用。这样的膜材料通常仅包括一种或更多种聚合物材料,例如仅一种聚合物材料,诸如例如一层或更多层如下各者中的一种或更多种:聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。在实施例中,膜材料可以具有非金属屏障层,例如考虑到氧传输,例如乙烯乙烯醇(EVOH)的屏障层。这样的层通常不被认为对可回收性有害。由于膜材料中不存在金属材料层,所以这些无金属可热密封膜通常比包括金属层的常规膜材料更弱、更脆。这通常能够被描述为具有相对较低的屈服强度和相对较大的弹性,特别是当在热密封过程中局部加热膜时。具体地,在升高的热密封温度下,无金属膜材料的强度至少暂时显著受损,在以常规方式进行热密封时引起局部变形。
EP 999 130 A1的已知密封系统适于生产具有包括金属层的膜材料的壁的袋。已知系统被认为不适于生产具有由无金属可热密封膜材料(例如,单一聚合物膜材料)制成的壁的袋。这首先是由于上述效果。具有被连续加热的钳爪的热棒密封站接触在夹持位置的膜材料壁,从而产生密封。一旦密封完成,就需要终止这种接触,以便防止壁的过热,例如局部熔化。然而,当钳爪朝着其打开位置移动时,壁(则是软的,因为它们仍然温热)变得再次暴露于驱动站施加的拉力,而热密封区域不受钳爪的支撑。这导致局部拉伸和变形,例如膜层损坏、褶皱、膜材料上的印刷变形等。例如,这就需要降低密封系统的速度,以允许较小的拉力,这在经济上没有吸引力。此外,当被连续加热的钳爪处于其打开位置(位于壁的某一距离处)时,例如,当它们移回循环的开始位置时,钳爪散发的热往往会过度软化膜材料壁。
发明内容
本发明旨在提供一种改进的密封系统,例如克服或减少上述一个或更多个缺点,例如,鉴于生产具有无金属可热密封膜材料(例如单一聚合物可热密封膜材料)的壁的袋。
本发明提供根据权利要求1所述的密封系统。
在系统中,每个可脉冲加热构件被实现成包括导电材料的感受器元件。对于每个密封站,其至少一个钳爪包括感应器。系统包括被连接到感应器的高频电流源。优选地,感应器与感受器安装在同一钳爪中,例如感应器沿着感受器元件的后侧延伸。
每个密封站被构造成使得,在集成的脉冲密封和冷却循环中,电流源将高频电流暂时地馈送到感应器,从而使用感应器生成高频电磁场,其中高频电磁场在感受器元件中感生涡电流,从而生成由感受器元件发射的热脉冲,该热脉冲将叠合壁的区域密封到彼此上或密封到配件(当存在时)上。这种设置允许非常有效且受控地生成由感受器朝向要被热密封的区域发散的热脉冲。
每个密封站包括一组钳爪,其在整个集成的脉冲密封和冷却循环期间且不仅在实际的热密封期间(如EP 999 130 A1所述)保持在夹持位置。本发明的循环包括区域的热密封,在该热密封之后立即有效冷却至少一个钳爪例如两个钳爪且从而也冷却密封区域,同时在热脉冲之后钳爪保持在夹持位置。
每个密封站的冷却装置连续冷却第一和第二钳爪中的至少一个,例如两个钳爪,因此即使在热脉冲期间,由于其持续时间实际上很短,以致在热脉冲期间中断冷却是不切实际的。在实际实施例中,系统可以被构造且操作成在钳爪打开之前将热密封区域冷却到60 ℃以下,例如到40 ℃以下。
与EP 999 130 A1的已知密封系统相比,本密封系统因此在热密封脉冲和随后的冷却二者期间将钳爪保持在夹持位置。因此,使用同一组钳爪来实现如这里解释的基于感应的脉冲热密封和冷却。与已知密封系统相比,实际上不需要在系统的密封区段中提供冷却站,例如对于其中密封区域被夹持在两个冷却构件(例如冷棒或冷板)之间以便被冷却的冷却站。优选地,在系统的密封区段中不存在任何附加的专用冷却站允许减少密封区段的长度。这鉴于控制叠合壁上的拉力以及减少系统的占地面积是有利的。同样地,在本发明系统中,在停止给感应器充能后立即有效地开始冷却,这一事实避免了热不期望地散布到不需要加热和/或稍后更难去除热的位置。例如,在EP 999 130 A1的系统中,在密封站处的热密封的结束和由下游专用冷却站进行的冷却的开始之间的时间段内,发生热量从密封区域的散开。例如,当将配件热密封到壁时,例如在袋生产中,热将倾向于从膜材料壁和配件之间的实际密封区散布到配件的其它部分,例如远离该密封区。本发明的方法有效地抵消了这种影响。
在实际实施例中,钳爪,例如至少是具有感受器元件的钳爪的前部面被不粘覆盖物覆盖。例如,涂层是特氟隆带或其它具有不粘特性的带,例如从而在长时间热封操作期间被磨损或弄脏时允许更换覆盖物。覆盖物也可以与感受器元件集成,例如作为其上的集成层,例如玻璃层。优选地,在钳爪的前部上的不粘覆盖物是将感受器元件与要被密封的膜材料分离的唯一部件。
本发明的密封系统允许将无金属可热密封膜材料(例如单一聚合物可热密封膜材料)热密封到彼此且热密封到配件(当存在时)上,例如在生产袋时例如被热密封到带喷口袋的喷口上。例如,膜材料是由聚乙烯(PE)(例如低密度聚乙烯(LDPE))或聚丙烯(PP)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的单一聚合物可热密封膜材料,或由这些聚合物的组合制成的多聚合物可热密封膜材料。如讨论的,优选地,在膜材料中不存在任何金属层。如讨论的,可能地在膜材料中存在非金属氧屏障聚合物层,例如乙烯乙烯醇聚合物(EVOH)。替代性地,本系统也允许热密封膜材料,该膜材料包括金属层,诸如铝层,例如在聚合物(诸如聚乙烯(PE)和/或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))层之间的铝层。注意到,本发明的密封系统也允许热密封具有金属层的可热密封膜。
在现有技术中,为了以经济的速度进行热密封,实际上有必要在膜材料中有金属层,以提供足够的阻力来抵抗膜壁在通过密封区段时承受的热负荷和机械负荷的组合。如这里解释的,本发明的方法避免了这样的情况。例如,其允许密封厚度有限的无金属单一聚合物膜材料,例如在生产袋时。这样的材料更便于回收利用并且需要更少的塑料,因此更加环境友好且较便宜。
本发明的密封系统的优点在于条件允许相对薄的膜材料,例如无金属膜材料。壁的有限厚度增强了热脉冲从具有感受器元件的钳爪到要建立密封的区域的有效(例如快速)传递。例如,在生产具有密封在相对壁之间的配件(例如喷口,例如在袋的边缘区域中)的袋时,使用配件密封站,其中每个的钳爪具有感受器元件。之后热脉冲从每个钳爪中的感受器元件高效地传递到膜壁和配件的附接部分之间的附近密封区。因此,在实施例中,与现有热棒密封系统中所需的温度相比,在热密封脉冲期间在感受器元件中达到的温度可以保持相对较低。
在由高频场充能时感受器元件的温度与热密封温度(即可热密封膜材料和/或配件的熔化温度)之间的差可以被称为δ-T或δ温度。在根据本发明的密封系统中,优选地当热密封基于钳爪中的感受器且该感受器如本文所述由感应器产生的高频场加热时,与现有的热棒密封系统相比,δ-T实际上能够很小。因此,减少直接接触钳爪的前表面的膜材料过热的可能,从而导致对膜材料的较小损坏或不损坏薄膜材料并且导致提高密封质量。此外,低δ-T可允许密封过去不能有效热密封的膜材料,例如允许将膜材料的无金属聚丙烯(PP)壁密封到聚丙烯(PP)配件(例如袋的喷口)的附接部分。
由于不需要沿密封区段的直线路径,例如在密封站的下游提供一个或更多个专用冷却站,因此根据本发明的密封系统的尺寸可以比现有技术的密封系统(例如在袋生产中)小得多,例如沿直线路径至少短50%。因此,减少了工厂中所需的空间,该工厂例如是生产将填充到袋中的物质的工厂,或者需要较小的工厂,或者能够在同一工厂安装更多的设备。例如,本发明的密封系统的减小的占地面积可以使得与用于向袋填充物质的填充装置的集成更方便。此外,在密封区段中优选地没有一个或更多个专用冷却站,这样可以提供一个不太复杂的且因此更可靠的密封系统。
在实施例中,在本发明系统中实现的立即冷却,例如取决于膜材料和/或配件(当存在时)中的聚合物,可以在密封区域中提供改进的结晶,这种改进的结晶可以导致热密封的改进质量。
此外,在实践中,密封站可以被构造且操作成在夹持位置仅提供钳爪的最小夹持力,例如,小于,例如远小于传统的被连续加热的密封钳爪,其中夹持力是密封过程的主要参数。例如,致动器装置包括用于钳爪的步进马达驱动器,例如其具有位置控制。在实施例中,弹性构件(例如一个或更多个弹簧)被设置在步进马达驱动器和钳爪之间,以致步进马达驱动器的位置对应于钳爪的夹持力。
夹持力可以有效地被限制成如下水平,即它仅用于确保要被热密封的区域中的壁之间的紧密表面接触,例如,以避免要被密封的区域之间存在空气。这与本文所述的密封站的至少一个钳爪中的感受器的基于感应的加热相结合是尤其有利的。由于优选地在本发明循环中受到较小夹持力的影响,所以显著降低了对膜材料造成损坏的任何风险。这可以允许减少膜材料的厚度,尤其是无金属膜材料的厚度,从而减少例如用于生产袋所需的塑料。
每个密封站的运动装置可以被构造成提供往复运动,即钳爪沿着直线路径的前后运动。在此,钳爪停止于冲程结束处并且在相反方向上运动。连同钳爪的夹持和打开的大体横向运动,这可能导致钳爪的所谓箱形运动路径。替代性地,运动装置可以提供每个钳爪在沿着闭合回路例如椭圆形)的一个方向上的连续运动。大体而言,钳爪与被夹持的叠合壁一起运动,并且随后运动远离壁,之后与叠合壁相距一定间距地在相反方向上运动回到开始位置。
在系统的实际实施例中,即使在成组钳爪的一个冲程期间发生加热和冷却,不过沿着直线路径的冲程的长度相对较小。
实践中,密封系统能够以高速(例如袋/分钟)操作,例如考虑到叠合壁被拉动的速度。注意到,因为每个密封站被独立控制,所以可以针对要被生成的每个密封施加具有独立于整个循环持续时间的持续时间的热脉冲。在已经发射了热脉冲之后,针对剩余时间立即冷却密封区域,其中钳爪被保持在夹持位置。在实践中,如果钳爪被保持在夹持位置达甚至比冷却到所需水平(例如,考虑到要恢复的强度)所需的更长的时间,则没有问题,因为长时间的夹持可能只会对密封区域产生更多的冷却,这是无害的,并且甚至可能有利于密封质量。
在热密封脉冲持续时间之后冷却密封站的钳爪,以致在钳爪移动到打开位置的时刻它们实际上相当冷。鉴于密封站附近的一般温度/热状况,这是有利的。例如,不会由于打开的钳爪移回到运动的起始位置所产生的热而对膜壁产生不当加热。在EP 999 130 A1的热棒密封系统中,可以看到开口钳爪产生的热的这种负面影响。在实施例中,避免这种不当的热也是有利的,其中密封区段被实施成使得密封站被容纳在无菌腔室中。
由于钳爪在其打开位置中相当冷,所以在钳爪在其沿着直线路径运动回开始位置期间保持朝向叠合壁的实施例中,避免了对叠合壁的不当加热。例如,钳爪沿着竖直取向的叠合壁的上或下边缘行进从而穿过密封区段返回到开始位置,其中钳爪夹持到壁上。在热棒密封的情况下这个边缘区域则会被不当加热,并且在拉力的影响下产生不希望的拉伸。同样地,由于钳爪在其打开位置时相当冷,所以钳爪不需要与壁间隔开很远来执行返回运动,从而限制了在打开位置的钳爪之间的间距的幅值,这有助于高速操作。在密封系统停止的情况下,钳爪在打开时相当冷这一事实避免了当系统停止(例如由于故障)时壁的恰位于密封站的部分被不当地局部加热。相比于热棒密封系统,这可以提高密封系统的整体效率。
大体而言,本发明的密封系统允许以高生产率来操作,因此以高速度将可热密封膜材料的壁沿着一系列密封站拉动,从而提高生产率。相比于例如具有被连续加热的钳爪和专用冷却站的已知密封系统,生产率可以达三倍高。这尤其与本文所述的密封站的一个钳爪处的感受器的基于感应的加热相结合地应用。另外,密封系统可以以较低的能量消耗来操作,这是因为钳爪不需要被连续加热,而仅需要在热脉冲期间被加热短时间段。
密封系统的控制单元针对每一个密封站独立地被构造成控制其所述至少一个感受器元件发射的热脉冲,例如控制热脉冲强度和/或持续时间,并且针对每个密封站独立地被构造成控制致动器装置以用于使得第一和第二钳爪相对于彼此在打开位置和夹持位置之间运动从而允许控制第一和第二钳爪的夹持位置的持续时间且从而控制夹持冷却持续时间。如这里解释的,每个密封站的至少一个钳爪,优选地两个钳爪的冷却是连续的,以致在已经产生热脉冲之后只要钳爪夹持到密封区域上就发生对密封区域的冷却。
在实施例中,例如在可折叠袋的生产或在具有空气填充的袋的包装材料的生产中,要被连结的两个壁由可热密封膜材料,优选地无金属的可热密封膜材料制成。
密封站能够被实现成热密封袋壁,例如热密封袋在盒中型喷口的壁,例如在WO2015/189036 A1中公开的类型的壁。
密封站能够进一步被实现成将喷口热密封到袋壁,例如热密封喷口(例如在WO2015/189036 A1中公开的类型的袋在盒中型喷口)的环状附接凸缘。
在优选实施例中,控制单元与所述一个或更多个冷却装置相结合被构造成针对每一个密封站独立地控制第一和第二钳爪中的至少一个的冷却速率以及由密封站密封的区域的冷却速率。例如,冷却一个密封站的一个或两个钳爪的液体冷却剂(例如水)的流率和/或温度能够独立于冷却另一密封站的一个或两个钳爪的液体冷却剂(例如水)的流率和/或温度被调整。例如,在实际实施例中,液体冷却剂(例如水)以在10和25 ℃之间的温度被馈送到密封站钳爪以便冷却钳爪。例如,被馈送到钳爪的液体冷却剂的温度的下限被选择成避免例如在被连接到钳爪上的柔性冷却剂管线上的冷凝。
优选地,每个密封站独立于其它密封站控制脉冲加热和冷却二者的能力增强了密封系统的通用性,例如从而允许处理多种膜材料,例如无金属膜材料。也允许密封区域在本发明的循环期间随时间经历准确的温度曲线,这增强了使用每个密封站形成的可靠且可再现的热密封的形成。
控制脉冲加热和随后冷却优选地通过系统的允许独立控制与独立的每个密封站的参数相关联的参数的构造实现。这些参数的示例是用于控制通过密封站的所述至少一个感受器元件实现的加热密封、热脉冲强度、热脉冲持续时间、发射的热脉冲中包括的热的量(例如基于对供给到感应器的能量的量的控制)以及用于控制冷却、在夹持钳爪之间的有效冷却的持续时间、冷却速率等等。其它参数可以例如包括夹持力和/或整体夹持持续时间和/或钳爪的向回运动的速度。
在实施例中,运动装置被构造成允许完全单独地控制钳爪沿直线路径的运动,从而与用于密封的壁一起,并在处于打开位置时回到开始位置。
在袋生产中,如这里讨论的单独控制热密封和冷却过程的能力有助于密封系统的灵活性,并且使得能够使用同一密封系统密封许多不同类型的袋(全部针对脉冲加热、冷却、致动器装置和/或运动装置具有不同参数),而不需要在从一种袋切换到另一种袋时对密封系统进行复杂的机械修改。这允许减少在制造不同类型的产品(例如袋)之间的切换时间,并且因此更进一步地提高了生产率。
此外,当启动创新型密封系统时或当从要使用该系统生产的一种产品切换到将要生产的另一种产品时,感受器元件可以比具有被连续加热的钳爪的现有技术密封系统更快地达到恒定的操作条件,例如钳爪的稳定热行为。这允许提高整体效率,例如减少产生的废物,和/或减少此类切换所需的时间。在具有被连续加热的钳爪的已知密封站中,启动可能需要达30分钟才能到达真实稳定条件。替代地,在本发明方法中,密封站的钳爪可以采用更少的时间到达稳定状态,通常仅在1和2分钟之间。
在实施例中,一个或两个钳爪具有主体,该主体例如由塑料或陶瓷材料制成,例如由耐热材料制成,例如由PEEK制成,感受器元件和/或感应器被安装到该主体上。例如,感受器被安装在主体的面上。例如,感应器被嵌入到主体中,例如被装纳在贯穿主体的孔洞中。钳爪的主体的塑料或陶瓷材料被选择成不损害至少不以不希望的方式损害由感应器生成的高频场。主体也能够考虑氮化硼和/或氮化铝和/或聚苯硫醚和/或硫化硅材料。具体而言,氮化硼提供良好的导热性,从而使得从感受器元件和感应器朝向冷却装置,例如朝向循环通过主体中的导管的冷却流体(例如水)实现良好的导热性。
在实施例中,感受器元件由金属材料制成,例如由金属或金属合金制成,例如被制成薄金属条。在实施例中,例如被实现成条的感受器元件具有在0.01和5毫米之间,优选地在0.05和2毫米之间,更优选地在0.08和0.8毫米之间,例如在0.3和0.5毫米之间的厚度。大体而言,考虑到期望在终止热脉冲之后快速冷却钳爪(例如包括感应器和感受器),被认为期望感受器元件的最小厚度。感受器的薄型设计有助于这种期望。注意到,与背景技术中提到的脉冲密封装置不同,没有电流从电流源流动通过感受器,以致横截面不需要被设计成处理这样的电流。
在实施例中,感受器元件的厚度可以局部地不同于标称厚度。例如,感受器元件可以在其后表面(例如背离钳爪的前表面)上包括加厚部分,从而局部地增加感受器元件中的电磁场的强度,以便局部地增加感受器元件发射的热脉冲的强度。
例如,感受器元件由铝、镍、银、不锈钢、钼和/或镍-铬制成或包括铝、镍、银、不锈钢、钼和/或镍-铬。
在实施例中,感受器元件被实现成具有相对的前和后主要面的条,所述前主要面和后主要面限定在它们之间的条的厚度。
在实施例中,感受器元件的厚度在元件的延伸上是恒定的。
在实施例中,感受器元件被实现成平面条。在本文中,优选地,条的平面平行于钳爪的前部。
配备有感受器元件的钳爪(可能地配备有感受器元件和相关联的感应器的两个钳爪)的前部优选地是平滑的,以致没有会将膜材料的壁局部地保持远离钳爪并在钳爪和膜材料的壁之间产生气穴的任何浮雕。这种平滑设计导致热脉冲从钳爪到要形成连结的区的非常有效的传递。在实践中能够观察到在感受器朝向膜材料的壁发射热的整个区域上实现热密封连结。
在实施例中,密封站的每个钳爪包括导电材料的感受器元件以及相关联的感应器,其中,优选地,密封站具有均被连接到相应钳爪的相应感应器的多个电流源。优选地,控制单元被构造成独立地控制密封站的每个电流源以便单独地控制被馈送到每个感应器的电流,从而允许单独地控制由密封站的每个钳爪发射的热脉冲。这例如允许改变第一钳爪发射的热脉冲相对于第二钳爪发射的热脉冲的正时,例如一个在时间上在另一个之后,或者具有一些形式的时间重叠,例如考虑到输入到密封区域中的热。
在实施例中,感受器元件沿着相应钳爪的前表面延伸并且具有后侧,例如感受器元件被是实现成细长条或者所有一个或更多个细长条形状部分,其中每个感应器包括沿着相应感受器元件的后侧,例如平行于感受器元件延伸的细长感应器区段。
由于所述至少一个细长感应器区段沿着钳爪的前表面(例如笔直感应器区段)且也沿着(大体平行于)感受器元件(例如在实施例中在所述至少一个感受器元件的后侧处,优选地非常接近所述后侧)延伸,所以以非常有吸引力的方式,具体地以相当均匀的方式,在钳爪的前部的延伸上形成热。例如与线圈或其它相当不规则形状的感应器区段相比,细长的感应器区段(例如被实现成条)有助于在感应器区段内的电流密度的均质性。这种均质性转化为高频场的均质性,且从而导致感受器元件的脉冲加热的均质性。后者有助于在膜材料的壁的接缝区域中的可靠且有效的热密封。
热密封的均质性以及脉冲过程会允许在夹持位置中具有钳爪的最小夹持力,例如远远小于传统的被连续加热的密封钳爪。夹持力可以仅有效地用于确保在壁之间或者在壁和例如带喷口的袋中的配件(当存在时)的附接部分之间的紧密表面接触。
在实施例中,感应器是实心横截面的金属或其它的,优选地高传导性材料的感应器,其例如优选地由铜制成。例如与内部中空感应器相比,这种设置允许避免感应器内的电流密度的不当变化,且从而避免生成的场中的不希望的变化。在替代性不那么优选的实施例中,感应器是多股Litz电线。已经观察到,在这样的实施例中,加热Litz-电线可能会出现问题并且冷却是困难的。
在实施例中,钳爪的感应器包括彼此平行的多个细长感应器区段,例如笔直细长感应器区段。在实施例,区段被并排地设置在与钳爪的前部面平行的平面内。相邻的感应器区段通过狭缝(例如空气狭缝或用电绝缘材料填充的狭缝)彼此隔开。在实施例中,钳爪的感应器包括多个,例如仅一对彼此平行且彼此隔开一个狭缝的细长感应器区段。在此,在钳爪的前表面上的视图中可见,感受器元件在狭缝上,例如在一对感应器区段之间的一个狭缝上延伸。在平行的感应器区段(例如笔直细长感应器区段)之间存在狭缝允许由钳爪的感应器产生的场的所需集中。在实施例中,在钳爪的前表面上的视图中可见,感受器元件在平行的感应器区段之间的狭缝上延伸。
在实施例中,在相邻感应器区段(例如笔直细长感应器区段)之间的狭缝具有在0.01和5毫米之间,更优选地在0.1和2毫米之间的宽度。
在实施例中,所述至少一个细长感应器区段,例如笔直细长感应器区段,具有在1.0和4.0毫米之间的厚度(垂直于钳爪的前表面观察),例如在1.5和3.0毫米之间的厚度。感应器元件的有限厚度增强了钳爪的冷却,包括钳爪的导体的冷却,例如因为一个或更多个冷却流体导管优选地设置在所述至少一个感应器元件的后侧附近。
给感应器充能以实现热密封可以包括通过感应器的单个短周期的高频电流。它也可以作为一系列甚至更短的周期来完成,例如,在不同的周期期间通过感应器的电流强度不同,以实现单个热密封。
在实施例中,被供给到感应器的电流频率是在100 kHz和1 MHz之间,例如在250KHz和750 KHz之间。
在实施例中,被供给到感应器的电流的幅值是在20 A和600 A之间。
在实施例中,以幅值在40 V和500 V之间的电压将电流供给到感应器。
在实施例中,热脉冲持续时间处于10和1000毫秒之间,例如在20和500毫秒之间,例如在75和400毫秒之间。
在实施例中,紧随热脉冲的夹持冷却持续时间或有效冷却阶段可以具有在200和800毫秒之间,例如在300和600毫秒之间的持续时间。
优选地,感应器与感受器安装在同一钳爪上,例如感应器沿着感受器元件的后侧延伸。在另一实施例中第一钳爪具有感受器元件并且第二钳爪没有感受器元件,其中第二钳爪具有感应器并且第一钳爪没有感应器。在这种设置中在第二钳爪中的感应器生成高频电磁场,该高频电磁场在第一钳爪的感受器元件中感生涡电流,从而生成由第一钳爪的感受器元件发射的热脉冲。这种设计的优点在于,感受器元件能够被非常高效地冷却,例如通过在感受器元件附近设置至少一个冷却流体导管,例如冷却流体导管沿着感受器元件的后侧,例如平行于感受器元件延伸。在这种设计中,第二钳爪也能够被冷却装置冷却,例如通过在感应器附近设置至少一个冷却流体导管,例如冷却流体导管沿着细长感应器区段,例如沿着其后侧延伸。替代性设置的缺点在于,在感受器元件和感应器之间的间距取决于在实际操作中会稍稍变化的因素,如壁的厚度,例如取决于要被运送的膜材料、夹持力等等,这会对密封过程的准确性和可重复性有害。因此,在实际中,优选的是同一个钳爪内的感受器和相关感应器的设置。
在所述至少一个感受器元件上的不粘覆盖物可以是可更换的,以致当其磨损或变脏时仅需要更换不粘覆盖物,而在现有技术密封系统中,必须要更换整个钳爪。
在密封系统的实施例中,针对每个密封站,第一和第二钳爪中的被冷却装置冷却的所述至少一个包括一个或更多个冷却导管,并且冷却装置建立液体冷却剂(例如水)通过所述一个或更多个冷却导管的连续循环。优选地,导管被形成为在钳爪的塑料或陶瓷主体中的孔洞以便获得在液体冷却剂和主体之间的直接接触。这种实施例也避免了将形成用于液体冷却剂的导管的任何其它材料对场的不当干扰。
在实施例中,控制单元被构造成调整沿着钳爪循环的冷却剂的温度和/或流率,例如基于温度传感器的输出进行调整。通过控制冷却剂温度和/或流率,控制单元可以控制冷却功率以实现在密封区域中的最佳地适于要做出的密封的温度降低。
在实施例中,每个冷却装置包括感测和输出冷却剂的实际温度的冷却剂温度传感器和/或感测和输出沿着所述一个或更多个钳爪循环的冷却剂的流率的冷却剂流量传感器,例如针对每个钳爪单独地,并且控制单元被构造成基于冷却剂温度传感器和/或冷却剂流量传感器的输出例如针对每个钳爪单独地调整沿着钳爪循环的冷却剂的温度和/或流率。冷却剂温度传感器可以被构造成连续地测量冷却剂的温度,例如从钳爪返回的冷却剂的温度或者在冷却剂储存器中的温度,或者可以被构造成仅输出冷却剂的峰值温度值,例如从而代表每个脉冲密封循环的冷却剂温度的峰值。控制单元可以确定何时发现冷却剂的温度高于所需温度水平,以便降低朝向该相应钳爪泵送的冷却剂的温度,并且/或者增加朝向该相应钳爪的冷却剂的流率。
在实施例中,每个冷却装置包括静止安装的泵送和热交换器组件,其经由一个或更多个柔性冷却剂软管被连接到密封站的所述一个或更多个可动钳爪。在实施例中,针对每个密封站,可能地针对每个钳爪,存在专用的静止安装的泵送和热交换器组件。这例如允许增强对冷却的独立控制,例如从而使得能够在针对每个密封站或针对每个钳爪具有冷却剂温度和流率的单独设定的情况下进行操作。
在实施例中,至少一个密封站,优选地每个密封站,包括与第一钳爪和/或第二钳爪相关联(例如设置在其中)的温度传感器,该传感器链接到控制单元并且被构造成感测和输出相应钳爪的实际温度,例如钳爪的前表面和/或钳爪的感受器元件(当存在时)的实际温度。控制单元被构造成至少部分基于该温度传感器的输出来控制密封站实现的热密封和/或冷却。温度传感器可以被构造成连续地测量相应钳爪的温度,例如其感受器元件的温度,或者仅输出峰值温度值,例如代表每个循环的钳爪温度的峰值,或者可以被构造成确定循环期间钳爪(例如其感受器元件)的平均温度。
在实施例中,控制单元被构造成基于与钳爪相关联的温度传感器的输出来调整被馈送到与密封站的钳爪中的感受器相关联的感应器的高频电流。通过控制高频电流,例如电流的幅值、电流的持续时间、在热密封脉冲内的电流的幅值的分布(例如感应器以不同电流的连续时段充能)和/或电流的频率,控制单元控制由相应感应器生成的电磁场,从而控制在感受器元件中感生的涡电流且从而控制由感受器元件发射的热脉冲。
在实施例中,具有感应器且优选地也具有感受器元件的每个钳爪具有被连接到专用电流源的感应器,其中控制单元被构造成独立地控制每个电流源以便单独地控制被馈送到相应感应器的单独的高频电流。这进一步有助于对每个感应器生成的电磁场的单独控制。
在实施例中,系统被构造且操作成在这里讨论的循环中实现预热阶段,其中在实现实际热密封脉冲之前实现预热。在实践中,恰在实现热密封脉冲之前实现预热阶段。
在实施例中,控制单元被构造成在钳爪在夹持位置中运动之前或期间导致预热。在本文中,在钳爪接触可热密封膜材料的壁之前,感受器元件和/或钳爪的前表面可以到达预热温度。在替代性实施例中,控制单元被构造成在钳爪处于夹持位置的同时(例如刚刚到达夹持位置)导致预热。
预热阶段优选地包括,通过将预热高频电流馈送到感应器以来利用感受器元件产生预热热脉冲,从而利用感应器产生预热电磁场,该预热电磁场借助于感受器元件引起预热。预热优选进行到避免膜材料的任何熔化的预热温度。预热优选地在下完成。之后由钳爪的感受器发射的随后的热密封脉冲导致热密封所需的融化。
优选地,当使用本发明系统密封配件(例如在袋生产中)时,在配件密封站处执行本发明循环之前,不存在对配件,例如附接部分的预热。这避免了在配件中的这种预热输入的热的不当散布,这由于这里描述的理由是有利的。
在实施例中,如本领域已知的,馈料区段包括折叠站,其被构造成将从单个卷分配的膜材料折叠成两个叠合壁,可选地具有角撑板,例如角撑板形成要使用密封系统生产的袋的底部角撑板。
在实施例中,控制单元针对密封站的每个运动装置独立地被构造成至少控制钳爪沿着直线路径运动的冲程长度。这例如允许具有对应于处于夹持位置的钳爪的行进的冲程长度。这例如允许避免在需要夹持时仅短冲程长度的情况下,钳爪在更大冲程长度上移动。具体地,在高速操作中,例如在袋生产中,限制实际冲程长度是有益的,例如考虑到由于加速/减速、运动装置的磨损等等导致的机械力。这种实施例例如使得密封区段中的不同密封站的钳爪能够具有不同冲程长度。
在实施例中,控制单元被构造成控制第一密封站的运动装置和第二密封站的运动装置以便调整第一密封站的第一和第二钳爪相对于第二密封站的第一和第二钳爪的位置的位置,例如以便调整它们之间沿着直线路径的相互距离。例如,考虑到不同大小的袋的生产,这是希望的。
在实施例中,密封系统包括静止框架,其中相继的密封站的运动装置被安装在叠合壁穿过密封区段的直线路径的相对侧上,例如叠合壁当沿着密封区段运动时在竖直取向上,并且相继的密封站的运动装置被交替地安装在直线路径下方和上方。例如,配件密封站的运动装置在路径下方且配件经由被设置在该路径上方的配件插入装置被插入,例如将配件引入到叠合壁的未结合边缘区域之间。
例如,每个运动装置包括具有直线引导件的直线引导组件,该直线引导件被安装到静止框架并且与直线路径平行地延伸。在此,滑动器被安装在直线引导件上,该滑动器通过往复驱动器来驱动。滑动器支撑密封站的钳爪以及相关联的致动器装置。
在实施例中,至少一个密封站,优选地每个密封站,包括在其第一钳爪和/或第二钳爪中的位置传感器,其被链接到控制单元并且被构造成感测和输出相应钳爪的位置,例如在直线路径的方向上和/或在横向于直线路径的方向上的位置。位置传感器可以感测相对固定参考(例如在静止框架上)的位置,和/或关于可热密封膜材料的壁的位置。在实施例中,控制单元被构造成基于位置传感器的输出来控制密封站的运动装置。位置传感器可以被构造成且操作成连续地测量相应钳爪的位置,或者可以被构造成仅测量钳爪的某个位置,例如在每个循环开始时的开始位置或者钳爪被置于打开位置,例如在冷却阶段结束时的结束位置。
在实施例中,位置传感器是光学传感器,其被构造成成像膜材料并且探测已经被提供在膜材料上的标记。这样的标记(例如打印标记)可以指示出在膜材料中的相关位置,例如指示出在之后阶段将进行切割以单独化袋的位置,或者可以代表在膜材料的叠合壁之间的对准。光学传感器可以被连接到控制单元并且控制单元可以被构造成基于光学传感器的输出,例如基于标记的探测来控制运动装置。
在实施例中,控制单元被构造成基于反馈型控制机构进行操作,其中在第一循环中产生的参数的一个或更多个测量值至少部分形成针对一个或更多个随后循环控制钳爪的脉冲加热和/或冷却和/或运动的基础。
在实施例,控制单元被构造成具有存储器并且操作成例如在生产袋期间记录一个或更多个参数,例如与脉冲热密封和/或冷却和/或密封站的钳爪的运动有关的一个或更多个设定和/或实际测量参数。通过记录参数,可以在之后检索在哪个特定设定下进行了哪个密封,例如哪个袋的密封。这可以有助于监视正被制造的密封的质量。
在实施例中,控制单元具有存储器,针对多种不同密封构造,例如针对生产多种袋设计,在该存储器中例如针对每个密封站存储相应数据集。数据集可以包括例如与感受器元件的脉冲加热(例如电流源)有关的设定,和/或与冷却装置、致动器装置和/或运动装置的操作有关的设定。存储的参数例如包括如下各者中的一个或更多个:由钳爪夹持的持续时间、用于每个感受器元件的热密封脉冲的持续时间、冷却的持续时间、冷却剂温度、冷却流率。数据集在实施例中可以包括夹持力和/或与运动装置的操作有关的参数,例如开始位置、冲程结束位置、速度等等。
在实施例中,密封系统包括操作者输入装置,例如触摸屏,从而例如允许机器操作者例如基于选择袋设计选择密封构造,其中控制单元被构造成相应地选择被存储在存储器中的恰当数据集。这有助于密封系统的灵活性并且使得能够在不同类型的袋的参数设定之间方便地切换,其例如具有用于脉冲加热、冷却、致动器装置和/或运动装置的不同参数设定,以便使用密封系统进行密封,而优选地不需要对密封系统进行复杂的机械修改。在实施例中,甚至在不同袋设计之间进行切换时不需要更换所有钳爪。
在实施例中,密封系统进一步包括显示器,例如触摸屏,其被构造成在其上以图形形式显示选定的数据集,例如代表尺寸(例如选定袋的尺寸)、热密封和与冷却相关的参数等的一个或更多个图形。这个显示器显示使得操作者能够查看相应的参数,并可以方便地验证密封系统是否已经被正确设立,例如用于正确的密封构造。
在实施例中,致动器装置和/或运动装置均包括伺服马达。伺服马达能够借助于控制单元被准确控制,这可以使得钳爪能够以高速准确移动以获得高质量密封件。
在实施例中,密封区段具有修剪站,例如在密封站下游,其中修剪站包括:
- 修剪装置,其被构造成根据命令执行修剪动作,例如冲孔、开槽等,以去除叠合卷带的一部分,例如以便在生产袋时成形袋的轮廓,
- 运动装置,其被构造成当执行修剪动作时使得修剪装置与叠合壁同步运动,
- 收集系统,其被构造成收集被修剪部分,其例如包括被连接到真空源的一个或更多个真空软管。
本发明还涉及一种用于生产可折叠袋的生产机器,该袋均具有由可热密封膜材料制成的壁,优选地由无金属的可热密封膜材料制成的壁、最优选地由单一聚合物可热密封膜材料制成的壁。生产机器包括如这里所述的密封系统。
在实施例中,机器被构造成用于生产具有配件,例如喷口的袋。在实施例中,沿着直线路径的第一密封站,也就是在密封区段的进入侧处的密封站,被构造成配件密封站,其适于将配件热密封到叠合壁上,例如在壁的未结合边缘区域之间。在此,一个或更多个下游密封站被构造成密封袋的一个或更多个其它区域,例如提供袋的侧密封和/或底部密封,同时仍然是连续一串中一部分,这是因为在密封区段下游实现对袋的单独化。
在密封袋的要被热密封的一个或更多个其它区域之前,在相对壁之间的未结合边缘区域中首先热密封配件的优点在于叠合膜材料壁易于分离,以便将配件的附接部分引入这个开口边缘区域中。例如借助于楔形构件来完成这个边缘区域的分离,该楔形构件被静止设置并且在到达插入配件的位置之前分离边缘区域中的壁。这比现有技术方法更容易实现,尤其是在本发明系统可能实现的高速下,在现有技术中通常首先制作一个或更多个其它热密封,例如侧密封,从而在将配件热密封到未结合边缘区域中之前将袋壁彼此连接。该现有技术方法需要提供被致动的打开装置以用于使得壁偏转离开彼此并且使得能够插入配件。在实践中,这需要壁通过密封区段的间歇运动,或以不希望的低速进行的运动,以实现壁彼此偏离。
在实施例中,机器包括配件插入装置,其适于将配件(例如喷口)的附接部分插入到相对壁之间的未结合边缘区域中,例如该区域与连接相对壁的折叠部(例如具有角撑板的折叠部)相对,例如以便形成袋的底部角撑板。配件密封站被构造成将壁热密封到配件的附接部分的相对侧。
在实施例中,配件插入装置被构造成通过一组第一和第二配件插入器在一个循环中基本同时地将两个配件的两个附接部分插入到至少两个相邻袋的未结合边缘区域中。因此,配件密封站被构造成通过一组第一和第二钳爪在一个循环中将两个相邻袋的壁热密封到两个配件的两个附接部分的相对侧。
在实施例中,配件密封站被构造成在由可热密封膜材料制成的相对的第一和第二壁之间的未结合边缘区域中热密封具有附接部分的塑料配件,
其中配件密封站的第一和第二钳爪的前表面均具有限定凹槽的凹入面部分,该凹槽被构造成在其中接收配件的附接部分的一半,并且其中前表面均在相应的凹入面的相对侧上且邻接所述凹入面限定共面面部分,
其中配件密封站的第一和第二钳爪中的每个在其相应前表面处均包括至少一个,例如单个细长感受器元件,其沿着相应前表面的凹入面部分和共面面部分延伸,
其中配件密封站被构造成使得在操作中,配件被定位成其附接部分在由可热密封的膜材料制成的相对的第一和第二壁之间且处于未结合边缘区域中,并且
其中配件密封站被构造成执行如这里描述的本发明循环。
在实施例中,配件密封站被构造成使得,在操作中叠合壁和配件的附接部分被定位在其第一和第二钳爪之间并且使得所述一个或更多个感受器元件在两个相邻袋的未结合边缘区域上方突出,其中配件密封站被构造成执行如这里描述的本发明循环。
配件能够例如是用于从袋排出产品的喷口,该产品例如是可流动产品,例如液体产品,例如可流动食品,例如饮料、调味汁等等。配件可以具有闭合或被构造成通过闭合构件闭合的颈,该闭合件例如是帽,例如螺帽、卡扣帽、翻盖帽等等。配件可以包括阀,例如bidon型阀、自闭合阀,例如狭缝阀等等。
配件密封站的每个可脉冲加热构件是包括导电材料的感受器元件,所述感受器元件具有背离钳爪的相应前表面的后侧,
其中配件密封站的第一和第二钳爪中的每个包括与相应感受器元件电绝缘的感应器,其中每个感应器在相应的感受器元件的后侧处沿着相应的前表面延伸,
其中高频电流源被连接到配件密封站的第一和第二钳爪中的每个的感应器,并且
其中配件密封站被构造成执行如这里描述的本发明循环。
在实施例中,配件密封站的钳爪被构造成例如具有感受器元件,以致在一个这里描述的本发明循环中密封整个未结合边缘区域,配件例如通过密封系统的配件插入器装置插入其中。因此配件被固定在边缘区域中且整个相关边缘区域被热密封和闭合。这避免了需要沿着这个边缘区域具有附加密封动作。
在替代性实施例中,配件密封站的钳爪被构造成使得在循环中仅密封未结合边缘区域的配件所处的部分,而未结合边缘区域的另一部分保持打开。这例如允许经由所述打开部分在随后填充袋。之后这个打开部分在另一密封步骤中被闭合,例如基于这里公开的脉冲热密封。
在实施例中,袋生产机器的密封系统包括侧接缝密封站,其被构造成热密封一串仍互连的袋中的相邻袋的两个相邻侧区域。在实施例中,当沿着直线路径观察时,侧接缝密封站在配件密封站的下游,例如位于配件密封站和底部区域密封站(当存在时)之间。
在实施例中,侧接缝密封站被构造成通过一组第一和第二钳爪在一个循环中热密封袋的两个侧区域,例如以及相邻袋的两个相应侧区域。在实施例中,侧接缝密封站被构造成使得,在操作中,叠合壁被定位在其第一和第二钳爪之间,并且使得所述一个或更多个感受器元件在袋的两个侧区域上方且在相邻袋的两个相应侧区域上方突出,其中侧接缝密封站被构造成执行如这里描述的本发明循环。
在实施例中,袋生产机器包括底部区域密封站,其被构造成热密封袋的底部区域。
在密封没有底部角撑板的可折叠袋期间,例如经由折叠部连接的袋壁借助于底部密封站的钳爪在底部区域中被直接抵靠彼此夹持。在此,使得第一和第二钳爪中的一个具有感受器元件和感应器就足够了,并且另一个钳爪仅被实现且操作成被动的反钳爪,例如被动钳爪被冷却。
在实施例中,底部区域密封站被构造成通过一组第一和第二钳爪在一个循环中热密封至少两个相邻袋的底部区域。在实施例中,底部区域密封站被构造成使得,在操作中,叠合壁被定位在其第一和第二钳爪之间,并且使得所述一个或更多个感受器元件在两个相邻袋的底部区域上方、至少在两个底部区域中的每个的一部分上方突出,其中底部区域密封站被构造成执行如这里描述的本发明循环。
底部区域密封站的每个可脉冲加热构件是包括导电材料的感受器元件,该感受器元件具有背离钳爪的相应前表面的后侧,
其中底部区域密封站的每个感受器元件具有被成形为倒置T形的前表面,以致热脉冲密封两个相邻袋的侧边缘区域的至少一部分并且也密封两个相邻袋中每个的底部边缘区域的至少一部分,
其中底部区域密封站的第一和第二钳爪中的至少一个,优选地每个包括与相应感受器元件电绝缘的感应器,其中每个感应器包括沿着倒置T形感受器元件的细长部分的后侧延伸的细长感应器区段,
其中高频电流源被连接到感应器,并且
其中底部区域密封站被构造成执行如这里描述的本发明循环。
在实施例中,底部区域密封站的感应器具有倒置T形并且包括第一、第二和第三感应器部分,每个感应器部分包括彼此平行的多个细长感应器区段,例如它们通过狭缝彼此分离,感应器部分的所述多个细长感应器区段串联互连,例如通过在T形的感应器部分的外端处的感应器的弯曲部分互连。
倒置T形感受器元件的所述三个细长感受器部分可以在感受器元件的中央部分处互连。在操作中,细长感受器部分中的第一个可以朝向袋的顶端突出并且可以在两个相邻袋的侧边缘上方突出,例如至少在所述侧边缘的下部部分上方突出。在操作中,从而,这个向上的细长感受器部分可以至少部分地密封相邻袋的侧边缘。
在用于生产底部角撑板型袋的袋生产机器的实施例中,底部密封站的第一和第二钳爪二者均具有感受器元件和感应器以便使得第一角撑板部分抵靠第一壁密封并且使得第二角撑板部分抵靠第二壁密封。
在生产具有底部角撑板的可折叠袋时,叠合壁以折叠构造被馈送到底部密封站,该折叠构造由第一壁、第一底部角撑板部分、第二底部角撑板部分和第二壁限定,其大体在本领域中已知是W形。同样地,如本领域已知的,之后在角撑板底部袋的每个侧边缘处存在所谓的三重点,其中在三重点上方第一和第二壁彼此直接接触并且在三重点下方所述两个角撑板部分位于第一和第二壁之间。因此,在三重点处,厚度在二倍壁厚和四倍壁厚之间改变。在这个转变附近,现有的密封技术很难实现热密封。倒置T形设计可以被用于密封包括三重点的底部角撑板。
在生产底部角撑板型袋时,对加热的精确控制提供了,在三重点处和下方的袋的部分中,提供了足够的热来将每个角撑板部分密封到相应的第一或第二壁,并且热的量将不会过大,从而防止了角撑板部分被熔接到彼此。
热密封脉冲过程的均质性允许最小化钳爪在夹持位置中的夹持力,例如远远小于传统的被连续加热的钳爪。夹持力可以仅有效地用于确保在袋壁和向内定位的角撑板部分(当存在时)之间的紧密表面接触。
为了密封具有底部角撑板的袋的底部区域,夹持力可以被选择成大于用于熔接没有底部角撑板的底部区域的夹持力,例如考虑到例如在三重点处从袋的被夹持部分可靠地排出空气。
在实施例中,袋生产机器被实现成使得壁通过密封区段的直线路径是水平的,其中馈料区段被构造成将来自单个卷的膜材料折叠成两个叠合壁,其中叠合壁在被供给到密封区段时处于竖直取向且未结合顶部边缘区域在相对壁之间且折叠部沿着相对壁的底部,可选地其具有沿着相对壁的底部折叠的底部角撑板,其中提供配件插入装置,其适于将配件的附接部分插入到相对壁之间的未结合顶部边缘区域中,例如配件插入装置被静止地安装在机器的静止框架上,并且其中相关联的配件密封站的运动装置被安装在直线路径下方,例如所述运动装置包括直线引导组件,其具有与直线路径平行地安装在静止框架上的直线引导件和被安装在直线引导件上由往复驱动器来驱动的滑动器,滑动器支撑密封站的钳爪以及相关联的致动器装置。
在实施例中,机器包括切割站,其被设置在膜材料驱动站的下游并且被构造成进行一个或更多个切割以便产生单独袋。
在实施例中,在密封区段下游,系统具有填充区段以用于填充被单独化的袋。例如,填充经由配件或者经由壁之间的未密封的填充开口(例如邻近配件)来完成。这个填充开口之后被另一密封装置密封。
本发明也涉及这里讨论的密封站,以用于热密封可热密封膜材料,优选地无金属可热密封膜材料,例如单一聚合物可热密封膜材料。
本发明也涉及如这里描述的密封区段和膜材料驱动站的组合,所述密封区段包括沿着直线路径串联设置的两个或更多各密封站,所述膜材料驱动站被设置在通过密封区段的直线路径的下游,该膜材料驱动站被构造成沿着直线路径以恒定速度拉动可热密封膜材料的叠合壁经过密封站。
本发明进一步涉及一个钳爪或者一对第一和第二钳爪,如这里公开的,其被构造成在密封站中使用以用于热密封可热密封膜材料,优选地无金属可热密封膜材料,例如单一聚合物可热密封膜材料。
本发明也涉及:用于例如在生产袋(例如具有配件的袋)时热密封可热密封膜材料,优选地无金属可热密封膜材料,例如单一聚合物可热密封膜材料的方法,其中使用如这里公开的密封站;和/或如这里描述的密封区段和如这里描述的膜材料驱动站的组合,所述密封区段包括沿着直线路径串联设置的两个或更多个密封站,所述膜材料驱动站被设置在通过密封区段的直线路径的下游;和/或如这里公开的在密封站中使用的一个钳爪或一对第一和第二钳爪。
附图说明
下面将参考附图中显示的实施例解释本发明的进一步特征,其中:
图1示出了根据本发明的在袋生产机器中的密封系统的实施例,
图2示出了图1的密封系统的馈料区段,
图3示出了图1的密封系统的穿孔站,
图4A示出了图1的密封系统的配件密封站,
图4B示出了图4A的配件密封站的特写图,
图5A示出了图1的密封系统的侧接缝密封站和底部区域密封站,
图5B示出了图5A的侧接缝密封站的特写图,
图5C示出了图5A的底部区域密封站的特写图,
图6示出了图1的密封系统的膜材料驱动站,
图7示出了图1的密封系统的切割站,
图8示出了图4A中的配件密封站的钳爪,
图9示出了图5A中的侧接缝密封站的钳爪,
图10示出了图5A中的底部区域密封站的钳爪,
图11示出了图1中的密封系统的示意图,
图12示意性示出了连续运动密封站的操作,
图13示意性示出了图8的感受器元件和感应器,
图14示意性示出了包括感受器元件和感应器的钳爪的横截面,
图15示意性示出了包括感受器元件、感应器和感受器元件的弹性背衬层的钳爪的横截面,以及
图16A、图16B、图16C示意性示出了由图8的钳爪和与感受器元件的相互作用生成的电磁场。
在整个附图中,相同的附图标记用于指代对应部件或具有对应功能的部件。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的密封系统的实施例,其用附图标记1指代。沿着直线路径(T)观察,密封系统1包括第一密封站、第二密封站和第三密封站,其分别地被实现成配件密封站10、侧接缝密封站20和底部区域密封站30。
密封站10、20、30被串联设置,每个密封站均被构造成将由可热密封膜材料,优选地无金属可热密封膜材料(例如单一聚合物可热密封膜材料)制成的壁101彼此叠合地热密封到另一个由可热密封膜材料,优选地无金属可热密封膜材料(例如单一聚合物可热密封膜材料)制成的壁102上且热密封到配件(如果存在的话)上,以便均在生产袋100时产生相应密封区域。
在配件密封站10处,塑料配件150被放置在壁101、102之间。经由两个相邻轨91从配件存储器90供给配件150。因此,两个配件150被同时地放置在壁101、102之间的两个相应未结合边缘区域中。在本实施例中,配件被实现为用于从袋100排出产品的喷口150。
在配件密封站10处,在其附接部分151在叠合壁101、102之间的情况下密封塑料配件150。一直到该密封,两个壁101、102还没有抵靠彼此被密封。因此,壁可以被简单地保持成相距彼此一定距离以用于接收配件150。在密封之后,配件150在壁101、102之间保持就位。
根据本实施例,配件密封站10被构造成借助于两组配件密封钳爪基本同时地将两个配件150密封在壁101、102之间的两个相应区域之间。
侧接缝密封站20被构造成热密封一串仍互连的袋10中的相邻袋的两个相邻侧区域,以便建立袋100的侧或竖直密封。在本实施例中,在底部角撑板袋100中的侧密封跨过三重点,在此,角撑板部分的顶部邻接袋100的侧面。
根据本实施例,侧接缝密封站20被构造成借助于两组侧密封钳爪同时地产生在壁101、102之间的两个侧密封。
底部区域密封站30被构造成产生袋100的底部角撑板密封,例如在袋100的相对侧边缘内的底部密封。根据这种实施例的密封系统被构造成提供仅使用单个热脉冲就能够建立袋100的整个底部角撑板密封,从而提供底部角撑板的快速且可靠的密封。
根据本实施例,底部区域密封站30被构造成借助于两组底部角撑板区域密封钳爪同时热密封两个底部角撑板区域。
密封系统包括具有卷搬运站40的馈料区段,其适于接收多卷可热密封膜材料。当沿着直线路径(T)观察时,卷搬运站40位于密封站10、20、30上游。馈料区段被构造成分配从卷展开的单一聚合物可热密封膜材料的叠合壁101、102。
密封系统1形成袋生产机器的一部分,该袋生产机器进一步包括馈料区段,其适于且操作成将由卷搬运站40分配的膜材料形成为一串互连袋100,每个袋100在其底部区域处均具有底部角撑板,其由在袋100的三重点下方的两个折叠底部凸角来形成。
馈料区段进一步包括折叠站50,其位于卷搬运站40下游且被构造成将从单个卷分配的膜材料折叠成具有底部角撑板的两个叠合壁101、102。
密封系统1进一步包括膜材料驱动站60,其被构造成沿着直线(例如水平)路径(T)以恒定速度拉动要被密封的可热密封膜材料的壁101、102,所述路径沿着折叠站50和密封站10、20、30延伸。沿着直线路径(T)观察,驱动站60位于密封站10、20、30下游。
在驱动站60下游,提供切割站70,其被构造成进行一个或更多个切割以成形且部分分开袋100。
密封系统1进一步包括穿孔站45,其沿着路径(T)位于卷搬运站40和折叠站50之间,如图2最佳所示。穿孔站45被构造成给膜材料穿出孔洞,以便使得底部角撑板的两个凸角能够抵靠彼此密封。这通过贯穿孔洞来实现,其确保了在膜材料折叠之后角撑板的外壁将直接面对彼此。
穿孔站45在图3中被更具体示出,并且包括框架部分46,该框架部分46被固定地附接到密封系统1的静止框架并且被构造成也保持静止。框架部分46包括在细长方向上延伸的多个直线圆柱形引导轴47。圆柱形引导轴47被固定地附接到框架部分46且因此也被构造成保持静止。穿孔站45包括一组穿孔钳爪48,其借助于滑动轴承49被可滑动地附接到圆柱形引导轴47。滑动轴承49均围绕圆柱形引导轴47并且被构造成仅允许在穿孔钳爪48和框架部分46之间沿着穿孔路径(P)的相对运动,例如在水平方向上对准。穿孔路径(P)平行地对准于邻近穿孔站45的膜材料的路径。
在本实施例中,密封系统1包括穿孔站45的运动装置(图2和图3中未示出)以用于使得穿孔钳爪48相对于框架部分46沿着所述路径与连续运动的膜材料同步运动。
折叠站50包括多个辊51以便在适当方向上引导展开的膜材料。在辊51的下游,折叠站50包括第一折叠板52以便将膜材料折叠成两个叠合壁101、102。在第一折叠板52下游,折叠站50包括第二折叠板52以便将叠合壁101、102的相应底部部分折叠成在袋100的三重点下方的两个折叠底部凸角。
在图4A和图4B中,更具体地示出了配件密封站10。配件密封站10被构造成在由可热密封膜材料制成的相对的第一和第二壁101、102之间的未结合边缘区域中热密封具有附接部分151的塑料配件150,借助于彼此相邻定位的两个轨91朝向配件密封站10供给配件150。在每个轨91的端部处,提供相应的伺服操作的门92以便将配件150在每个轨91的端部处保持就位。
在袋100的要被热密封的一个或更多个其它区域的密封之前,在相对壁101、102之间的未结合边缘区域中首先热密封配件150的优点在于,叠合膜材料壁101、102易于分离,以便将配件150的附接部分151引入这个开口边缘区域中。在本实施例中,借助于楔形构件来完成这个边缘区域的分离,该楔形构件被静止设置并且在到达用于插入配件的位置之前分离边缘区域中的壁101、102。
密封系统1进一步包括两个配件插入器93,其位于配件密封站10上方并且被构造成均拾取在伺服操作的门92处的配件150,例如该门92之后打开。每个配件插入器93被构造成使得配件150的其附接部分151处于在可热密封膜材料的第一壁101和可热密封膜材料的第二壁102之间的未结合边缘区域中。为此,配件插入器93被构造成在抓持配件150的同时执行旋转运动。因此,在其附接部分处于壁101、102之间的情况下降低配件。
配件密封站10包括第一钳爪11和第二钳爪12,可热密封膜材料的壁101、102被设置在第一钳爪11和第二钳爪12之间。两个第一钳爪11、11’被设置成挨着彼此并且与两个第二钳爪12、12’(图4A和图4B中不可见)对置。在图8中,更具体地示出了配件密封站10的一个钳爪11,这将在之后被描述。每个第一钳爪11具有被构造成接触第一壁101的相应边缘区域的第一前表面,并且每个第二钳爪12具有被构造成接触第二壁102的相应边缘区域的第二前表面。
配件密封站10进一步包括两个致动器装置13(例如当前被实现成伺服马达)以用于使得钳爪11、12相对于彼此在打开位置和夹持位置之间运动。致动器装置13中的第一个被构造成移动第一组钳爪11、12,并且致动器装置13’中的第二个被构造成移动第二组钳爪11’、12。每个致动器装置13均被构造成将其第一钳爪11和第二钳爪12保持在闭合位置达相应的夹持持续时间。致动器装置13、13’被构造成彼此独立地操作,这意味着第一组钳爪11、12可以独立于第二组钳爪11’、12’在打开和夹持位置之间运动。
配件密封站10进一步包括冷却装置14,其被构造成连续地冷却第一钳爪11和第二钳爪12二者。
配件密封站10被构造成使用每组钳爪11、12执行脉冲密封循环。每个致动器装置13被构造成使得其第一钳爪11和第二钳爪12运动到夹持位置,以致叠合的第一壁101和第二壁的区域被第一钳爪11和第二钳爪12抵靠彼此夹持。配件密封站10被构造成,在夹持位置中,暂时地给每个感受器元件充能以便产生由每个感受器元件元件发射的热脉冲。热脉冲将第一壁101和第二壁102的区域密封到彼此。在终止给感受器元件充能之后,通过冷却装置14冷却第一钳爪11和第二钳爪12二者,例如因为它们被连续冷却。每个致动器装置13被构造成在已经冷却了感受器元件之后将其第一钳爪11和第二钳爪12移动到打开位置。在配件密封站10的钳爪11、12和可热密封膜材料的壁101、102正在夹持位置中被冷却时,当钳爪11、12被置于其打开位置时它们的温度相对较低。
配件密封站10的钳爪11、12被可滑动地设置在密封系统1中。密封系统1还包括在细长方向上延伸的多个下部直线引导器3。下部直线引导器3在其下部区域处被固定地附接到密封系统1的静止框架2并且被构造成也保持静止。钳爪11、12借助于滑动轴承被可滑动地附接到下部直线引导器3,每个所述滑动轴承围绕直线引导器并且被构造成仅允许在钳爪11、12和框架2之间沿着膜材料的直线路径(T)在水平方向上的相对运动。
配件密封站10进一步包括运动装置15,其被构造成在脉冲密封循环期间使得其第一钳爪11和第二钳爪12与要被密封的连续运动的壁101、102(例如当被夹持在钳爪11、12之间时)同步地往复运动。在本实施例中,往复运动指的是钳爪11、12的前后运动,在此期间钳爪11、12停止在冲程结束处以便在相反方向上向回运动。在配件密封站10处,通过热脉冲持续时间和夹持冷却持续时间的和乘以叠合壁101、102的速度来确定组合的冲程长度。
在操作期间,一旦配件150被插入在叠合壁101、102之间,配件密封站10的钳爪11、12就被致动器装置13移动到夹持位置。此时,配件150的附接部分151变成被夹持在壁101、102之间,例如在配件密封站10的钳爪11、12之间。因此,在密封期间配件150与壁101、102和钳爪11、12一起沿着直线路径(T)运动。
在配件密封站10下游,提供侧接缝密封站20来热密封相邻袋100的两个相邻侧区域,如图5A和图5B最佳示出的。类似于配件密封站10,侧接缝密封站20包括第一钳爪21和第二钳爪22,可热密封膜材料的壁101、102被设置在第一钳爪21和第二钳爪22之间。两个第一钳爪21、21’被设置成挨着彼此并且与两个第二钳爪22、22’(图5A和图5B中仅可见其中一个22)对置。在图9中,更具体地示出了侧接缝密封站20的一个钳爪21,这将在之后被描述。每个第一钳爪21具有被构造成接触第一壁101的相应侧区域的第一前表面,并且每个第二钳爪22具有被构造成接触第二壁102的相应侧区域的第二前表面。
侧接缝密封站20进一步包括致动器装置23(例如当前被实现成伺服马达)以用于使得钳爪21、22相对于彼此在打开位置和夹持位置之间运动。第一钳爪21、21’被附接到彼此以便一起运动,并且第二钳爪22、22’被附接到彼此以便也一起运动。
侧接缝密封站20进一步包括冷却装置24,其被构造成连续地冷却第一钳爪21和第二钳爪22二者。
侧接缝密封站20被构造成使用每组钳爪21、22来执行脉冲密封循环,这类似于在配件密封站10中发生的脉冲密封循环。不过,在侧接缝密封站20中,在每两个相邻袋100之间产生一个侧密封,例如竖直密封。从而,每组钳爪21、22被构造成产生单个侧密封,这意味着同时产生两个侧密封,例如每组钳爪产生一个。
侧接缝密封站20的钳爪21、22被可滑动地设置在密封系统1中。密封系统1随之包括在细长方向上延伸的多个上部直线引导器4。上部直线引导器4其上部区域处被固定地附接到的静止框架2,并且被构造成保持静止。钳爪21、22借助于滑动轴承被可滑动地附接到上部直线引导器4,每个所述滑动轴承围绕直线引导器并且被构造成仅允许在钳爪21、22和框架2之间沿着膜材料的直线路径(T)在水平方向上的相对运动。
侧接缝密封站20也包括运动装置25(图5A和图5B中不可见),其被构造成在脉冲密封循环期间使得其第一钳爪21和第二钳爪22与要被密封的连续运动的壁101、102(例如当被夹持在钳爪21、22之间时)同步地往复运动。在本实施例中,往复运动指的是钳爪21、22的前后运动,在此期间钳爪21、22停止在冲程结束处以便在相反方向上向回运动。在侧接缝密封站20处,通过热脉冲持续时间和夹持冷却持续时间的和乘以叠合壁101、102的速度来确定组合的冲程长度。
在侧接缝密封站20下游,提供底部区域密封站30来热密封袋100的底部区域,如图5A和图5C最佳示出的。类似于侧接缝密封站20,底部区域密封站30包括第一钳爪31和第二钳爪32,可热密封膜材料的壁101、102被设置在第一钳爪31和第二钳爪32之间。两个第一钳爪31、31’被设置成挨着彼此并且与两个第二钳爪32、32’(图5A和图5C中仅可见其中一个32)对置。在图10中,更具体地示出了底部区域密封站30的一个钳爪31,这将在之后被描述。每个第一钳爪31具有被构造成接触第一壁101的相应底部角撑板区域的第一前表面,并且每个第二钳爪32具有被构造成接触第二壁102的相应底部角撑板区域的第二前表面。
底部区域密封站30进一步包括致动器装置33(例如当前被实现成伺服马达)以用于使得钳爪31、32相对于彼此在打开位置和夹持位置之间运动。第一钳爪31、31’被附接到彼此以便一起运动,并且第二钳爪32、32’被附接到彼此以便也一起运动。
底部区域密封站30进一步包括冷却装置34,其被构造成连续地冷却第一钳爪31和第二钳爪32二者。
底部区域密封站30被构造成使用每组钳爪31、32来执行脉冲密封循环,这类似于在侧接缝密封站20处发生的脉冲密封循环。不过,在底部区域密封站30中,针对每个单独袋100,独立地产生底部区域密封,例如底部角撑板密封。从而每组钳爪被构造成产生单个底部区域密封,这意味着同时产生两个底部区域密封,例如每组钳爪产生一个。
两组钳爪31、32沿着路径(T)彼此相隔较宽,例如其之间具有袋宽度的距离,这被用于防止两组钳爪31、32的感受器元件之间的干扰。总之,底部区域密封站30横跨四个袋100,每个脉冲密封循环中密封其中两个。
底部区域密封站30的钳爪31、32被可滑动地设置在密封系统1中。钳爪31、32借助于滑动轴承被可滑动地附接到下部直线引导器3,每个所述滑动轴承围绕直线引导器并且被构造成仅允许在钳爪31、32和静止框架2之间沿着膜材料的直线路径(T)在水平方向上的相对运动。
底部区域密封站30也包括运动装置35(图5A和图5C中不可见),其被构造成在脉冲密封循环期间使得其第一钳爪31和第二钳爪32与要被密封的连续运动的壁101、102(例如当被夹持在钳爪31、32之间时)同步地往复运动。在本实施例中,往复运动指的是钳爪31、32的前后运动,在此期间钳爪31、32停止在冲程结束处以便在相反方向上向回运动。在底部区域密封站30处,通过热脉冲持续时间和夹持冷却持续时间的和乘以叠合壁101、102的速度来确定组合的冲程长度。
在底部区域密封站30下游,密封系统包括修剪站55,其被构造成修剪一串仍互连的袋中的袋100的上和下角隅,以便成形袋100的轮廓。修剪站55的修剪装置56,例如冲孔或开槽装置,以基本等同于配件密封站10和底部区域密封站30的方式被可滑动地设置在下部直线引导器3上,并且包括专用运动装置以便使得修剪装置56相对于下部直线引导器3滑动。修剪站55进一步包括具有真空源和多个真空软管57的真空收集系统,其被构造成从修剪装置56移走袋100的被剪掉的件。
在修剪站55下游,密封系统1包括膜材料驱动站60,其具有在密封壁101、102的相对侧上的辊61。相对辊61被构造成在其之间夹持壁101、102,并且被构造成例如借助于电动马达62被驱动以便在辊61滚动时拉动壁101、102。
构造成使袋100单独化的切割站70位于驱动站60下游,例如在一串互连袋100中不存在拉伸拉力的位置处。切割站70包括轴向间隔开的多组(这里两组)一个或更多个移动切割刀片。在此,每组均包括面向仍是互连的一串袋的形式的密封袋的第一壁101的第一刀片71和面向该密封袋的第二壁102的第二刀片72。刀片71、72被构造成在相邻袋100的密封侧区域之间进行切割。在切割期间,刀片71、72朝向彼此运动以便切割每个袋100,例如通过在刀片71、72之间的剪刀状剪切动作。
切割站70进一步包括致动器装置73(例如当前被实现成伺服马达)以用于使得刀片71、72相对于彼此运动来实现切割动作。为了实现刀片71、72的运动,致动器装置73经由旋转轴74和摇杆机构76被连接到刀片71、72。第一刀片71、71’被附接到彼此以便一起运动,并且第二钳爪72、72’被附接到彼此以便也一起运动。
切割站70被构造成执行切割动作,从而切断一串互连袋100以便使得袋100单独化。
图6示出了被构造成抓持每个袋100的袋抓持器120。例如,袋抓持器120被构造成将袋100转移到机器的填充区段,例如以用于填充并给被填充的袋100加盖。在另一实施例中,袋抓持器120将袋输送到运输轨,其中配件滑动到轨中以便给袋分组。
在所示示例中,使用每组相对刀片71、72来产生每次切割。从而每组刀片被构造成产生单个竖直侧切割,这意味着同时产生两个竖直侧切割,例如每组刀片产生一个。因此,利用每个切割循环获得了两个分离的单独袋100。
切割站70的刀片71、72被可滑动地设置在机器中。机器随之包括在轴向方向上延伸的一个或更多个直线引导器5。直线引导器5被固定到静止框架2。钳爪71、72被安装在滑动器上,该滑动器被可滑动地安装在直线引导器5上。
切割站70也可以包括运动装置,其被构造成例如至少在制造切割的同时使得刀片71、72与连续运动的袋100同步地往复运动。在本实施例中,往复运动指的是刀片71、72的前后运动,在此期间刀片71、72停止在冲程结束处以便在相反方向上向回运动。
参考图8,示出了每个配件密封钳爪11具有限定凹槽112的前表面111,该凹槽112被构造成在其中接收配件150的附接部分151的一半。第一前表面111在相应的凹入面112的相对侧上且邻接所述凹入面112进一步限定共面面部分113。钳爪11的前表面111通过可脉冲加热构件形成,该可脉冲加热构件被实现成感受器元件114且被耐热不粘覆盖物覆盖。感受器元件114沿着相应前表面111的凹入面部分112和共面面部分113延伸。在操作中,配件150被定位成其附接部分151在由可热密封的膜材料制成的相对的第一和第二壁101、102之间处于未结合边缘区域中。
每个钳爪11具有感受器元件114,其包括导电材料并且具有背离相应前表面111的后侧。每个钳爪11进一步包括与感受器元件114电绝缘的感应器115。感应器115包括细长感应器区段,其在感受器元件114的后侧处沿着相应前表面111延伸,这使得感受器115在图8中不可见。
配件密封站10包括高频电流源16,其经由相应联接器端子117被连接到配件密封站10的第一钳爪11、11’和第二钳爪12、12’中的每个的感应器115。配件密封站10被构造成使得,在脉冲密封循环中,其电流源16被操作成将高频电流暂时地馈送到配件密封站10的感应器115,从而使用感应器115生成高频电磁场。高频电磁场在相应感受器元件114中感生涡电流,从而生成由感受器元件114发射的热脉冲,热脉冲将壁101、102的边缘区域密封到配件150的附接部分151并将其密封到彼此。
配件密封站10的钳爪11被构造成例如具有长度(L),以致通过钳爪11的操作在一个循环中密封其中插入有配件150的整个未结合边缘区域。因此两个配件被固定在边缘区域中且整个边缘区域被密封和闭合。
配件密封钳爪11通过配件密封站10的冷却装置14进行冷却并且包括两个冷却导管118,例如用于将冷却剂向钳爪11引导的一个进入导管和从钳爪11引走冷却剂的一个离开导管。冷却装置14包括静止安装的泵送和热交换器系统,其被连接到冷却导管118,并且冷却装置14被构造成建立例如在整个脉冲密封循环期间冷却剂(例如水)通过冷却导管118的连续循环。
图9示出了侧接缝密封站20的密封钳爪21。这个侧密封钳爪21具有基本平坦的前表面211以接触壁101、102的侧区域,例如两个相邻互连袋100的侧区域。前表面211通过可脉冲加热构件形成,该可脉冲加热构件被实现成感受器元件214且被耐热不粘覆盖物覆盖。
每个钳爪21具有感受器元件214,其包括导电材料并且具有背离相应前表面211的后侧。每个钳爪21进一步包括与感受器元件214电绝缘的感应器215。感应器215包括两个细长感应器区段216,其在感受器元件214的后侧处沿着相应的前表面211延伸。感应器215不长于感受器元件214并且突出到感受器元件214下方,从而示出两个平行的感应器区段216。
侧接缝密封站20包括高频电流源26,其经由相应联接器端子217被连接到侧接缝密封站20的第一钳爪21、21’和第二钳爪22、22’中的每个的感应器215。侧接缝密封站20被构造成使得,在脉冲密封循环中,其电流源26被操作成将高频电流暂时地馈送到侧接缝密封站20的感应器215,从而使用感应器215生成高频电磁场。高频电磁场在相应感受器元件214中感生涡电流,从而生成由感受器元件214发射的热脉冲。热脉冲使得壁101、102的侧区域连接到彼此以便形成侧密封,例如袋100的竖直侧密封。
侧密封钳爪21通过侧接缝密封站20的冷却装置24进行冷却并且包括两个冷却导管218,例如用于将冷却剂向钳爪21引导的一个进入导管和从钳爪21引走冷却剂的一个离开导管。冷却装置24包括静止安装的泵送和热交换器系统,其被连接到冷却导管218,并且冷却装置24被构造成建立例如在整个脉冲密封循环期间冷却剂(例如水)通过冷却导管218的连续循环。
在图10中,示出了底部区域密封站30的密封钳爪31。这个底部区域密封钳爪31具有基本平坦的前表面311以接触壁101、102的底部区域,例如接触袋100的底部角撑板区域。前表面311通过可脉冲加热构件形成,该可脉冲加热构件被实现成感受器元件314且再此被耐热不粘覆盖物覆盖。
感受器元件314具有弯曲形状,其中感受器元件314的侧边缘位于感受器元件314的中央区域上方。袋100的密封底部角撑板区域的形状由感受器元件314的形状决定,这导致本感受器元件314被构造成提供弯曲的底部角撑板密封。这个弯曲的底部角撑板密封朝向每个袋100的两侧朝向在袋100的每个侧边缘处存在的三重点向上弯曲。在三重点上方,第一壁101和第二壁102直接彼此接触并且在三重点下方,两个角撑板部分位于第一壁101和第二壁102之间。
每个钳爪31具有感受器元件314,其包括导电材料并且具有背离相应前表面311的后侧。每个钳爪31进一步包括与感受器元件314电绝缘的感应器315。感应器315包括两个细长感应器区段316,其在感受器元件314的后侧处沿着相应的前表面311延伸。感应器315比感受器元件314更宽,并且在其侧边缘处突出超出感受器元件314,从而显示出两个平行的感应器区段316。
底部区域密封站30包括高频电流源36,其经由相应联接器端子317被连接到底部区域密封站30的第一钳爪31、31’和第二钳爪22、32’中的每个的感应器315。底部区域密封站30被构造成使得,在脉冲密封循环中,其电流源36被操作成将高频电流暂时地馈送到底部区域密封站30的感应器315,从而使用感应器315生成高频电磁场。高频电磁场在相应感受器元件314中感生涡电流,从而生成由感受器元件314发射的热脉冲,热脉冲使得壁101、102的侧区域连接到彼此以便形成底部区域密封,例如袋100的底部角撑板密封。
底部区域密封站30的钳爪31被构造成例如具有长度(L’),该长度对应于例如沿路径(T)观察的袋的宽度,以致通过钳爪31的操作在一个循环中密封袋100的整个未结合底部角撑板区域。
底部区域密封钳爪31通过底部区域密封站30的冷却装置34进行冷却并且包括两个冷却导管318,例如用于将冷却剂向钳爪31的引导一个进入导管和从钳爪31引走冷却剂的一个离开导管。冷却装置34包括静止安装的泵送和热交换器系统,其被连接到冷却导管318,并且冷却装置34被构造成建立例如在整个脉冲密封循环期间冷却剂(例如水)通过冷却导管318的连续循环。
供给到感应器115、125、215、225、315、325的电流的频率是在100 kHz和1 MHz之间,例如在250 kHz和750 kHz之间。
供给到感应器115、125、215、225、315、325的电流的幅值是在20 A和600 A之间。
以幅值在40 V和500 V之间的电压将电流供给到感应器115、125、215、225、315、325。
每个密封站10、20、30均被构造成使用其感受器元件114、124、214、224、314、324提供热密封脉冲。
可热密封膜材料优选地是无金属膜材料,例如具有由聚乙烯(PE)(例如低密度聚乙烯(LDPE))构成的多个层的单一聚合物膜。
在膜材料中,优选地,不存在任何金属层。然而,膜材料可以包括非金属屏障层,例如一层乙烯乙烯醇(EVOH)作为氧屏障。例如,提供EVOH层作为在聚乙烯(PE)的外层和内层之间的中间层。
配件150优选地已经由与袋100的壁101、102相同类型的聚合物模制,以便增强回收利用,例如由聚乙烯(PE)材料,例如由高密度聚乙烯(HDPE)模制。
热脉冲温度与密封温度(例如可热密封膜材料和/或配件150的熔化温度)之间的差被称为δ-T或δ温度。优选地,δ-T小于200 ℃,优选地小于100 ℃,例如小于50 ℃。
在实际实施例中,在壁101、102由具有大约110 ℃的熔化温度的低密度聚乙烯(LDPE)制成的情况下,热脉冲温度被设定在300 ℃以下,优选地在200 ℃以下,例如在150℃。
膜材料可以被预打印,例如在由具有感受器元件114、124、214、224、314、324的密封站10、20、30的相应钳爪11、12、21、22、31、32接触的侧面上例如提供表面打印。如解释的,本发明方法对于在膜上的打印是无害的。
在实施例中,热脉冲持续时间处于10和1000毫秒之间,例如在20和500毫秒之间,例如在75和400毫秒之间。如这里解释的,密封站10、20、30之间的热脉冲持续时间可以是不同的。
循环包括紧随着热脉冲阶段的夹持冷却阶段,在该夹持冷却阶段期间钳爪11、12、21、22、31、32被维持在夹持位置。在实际实施例中,夹持冷却阶段可以具有在200和800毫秒之间,例如在300和600毫秒之间的持续时间。如这里解释的,密封站10、20、30之间的夹持冷却阶段持续时间可以是不同的。
在密封系统1中,对于每个密封站10、20、30而言,热脉冲持续时间和夹持冷却阶段持续时间可以被独立地设定。
图11示出了图1中所示且在上文所述的密封系统1的示意图,其中省略了穿孔站和修剪站。
密封系统1包括控制单元6,其与密封站10、20、30相关联,例如被电连接到密封站10、20、30。控制单元6针对每一个密封站10、20、30独立地被构造成控制通过其至少一个感受器元件114、124、214、224、314、324进行的热密封,例如以便控制热脉冲强度和/或持续时间。此外,控制单元6针对每一个密封站10、20、30独立地被构造成控制致动器装置13、23、33以用于使得第一钳爪11、21、31和第二钳爪12、22、32相对于彼此在打开位置和夹持位置之间运动以控制夹持持续时间,例如以便控制夹持冷却持续时间。
密封系统1的控制单元6被构造成控制每个密封站10、20、30的脉冲加热和/或冷却,这使得能够准确地控制脉冲密封循环期间的温度曲线并且可以导致通过每个密封站10、20、30产生的可靠且可重现的密封。每个密封站10、20、30的每个参数(例如被馈送到感应器的用于热密封脉冲的电流、热密封脉冲的持续时间、冷却剂温度、冷却速率、夹持冷却持续时间、夹持力、夹持持续时间和/或钳爪11、12、21、22、31、32的返回运动的持续时间)可以被单独控制,并且独立于可热密封膜材料的叠合壁101、102沿着密封站10、20、30运动的速度并且独立于完整的脉冲密封循环的整体循环持续时间。
控制单元6与每个密封站10、20、30的致动器装置13、23、33相关联,并且针对每一个密封站10、20、30独立地被构造成控制致动器装置13、23、33将第一钳爪11、21、31和第二钳爪12、22、32保持在打开位置和/或夹持位置达特定预定时间段。
控制单元6还针对每个密封站10、20、30独立地被构造成控制致动器装置13、23、33以便在处于夹持位置的第一钳爪11、21、31和第二钳爪12、22、32之间施加预定夹持力。控制单元6能够独立地为每个密封站10、20、30确定将钳爪保持在夹持位置的夹持力。对于一个密封站,夹持力的预定量可以大于对于另一个密封站,这意味着提高了密封不同类型的袋100的灵活性。
控制单元6与每个冷却装置14、24、34相关联,并且针对每一个密封站10、20、30独立地被构造成控制通过其冷却装置14、24、34进行的冷却。
每个密封站10、20、30均包括在其第一钳爪11、21、31和其第二钳爪12、22、32中的温度传感器,其被链接到控制单元6并且被构造成感测并输出相应钳爪11、12、21、22、31、32的实际温度。控制单元6被构造成基于温度传感器的输出来控制加热和/或冷却。温度传感器被构造成输出钳爪11、12、21、22、31、32的峰值温度,例如从而代表每个脉冲循环周期的钳爪温度的峰值。控制单元6被构造成确定何时发现钳爪11、12、21、22、31、32的温度低于所需温度水平,以便增加该钳爪的相应感受器元件进行的加热输入,或者当钳爪的温度过高时减少加热输入。
控制单元6被构造成调整沿着相应钳爪11、12、21、22、31、32循环的冷却剂的温度和流率,例如基于钳爪11、12、21、22、31、32中的温度传感器的输出来调整。通过控制温度和流率,控制单元6能够控制冷却装置14、24、34的冷却功率,例如以便实现最佳地适于要进行的密封类型的冷却曲线。
每个冷却装置14、24、34包括冷却剂温度传感器来感测并输出在冷却装置14、24、34中的冷却剂的实际温度并且包括冷却剂流传感器来感测并输出在冷却装置14、24、34中的冷却剂的流率。控制单元6被连接到这些冷却剂温度传感器和冷却剂流传感器,并且进一步被构造成基于冷却剂温度传感器和冷却剂流传感器的输出来调整沿着相应钳爪11、12、21、22、31、32循环的冷却剂的温度和流率。控制单元6被构造成确定何时发现冷却剂的温度高于所需温度水平,以便降低朝向该相应钳爪泵送的冷却剂的温度,或者增加朝向该相应钳爪的冷却剂的流率。
控制单元6与每个密封站10、20、30的电流源16、26、36相关联,并且针对每一个密封站10、20、30独立地且单独地被构造成调整被馈送到感应器115、215、315的电流,例如基于在钳爪11、12、21、22、31、32中的温度传感器的输出进行调整。调整电流源16、26、36可以包含调整电流的幅值、电流的持续时间和/或电流的频率,以便控制由相应感应器115、215、315生成的电磁场,从而控制来自相应感受器元件114、214、314的涡电流和热脉冲。
控制单元6可以被构造成考虑到预热钳爪11、12、21、22、31、32来控制高频电流源16、26、36。控制单元6被构造成控制在钳爪11、12、21、22、31、32在夹持位置中运动之前借助于感受器元件114、214、314的预热,并且/或者控制在钳爪11、12、21、22、31、32处于夹持位置中的同时借助于感受器元件114、214、314的预热。
控制单元6与每个密封站10、20、30的运动装置15、25、35相关联,并且针对每一个密封站10、20、30独立地被构造成控制运动装置15、25、35以用于使得第一钳爪11、21、31和第二钳爪12、22、32与连续运动的壁101、102同步地运动。当前独立控制每个运动装置15、25、35使得每个相应密封站10、20、30的每组钳爪11、12、21、22、31、32能够与壁101、102一起运动经过不同的冲程长度。
控制单元6被构造成控制第一密封站10的运动装置15、第二密封站20的运动装置25和第三密封站30的运动装置35,以便调整第一密封站10的第一钳爪11和第二钳爪12相对于第二密封站20的第一钳爪21和第二钳爪22的位置和/或相对于第三密封站30的第一钳爪31和第二钳爪32的位置的位置,以便调整在它们之间沿着直线路径(T)的相互距离。
每个密封站10、20、30均包括位置传感器,例如在其第一钳爪11、21、31和其第二钳爪12、22、31中的光学位置传感器,其被链接到控制单元6并且被构造成感测并输出相应钳爪11、12、21、22、31、32的位置,例如相对于固定参考且相对于可热密封膜材料的壁101、102的位置。控制单元6被构造成基于位置传感器的输出来控制运动装置15、25、35。
控制单元6与膜材料驱动站60的电动马达60相关联,并且被构造成控制电动马达60的致动以启用或停用所述一个或更多个膜驱动辊61并且控制通过电动马达62使得辊61旋转的速度,以便例如控制被施加在膜材料的壁101、102上的拉力以及在卷搬运站40中具有膜材料的卷的展开。
控制单元6被连接到切割站70的致动器装置73,并且被构造成控制致动器装置73导致的切割刀片71、72的运动,以便控制将膜材料的壁101、102切割成分开的单个袋100。
控制单元6进一步被连接到切割站70的运动装置75,并且被构造成控制运动装置75以用于使得切割站70的刀片71、72与连续运动的袋100同步运动。切割站70的运动能够被单独控制,以便对应于运动的袋100的速度,这使得能够使用同一切割站70切割许多不同类型的袋100。
控制单元6被构造成借助于反馈型控制机构进行控制,以致在第一脉冲密封循环期间的测量值形成控制用于随后的脉冲密封循环的脉冲加热、冷却和钳爪11、12、21、22、31、32的运动的基础。在较早脉冲密封循环期间的测量参数从而被用作控制之后的脉冲密封循环的基础。
控制单元6进一步被构造成记录密封参数,诸如用于脉冲加热、冷却和钳爪11、12、21、22、31、32的运动的一个或更多个实际设定。通过记录密封参数,可以在之后检索在哪个特定设定下进行了哪个密封,例如哪个袋100的密封。
控制单元6具有存储器7,其中针对多种不同密封构造,例如针对多种不同类型的袋100,存储代表借助于电流源16、26、36加热的感受器元件114、214、314、冷却装置14、24、34、致动器装置13、23、33、73和运动装置15、25、35、75的设定的相应数据集。针对每种不同的密封构造,数据集包括用于每个密封站10、20、30的参数曲线。参数包括:用于每个感受器元件114、214、314的密封温度、加热速率和加热持续时间;用于每个冷却装置14、24、34的冷却温度、冷却速率和冷却持续时间;用于每个致动器装置13、23、33、73的夹持力、夹持持续时间和切割动作;以及用于每个运动装置15、25、35、75的钳爪11、12、21、22、31、32或刀片71、72的加速、速度、开始位置、停止位置和返回运动的持续时间。
密封系统1进一步包括触摸屏8,其被构造成在其上以图形形式显示选定的密封构造,例如代表尺寸和温度的一个或更多个图形。触摸屏8显示使得机器操作者能够查看相应的参数,并可以方便地验证密封系统1是否已经被正确设立,例如用于正确的密封构造。
触摸屏8进一步允许机器操作者选择密封构造,例如袋类型,根据该密封构造,控制单元6被构造成相应地选择适当的数据集。这有助于密封系统1的灵活性并且使得能够在用于不同类型的袋100的参数之间方便地切换,所有均具有用于脉冲加热、冷却、致动器装置13、23、34、73和运动装置15、25、35、75的不同参数,以便使用同一密封系统1进行密封,而不需要对密封系统1进行复杂的修改。当在不同密封构造之间进行切换时不需要更换钳爪11、12、21、22、31、32,因为经由控制单元6自动地设定所有参数。
在图12中,借助于步骤(a)-(e)示意性示出了第一袋壁101和第二袋壁102的顶部边缘区域的脉冲密封。
在所示实施例中,密封站200包括第一钳爪210和第二钳爪220。在生产袋期间,袋壁101、102沿着直线路径(T)在图12中从左向右例如以恒定速度连续运动。例如,在实践中,具有可热密封膜材料制成的两个相对壁(例如具有底部角撑板)的连续卷带沿着直线路径在密封装置的钳爪210、220之间被拉动。因此,要被制成的袋的袋壁101、102仍然使用邻接袋壁互连,例如作为一串仍互连的袋。
密封站200被构造成至少在密封循环期间,例如当壁101、102被夹持在钳爪210、220之间时沿着直线路径(T)与袋壁101、102一起运动。
循环开始于步骤(a),其被示于图12的左侧。第一钳爪210和第二钳爪220最初处于与袋壁101、102隔开的位置处,所述袋壁101、102可以仍然在上部区域中稍稍打开。
一旦第一致动器装置201操作,则第一钳爪210朝向其夹持位置运动,其中第一钳爪210开始接触第一袋壁101。类似地,第二钳爪220通过第二致动器装置202朝向其夹持位置运动,其中第二钳爪220开始接触第二袋壁102。在相应夹持位置中,第一袋壁101和第二袋壁102在沿着上边缘要形成的接缝的区域中轻轻夹持到彼此上。夹持是轻轻的,因为在密封过程中不涉及压力。
之后,在步骤(b)期间,钳爪210、220保持在其相应的夹持位置并且与袋壁101、102一起运动。步骤(b)是脉冲密封步骤,在其期间在第一感应器211和第二感应器221中提供电磁场,以便在第一感受器212和第二感受器222中感生相应热脉冲。
在热脉冲的影响下,第一袋壁101和第二袋壁102沿着接缝彼此局部熔合,以便将袋壁101、102抵靠彼此密封。
在步骤(c)期间,不再提供热脉冲,因为感应器不再被充能,但是钳爪210、220仍保持在其夹持位置。冷却流体循环通过钳爪210、220中的导管214。优选地,在过程的所有步骤(a)-(e)期间可以持续冷却流体的这种供给。因此,也从被密封的袋100移除热。
在步骤(d)期间,第一钳爪210和第二钳爪220运动远离彼此到打开位置。因此,被密封的袋100可以被进一步的搬运装置接管,以便允许对其进一步进行处理,诸如包装。一旦它们运动远离彼此,则钳爪210、220再次变成彼此隔开。
最后,在步骤(e)期间,第一钳爪210和第二钳爪220朝向其初始位置向回运动。这个运动可以在与直线路径(T)相反的方向上进行,以便实现钳爪210、220被设置在其初始位置,类似于步骤(a)开始时。
在步骤(e)期间将钳爪210、220移回之后,再次以步骤(a)开始重复循环。
将意识到,钳爪210、220的路径能够是任何适当形状,例如圆形、椭圆形、直线等等。
例如,钳爪210、220被安装在往复支撑件上,该往复支撑件以与运输方向平行的往复方式运动。冷却液体能够沿着具有柔性软管的钳爪循环。
在图13中示出了,配件密封站10的钳爪11包括感应器,其具有彼此平行并且彼此竖直地隔开一个水平狭缝115c的一对细长感应器区段115a、b。该对感应器区段被设置在感受器元件114的后侧附近。
在实施例中,细长感应器区段115a、b由金属,例如铜制成。
在图13中示出了,所述至少一个细长感应器区段115a、b是实心横截面的金属或其它的,优选地高传导性材料的感应器区段,其例如优选地由铜制成。例如与内部中空感应器区段相比,这种设置允许避免感应器区段内的电流密度的不当变化,且从而避免生成的场中的不希望的变化。
在图13中示出了,所述至少一个细长感应器区段115a、b在其沿着相应钳爪11的带轮廓前表面的长度上具有恒定横截面,优选地实心横截面。这种设计避免了感应器区段内的否则会发生在横截面变化的位置处的电流密度的不当变化,且从而避免生成的场中的不希望的变化。
在图13中示出了,在钳爪11的俯视图中可以看到的,均匀横截面细长感应器区段115a、b具有对应于钳爪的带轮廓前表面的形状并且在感受器元件114和细长感应器区段115a、b之间维持均匀距离。这种设置使得在感受器元件中能够均匀地形成热。
在替代性实施例中,感应器可以具有非恒定横截面,例如局部地具有比标称横截面更窄的横截面,以便局部地增加高频电流的电流密度,以便局部地增加感受器元件发射的热脉冲的强度。
在实施例中,在感应器和感受器元件之间的距离可以局部地不同于感应器和感受器元件之间的均匀(例如标称)距离。利用局部较窄的距离,例如,在感受器中的电磁场局部增加,以便局部地增加感受器元件发射的热脉冲的强度。
图13c中的水平狭缝能够是空气狭缝或者用电绝缘材料填充的狭缝。
在实施例中,在彼此上下设置的相邻感应器区段115a、b之间的所述狭缝115c具有在0.01和5毫米之间,更优选地在0.1和2毫米之间的高度。
在平行的细长感应器区段115a、b之间存在狭缝115c允许钳爪的感应器产生的场在感受器元件114上的所需集中。这在图16A、图16B和图16C中被示出。
图16B示出了当从上方观察钳爪的前部时场的强度和分布,其中场由FLd指示并且关于感应器115和感受器114被示出。
图16C以立体图示出了图16B的场的强度和分布。
如这里解释的,场是相当均质的,这增强了感受器114的脉冲加热的均质性,并且从而提高了密封过程的质量和可靠性。具体地,避免了膜材料经历的否则在场不规则时会产生的温度的不当变化。
在图13中示出了,在钳爪11的前表面111上的视图中可见,感受器元件114在平行的感应器区段115a、b之间的水平狭缝115c上延伸。
在图13中示出了,在钳爪11的前部上的视图中可见,感受器元件114在平行的细长感应器区段115a、b之间的狭缝115c上延伸并且在所述视图中与每个平行的感应器区段115a、b重叠。
在图13中示出了,感受器元件114被实现为一个条,其在平行的细长感应器区段115a、b之间的狭缝115c上延伸并且在所述视图中与每个平行的感应器区段115a、b重叠。
在图13中示出,条形状感受器元件114具有上边缘和下边缘从而限定条的高度,其中条的高度是包括狭缝115c的在条的后部处彼此上下设置的一对感应器区段115a、b的高度的至少50%,例如在所述高度的75%和125%之间,例如所述高度的大约100%。
在图13中示出,条形状感受器元件114具有上边缘和下边缘从而限定条的高度,其中钳爪的感应器包括数个,例如多个感应器区段115a、b,其均沿着感受器元件的后侧延伸。在此,条的高度优选地最多与一个或更多个感应器区段的高度相同,优选地条的上边缘和下边缘不突出到所述一个或更多个感应器区段的高度的上方和下方。
在图13中示出了,钳爪11的感应器被实现成在被设置在感受器元件114的后侧处的一对相邻且平行的感应器区段115a、b中,电流在相反方向上流动通过感应器区段。
在图13中示出,钳爪11的感应器115包括C形感应器元件,其具有在感应器的一个轴向端部处(例如通过与感应器区段一体的连接部分115d)串联互连的平行的第一和第二感应器区段,其中感应器区段的自由端部具有用于电连接到电流源的端子。作为优选,连接部分115d位于感受器元件114所处的区域之外,因为联接器部分115d可能表现出不规则的场效应,这可能导致感受器元件的加热的非均质性。
在图13中示出了,钳爪11的感应器115包括C形感应器元件,其具有串联互连且彼此上下设置的平行的第一和第二感应器区段115a、b,其中感应器区段通过水平狭缝115c(例如空气狭缝或用电绝缘材料填充的狭缝)分开。
在图13中示出了,钳爪11的感应器115包括多个(例如仅仅两个)细长感应器区段115a、b,其彼此平行地设置且在感受器元件114后方被彼此上下设置。
在实施例中,所述至少一个细长感应器区段115a、b具有在1.0和4.0毫米之间的厚度“t”(垂直于钳爪的前表面观察),例如在1.5和3.0毫米之间的厚度。感应器元件的有限厚度增强了钳爪的冷却,包括钳爪的感应器的冷却,例如因为一个或更多个冷却流体导管优选地设置在所述至少一个感应器元件的后侧附近。
在实施例中,所述至少一个细长感应器区段115a、b具有矩形横截面且具有大于感应器区段的厚度“t”的高度“h”。这种设置允许限制厚度,这允许高效冷却。
在图14中示出了,每个钳爪可以具有一个或更多个冷却流体导管118,例如冷却流体是冷却液体,例如水,其穿过冷却流体导管118,例如使用泵组件,例如冷却液体回路是包括被构造成从冷却液体移除热的热交换器的闭合回路。
优选地,没有冷却流体通过在感应器115和感受器115之间的区域,因为这会不当地增加它们之间的距离并且会损害场感生的脉冲加热的有效性。将意识到,鉴于希望感受器元件114非常接近钳爪11的前表面111,在实践中在所述区域中没有用于任何冷却导管的空间。如此,在实际实施例中,钳爪11的冷却优选地使用冷却流体(例如液体)的控制流来完成,该流体通过被设置在感应器区段115a、b后方且优选地与其非常接近的一个或更多个导管118。
在实施例中,至少一个冷却流体导管118沿着所述至少一个感应器区段115a、b延伸,所述至少一个感应器区段115a、b沿着感受器元件114的后侧延伸。
系统1优选地被构造成使得在整个脉冲密封循环期间钳爪的冷却是启用的以致在产生热脉冲期间也是启用的,热脉冲发生得非常快以致通常不会受到冷却的损害。在另一构造中在热脉冲时刻附近冷却可以被中断或减少。
在实施例中,感受器元件114由金属材料制成,例如由金属或金属合金制成,例如由薄金属条制成。
例如,感受器元件114由铝、镍、银、不锈钢、钼和/或镍-铬制成或包括铝、镍、银、不锈钢、钼和/或镍-铬。
在图13中示出了,感受器元件114被实现成具有相对的前和后主要面的条,所述前主要面和后主要面限定在它们之间的条的厚度。在实施例中,感受器元件条114的厚度在条的延伸上是恒定的。
在实施例中,感受器元件的厚度可以局部地不同于标称厚度。例如,感受器元件可以在其后表面(例如背离钳爪的前表面)处包括加厚部分,从而局部地增加感受器元件中的电磁场的强度,以便局部地增加感受器元件发射的热脉冲的强度。
在图13中示出了,感受器元件114被实现成平面条,最优选地钳爪具有单个平面条感受器元件。这种作为平面条的设置具体地优选地用于搬运具有带平面且优选地平滑密封面的附接部分的塑料配件。
在图13中示出了,感受器元件114是条,其例如由金属制成,例如由铝制成,其中条的高度在3和10毫米之间,例如在4和8毫米之间。在图4中示出,条在其长度上具有恒定高度。
在替代性实施例中,感受器元件的高度可以是非恒定的。例如,在配件密封站的钳爪中的感受器元件的下边缘可以在中央,例如在被构造成在使用期间邻接配件的附接部分的部分处向上弯曲,以便实现将更少的热传递到附接部分的下边缘和下方的空气。这提高了能够冷却密封的速率,因为空气否则会起到绝热体的作用,例如降低冷却速率。
在图13中示出了,感受器元件114条在其延伸上没有孔隙。
在图13中示出了,钳爪11具有被实现为条,例如金属条的单个连续感受器元件114。
在图13中示出了,例如实现成条的感受器元件114具有在0.01和5毫米之间,优选地在0.05和2毫米之间,更优选地在0.08和0.8毫米之间,例如在0.08和0.5毫米之间的厚度。大体而言,考虑到期望在终止热脉冲之后快速冷却钳爪(包括感应器和感受器),被认为期望感受器元件的最小厚度。感受器的薄型设计有助于这种期望。注意到,与背景技术中提到的脉冲密封装置不同,没有电流从电流源流动通过感受器,以致横截面不需要被设计成处理这样的电流。
在图13中示出了,钳爪11具有被实现成条,例如金属条的单个连续感受器元件114,其具有在3和10毫米之间,例如在4和8毫米之间的条的高度和在0.08和0.8毫米之间,例如在0.08和0.5毫米之间的厚度。例如,条由铝材料制成。
在图13和图16A-C中示出了,钳爪11被实现成使得感应器115生成的高频电磁场由于所谓的趋肤效应主要导致在感受器元件114的前趋肤层内非常快速的热发展。趋肤效应是交流电流变得在导体内分布成使得电流密度在导体的表面附近最大并且随着导体的深度的增加呈指数下降的趋势。在高频处,趋肤深度变得较小。这个深度可以例如对于铝感受器元件在场频率是350 KHz时是0.15毫米。可以想到,感受器元件的厚度大于这个趋肤深度,但是由于这里提到的原因不会大太多。
在图13中示出了,在感受器元件114的后部和相邻感应器区段115a、b之间的间距是最小0.025毫米或者0.05毫米或者0.1毫米且最大3.0毫米或者2.0毫米或者1.0毫米。首先想到这个间距的最小值允许在一方面感应器区段和另一方面感受器元件之间具有有效的电绝缘。在实施例中,可以想到,这个间距仅用电绝缘材料填充。首先想到,这个间距的最大值使得感应器区段非常接近感受器元件的后部,其中1.0毫米的最大值是优选的。在实际实施例中,这个间距可以是0.05毫米。因此,在实际实施例中,这个间距可以小于感受器元件本身的厚度。
优选地,在感受器元件的后部和相邻感应器区段之间的整个间距被电绝缘材料填充。
图14示出了在感受器元件114的后部和相邻感应器区段115之间的间距,该间距被一层或更多层电绝缘带填充,例如被至少一层Kapton 119a和一层特氟隆119b填充,例如被仅一层Kapton带和一层特氟隆带填充。
在实施例中,在感受器元件的后部和相邻感应器区段之间的电绝缘具有在最小0.025或0.050或0.1毫米和最大至多3.0毫米或2.0毫米之间的厚度。
在实施例中在钳爪11的前部处的防粘层119c被实现成一层特氟隆带。在另一实施例中防粘层可以包括玻璃或类似物。
图14示出了感受器元件114的前部面,其由至少一层电绝缘材料119d覆盖,该材料例如是Kapton,例如Kapton带,其例如具在0.01和0.05毫米之间,例如大约0.025毫米的厚度。
在实施例中,在钳爪的前表面和感受器元件之间的间距最小为0.025毫米或0.050毫米且最大为2.0毫米或1.0毫米或0.5毫米。在此,最小间距可以通过防粘层119c的存在来控制。防粘层能够被涂覆到钳爪上,例如到感受器元件上,例如玻璃或特氟隆涂层。
在实施例中,在钳爪的前表面和感受器元件之间的间距被填充有至少一层(例如多层)电绝缘材料,例如带,例如至少一层Kapton带119d和一层特氟隆带119c,以作为防粘层,从而形成钳爪的前表面,例如仅一层Kapton带和一层特氟隆带。
在图13中示出了,钳爪11的带轮廓前表面在与膜材料的壁101、102接触的区域中是平滑的,以致没有会局部地保持膜材料远离前表面的任何浮雕,从而例如没有一个或更多个肋、凸台等等。这种设置优选与附接部分151的密封面的平滑设计相结合。优选地,钳爪的前表面的平滑接触区域被设计成平行于要被连结到膜材料的壁的附接部分151的密封表面。
在图13中示出了,钳爪11被构造成例如具有长度以致通过钳爪的操作在一个循环中密封喷口150(例如通过系统1的插入器93)被插入的整个未结合边缘区域。因此喷口150被固定在边缘区域中且整个边缘区域被密封地闭合。这避免了需要沿着所述边缘区域具有附加密封动作。
在图13中示出了,每个钳爪11的凹入面部分在其整个纵向延伸上弯曲。在另一个更优选的实施例中,凹入面部分适应配件的菱形形状附接部分。在此,凹入面部分通过在两个笔直区域之间的中央弯曲区域形成。这种设置允许增强在钳爪前表面和膜壁和配件之间的紧密接触。
示出了,两个钳爪11均具有主体11a,该主体11a例如由塑料或陶瓷材料制成,例如由耐热材料制成,例如由PEEK制成,感受器元件和感应器被安装到该主体11a上/中。塑料或陶瓷材料被选择成不损害,至少不以不希望的方式损害感应器生成的场。主体也能够考虑氮化硼、氮化铝、聚苯硫醚(PPS)和/或硫化硅材料。具体而言,氮化硼可提供良好的导热性,从而实现从感受器元件向冷却装置(例如向冷却流体)的良好的导热性。
在钳爪的主体(其例如由PEEK制成)中提供(例如机加工出)一个或更多个冷却导管118。
例如,一个或两个钳爪11具有主体11a,该主体具有主体前侧,在该主体前侧中制造一个或更多个沟槽,所述一个或更多个感应区段被设置在所述一个或更多个沟槽中。在实施例中感受器元件如这里讨论的相对于所述一个或更多个感应器区段被设置在主体前侧上。如此,一层或更多层电绝缘材料被设置在感应器区段和感受器元件之间,该电绝缘材料例如是Kapton和/或特氟隆。另外的一层或更多层电绝缘材料以及外部防粘覆盖物被安装在感受器元件上以隔离于钳爪的前表面。
图15示出了底部区域密封站30的钳爪31,其中在具有一个或更多个侧角撑板的袋100的情况下要产生密封的边缘区域可以包括所谓的三重点。在这样的情况下,有利的能够是在感受器元件314后方提供例如硫化硅橡胶和/或特氟龙的弹性背衬层319e,从而允许钳爪前部适应数个膜材料壁的局部变化。例如,弹性层319e具有在0.1和2.0毫米之间的厚度。在此应该理解的是,薄感受器元件314能够屈伸以便适应数个壁的局部变化。

Claims (19)

1.一种用于例如在生产袋,例如具有配件的袋时热密封可热密封膜材料,优选地无金属可热密封膜材料,例如单一聚合物可热密封膜材料的密封方法,
其中所述密封系统包括:
- 馈料区段,其包括被构造成接收一卷或更多卷可热密封膜材料的卷搬运站,该馈料区段被构造成分配从一卷或更多卷展开的可热密封膜材料的叠合壁,
- 密封区段,其在所述馈料区段下游并且包括用于从所述馈料区段分配的所述叠合壁的沿着直线路径串联设置的两个或更多个密封站,
- 在通过所述密封区段的所述直线路径下游的膜材料驱动站,该膜材料驱动站被构造成沿着所述直线路径以恒定速度拉动所述可热密封膜材料的叠合壁经过所述密封站,
其中每个密封站包括:
- 包括第一钳爪和第二钳爪的密封装置,
- 被构造成使得所述第一钳爪和第二钳爪相对于彼此在打开位置和夹持位置之间运动的致动器装置,
其中所述第一钳爪具有被构造成接触可热密封材料的相应第一壁的第一前表面,并且其中所述第二钳爪具有被构造成接触可热密封材料的相应第二壁的第二前表面,其中至少所述第一钳爪包括可加热构件以用于在所述可热密封膜材料的叠合壁被夹持在所述第一钳爪和第二钳爪之间时热密封其区域,例如将所述壁热密封到彼此上或者在配件存在时将所述壁热密封到所述配件上,
- 运动装置,其被构造成当所述叠合壁被夹持在所述第一钳爪和第二钳爪之间时使得所述第一钳爪和第二钳爪与所述叠合壁同步运动,
其中所述密封系统进一步包括与所述密封站相关联的控制单元,
其特征在于,
每个密封站的至少每个第一钳爪在其相应前表面处包括至少一个可加热构件,该可加热构件被实现成包括导电材料的感受器元件,该可脉冲加热构件沿着所述相应前表面延伸并且优选地被耐热不粘覆盖物覆盖,并且
并且其特征在于针对每个密封站的每对第一钳爪和第二钳爪,其钳爪中的至少一个包括感应器,
并且其特征在于所述系统包括被连接到所述感应器的高频电流源,
并且其特征在于所述系统包括被构造成连续地冷却每个密封站的所述第一钳爪和第二钳爪中的至少一个的至少一个冷却装置,
并且其特征在于所述密封站被构造成执行集成的脉冲密封和冷却循环,其中相应致动器装置被操作成使相应第一钳爪和第二钳爪移动到所述夹持位置中,在该夹持位置中所述第一壁和第二壁被所述第一钳爪和第二钳爪夹持,并且其中在所述夹持位置中,所述高频电流源将高频电流暂时地馈送到所述感应器,从而使用所述感应器生成高频电磁场,其中所述高频电磁场在所述感受器元件中感生涡电流,从而生成由所述感受器元件发射的热脉冲,该热脉冲具有热脉冲持续时间并且将所述第一壁和第二壁的所述区域密封到彼此上或在配件存在时密封到该配件上,其中在终止将高频电流馈送到所述感应器之后,所述第一钳爪和第二钳爪中的所述至少一个以及密封区域在夹持冷却持续时间期间通过冷却装置被有效冷却,同时相应第一钳爪和第二钳爪保持在所述夹持位置,并且其中所述致动器装置被操作成在所述夹持冷却持续时间之后将所述第一钳爪和第二钳爪移动到所述打开位置,
并且其特征在于所述控制单元针对所述密封站中的每一个独立地被构造成控制至所述感应器的高频电流的所述馈送并且从而控制由所述感受器元件发射的所述热脉冲,例如以便控制所述热脉冲强度和/或持续时间,
并且其特征在于所述控制单元针对所述密封站中的每一个独立地被构造成控制所述致动器装置以用于使得所述第一钳爪和第二钳爪相对于彼此在所述打开位置和所述夹持位置之间运动从而允许控制所述第一钳爪和第二钳爪的所述夹持位置的持续时间并且从而控制所述夹持冷却持续时间。
2.根据权利要求1所述的密封系统,其中所述控制单元与所述一个或更多个冷却装置相结合且针对所述密封站中的每一个独立地被构造成控制所述第一钳爪和第二钳爪中的至少一个的冷却速率以及由所述密封站密封的区域的冷却速率。
3.根据权利要求1或2所述的密封系统,其中密封站的所述钳爪中的每个包括包含导电材料的感受器元件以及相关联的感应器,并且其中,优选地,所述密封站具有均被连接到相应感应器的多个电流源,并且其中,优选地,所述控制单元被构造成独立地控制所述电流源中的每个以便单独地控制被馈送到所述感应器中的每个的电流。
4.根据前述权利要求中任何一项或多项权利要求所述的密封系统,其中所述感受器元件沿着相应钳爪的所述前表面延伸并且具有后侧,并且其中每个感应器包括在相应感受器元件的所述后侧,例如平行于所述感受器元件延伸的细长感应器区段。
5.根据前述权利要求中任何一项或多项权利要求所述的密封系统,其中钳爪的所述感应器包括彼此平行的多个细长感应器区段,优选地所述感应器区段在平行于所述钳爪的所述前表面的平面内并排设置,例如笔直细长感应器区段,并且其中相邻的感应器区段通过狭缝彼此隔开,该狭缝例如是空气狭缝或用电绝缘材料填充的狭缝,并且其中在所述钳爪的所述前表面上的视图中可见所述感受器元件在所述一个或更多个狭缝上延伸。
6.根据前述权利要求中任何一项或多项权利要求所述的密封系统,其中针对所述密封站中的每个,所述冷却装置被构造成建立液体冷却剂,例如水通过被设置在所述第一钳爪和/或所述第二钳爪中的一个或更多个冷却导管的连续循环。
7.根据前述权利要求中任何一项或多项权利要求所述的密封系统,其中所述馈料区段包括折叠站,其被构造成将从单个卷分配的膜材料折叠成两个叠合壁,其可选地具有角撑板,例如用于形成袋的底部角撑板。
8.根据前述权利要求中任何一项或多项权利要求所述的密封系统,其中所述控制单元针对所述密封站中的每个独立地被构造成控制所述运动装置以用于在所述叠合壁被夹持在所述第一钳爪和第二钳爪之间时使得所述第一钳爪和第二钳爪与所述叠合壁同步运动,并且其中,优选地,所述控制单元被构造成控制所述第一密封站的所述运动装置和所述第二密封站的所述运动装置以便调整所述第一密封站的所述第一钳爪和第二钳爪相对于所述第二密封站的所述第一钳爪和第二钳爪的位置的位置,从而允许调整它们之间沿着所述直线路径的相互距离。
9.根据前述权利要求中任何一项或多项权利要求所述的密封系统,其中所述密封系统包括静止框架,并且其中相继的密封站的所述运动装置被安装在所述叠合壁穿过所述密封区段的所述直线路径的相对侧上,例如所述叠合壁当沿着所述密封区段运动时处于竖直取向,并且相继的密封站的所述运动装置被交替地安装在所述直线路径下方和上方,例如,每个运动装置包括直线引导组件,该引导组件具有与所述直线路径平行地安装到所述框架的直线引导件和被安装在所述直线引导件上由往复驱动器来驱动的滑动器,所述滑动器支撑所述密封站的所述钳爪以及相关联的致动器装置。
10.根据前述权利要求中任何一项或多项权利要求所述的密封系统,其中所述密封区段具有修剪站,例如在所述密封站下游,其中所述修剪站包括:
- 修剪装置,其被构造成根据命令执行修剪动作以去除所述叠合卷带的一部分,例如以便在生产袋时成形袋的轮廓,
- 运动装置,其被构造成当执行所述修剪动作时使得所述修剪装置与所述叠合壁同步运动,
- 收集系统,其被构造成移除被修剪部分,所述收集系统例如包括被连接到真空源的一个或更多个真空软管。
11.一种用于生产可折叠袋的生产机器,所述袋均具有由可热密封膜材料,优选地无金属可热密封膜材料,最优选地单一聚合物可热密封膜材制成的壁,其中所述生产机器包括根据权利要求1至10中的一项或多项权利要求所述的密封系统。
12.根据权利要求11所述的生产机器,其中所述机器被构造成用于生产具有配件,例如喷口的袋,并且其中沿着所述直线路径的所述第一密封站被构造成适于将配件热密封到所述叠合壁上的配件密封站,并且其中一个或更多个下游密封站被构造成密封所述袋的一个或更多个其它区域,例如所述袋的侧密封区域和/或所述袋的底部密封区域。
13.根据权利要求12所述的生产机器,其中所述机器包括配件插入装置,其适于将配件,例如喷口的附接部分插入到相对壁之间的未结合边缘区域中,例如与所述相对壁之间的折叠部相对,该折叠部例如是具有角撑板的折叠部,该角撑板例如是所述袋的底部角撑板,并且其中所述配件密封站被构造成将所述壁热密封到所述配件的所述附接部分。
14.根据权利要求12或13所述的生产机器,其中所述直线路径是水平的,并且其中所述馈料区段被构造成将从单个卷分配的膜材料折叠成两个叠合壁,其中所述叠合壁在被供给到所述密封区段时处于竖直取向且未结合顶部边缘区域在相对壁之间且折叠部沿着所述相对壁的底部,所述叠合壁可选地具有沿着所述相对壁的底部折叠的底部角撑板,其中所述配件插入装置适于将配件的附接部分插入到所述相对壁之间的所述未结合顶部边缘区域中,例如所述配件插入装置被静止地安装在所述密封系统的静止框架上,并且其中相关联的密封站的所述运动装置被安装在所述直线路径下方,例如所述运动装置包括直线引导组件,所述直线引导组件具有与所述直线路径平行地安装在静止框架上的直线引导件和被安装在所述直线引导件上由往复驱动器来驱动的滑动器,所述滑动器支撑所述密封站的所述钳爪以及相关联的致动器装置。
15.根据权利要求9至14中任何一项或多项权利要求所述的生产机器,其中所述机器包括切割站,其被设置在所述膜材料驱动站的下游并且被构造成进行一个或更多个切割以便产生单独袋。
16.一种用于例如在生产袋时热密封可热密封膜材料,优选地无金属可热密封膜材料,例如单一聚合物可热密封膜材料的方法,其中使用根据权利要求1至15中的任何一项或多项权利要求所述的密封系统和/或袋生产机器。
17.根据权利要求16所述的方法,其中所述膜材料是单一聚合物可热密封膜材料,所述单一聚合物可热密封膜材料由聚乙烯(PE)例如低密度聚乙烯(LDPE)或聚丙烯(PP)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成,其中在所述膜材料中不存在任何金属层,可能存在例如乙烯乙烯醇聚合物(EVOH)的非金属氧化物屏障聚合物层。
18.根据权利要求16或17所述的方法,其中生产具有配件,例如喷口的袋,并且其中沿着所述直线路径的所述第一密封站被构造成将配件热密封到一个或两个所述叠合壁上的配件密封站,并且其中一个或更多个下游密封站被构造成密封所述袋的一个或更多个其它区域,例如所述袋的侧密封区域和/或所述袋的底部密封区域,例如其中所述配件已经由聚乙烯(PE)材料,优选地高密度聚乙烯(HDPE)模制,并且其中所述膜材料完全由聚乙烯(PE),优选地低密度聚乙烯(LDPE)模制。
19.根据权利要求16至18中任何一项或多项权利要求所述的方法,其中所述膜材料被打印,例如已经在由所述密封站中的至少一个的相应钳爪接触的侧面上提供表面打印,所述密封站具有例如感受器和感应器的可脉冲加热构件。
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