CN115214914B - 用于生产单位用量制品的定量配给设备、机器和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于生产单位用量制品的机器的定量配给设备，其包括第一定量配给单元(50)和第二定量配给单元(52)，每个定量配给单元(50，52)包括：承载多个喷嘴(58，60)的喷嘴支撑主体(54，56)，以及被配置用于沿闭环路径(70)移动相应喷嘴支撑主体(54，56)的运动控制单元(66，68)，其中，第一定量配给单元(50)和第二定量配给单元(52)的运动控制单元(66，68)被配置为沿闭环路径(70)彼此独立地移动相应的喷嘴支撑主体(54，56)。

Description

用于生产单位用量制品的定量配给设备、机器和方法

技术领域

本发明涉及一种用于定量配给流体产品的定量配给设备(dosing apparatus)。

本发明的开发尤其是考虑到其在单位用量制品的生产中的应用，例如，填充有家用护理成分(比如衣物洗涤剂、洗碗机用洗涤剂、柔顺剂和家用电器中使用的其它成分)的单位用量制品。

本发明还涉及用于生产单位用量制品的机器和方法，尤其是由一种或更多种流体成分形成的封装在两个水溶性薄膜之间的洗涤剂盒(detergentpod)的生产。

在下文的描述中，将在不失一般性的情况参考该特定领域。

背景技术

衣物和洗碗机用洗涤剂盒为水溶性囊袋，其含有高浓度的衣物洗涤剂、柔顺剂和其他洗衣产品。由于用户使用的方便性以及作为因具有针对负载的精确测量而减少粉末和液体洗涤剂的使用浪费的一种途径而对可持续性的积极影响，洗涤剂盒正变得越来越受欢迎。

洗涤剂盒通常通过以下方式来生产：在第一水溶性薄膜中形成凹部，用流体成分填充凹部，在第一水溶性薄膜上施加第二水溶性薄膜，以及将第一水溶性薄膜和第二水溶性薄膜彼此结合以便将所述成分密封在两个水溶性薄膜之间。

WO2015179584-A1公开了用于将一成分分配到在机器方向上连续移动的幅材的腔中的方法和系统，其中，具有多个腔的水溶性幅材被设置在可连续移动的表面上，其中，包括多个喷嘴的填充设备定位为在所述喷嘴从第一位置移动至第二位置的同时将家用护理成分分配到腔中，并且其中，所述喷嘴在填充相应的腔后返回到所述第一位置。

与开始和停止填充过程(其中，腔在被填充时停止在喷嘴下方)相比，交替往复分配过程提高了效率，在该交替往复分配过程中，一个或更多个喷嘴与待填充的腔一起移动，并且在填充腔后返回到起始位置。然而，在喷嘴填充了一组腔后，喷嘴必须在开始填充下一组腔之前返回到起始位置。这会限制填充过程的速度以及在给定时间段内可填充的腔的数量。

现有技术的另一个问题是所说的“喷溅”，当流体成分被太快地分配到腔中并且流体喷溅出腔时，会发生这种情况。一方面，希望尽可能快地填充腔以提高效率，但是高分配速度增加了流体成分从腔中喷溅出的风险，这可能导致水溶性薄膜的不良密封和增加的泄漏风险。

喷溅取决于许多因素，比如所分配流体的速度、流体的粘度以及喷嘴和腔的壁之间的距离。喷溅的风险随分配速度、低粘度流体以及喷嘴和腔之间的距离而增加。在许多情况下，为了避免喷溅，需要降低填充速度。此外，当分配的流体的类型改变时，通常需要进行手动调节。

发明内容

本发明的目的是提供一种克服现有技术的一个或更多个问题的定量配给单元。

根据本发明，该目的通过根据权利要求1的定量配给单元来实现。

根据另一方面，本发明涉及用于制造根据权利要求8和12的单位用量制品的机器和方法。

权利要求形成本文提供的与本发明相关的技术公开的一体部分。

附图说明

现在将参考附图详细地描述本发明，所述附图仅通过非限制性示例来给出，其中：

图1是根据本发明的用于生产单位用量制品的机器的示意性侧视图；

图2和图3是根据本发明的机器的定量配给设备的第一实施例的透视图和正视图；

图4和图5是根据本发明的机器的定量配给设备的第二实施例的侧视图；

图6是根据本发明的机器的定量配给设备的第三实施例的透视图；以及

图7-图12是示出根据本发明的机器的操作的示意图。

应当理解，附图为示意性的，并且不同附图可能不以相同的比例表示。此外，在各个附图中，为了更好地示出其他元件，一些元件可能未被示出。

具体实施方式

参照图1，一种用于生产单位用量制品的机器由附图标记10表示。

机器10包括成形表面12，该成形表面具有多个腔14，其可沿机器方向MD连续移动。在图1所示的实施例中，成形表面12是绕水平轴线A旋转的桶16的外柱形表面。在一种可能的实施例中，成形表面12可以是具有水平上部段和下返回部段的闭环带的外表面。

机器10包括第一供给组件18，该第一供给组件构造为用于将第一连续水溶性薄膜20供给到成形表面12上。第一连续水溶性薄膜20从第一卷轴22展开，并在第一位置24处被供应至成形表面12。

当第一连续水溶性薄膜20沿机器方向MD运动时，其被保持在成形表面12上。第一连续水溶性薄膜20可通过作用在第一连续水溶性薄膜20的横向边缘上的机械保持元件保持在成形表面12上，例如通过将第一连续水溶性薄膜20的横向边缘保持在桶16的外表面上的带。

当第一连续水溶性薄膜20沿机器方向MD运动时，其变形进入成形表面12的腔14中。第一连续水溶性薄膜20向腔14中的变形可通过抽吸系统获得，该抽吸系统包括在腔14的表面上开口的多个孔，并且这些孔流体连接至固定抽吸腔室26，该固定抽吸腔室26连接至亚大气压的压力源。第一连续水溶性薄膜20通过所述抽吸系统保持附着至腔14的壁，从而在第一连续水溶性薄膜20中形成多个凹部，这些凹部具有与腔14相同的形状。

机器10包括第二供给组件28，其构造为用于在相对于机器方向MD位于所述第一位置24下游的第二位置32处将第二连续水溶性薄膜30供给到成形表面12上。第二连续水溶性薄膜30从第二卷轴34展开。

机器10包括定量配给设备36，其构造为用于将定量的至少一种流体成分分配到第一连续水溶性薄膜20的凹部中，所述凹部设置在成形表面12的腔14处。定量配给设备36位于第一位置24和第二位置32之间的中间位置。定量配给设备36用一种或更多种流体成分填充第一连续水溶性薄膜20的凹部。在第一连续水溶性薄膜20的凹部已被填充流体成分后，第二连续水溶性薄膜30被施加在第一连续水溶性薄膜20上方，以便将所包含的定量的流体成分封装在第一连续水溶性薄膜20和第二连续水溶性薄膜30之间的凹部中。

机器10包括润湿单元38，其被构造用于润湿第二连续水溶性薄膜30的在所述第二位置32的上游的表面。润湿单元38包括与第二连续水溶性薄膜30的表面接触的润湿辊，该第二连续水溶性薄膜将与第一连续水溶性薄膜20接触。第一连续水溶性薄膜20和第二连续水溶性薄膜30在围绕包含被定量配给的流体成分的凹部的相应的接触区域中彼此水密封。

机器10包括纵向切割器40和横向切割器42，它们切割第一连续水溶性薄膜20和第二连续水溶性薄膜30，以形成独立的单位用量制品，这些单位用量制品被收集在输出传送带44上。由纵向切割和横向切割产生的水溶性薄膜的碎片由碎片抽吸器46去除。

定量配给设备36包括彼此独立的第一定量配给单元50和第二定量配给单元52。定量配给单元50、52分别包括第一喷嘴支撑主体54和第二喷嘴支撑主体56，它们可彼此独立地运动。每个喷嘴支撑主体54、56承载多个喷嘴58、60，这些喷嘴经由相应的柔性管道62、64连接至相应的流体输送系统。喷嘴58、60具有面向下方的相应的流体输送孔口。

参考图2-图6，定量配给单元50、52包括相应的运动控制单元66、68，每个运动控制单元被配置为用于沿闭环路径70移动相应的喷嘴支撑主体54、56。闭环路径70具有沿机器方向MD延伸的下输送部段72和上返回部段74。

两个喷嘴支撑主体54、56沿相同的闭环路径70彼此独立地运动。在喷嘴支撑主体54、56沿闭环路径70的运动期间，喷嘴58、60的定向保持不变。喷嘴58、60的流体输送孔口可沿垂直方向定向或沿向下定向的倾斜方向。

运动控制单元66、68可调节喷嘴58、60的流体输送孔口在喷嘴支撑主体54、56沿闭环路径70运动期间所具有的垂直位置，以便调节流体输送孔口和腔14的壁之间的距离。当待分配的流体的类型改变时，可进行喷嘴58、60的流体输送孔口的垂直位置的调节，以便使流体输送孔口和腔14的壁之间的距离适应流体的粘度。这种调节对于消除喷溅非常有效，并且可由运动控制单元66、68经由软件来执行，无需人工干预。

两个运动控制单元66、68位于成形表面12的中间竖直平面的相对侧，并以悬臂方式承载相应的喷嘴支撑主体54、56。

图2-图6示出了运动控制单元66、68的三个可能的实施例。图2-图6中所示的实施例仅代表非限制性示例，本领域的技术人员可以容易地想到许多其他设计选择。

参考图2和图3，在一种可能的实施例中，运动控制单元66、68包括相应的机械臂76、78，所述机械臂76、78具有固定到固定支撑件80的相应的基座和连接至相应的喷嘴支撑主体54、56的相应的终端元件82、84，所述终端元件可在至少两个正交方向上运动，即在机器方向MD和垂直方向Z上。

机械臂76、78被编程为与成形表面12在机器方向MD上的运动同步地沿闭环路径70移动相应的喷嘴支撑主体54、56，使得喷嘴58、60在沿闭环路径70的下输送部段72运动期间面向相应的腔14。在沿下输送部段72运动期间，喷嘴58、60被供应加压流体。当喷嘴58、60到达闭环路径70的下输送部段72的端部时，加压流体的供应停止。

机械臂76、78可根据所输送的流体的类型调节喷嘴58、60在沿下输送部段72行进时所具有的垂直位置。当需要改变所输送的流体时，机械臂76、78还可以自动将喷嘴支撑主体54、56移动至清洗区域，用于清洗喷嘴58、60。改变所输送的流体时所需的所有设置操作(例如喷嘴的清洗和垂直调节)都可自动进行。

参考图4和图5，在一种可能的实施例中，每个运动控制单元66、68包括沿机器方向MD延伸的第一线性导向件86和沿垂直方向Z延伸的第二线性导向件88。第二线性导向件88可沿第一线性导向件86在机器方向MD上运动。第二线性导向件88也可相对于第一线性导向件86在垂直方向Z上运动。第二线性导向件88的下端连接至相应的喷嘴支撑主体54。每个喷嘴支撑主体54、56的运动可由卷绕在两个滑轮89上的相应闭环带87控制，其中一个滑轮89由马达90驱动。

参考图5，在一种可能的实施例中，每个喷嘴支撑主体54、56可承载多个横向喷嘴排96和多个致动器98，所述致动器布置在每个横向喷嘴排96和喷嘴支撑主体54之间。致动器98控制相应横向喷嘴排96相对于喷嘴支撑主体54的垂直位置Z。横向喷嘴排96可彼此独立地在垂直方向上移动。当成形表面12为柱形时，该实施例尤其有用。事实上，在喷嘴58、60沿机器方向MD运动期间，如果喷嘴58、60的垂直位置恒定，则喷嘴58、60的流体输送孔口和腔14的壁之间的距离将发生变化。独立调节每个横向喷嘴排96的垂直位置的可能性允许在喷嘴58、60沿机器方向MD运动期间，保持喷嘴58、60的流体输送孔口和包含在腔14中的流体水平之间的距离不变。

参考图6，在一种可能的实施例中，运动控制单元66、68包括沿闭环路径70延伸的相应的固定导向件92、93和沿闭环路径70沿相应的固定导向件92可移动并连接至相应喷嘴支撑主体54、56的相应可移动元件94、95。每个固定导向件92、93和相关可移动元件94、95可相应地为线性马达的定子和动子(mover)。可移动元件94、95在垂直方向Z上是可调节的，以调节喷嘴58、60的垂直位置。

图7-图10示意性地示出了定量配给设备36的操作。

如图7和图8所示，当第一喷嘴支撑主体54沿闭环路径70的下输送部段72在机器方向MD上运动时，第二喷嘴支撑主体56沿闭环路径70的上返回部段74在与机器方向MD相反的方向上运动。在沿下输送部段72行进期间，第一喷嘴支撑主体54的喷嘴58填充第一连续水溶性薄膜20的相应的凹部，该凹部位于相应的腔14处。

如图9所示，当第一喷嘴支撑主体54到达下输送部段72的端部时，第二喷嘴支撑主体56开始沿下输送部段72在机器方向MD上运动，并填充一组新的凹部。

然后，如图10所示，当第一喷嘴支撑主体54沿上返回部段74在与机器方向MD相反的方向上运动时，第二喷嘴支撑主体56沿闭环路径70的下输送部段72在机器方向MD上运动。因此，在任何时刻，两个喷嘴支撑主体54、56中的至少一个的喷嘴58、60可操作用于输送流体，这大大提高了机器的速度和效率。

喷嘴支撑主体54、56沿具有下输送部段72和上返回部段74的闭环路径70的运动对于解决喷溅问题是有效的，因为在升高位置和降低位置之间的循环运动允许喷嘴58、60的流体输送孔口被定位在距离腔14的壁的减小的距离处。

参照图11，运动控制单元66、68可被构造为在相应的喷嘴支撑主体54、56沿闭环路径70的下输送部段72的运动期间，控制相应的喷嘴支撑主体54、56围绕水平横向轴线的角位置。喷嘴支撑主体54、56围绕水平横向轴线的倾斜允许喷嘴支撑主体54、56在沿闭环路径70的下输送部段72的整个运动期间被定向成与成形表面12相切。

在一种可能的实施例中，每个喷嘴支撑主体54、56可具有下表面，该下表面具有与桶16的柱形成形表面12相同的曲率。控制运动控制单元66、68，以便在喷嘴支撑主体54、56沿闭环路径70的下输送部段72的运动期间，保持喷嘴58、60与相应的腔正交。

参考图11，运动控制单元66、68可被构造为在喷嘴支撑主体54、56沿闭环路径70的下输送部段72的运动期间，将喷嘴58、60的流体输送孔口插入相应的腔14中，以便在分配步骤期间减小喷嘴58、60的流体输送孔口和腔14的壁之间的距离。这一特征在消除喷溅方面尤其有效，但是在喷嘴沿直的水平方向往复运动的现有技术解决方案中不可能实现。

当然，在不损害本发明的原理的情况下，构造和实施例的细节可以相对于所描述和示出的那些而被广泛地改变，并不因此脱离由所附权利要求限定的本发明的范围。

Claims (15)

1.一种用于生产单位用量制品的机器的定量配给设备，包括第一定量配给单元和第二定量配给单元，每个定量配给单元包括：

喷嘴支撑主体；

多个喷嘴，其具有相应的流体输送孔口，所述喷嘴由所述喷嘴支撑主体承载，并经由至少一个柔性管道连接至流体输送系统；以及

运动控制单元，其被配置用于沿具有下输送部段和上返回部段的闭环路径移动相应的喷嘴支撑主体；

其中，第一定量配给单元和第二定量配给单元的运动控制单元被配置用于沿所述闭环路径彼此独立地移动相应的喷嘴支撑主体。

2.根据权利要求1所述的定量配给设备，其中，每个运动控制单元被配置为在所述喷嘴支撑主体沿所述闭环路径的所述下输送部段的运动期间，调节相应的喷嘴的流体输送孔口在垂直方向上的位置。

3.根据权利要求1或2所述的定量配给设备，其中，每个喷嘴支撑主体承载多个横向喷嘴排和多个致动器，所述致动器布置成控制每个横向喷嘴排相对于相应的喷嘴支撑主体的垂直位置。

4.根据权利要求1-2中的任一项所述的定量配给设备，其中，每个运动控制单元包括机械臂，所述机械臂具有连接至相应的喷嘴支撑主体并且能够在至少两个正交方向上移动的终端元件。

5.根据权利要求1-2中的任一项所述的定量配给设备，其中，每个运动控制单元包括沿第一方向延伸的第一线性导向件，以及沿与所述第一方向正交的第二方向延伸的第二线性导向件，所述第二线性导向件能够相对于所述第一线性导向件沿所述第一方向和所述第二方向移动，其中，所述第二线性导向件的下端连接至相应的喷嘴支撑主体。

6.根据权利要求1-2中的任一项所述的定量配给设备，其中，每个运动控制单元包括沿所述闭环路径延伸的固定导向件和能够沿所述固定导向件移动并连接至相应的喷嘴支撑主体的可移动元件。

7.一种用于生产单位用量制品的机器，包括：

成形表面，其具有多个腔，且能够沿机器方向连续移动；

第一供给组件，其被配置用于在第一位置处将第一连续水溶性薄膜供给到所述成形表面上；

保持系统，其被配置用于当所述第一连续水溶性薄膜在所述机器方向上移动时，保持所述第一连续水溶性薄膜附着至所述腔；

根据前述权利要求1-6中任一项所述的定量配给设备，其位于所述第一位置的下游，并且被配置用于将定量的至少一种流体成分分配到所述腔中；

第二供给组件，其被配置用于在位于所述定量配给单元的下游的第二位置处将第二连续水溶性薄膜供给到所述成形表面上，从而将所述定量的至少一种流体成分封装在所述第一连续水溶性薄膜和第二连续水溶性薄膜之间；以及

润湿单元，其被配置用于润湿所述第二连续水溶性薄膜的在所述第二位置上游的的表面。

8.根据权利要求7所述的机器，其中，所述成形表面为绕水平轴线旋转的桶的柱形外表面。

9.根据权利要求8所述的机器，其中，每个所述喷嘴支撑主体具有下表面，所述下表面的曲率与所述成形表面的曲率相同。

10.根据权利要求7所述的机器，其中，所述成形表面为具有水平上部段和下返回部段的闭环带的外表面，其中，所述闭环带的所述水平上部段面向所述闭环路径的所述下输送部段。

11.根据权利要求7-10中的任一项所述的机器，其中，所述运动控制单元被配置为在需要改变所输送的流体时，自动将相应的喷嘴支撑主体移动至远离所述成形表面的清洗区域，以清洗所述喷嘴。

12.一种用于生产单位用量制品的方法，包括：

提供具有多个腔的成形表面，所述成形表面能够沿机器方向连续移动；

在第一位置处，将第一连续水溶性薄膜供给到所述成形表面上；

当所述第一连续水溶性薄膜在所述机器方向上移动时，将所述第一连续水溶性薄膜保持在所述成形表面上，并且通过保持第一连续水溶性薄膜附着至所述腔，在所述第一连续水溶性薄膜中形成多个凹部；

提供第一喷嘴支撑主体和第二喷嘴支撑主体，所述第一喷嘴支撑主体和第二喷嘴支撑主体承载相应的喷嘴，所述喷嘴具有相应的流体输送孔口，并且经由相应的柔性管道连接至流体输送系统；

沿具有下输送部段和上返回部段的闭环路径彼此独立地连续地移动所述第一喷嘴支撑主体和第二喷嘴支撑主体；

在所述第一喷嘴支撑主体和第二喷嘴支撑主体沿所述闭环路径的所述下输送部段的运动期间，通过所述喷嘴将定量的流体产品输送到所述凹部中；以及

在所述第一连续水溶性薄膜上施加第二连续水溶性薄膜，并通过围绕所述凹部的水密封将所述第一连续水溶性薄膜和第二连续水溶性薄膜彼此连接，从而将所述定量的流体产品封装在所述第一连续水溶性薄膜和第二连续水溶性薄膜之间。

13.根据权利要求12所述的方法，包括：沿所述闭环路径的下输送部段在所述机器方向上移动所述第一喷嘴支撑主体和第二喷嘴支撑主体中的一个，同时，沿闭环路径的上返回部段在与所述机器方向相反的方向上移动所述第一喷嘴支撑主体和第二喷嘴支撑主体中的另一个。

14.根据权利要求12或13所述的方法，包括：在所述第一喷嘴支撑主体和第二喷嘴支撑主体沿所述闭环路径的所述下输送部段的运动期间，将所述喷嘴的流体输送孔口插入相应的凹部中。

15.根据权利要求12-13中的任一项所述的方法，包括：在所述第一喷嘴支撑主体和第二喷嘴支撑主体沿所述闭环路径的所述下输送部段的运动期间，调节所述流体输送孔口在垂直方向上的位置。