CN1196625C - 用于可灌装食品包装机的成形密封装置 - Google Patents

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Abstract

一用管(2)状充满可灌装食品的包装材料来制作灭菌密封包装的成形密封装置(1)，该装置有固定的结构(3)和两个交替和循环地与该包装材料管(2)相互动作的成形组件(5，5’)。各组夹头(7)依次在打开位置和闭合位置之间动作，其间，夹头在两个分开的密封元件(13，14)之间夹持包装材料管(2)，各成形活板(21)分别有半圆壳形的成形端(22)，其围绕包装材料管决定了包装的形状和体积，围绕包装材料管(2)的成形活板(21)的闭合动作是由设置在成形活板(21)上的凸轮(30)及其与安装在该装置(1)的结构(3)上的滚轮(64)的相互动作来控制。

Description

用于可灌装食品包装机的成形密封装置
技术领域
本发明涉及一种成形密封装置，用于包装可灌装食品的包装机。
背景技术
都已知道用于灌装水果汁，葡萄酒，番茄酱，经巴氏法灭菌的或可长期储存经超高温处理(UHT)的牛奶等可灌装食品的机械，其生产的包装是用纵向密封的包装带制成的包装材料连续管制作的。
包装材料具有多层结构，其包括在一层纸质材料的两面覆盖多层热封材料，如聚乙烯。在对长期储存食品如UHT牛奶进行灭菌包装时，包装材料包含一层阻隔材料，如可用一层铝膜来制作，其叠加到一层热封塑料材料，再在反面覆盖另一层热密塑料材料作为包装最后接触食品的内表面。
在生产灭菌包装材料过程中，包装材料带从卷轴解脱，进入灭菌室，用如过氧化氢这样的灭菌剂进行杀菌，灭菌剂接下来被加热蒸发和/或使包装材料接受适当波长和强度的辐射。消毒过的包装材料带折叠到圆筒中加以纵向密封连接，以已知的方式形成一个连续地纵向密封的立体管。也就是，包装材料管形成了灭菌室的延伸体。接下来连续地被可灌装食品充满，然后送到成形和密封(反过来也可以)装置生产单个包装。在生产包装过程中包装材料管被多组夹头夹住，进行横向密封使之成为多个枕形包装，然后经切断两个包装之间的密封部位而分离。
更具体的说，包装管的夹头压住部分被设置在夹头上的加热装置，如感应或超声波，同步地进行横向密封。一旦密封操作完成，切割器启动沿密封部位的中心线切割包装材料管，从包装管的端部切下一个枕形的包装。由于底端已被横向密封，当夹头到达底部不动的中间位置时，可以打开以免与包装管的上部发生干涉。同时，以完全相同的方式工作的另一组夹头，从静止的上部中心位置向下移动，重复上述抓持-成形-密封-切割动作。
枕形的包装被送到最后的折叠工位进行机械折叠形成最终的包装。
已知的装置还包括设置在各组夹头的两个成形活板，其处于互相面对的位置并与夹头铰接，可以在缩回和打开的位置间动作。两成形活板在前伸或者说闭合的位置相遇，在夹头的闭合位置处形成一个空间限定在其中形成的包装形状和体积。
在一个已知方案，成形活板的闭合动作由固定到装置主结构的凸轮控制，凸轮与各个安装到成形活板上的滚轮相互作用。
上述类型的设备已经证明其商业上的成功及非常高的可靠性，可达到即使在多年的使用后仍只需少量的维护保养的程度。
在另一方面，这种机器主要在适应性上有许多不足。
虽然上述类型的机器适用于生产不同体积的包装，但需要作重大的改动。包括改变夹头的成形活板，和所有的控制成形活板闭合动作的零部件，甚至包括不动的零件(如凸轮)，以及对新系统进行调校。因此，除了更换零件的制造费用外，这种改动还要有大量的停机时间。
因此，可想到从技术上存在着对能够快速更换包装尺寸而无需对机器作大改动的成形密封装置的要求。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种能够克服上面所述缺点的成形密封装置。
根据本发明的一种成形密封装置，它用于从沿垂直的路径传输的管状充满食品的包装材料生产包含可灌装食品的灭菌密封包装，所述装置有固定的支撑结构和两个交替地和循环地与该包装材料管相互作用的成形组件，还包括滑块相对于所述支撑结构以反复的方式垂直滑动；具有密封机构的各组夹头被所述滑块携带运动，依次在打开位置和闭合位置之间运动，其中，所述密封机构与所述包装材料管相作用；还有各组成形活板，被各所述夹头携带的各成形活板分别有半壳形的成形端；所述成形组件的所述各成形活板在不与所述管接合的缩回位置和所述各半壳形的成形端围绕所述管的前伸位置之间运动；在各夹头的所述闭合位置，形成了预先设定体积的空腔；所述装置包括凸轮机构用于控制所述成形活板从所述缩回位置到所述伸出位置的闭合运动；所述装置的特征在于，所述凸轮机构包括被所述成形活板携带的各凸轮，并且在所述夹头运动时，各凸轮与固定到所述装置的所述支撑结构的滚轮相互作用。
一个首选的非限制性的本发明实施例将通过示例的形式并结合附图加以介绍。
附图说明
图1显示根据本发明用于可灌装食品包装机械的成形密封装置的正视示意图；
图2显示图1中成形密封装置的局部侧视示意图；
图3显示图1组合件背面的局部立体图，为清楚起见部分零件未示出；
图4是图1中装置的包装体积控制组件的立体图；
图5显示图4组件的中部剖面图；
图6，7，8，9，10，和11分别显示图1中装置在不同工作阶段的局部侧视示意图。
具体实施方式
参考图1到3，数字1表示用于可灌装食品，如经巴氏灭菌法消毒的或超高温处理的(UHT)牛奶，水果汁，葡萄酒等，的包装机械成形密封装置的整体。
更具体地说，装置1用于将包装材料管2(见图1)制成包含有可灌装食品的无菌密封包装，包装材料管2的形成是通过纵向折叠和密封连接带状热封材料，然后从装置1的上游灌入食品。
管2以已知的方式沿由轴A限定的垂直路径传送到装置1。
装置1包括支撑结构3，其上安装了两条与通过轴A的装置的垂直纵向中面α对称的导柱，导柱的轴线位于与装置1横向相交的中面τ，所以A轴限定了平面α和τ的相交。
装置1包括两个成形组件5，5’，分别以已知的方式沿各自导柱4垂直运动，并交替地与包装材料管2相互作用，夹持及热密封管的横截面。因为这两个组件5，5’对称于平面α，故只有一个组件5在图2和图3中显示出细节并在后面加以介绍。而且，因为对组件5，5’已有了解。故仅对本发明的与其有关零部件加以介绍。组件5，5’的相应零件在附图中使用相同的标号。
参阅图2，组件5实质上包括沿各自的导柱4运动的滑块6，和两个夹头7，夹头底部铰接到滑块6的各个平行并对称于平面τ的水平轴8，使得打开和闭合就像翻书本。
更加详细地讲，各个夹头包括一个主控体9，基本上是适当加筋四方板的形式(见图1)，沿含轴8的夹头7的工作平面β延伸，在靠近其底边的地方铰接到滑块6，并包括一个突出于主控体表面9朝平面τ以外伸出的控制臂10。
两夹头7还包括各自的支撑臂11，其固定到各自夹头7的各自主控体9的顶端并朝平面α突出及超过平面α，处于平行于各自的轴8和大体上沿各自的工作平面b的方向，位于管2的两相对侧。
臂11的凸出部与各自的块状密封元件13，14(见图2)连接。密封元件设计成与管2相互作用，管2可以被能够在包装材料的铝层产生电流和焦尔效应熔化热塑材料层的感应器所限定，并由相配合的限制板夹持管2达到所要求的压力。
滑块6的往复运动和夹头7的打开/闭合的运动被一对垂直杆(未示出)以已知的方式(不介绍)依次控制。垂直杆被转动的凸轮或伺服电动机控制。
夹头7在管2被各密封元件13，14夹持(见图11)的闭合位置和全打开位置(见图2)之间运动。
在各密封元件13，14，和夹头7的臂11之上安装有各包装体积控制组件20(见图4和5)。
组件20包括各铰接到夹头7的成形活板21，并以已知的方式各自具有半圆壳形的端部22，其前端有C形截面的开口。在包装成形过程中两个部件相互配合，围绕管2并使管2形成一个对应于最终完成包装形状的矩形截面。
各组件20(见图4和图5)还包括牢固固定到各自支撑臂11的支撑元件23，各成形活板21与其铰接。更具体的说，支撑元件23包括一个用两个螺钉25连接到各自支撑臂11的长杆状的连接部24和一个由部件24的中部向前下方突出(即，朝平面τ)的附件26，其自由端连接到一个铰接轴27。该轴用于支撑成形活板21并有一垂直于平面α的水平轴线。半圆壳形的部件22在其底壁28的底端与轴27铰接。
半圆壳形部件22侧面被从底壁28的两相对边突出的壁29所限定，其高度朝半圆壳形件22的底端逐渐降低，以免在这两个部件绕管2合拢时与互补的半圆壳形部件22发生干涉。
各成形活板21还包括两个位于半圆壳形部件22两侧的闭合行程控制凸轮30，其设置在与部件22一体的支承结构31。更详细的说，支承结构31包括了两个平行板件32其沿外侧表面斜向交于半圆壳形部件22，以及突出于侧壁29基本上是L形断面的各个端部33。支承结构31还包括两个位于部件22对边的支撑元件34，其基本上是L形截面并平行于各自的半圆壳形部件22的侧壁29延伸，并与板件32的端部33连接成一体。凸轮30连接到各自的支撑元件34，各自有一个工作面36朝向平面τ的外向，还包括具有逐渐升高升程的第一底边导入部分37和直线的常数升程的第二部分38。
各成形活板21还包括控制接近管2动作的滚轮39，其自由地与从各支撑元件34侧面突出的销轴40联接。
各成形活板21被两个弹簧44推动进入一个被可调节止动装置45限定的向前或者说是闭合的位置(见图4和图5)，其中底壁28基本上平行于各夹头的工作平面β。
装置45实际上包括一固定到半圆壳形部件22底壁28背面的止动元件46，其有限定开口向下槽48的叉形端部47，旋入支撑元件23上通孔50的螺钉49，和垂直于各夹头7平面β的轴。螺钉49通过槽48固定到止动元件46，其包括轴向保持在叉形端部47的端部54，和在其相对的自由端形成的使得通过孔50进行调节的成为可能的窄槽55。
弹簧44是螺旋折叠的弹簧，各端部固定到成形活板21和支撑元件23，受力时将有拉力作用到成形活板21使止动元件46靠近螺钉49的端部54。
成形活板21朝包装材料管2的运动被两个连接到机器结构的位于路径A的两边的固定凸轮56(见图3和图6以后附图)以已知的方式控制。其与成形活板21的滚轮39相互作用。凸轮56被平行于平面a的平板所限定，各有两个被各个板的侧缘限定的工作表面57(见图6以后附图)，工作表面57与平面τ相对称，与各个滚轮39同步动作。滚轮39位于构成成形组件5或5’一部分的两个成形活板21的同侧。
更详细地说，各工作表面57包括一处在离平面τ逐渐变小距离内的下凹曲线上输入部58，一垂直直线的中部59，和一倾斜直线下输出部60。输出部与平面τ相交的地方是两个输出部的汇交处。
成形活板21闭合动作的控制是通过成形活板21的凸轮30接触位于平面α的两边非常靠近各固定凸轮56下面的各对固定滚轮64。
更具体地说(见图6及以后附图)，各对滚轮64位于对称于平面τ，低于各固定凸轮56的各输出部分60的位置。
成形密封装置1的操作步骤如下。
都已知道夹头7作横向运动密封包装管2，故仅在此作简单介绍。
各组件5，5’的夹头7当组件向下运动时互相接近，导致管2被以等同于管2移动速度运动的垂直向下的元件所夹持，向下运动时夹头7保持闭合，密封元件13，14以足够的压力夹持管2进行热密封，在靠近底部静止的中心位置处，夹头打开释放管2，并在作上升运动时和到达上部静止中心位置之前完全打开。在上部位置夹头如前面所介绍的重新闭合。
两个组件5，5’的运动明显差半个周期，上升运动的组件5及其打开的夹头7与组件5’及其闭合夹头的向下运动是同步进行的，所以组件5’的支撑臂11在组件5的支撑臂之间无干涉地通过。
夹头7上的成形活板21根据夹头的动作与包装材料管2互相作用。成形活板21向着管2接近和围绕管2的闭合动作分别受控于与成形活板21的滚轮39相互作用的固定凸轮56，和受控于与成形活板21一体的凸轮30与固定滚轮64的相互作用。
仅涉及成形组件5的操作顺序如图6及以后的附图所示。
图6所示夹头7刚与管2接触，离管2还有一段距离的成形活板21依靠弹簧44作用力仍保持在闭合的位置。
当密封件13，14与管2接触，但管2尚未与成形活板21(见图7)接触时，成形活板21的滚轮39接触凸轮56的上输入部分58，所以在输入部分58，成形活板21逐渐进入缩回或打开的位置(见图8)。在固定凸轮56的垂直线中间部分59，这种状况一直保持，此时关闭的夹头的运动也是垂直的。
在凸轮56的输出部分60(见图9)，依靠弹簧的作用力，成形活板21逐渐绕管2闭合。就在凸轮56的下边，对成形活板21运动的控制由凸轮30接替，其开始接触固定滚轮64，对抗管2内部的压力并准确地限定所形成包装的体积。图1显示了成形活板21处于完全闭合的位置，到达了凸轮30的第二部分38，这时半壳形端部22完全包围管2并基本上联接起来并强加给管2半壳形端部22所限定内腔形状和体积。
成形活板21确实被凸轮30控制保持在上述闭合位置直至凸轮30通过固定滚轮64。
这出现在其它成形组件5’的夹头7已经夹持管2的下一个密封部分并接近正在形成的包装之后，故组件5的夹头7能够因此打开并从包装管缩回成形活板21。
本发明的成形密封装置1的优点根据下面的介绍将更加明显。
尤其是，按照本发明，成形活板21的闭合运动由位于，相对于固定凸轮来说，成形活板本身的凸轮30来控制，故包装的体积可以通过简单地改变成形活板21来改变(针对特别的包装类型进行的专门设计必须随生产的各种改变来改变)，但对于机器的静止部件则不作改动。通过控制接近运动，实际上，发现具有适当尺寸的同一凸轮56可以用于不同的包装体积。
在所介绍的首选实施例中，包装体积控制组件20，凭借所有的与体积有关的元件，如成形活板21，各个凸轮30，弹簧44和可调节的止动装置45，构成了预装配的整体装置。其安装在非常简单容易地连接到夹头7的单一支撑元件23上。干预时间和其后的停机时间可因此而减少到最少。
最后，装置45用于对包装体积控制组件20作快速有效的调节。
要指出，对上面介绍装置所作的各种可能改变并未脱离所附权利要求的范围。

Claims (8)

1.一种成形密封装置，它用于从沿垂直的路径(A)传输的管状(2)充满食品的包装材料生产包含可灌装食品的灭菌密封包装，所述装置(1)有固定的支撑结构(3)和两个交替地和循环地与该包装材料管(2)相互作用的成形组件(5，5’)，还包括滑块(6)相对于所述支撑结构(3)以反复的方式垂直滑动；具有密封机构(13，14)的各组夹头(7)被所述滑块(6)携带运动，依次在打开位置和闭合位置之间运动，其中，所述密封机构(13，14)与所述包装材料管(2)相作用；还有各组成形活板(21)，被各所述夹头(7)携带的各成形活板(21)分别有半壳形的成形端；所述成形组件(5，5’)的所述各成形活板(21)在不与所述管接合的缩回位置和所述各半壳形的成形端(22)围绕所述管的前伸位置之间运动；在各夹头(7)的所述闭合位置，形成了预先设定体积的空腔；所述装置包括凸轮机构(30，64)用于控制所述成形活板(21)从所述缩回位置到所述伸出位置的闭合运动；所述装置(1)的特征在于，所述凸轮机构(30，64)包括被所述成形活板(21)携带的各凸轮(30)，并且在所述夹头(7)运动时，各凸轮(30)与固定到所述装置(1)的所述支撑结构(3)的滚轮(64)相互作用。
2.如权利要求1所述成形密封装置，其特征在于，包括一支撑元件(23)用于各所述形成活板(21)；可释放的连接机构(25)用于牢固地固定所述支撑元件(23)到各所述夹头(7)并铰接连接机构(27)到各所述支撑件(23)和各所述成形活板(21)之间。
3.如权利要求2所述成形密封装置，其特征在于，其包括弹性装置(44)，位于各所述支撑元件(23)和各所述成形活板(21)之间推动所述成形活板(21)进入所述伸出位置。
4.如权利要求3所述成形密封装置，其特征在于，包括一个被连接到各所述成形活板(21)上并限定成形活板(21)的所述前伸位置的可调节止动装置(45)。
5.如权利要求4所述成形密封装置，其特征在于，各所述止动装置(45)包括一牢固连接到各成形活板(21)的止动元件(46)；和一旋进所述支撑元件(23)的螺钉(49)，其有依靠所述弹性装置(44)的推力与所述止动元件(46)配合的端部(54)。
6.如权利要求5所述成形密封装置，其特征在于，所述止动元件(46)有叉形端部(47)；所述螺钉(49)通过所述叉形端部(47)并保持在位于所述支撑元件(23)对边的叉形端部。
7.如权利要求5或6所述成形密封装置，其特征在于，所述螺钉(49)旋进所述支撑元件(23)的通孔(50)并在自由端有一槽口(55)。
8.如权利要求1所述成形密封装置，其特征在于，各所述成形活板(21)包括一对位于所述半壳状形成端(22)相对边的所述凸轮(30)；所述装置(1)包括两对所述滚轮(64)，其位于与所述管(2)的路径(A)对称的位置并与各所述成形组件(5，5’)的所述形成活板(21)的各所述凸轮对(30)相互作用。
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