CN1278222A - 食品和饮料包装罐的封顶方法和装置 - Google Patents

Abstract

加热可热变形塑性材料薄膜(91),并把这种加热的薄膜置于罐组元(4)上部;在罐的卷弯凸缘环绕区由可变形弹性压头(823)施加的,双及在这个卷弯凸缘以外区域由压缩空气施加的,作用在薄膜顶部的推力,迫使这个薄膜向下,从而粘接到这个罐组元上部的表面上;粘接到罐组元(4)上部的那部分薄膜与剩余的薄膜分开;这种薄膜预先加热到适宜的温度,因此,在冷却后,它能保持其形状,并保持粘接在罐的上部表面。

Description

食品和饮料包装罐的封顶方法和装置

本发明涉及食品和饮料包装罐的卫生防护，特别是在上部具有可撕开的开口以直接把饮料引入嘴中的饮料罐的卫生防护。

把饮料保存于罐中的广泛实践带来一个如何保护使用人的健康的普遍问题。注入饮料后，这些罐在不可能防尘或其他有害污染条件下运输和贮存，因此，不论是把饮料倒入杯中，或者更严重地是直接把饮料引入嘴中，都消费了很不卫生的饮料。

有的饮料罐不撕开开口接片，而代之以向罐内弯曲，并直接与罐内食品接触，则情况更为严重。

因此，必须使含有开口接片的罐的上端防尘和防止其他污染。上述技术问题已这么解决，基本上以罐的上端作为一成形模，在罐的上端直接成形一个符合食品质量要求的塑性材料盖“密封”地盖住这个上端。

上述方案包括：加热一种可热成形的塑性薄膜，并置于罐的上端，排出这个上端表面和薄膜之间的空气，使薄膜粘接到这个上端表面上。最好，把粘接到罐上端的薄膜与剩余的薄膜切开。在这个过程中，薄膜加热到适当的温度，使薄膜满足热成形性的条件，经冷却后硬化，仍然紧密地粘接在所覆盖的表面上，并保持其形状。

由与罐的上部啮合并盖住其上部而形成的盖，易于从罐的上部卸下来，并放回原位盖住有开口的区域和整个上部，并由其唇部压住上边缘，因此，保持饮料罐处于好的卫生状态。

对这种技术也已进行了改进，至少两个罐成组形成其覆盖装置，提供由一个单支承薄板连接的两个或多个罐的包装，这样，同时防止它们的盖受到污染。

本申请人的专利申请国际申请号PCT/EP97/03716(公开号为WO98/04459)中叙述了上述技术。

上述WO98/04459叙述的方法和装置需要进一步改进，主要是排除夹在防护罐上部的薄膜与盖之间的空气。

在这种已知的技术中，为排除空气所要求的真空很容易使被排除空气量较小。

因此，本发明的目的是通过显著减小所排除的空气量，并可能完全不要排除，使设备简化。

为实现本发明的上述目的，按照本发明提供了加热一个可热成形塑性材料薄膜，并把它置于一个或一组罐的上端，通过作用在这个薄膜顶部上的一个推力作用推使薄膜向下，使尽可能大的薄膜面积粘接在罐上部的表面上。

按照这种改进，上述推力作用可能是由于按压在罐上部的凸形可变形弹性垫使这个薄膜从罐中心开始粘接，或者是由于指向罐盖中心的压缩空气喷射流的动力作用。在这两种情况，都希望置于盖上的薄膜从其下部受到真空作用，以辅助于这种推力作用，以消除在盖的周边接近于接合凸缘处形成的极小的剩余气泡。

按照本发明的一个特定改进的实施例，发现即便没有真空条件也可完全排除空气。

由具有权利要求书所述特征的一种机器实现本发明的全部目标。

借助于非限定实例和附图对后面的不同实施例的详细说明，将明确本发明的优点，结构和功能特点。

图1是本发明装置的示意的轴向截面图。

图2～6是图1装置在各个工作位置的放大详图。

图7是上述工作位置的两罐包装的截面图。

图8a和图8b是压头83a的两种不同形式。

图9和10分别是本发明装置得到的两罐和四罐包装的视图。

图11是一个具体实施例，示出粘接到罐的封顶薄膜的刻痕线，该线用于把它们分离。

图12是图11的XII-XII面的截面图。

图13是本发明另一实施例的示意的轴向截面图。

图14是图13的XIV-XIV面的截面图，并表明了不同的工作位置的截面图。

图15是相应于图14的分解图。

现在参照图1～7说明两罐组元封顶的装置和方法。

很显然，上述装置和方法也适于对单罐或多罐组元进行封顶。

图中用标号4表示的罐是已有的类型。这种罐包括主要由罐平顶端412构成的上部411，上部截头圆锥形颈部413，把平顶端412连接到颈部413的圆形凸缘414(见图7)。在其顶端，有一个具有接片415的可撕下的开口，饮料由此倒出。

这种装置有一个步进向前驱动的传输带1，传输带1上连续安排一些等距离的托盘2。托盘2包括一个底板，底板上有若干均匀分布的凹座3以容纳构成一个组元的一组罐4(图中是两个罐均成一个组元)。

更准确地说，凹座3在平面图上的形状与罐组件的外壳(或边界)相应，占据罐与罐之间剩余空间的隔板从底板向上伸开。

传输带1携带托盘2到达加工站，在那里受到底支持面11的支承。在加工站上方，有一个其形状与托盘2相同的第一垂直运动板6，板6有多个与凹座3相应的通孔61，并具有相同的形状。

或者，这个板6是固定不动的，支持托盘2的传输带可垂直运动把这个托盘提高到板6的下面。

也称为背衬/定心板的板6有一条把通孔61与真空室或真空泵(图中未示出)连通的通道62，在位于板6下表面65上有许多气动密封垫圈63，用以从该处往下凸出环绕通孔61的下边缘。

在板6上固定一块薄钢板7覆盖在其上表面上。钢板7与板6一样穿孔，并设有多个定位在各通孔周边并同时穿过板6和钢板7的硬套筒71。每个通孔61都容纳托盘2中的罐4组元的上部并有小的间隙。在板6和罐上部411的上面，但在格栅81的下面，移动着一条适合于食品的不定长度的可热成形塑性材料薄膜，这些塑性材料可以是高冲击强度聚苯乙烯，聚丙烯，聚对苯二甲酸乙二酯，聚氯乙烯，聚乙烯或聚苯乙烯。

第一板6由处于薄膜91上面并由一个装置(已知类型，但未示出)驱动的第二板8盖住，使板8压迫薄膜靠在这个背衬/定心板6的上表面上。

一个可相对于板8移动的薄膜加压栅格81固定到板8的下侧，当下降时，停靠在板7上。栅格81确定了相应的多个孔84，每个孔84都环绕板6中相应的孔61，孔84的下边缘把薄膜91压靠在板6的上表面。与栅格81配合着一个作用在薄膜91顶部的推力/压头装置，把薄膜向下推，直到薄膜粘接在罐组元4的上部表面。在图示的这个实施例中，这些装置包括在柄杆82内的轴向导管820，用于把压缩空气从上往下输送到罐的顶端412之上(图7)，导管820穿过孔84。上述柄杆可垂直上下移动，在柄杆82第一次下降期间，上述装置输送的空气也撞击薄膜91环绕各个罐的进口，也就是包容了罐与另外的罐之间的空间的表面。

相应的水平盘83固定到柄杆82的下端，每个盘83的下方带有一个平的可弹性变形的压头83a(图8A和图8B)。压头83a与凹座3和隔板31所限定的位置共轴，因此，每个盘83都可下降压住罐4的盖。图8A和图8B分别示出压头83a的两个不同实施例。这些压头具有下凸形表面，安排成把塑料薄膜91压靠在罐4的顶端412上，其最低点大体上压在上述顶端412的中心。

凭借这种形状，上述压头的推力作用从每个罐的顶端中心开始，并由中心向周边扩展。

通道820也沿其轴线穿过压头83a，并在其下表面中心开口。

柄杆82和盘83包含在通孔84内，孔84与定心板中的孔61相匹配，但略宽一些。

每个孔84都带有下伸的呈闭合圆周轮廓的圆柱形刀刃85，这个刀刃85和通孔61的边缘与板7的套筒71相互作用。圆柱形刀刃的切割边缘沿罐组元的外周线部分是连续的，但在各个罐之间的区域是断续的，在这里产生断裂线。

从卷筒9上展开的薄膜通过板7上方的工作站5，并且，或重新卷到后面的卷筒12上报废，或送入粉碎机立即粉碎。

用于加热薄膜91的加热通道13位于卷筒9和加工点5之间。

在图13，14和15所示的另一个实施例中，在第一板6之上有一个第二板800，该第二板设有一个其形状与硬套筒71相同的凸边801。

第二板800位于薄膜91上面，并由一种装置驱动(现有类型，未示出)，使这个板800把薄膜91压靠在背衬/定心板6的上表面，特别是靠在套筒71上。

板800的凸边801限定了与第一板6的第一孔61相应的多个第二孔802。

在板800上连接一个推力装置，它作用在薄膜91的顶部，推压薄膜向下直至该薄膜粘接到罐组件4顶端表面。

这些推力装置具有一个第三板80，这个板80带有用于每组罐的其下部为切割边的钟形压头840。

钟形压头840和板80都具有通孔，每个通孔都密封地接纳具有轴向孔820的柄杆821，由位于板80凹座中的O形环825提供在柄杆，板80和钟形压头840之间的密封。

在每根柄杆底部都有一个杯822，其下边缘可精确地安装到每个罐4的弯卷凸缘414内。

这个杯含有一个可变形的弹性橡胶材料衬垫823，其下表面向下凸出。

上述衬垫823用于推压薄膜91靠在罐的盖上，当经受的变形到占据杯822内的整个空间时，则完全盖住弯卷凸缘414限定的整个区域。

由于衬垫底部的凸形形状，其推力作用从每个罐顶部的中心开始，并由中心向周边扩展。

孔820与设在柄杆821内的且在杯822上方的四个径向孔824相通，压缩空气通过这些孔输送到钟形压头840。

上述板80和上述柄杆821可以借助于相互独立的装置而垂直上下运动。

钟形压头840的切割边呈闭合的周向轮廓，包住通孔61的边缘，该钟形压头840在短距离内与板7的套筒71相互作用。

钟形压头840的切割边沿罐组元外轮廓线部分是连续的，并可与位于杯内的一个压头相连，作用对着隔板31的上边缘而产生撕裂线。

钟形压头840借助于环形密封垫圈841精确地密封装于第二板800的孔内。

图1～12所示装置的工作过程如下。在每个封顶循环开始时，把罐组元4已装入其凹座3的托盘2依次装到传输带1上。

传输带1的输送是间隙式的，并可控制，可使它停止把托盘2定位在工作站，这样，其凹座3总是与定心板6的通孔61完全对准。

传输带1停止时，如图2所示，板6下降直到借助于垫圈63密封地停在托盘2的上表面。

另一方面，支撑面11抬起传输带1，使托盘2上移靠到定心板6上。与此同时，薄膜91在加热通道13内加热，并立即输送到盖住其背衬/定心板6。优选地，这种通道式加热装置是红外型的，根据聚合物类型，薄膜的加热温度在120～230℃的范围。

此时，薄膜加压栅格81从板8下降，如图3所示，使薄膜91展开铺在已伸出板6上的钢板7的罐4的头部。在栅格81下降以后，使柄杆82也下降，同时由管道820输入压缩空气。这股空气压在薄膜91上，使薄膜91下降，紧密地粘在罐4上部表面上。

这股空气也迫使处于罐与罐之间的那部分薄膜91下降。

随后由压头83a产生的推力压到罐4的顶端412上。

同时，栅格81的下边缘把薄膜91压靠在钢板7的上表面，产生使空气不能通过的环形密封条。因此，在薄膜91与罐4外表面之间形成了与每个孔61相应的一个空间(或室)，而且，该空间与外界环境隔绝。更详细说，该空间或室由被格栅81的下边缘、孔61的内表面、凹座3的内表面、和罐4的外表面包住。

在这一阶段，存在于这个空间的空气借助于向下的吸力作用通过通道62被排除，结果，由栅格81限定的薄膜91粘接到罐的上表面411，构成一个仍然与薄膜91其余部分连接但与罐的上部411的形状精确匹配的盖。

在另一个实施例中，薄膜下面不产生吸引作用，仅通过管道820流出的空气的推力可实现薄膜与罐上部的粘接。

在下一阶段(图5)，刀刃85向下在薄膜91中产生一个与孔61上边缘相应的圆形闭合切口。这个切口沿环绕罐上部外廓的闭合线产生，把粘接到罐组元4上的薄膜(盖91a)与剩余的薄膜91分开。

在图5所示的这个实施例中，刀刃85停留在套筒71上表面上。

如图薄膜91大体上是刚性的，最好刀刃81像剪刀样与套筒精确配合进入套筒71，擦过孔61上边缘61a的内角。

在这个过程结束时，所有装置全部返回到图6所示的初始位置。冷却后，盖91a完全保持按罐上部所设定的粘接形状，并永久保持这种形状，安置在托盘2每个凹座中的罐由环绕其上部的封顶薄膜91a连接在一起(见图7)。此外，盖91a在真空下粘接到罐上，因此，密封而可靠地盖住它，防止了任何的外界污染。

很明显，托盘和板6将宜于按所要求的罐组元的平面形状成形(如图9和图10实例所示)。

图11和图12更清楚地示出两个及多个罐的组元的封顶。

在这个实施例中，至少含有一个两罐组元(图示实例为四罐)的每个凹槽这样成形：占据罐与罐之间剩余空间的隔板从其底板向上垂直伸出。

隔板31的高度至少等于罐4圆筒段的高度。

除薄膜切割装置85以外，图示装置具有一个或多个薄冲压工具88。用于在薄膜91中形成一根与隔板31上边缘31a配合的弱化薄膜横截面线，这根线把每一单独罐与其他罐分开。

上述弱化线在图9和图10中以L2表示，与环绕每个单独罐4的切割线相配合(切割线以L1表示，它把盖的部分与薄膜其他区域分开)。

上述线L2由彼此分开的逐次连接的孔或短切割线，或者大体上连续的不完全穿通横截面的弱化刻痕线组成。

更具体地，这个工具88由其切割边是齿状或依次排的针状的刀刃组成。此外，使刀刃85和带刀刃的工具88同时下降，弱化线L2可与切割线L1同时形成。

得到一个两罐组元或多个组元(图9和图10)，包括一个单封顶薄膜部分91a，它与构成组元部分的这些罐的上部表面匹配并盖住它。然而，上述弱化线L2把上述封顶薄膜部分91a分成几个紧密相邻的子部分，每个子部分都与一个单独的罐4相关并相连。因此，每个单独的罐4都可用于拉而从组元中分离，这样，封顶部分91a可以沿弱线12撕开。与其他罐分离的这个罐保持粘接在其上部的薄膜91的子部分，继续作为防护盖。

在图13～15的改进的实施例中，柄杆821起初下降，杯822精确插入罐凸缘414内，因此，衬垫823从中心开始把薄膜91压靠到罐上表面，排除周边空气。

只有当这个衬垫完全排除空气，杯的边缘才能与卷弯凸缘构成的沟槽接触，防止在这个凸缘附近形成气泡。这进，板800随其突出边缘801而下降，直至把薄膜扩展到罐4的伸出头部，并靠到板6的板7上，如图13所示，与板7共同形成一道空气不能通过的环形密封条。

在实现图13所示的结构时，压缩空气经由管道821，824输送到球形压头840。

按这种方式对由球形压头840、垫圈835、板800的边缘801、环绕上述边缘的薄膜901所限定的空间进行加压。这个压力作用凸缘414外的薄膜91上，把它往下推，并紧密粘接到罐4颈部的上部表面。

球形压头840内产生的压力也迫使处于罐与罐之间的薄膜91的那部分向下，并压靠在隔板31上边缘附近。

在下一阶段，第三板80随球形压头840一起下降，其切割边缘与孔61上边缘合作在薄膜91中切出一个相应的圆形或环形切口。

这个切口沿环绕罐上部的一个闭合线产生，把粘接到罐组元4上的那部分薄膜与薄膜91的剩余部分分开。在图13所示实施例中，球形压头的切割边缘准确进入套管71，像剪刀那样作用。

这种钟形压头边缘也可起冲压作用，它与隔板31上边缘合作在罐与罐之间形成断裂线。

上述过程结束时，装置的所有部分都返回到其初始位置。

在罐的表面冷却后，薄膜91完全牢固地粘接在罐的上部，并永久保持其形状。

安排在托盘2每个凹槽的各个罐由环绕其上部的薄膜部分连在一起。

显然，托盘及板6，80，800都宜于按其平面图形成形而产生符合要求的罐数量的组元。

用图示装置，简单地插入生产线中，可以不间断生产流程，而把罐组元构成罐包装。

这是本发明许多优点中的一个，插入到生产线避免了从中取出产品进行包装和进一步处理的必要，具有生产经济性的优点。

也应注意，采用一种或相同的装置，横截面相同但高度不同的罐，经过简单调整传输带1及板6，8，800及其附件之间的距离，可以成形为罐包装。

Claims (15)

1.一种罐的封顶方法，罐的上部大体上为平顶端，具有上部截头圆锥形颈部，具有连接该颈部和平顶端的圆周凸缘，所述方法包括下列步骤：把热塑性材料薄膜部分置于罐上部并与凸缘上边缘接触，与凸缘上边缘一起构成一个闭合室；把薄膜加热到适当温度，使薄膜能够满足热成形条件；从上述闭合室排除空气；冷却后薄膜硬化并紧密粘接到盖顶端表面而盖住罐，并保持其形状，其特征在于，由压缩空气喷射到盖住罐上部的薄膜顶部施加的推力作用把空气从闭合室排除。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，压缩空气喷射流施加的推力作用与可弹性变形的压头施加的、限定在罐卷弯凸缘以内区域的推力结合产生。

3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，弹性压头的作用与含有该压头的刚性杯的边缘作用结合发生。

4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，压头作用先于刚性杯边缘的作用。

5.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，上述可弹性变形压头施加的作用先于压缩空气的作用。

6.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，压头施加的推力作用从罐盖中心开始，向卷弯凸缘限定的周边扩展。

7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，粘接到罐上部的薄膜部分可以沿单个罐(4)的凸缘上的闭合线切断而分开。

8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，粘接到罐上部的薄膜部分可以沿至少两罐的上部外廓环绕的闭合线切开而分离。

9.一种罐的封顶装置，罐安排在托盘凹座中，所述的装置包括：具有与下面凹座相对应的多个第一通孔的第一定心板，用于接受罐的上部，使它们突出超过定心板的上表面；把加热的塑性材料薄膜定位到罐上部的装置；把上述薄膜引入粘接到罐顶部的装置；把粘接到罐顶部的薄膜与其他薄膜分开的装置，其特征在于包括：

一个位于上述第一板上面且具有与第一通孔相对应的第二孔的第二板，上述第二板的下边缘伸出，用于把薄膜压靠在第一板的上表面；

一个在下面带有钟形压头的第三板，用于密封插入上述第一孔；

一个包含在上述钟形压头的、并与包含在第一孔中的罐同轴的反向杯形件，其尺寸与罐的内卷弯凸缘相对应；

一个包含上述杯形件的衬垫；

每个杯形件由一个柄杆支撑，这个柄杆可在上述钟形件基体的孔中滑动，并有一个通向杯形件外及进入钟形压头内部的轴向通道，

使上述板和上述杯相互独立垂直运动的装置；

把压缩空气输入上述通道的装置。

10.按照权利要求9所述的装置，其特征在于，至少有两个罐安排在托盘的每个凹座中。

11.按照权利要求9所述的装置，其特征在于，压头是可弹性变形的弹性材料制造的，其下表面是凸形，用于把塑性薄膜压靠在罐的顶端，其最低点大致位于罐顶部的中心。

12.按照权利要求9所述的装置，其特征在于，其薄膜切割装置是钟形压头的下边缘，它具有闭合的圆周形轮廓，至第一板的第一通孔边缘的距离很短。

13.按照权利要求10所述的装置，其特征在于，其特征在于，至少包含两个罐的每个凹座包括从底板向上伸出的并占据罐与罐之间自由空间的隔板，上述隔板的高度大体上等于罐的圆柱部分高度。

14.按照权利要求13所述的装置，其特征在于，在钟形压头内部，设有一个或多个用于与隔板上边缘配合在薄膜中形成一条弱化薄膜横截面线，这根线从罐组之中分离每一个罐。

15.一种至少含两个食品或饮料罐的组元，其特征在于，一个单薄膜部分与这些罐的上部表面匹配并覆盖在这些表面上，有一条弱化的薄膜横截面线把上述薄膜分为几个部分，每个部分涉及这个组元的一个单罐。

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