TW201940388A - 用於形成真空絕緣容器之方法和系統 - Google Patents

Abstract

本發明闡述用於形成真空絕緣容器之方法和系統，諸如飲料及食品容器。該等方法及系統包含當在真空條件下固持該容器時使用雷射來封閉該容器之壁中之開口。該開口之該封閉形成該容器之該等壁內之真空空間。

Description

用於形成真空絕緣容器之方法和系統

本發明係關於用於形成真空絕緣容器之方法和系統，諸如飲料及食品容器。

真空絕緣飲料及食品容器大體上具有由容器之內殼體及外殼體界定之真空空間。真空空間對容器提供熱絕緣。形成此等容器之現有方法通常使用焊接材料來密封內殼體與外殼體之間之真空空間。焊接材料可包含將熔化且黏著至外殼體之玻璃材料。

在使用此等現有方法產生真空絕緣飲料及食品容器期間，通常在外殼體之底部表面或容器之底部殼體中形成凹坑或其他凹陷。接著在凹坑中形成穿過外殼體之開口。將焊接材料放置在開口上方。然後容器(其中焊接材料在開口上方)放置在真空烘箱中，其中圍繞容器之環境壓力降低且真空烘箱中之溫度升高。真空烘箱在未完工容器中或圍繞未完工容器而產生真空狀態。當烘箱中之溫度上升至或高於焊接材料之熔點時，焊接材料熔化且環繞凹坑中之開口流動以封閉開口。經熔化焊料密封開口及內殼體與外殼體之間之空間內之真空-亦即，殼間空間。烘箱中之溫度減小，且經熔化焊料在開口上方冷却並硬化。由於殼間空間現由焊接材料密封在容器內，因此容器現可自真空烘箱移除以供進一步加工。

現有方法使用大量能量來提供熔化焊接材料所需之熱。此外，現有方法係慢的-此乃因需要大量時間來使烘箱加熱且使烘箱冷却。此外，現有方法大體上需要在真空形成程序期間平行於水平平面而固持之容器上之平坦表面，以便經熔化焊接材料填充凹坑中之開口。難以密封在容器之垂直定向表面中之開口，此乃因焊接材料可能自容器掉落或滴落。此外，在現有方法中，難以密封彎曲或其他非綫性表面。此外，在現有方法中，通常出於美學目的而使用額外帽蓋結構來覆蓋或隱藏凹坑及經硬化焊接材料。此外，在現有方法中，自外殼體朝向內殼體向內傳遞之凹坑之實體結構需要外殼體與內殼體之間之額外空間以便維持真空空間之整體性-用於真空空間之此額外空間可限制或減少容器之總體大小。

本發明展示且闡述用於形成真空絕緣容器之方法和系統之某些實施例。該等方法及系統使用雷射來密封或焊接封閉至該容器之殼間空間之開口，同時將該容器維持在真空環境中。該真空環境可形成於容器固持元件中，該容器固持元件經定大小且經定形狀以圍封該容器之部分或該容器之全部。該容器固持元件可由足以在其內部維持真空之材料製成。容器固持元件之實例包含真空室、真空夾具或經構形用於此目的之任何其他單元。

在一項態樣中，該方法包含將內殼體與外殼體連結在一起以形成未完工容器。該方法包含在該未完工容器之該外殼體中產生一或多個開口。該方法包含將該未完工容器放置在容器固持元件中且遍及該容器固持元件之該內部及圍繞或環繞該未完工容器抽真空。該方法包含降低圍繞該未完工容器之壓力。該方法包含透過該容器固持元件之窗口傳遞雷射且焊接封閉該一或多個開口以密封該容器之該內殼體與該外殼體之間之真空空間中之真空。在任何步驟中，焊接可由此項技術已知的經構形以封閉該容器之開口之任何其他方法替代，此取決於製成該容器之材料。

該真空空間具有低壓力且形成於該內殼體與該外殼體之間中。該真空空間為該容器提供絕緣。在該程序期間，該整個未完工容器可放置在該容器固持元件之內部。該未完工容器可由該容器固持元件完全圍封或部分圍封。

在另一態樣中，該方法包含將內殼體與外殼體焊接在一起以在該內殼體與該外殼體之間形成具有真空空間之未完工容器。該方法包含用雷射在該外殼體中產生一或多個開口，其中該等開口連接至該真空空間。該方包含在無需添加額外熱之情形下將該等未完工容器放置在容器固持元件中，且圍繞該等未完工容器抽真空。該方法包含將圍繞該等未完工容器之壓力降低至所期望位準。該方法包含透過該一或多個開口抽吸真空。該方法包含透過該容器固持元件之窗口傳遞雷射且焊接封閉該一或多個開口以密封該內殼體與該外殼體之間之該室中之該真空從而在該內殼體與該外殼體之間形成真空空間。由於該等方法在環境或室內溫度下形成該真空空間，因此可達成能量節約。

在另一態樣中，首先銲合不銹鋼殼體底部使得在底部中無任何孔。接著，施加雷射束以在該底部中切削一或多個狹縫。接下來，將該不銹鋼殼體底部放置在具有透明窗口之容器固持元件之內部。接下來，大體上在室溫條件下透過該容器固持元件中之該殼體底部中之該狹縫抽吸真空。在獲得該所期望真空位準後，來自該容器固持元件外部之雷射透過該透明窗口而射出且銲合該狹縫。在自該容器固持元件移除該殼體後，可視情况將該殼體放入烘箱(在大氣壓力下)中以激活該殼體之內部之吸氣劑。該容器固持元件中之該透明窗口可由玻璃或任何其他材料製成，該材料具有足以准許該雷射從中傳遞以到達該容器之性質，該等性質亦准許在該容器固持元件中維持該所期望真空位準。

該等方法及系統可用於形成各種絕緣容器。舉例而言，該等容器可係兩件式設計、四件式設計或其他設計。兩件式設計大體上包含內殼體及外殼體。該四件式設計通常包含內殼體、內底部殼體、外殼體及外底部殼體。該等容器可用於儲存熱飲料或冷飲料、食品產品或其他消費者產品。該等容器可係飲料容器、飲料杯、壺、食品罐、玻璃瓶、泵壺、鴨嘴杯、罐式保溫杯等。

視情况，該等方法包含自該真空空間移除該等容器且在大氣壓力下在烘箱中加熱該容器以激活該真空空間內之吸氣劑容器。該吸氣劑可自留在該真空空間中之任何空氣移除任何氧或其他殘餘分子。

該等方法及系統可形成及封閉可由該雷射束接達之該容器之任何位置上之該一或多個開口。例如，該另一個開口可係在該容器之各側、底部表面、內邊緣或外邊緣、或內部表面上。該等方法及系統利用雷射焊接技術或其他雷射實施之方法，其等不需要放置在待密封之該容器之區域上方之焊接材料。

本發明之該等方法及系統較先前方法更快且更高效地形成真空絕緣容器。由於無需加熱，本發明之該等方法及系統較先前方法利用更少之能量。此外，該一或多個開口可形成於該雷射可到達之該容器上或中之任何位置，此准許該開口之策略性放置。可存在某些策略以隱藏該開口，舉例而言，沿著該容器之邊緣。其他策略包含放置該開口以與該容器之設計對應。此外，已由本發明之方法密封之該一或多個開口可經塗漆。此外，已使用本發明之方法密封之一或多個開口較傳統焊接型封閉通常係更堅固的且遭受破裂的可能性較低。此減小對用以覆蓋以該等先前方法形成之該經焊接開口之進一步帽蓋或結構之需要。而且，由於當前方法不需要焊接，因此此亦減少所需之材料。

在另一態樣中，闡述用於形成真空絕緣容器之方法。該方法包含將內殼體與外殼體連結在一起以形成未完工容器，其中該未完工容器在該內殼體與該外殼體之間具有真空空間。該方法包含在該未完工容器之該外殼體中產生一或多個開口。該方法包含將該全部未完工容器放置在容器固持元件之內部。該方法包含圍繞該未完工容器抽真空。該方法包含將圍繞該未完工容器之壓力降低至所期望位準。該方法包含透過該一或多個開口抽吸真空。該方法包含引導雷射束穿過該容器固持元件且焊接封閉該一或多個開口以密封在該內殼體與該外殼體之間之該空間中之該真空從而在該內殼體與該外殼體之間形成真空空間。

在另一態樣中，闡述用於形成真空絕緣容器之方法。該方法包含將內殼體與外殼體連結在一起以形成複數個未完工容器，其中每一未完工容器在該內殼體與該外殼體之間具有空間。該方法包含在該等未完工容器中之每一者之該外殼體中產生一或多個開口。該方法包含將該複數個該等未完工容器放置在容器固持元件之內部中。該方法包含用蓋封閉該容器固持元件。該方法包含在該容器固持元件之該內部中及圍繞該等未完工容器抽真空。該方法包含將圍繞該等未完工容器之壓力降低至所期望位準。該方法包含透過該一或多個開口抽吸真空。該方法包含引導雷射束穿過該容器固持元件之該蓋且焊接封閉該複數個容器中之第一容器之該一或多個開口以密封在該第一容器之該內殼體與該外殼體之間之該空間中之該真空從而在該第一容器之該內殼體與該外殼體之間形成真空空間。該方法包含將該雷射束之源移動至該複數個容器中之第二容器以密封在該第二容器之該內殼體與該外殼體之間之空間中之該真空從而在該第二容器之該內殼體與該外殼體之間形成真空空間。

在另一態樣中，闡述用於形成真空絕緣容器之系統。該系統包含界定內部之容器固持元件。該內部經構形以固持複數個容器。該容器固持元件包含基座及蓋。該蓋經構形以密封接合至該基座。真空源係與該容器固持元件連接。該真空源經構形以在該容器固持元件之內部中抽真空以同時減小圍繞所有該複數個容器之壓力。雷射源經構形以引導雷射束穿過該蓋。該蓋允許該雷射束傳遞至該容器固持元件之內部中且到達該容器。

在另一態樣中，闡述用於形成真空絕緣容器之系統。該系統包含外殼以定位複數個容器固持元件。該系統包含鄰近該複數個容器固持元件之安裝元件。該安裝元件包含水平軌道及垂直軌道。該等容器固持元件經構形以各自固持容器。該等容器固持元件包含蓋。真空源係與該等容器固持元件連接。該真空源經構形以在該等容器固持元件之該等內部中抽真空。將視覺偵測及雷射焊接總成安裝至該安裝元件以水平及垂直移動該視覺偵測及雷射焊接總成。該視覺偵測及雷射焊接總成包含雷射，其經構形以引導雷射束穿過該等蓋。該等蓋允許該雷射束傳遞至該等容器固持元件之內部中。

在另一態樣中，闡述用於形成真空絕緣容器之容器固持元件。該容器固持元件包含基座。該基座包含具有四個側壁之大體上正方形形狀或大體上矩形形狀。該四個側壁自該基座之底部大體上向上延伸以界定該容器固持元件之內部。蓋密封接合至該基座之頂部以封閉該內部。齒條經構形以固持複數個該等容器。該齒條經定形狀以裝配至該基座之該內部中。該基座之該底部包含真空埠，其經構形以與真空源接合。

出於此申請案之目的，闡述相對位置之任何術語(例如，「上部」、「中部」、「下部」、「外」、「內」、「上方」、「下方」、「底部」、「頂部」等)係指如所圖解說明的本發明之實施例，但彼等術語並不限制其中可使用實施例之定向。

現將參考圖1至圖6B闡述系統10。系統10引導來自雷射源205之雷射束穿過容器固持元件300以銲合容器固持元件300內之容器50中之開口52。

系統10包含外殼100。外殼100包括視覺偵測及雷射焊接總成200，其使雷射源205鄰近容器固持元件300而定位。視覺偵測及雷射焊接總成200可安裝至外殼100，如圖1中所展示。在其他態樣中，視覺偵測及雷射焊接總成200可定位在外殼100上方或鄰近外殼100而支撑。

外殼100可界定其中定位真空源110之空間。真空源110藉由伸縮管或其他導管連接至容器固持元件300，且經構形以在容器固持元件300內部抽真空。真空源110之實例係真空泵。真空源110產生用於容器固持元件300之真空，其降低壓力容器固持元件300中之壓力。在其他態樣中，真空源110可鄰近外殼100而定位且藉由額外伸縮管或其他導管連接至容器固持元件300。

視覺偵測及雷射焊接總成200包含雷射源205以發射雷射脈衝來焊接一或多個開口52。視覺偵測及焊接焊接總成200進一步包含偵測器210以對齊來自雷射源205之脈衝與容器50之開口52。系統10包含控制器15以操作系統10之至少某些元件。控制器15可包含可程式化邏輯控制器。舉例而言，控制器15可導致接通、關閉、移動、校準或以其他方式引導雷射源205、偵測器210或真空源110中之任一者或所有。

容器固持元件300將容器50接納至容器固持元件300之開放內部310中。容器固持元件300之下部部分320包含定位器325以固持容器50。在未圖解說明之其他實施例中，定位器325可以任何定向而存在，經構形以適當定位容器50而由雷射源205接達。舉例而言，在另一實施例中，定位器325可包含鈎，容器50可自該鈎懸垂以使雷射源205定位在容器固持元件300下方。

容器固持元件300包含窗口350，其由(舉例而言)光學玻璃製成。窗口350可由允許來自雷射源205之充足光能傳遞至內部310中之任何光學玻璃製成。窗口350可由允許光能傳輸或通過且准許在容器固持元件300內抽真空之其他材料製成。窗口350將內部310與系統10之周邊環境分離。在所展示態樣中，雷射源205位於容器固持元件300之外部。來自雷射源205之雷射束傳遞穿過窗口350且傳遞至容器固持元件300之內部310中之容器50。在其中雷射源205定位在容器固持元件300內部之態樣中，窗口350將係不必要的。在所圖解說明之態樣中，窗口350形成容器固持元件300之蓋，但此窗口可定位在容器固持元件300上之任何地方。

在產生期間，藉由真空源110在容器固持元件300之內部310內形成真空。在所展示態樣中，容器固持元件300包含可移除地連接之上部部分330與下部部分320。舉例而言，上部部分330可自下部部分320移除以供將容器50嵌入至容器固持元件300中。舉例而言，上部部分330可經由螺紋、摩擦、壓入配合或將上部部分330與下部部分320固持在一起之其他機械連接而密封至下部部分320，且為在容器固持元件300之內部310形成真空而提供。可在上部部分330與下部部分320之間使用墊片或其他柔韌密封件以密封內部310，使得可在內部310中形成真空。在其他態樣中，蓋300提供至夾具300之內部310之接達。舉例而言，可暫時自容器固持元件300移除蓋300以便將容器50放置在容器固持元件300之內部310中。

容器固持元件300之下部部分320可牢固地緊固至框架150及/或外殼100。在系統10之操作期間及/或在至下部部分320中之容器50之裝載及卸載期間，下部部分320大體上保持緊固至框架150及/或外殼100。下部部分320可傳遞穿過外殼100之上部表面102中之開口106且傳遞至外殼100之內部104中。

在圖2中所展示之態樣中，窗口350定位在容器固持元件300之上端335處。在所展示態樣中，容器50由定位器325以反轉位置而固持。此為使系統10在容器50之底部54中形成開口52而提供。開口52在圖5中展示。在圖3中所展示態樣中，窗口350定位在容器固持元件300之側壁328中。如圖4中所展示，此為使系統10在容器50之側部56中形成開口52而提供，亦即，雷射源205焊接容器50之非水平部分中之開口52。雷射源205可焊接在幾乎任何定向上之開口52-此乃因在開口52上無需使用任何焊料。舉例而言，圖6A及圖6B圖解說明沿著容器50之底部54與側部56之間之邊緣之開口52。當然，開口52可沿著容器50之任何其他邊緣形成。

定位器325可包含裝配至容器50之內部中之延伸部327。在其他態樣中，定位器325可包含螺紋以與容器50之嘴部之互補螺紋螺紋接合。在雷射焊接程序期間定位器325使容器50固持穩定。

在形成程序期間，未完工容器50完全放置在容器固持元件300之內部。未完工容器50由容器固持元件300完全圍封。舉例而言，容器50可具有兩件式設計，其具有內殼體及外殼體。在形成程序期間，內殼體與外殼體二者可完全含納在容器固持元件300之內部。舉例而言，四件式設計可具有內殼體、內底部殼體、外殼體及外底部殼體。在形成程序期間，內殼體、內底部殼體、外殼體及外底部殼體之全部可完全含納在容器固持元件300之內部。

容器固持元件300包含通向伸縮管390之導管380，伸縮管390係與真空源110連通。容器固持元件300可包含壓力感測器以監視容器固持元件300之內部310之壓力。在所展示態樣中，導管380連結伸縮管390與容器固持元件300之下部部分320中之導管開口322。導管開口322提供至容器固持元件300之內部310中之通道。與導管380相反，伸縮管390通向真空源110。真空源110產生用於容器固持元件300之真空，其降低容器固持元件300中及圍繞或環繞容器50之開口52之壓力。

外殼100支撑安裝元件120，安裝元件120經構形以定位視覺偵測及雷射焊接總成200。安裝元件120可在X (大體上水平)及Y (大體上垂直)方向上移動視覺偵測及雷射焊接總成200以焊接容器50之開口52。安裝元件120之所圖解說明之態樣包含水平軌道130及垂直軌道140。視覺偵測及雷射焊接總成200在垂直軌道140上上下移動。垂直軌道140在水平軌道130上左右移動。安裝元件120可安裝至外殼100之上部表面102。初始設置之後，視覺偵測及雷射焊接總成200可僅需在水平平面中移動以便雷射焊接容器50。安裝元件120之未圖解說明之態樣可包含可樞轉區段、機械臂或足以適當地支撑及定位視覺偵測及雷射焊接總成200之任何其他構形。其他態樣可包含用於雷射源205及偵測器210中之每一者之單獨安裝元件120。

控制器15操作安裝元件120之功能及移動。控制器15可進一步包含顯示器及使用者輸入控制。所圖解說明之外殼100進一步包含門103，其通向外殼100之內部104。真空源110可定位在內部104中容器固持元件300下方。

在所展示態樣中，系統10包含單獨垂直軌道140上的兩個視覺偵測及雷射焊接總成200。單獨垂直軌道140在水平軌道130上獨立移動。在其他態樣中，系統10可包含單個視覺偵測及雷射焊接總成200或任何數目之額外視覺偵測及雷射焊接總成200。

外殼100進一步包含框架150以固持及/或定位容器固持元件300。框架150可安裝至鄰接或支撑安裝元件120之外殼100之上部表面102。

真空源110(諸如泵)定位在外殼100中或鄰近外殼100而定位。真空源110抽真空用於在容器50內形成真空空間。一或多個容器50放置在容器固持元件300中。真空源110開始抽真空。偵測器210判定開口52之位置以便將脈衝自雷射源205引導至開口52。當容器固持元件300中達到充足或所期望壓力時，雷射源205焊接封閉一或多個開口52。視覺偵測及雷射焊接總成200移動至容器固持元件300中之下一個容器50。

真空源110在容器固持元件300中且在容器50之真空空間中抽真空。取決於用於容器50之材料或如所需要的其他變數，空氣壓力可自環境壓力條件減小至大約10-3 tor至大約10-4 tor。在形成程序期間，整個未完工容器50放置在容器固持元件300之內部。未完工容器300由容器固持元件300完全圍封。

控制器15可引導視覺偵測及雷射焊接總成200移動至各別容器固持元件300。偵測器210係與控制器15連通以判定開口52之定位。控制器15可基於來自偵測器210之輸入而調變雷射焊接總成200之定位。控制器15亦經由在容器固持元件300內部之感測器或藉由自真空源110獲得之讀數監視容器固持元件300之壓力。控制器15可調變真空源110之操作以在容器固持元件300中獲得所期望真空壓力。當達成雷射源205相對於容器50之所期望位置及容器固持元件300中之所期望真空壓力時，控制器15將激活雷射源205以焊接開口52。

控制器15可移動或改變雷射源205之定向以將雷射能量引導至開口52之整個長度處。舉例而言，安裝元件120可在雷射源205正發射雷射能量時在開口52之整個長度上移動雷射源205。在某些態樣中，在一個開口52經密封後，安裝元件120可移動雷射源205以密封同一容器50上之另一開口52。在一個容器50經密封後，安裝元件120可將雷射源205移動至連續容器50用於密封其等開口52。如此，系統10可連續地密封批量之容器50之開口52。

方法及系統10可包含選用預加熱步驟或階段，其使容器50上或中的任何表面水分蒸發。此表面水分可能導致褪色或妨礙進一步處理。在乾燥條件下，可能無需預加熱。若採用預加熱，則將未完工容器50放置在烘箱中且將溫度上升至大約150℃文件中有使用其他字體，請調整字體（中文字請設定為新細明體、英文字請設定為Times New Roman）。至大約200℃文件中有使用其他字體，請調整字體（中文字請設定為新細明體、英文字請設定為Times New Roman）。持續一段適合時間以移除水分。

雷射源205可在容器50上之任何位置形成一或多個開口52，舉例而言：在容器50之邊緣、外殼體、內殼體及/或底部外殼體上。一或多個開口52可包含狹縫、幾何形狀之開口及/或無定形形狀之開口。取決於容器50、用於封閉一或多個開口52之雷射源205、容器50之材料、容器50之大小等，一或多個開口52可在長度、寬度、大小等上變化。在一項態樣中，開口52包含在長度上大約20 mm之兩個狹縫，且在容器50之底部外殼體上具有大約0.1 mm至大約0.15 mm之寬度。儘管狹縫52以平行構形展示，然而兩個狹縫52可相對於彼此成其他角度或間隔關係。

具有適當波長之任何類型之雷射皆可用於雷射源205。雷射源205可係脈衝或連續的。雷射源205亦可同時發射兩個雷射束以同時密封容器50上之兩個開口52。雷射源205亦可發射雷射束陣列以密封容器50上之開口52之匹配圖案。

控制器15操作系統10之功能。控制器15可經由電腦數值控制程式而程式化以便將雷射源205移動至連續容器固持元件300。將每一容器固持元件300之位置程式化至控制器15中。雷射源205自一個位置移動至另一個位置以便焊接開口52。偵測器210可包含光眼、定向感測器或其他感測器以確保雷射源205處於適當位置中以焊接開口52。控制器15可基於來自偵測器210之輸入而調變雷射焊接總成200之定位。控制器15亦可監視容器固持元件300之壓力。控制器15可經程式化以確認在激活雷射源205之前容器固持元件300內之壓力位準係可接受的。

方法及系統10可與(舉例而言)由不銹鋼、PE、TX2001或其他金屬及金屬合金製成之容器搭配使用。

系統10可包含一或多個容器固持元件300。舉例而言，所圖解說明之系統10包含36個個別容器固持元件300。在操作期間，真空源110可同時在所有容器固持元件300中形成真空。因此，一旦焊接封閉先前容器固持元件300中之容器50之開口52，雷射源205可立即繼續移動至下一個容器固持元件300。在其他態樣中，真空源110可同時在容器固持元件300中之某些者中形成真空。

在其他態樣中，系統10可採用較少或額外容器固持元件300。舉例而言，系統10可包含單個容器固持元件300、24個容器固持元件300或任何其他數目個容器固持元件300。

在其他態樣中，系統10可包含固定就位之雷射。容器300可藉由雷射連續地密封。

在其他態樣中，單個容器固持元件300可具有能够固持數個容器50之較大體積。雷射源205可圍繞或鄰近單個容器固持元件300而移動以焊接其中之容器50。

在其他態樣中，銲槍或雷射可併入容器固持元件之真空空間之內部。

圖7至圖10展示用於固持複數個容器50以供處理之容器固持元件400。容器固持元件400可併入至圖1至圖6B之系統10或其他適合系統上。複數個容器50可完全放置在容器固持元件400之內部。

容器固持元件400允許使用者同時將真空施加至複數個容器50。批量之容器50可裝載至容器固持元件400中，且容器固持元件400內部之壓力可降低-因此降低圍繞批量之容器50中之容器50中之每一者之環境壓力。此為在單個步驟或程序中使圍繞多個容器50之環境壓力降低而提供。此藉由減少容器50之雷射焊接步驟之間之等候時間來增加效率，此乃因雷射源205可移動至連續容器50而無需等候形成進一步真空。

雷射源205或其他雷射可用於焊接容器50中之一或多個開口。容器固持元件400允許使用者降低圍繞批量之容器50之壓力，維持圍繞批量之容器50之經降低壓力，且然後連續地焊接批量之容器50中之容器50中之每一者。在第一容器50中之一或多個開口經焊接之後，雷射源205或其他雷射可繼續移動至容器固持元件400中之下一個容器50。在先前容器50中之一或多個開口經焊接後，雷射源205或其他雷射可繼續移動至連續容器50。在複數個容器50中之個別容器50之焊接之間，大體上無需減小壓力及/或打開容器固持元件400。

容器固持元件400包含基座410及蓋420。蓋420將基座410密封至封閉及大體上氣密位置。在某些態樣中，蓋420亦係窗口，而在其他態樣中，蓋420可係不透明的且窗口形成於容器固持元件400之另一部分中。基座410界定接納容器50之大體上開放內部412。齒條430或其他適合輸送裝置可裝載有複數個容器50且然後降低至容器固持元件400之基座410之內部412中。

齒條430可包含一或多個開口438，一或多個開口438接納一或多個定位器470以對準基座410之內部412中之齒條430。定位器470可傳遞穿過齒條430中之一或多個開口438。定位器470可自容器固持元件400之基座410之底部460向上延伸。在所展示態樣中，基座410包含四個定位器470，但是可採用較少或額外定位器470。齒條430亦可包含兩個對置安置之握柄435以輔助自容器固持元件400之基座410放置及撤回齒條430。

基座410可包含具有四個側壁440A、440B、440C及440D之大體上正方形或矩形形狀。側壁440A至440D自底部460向上延伸以界定內部412。基座410可由剛性或耐久材料製成，諸如固態鋁或其他金屬合金，該材料耐受在真空及密封步驟期間施加之真空力。基座410之側壁440A至440D可形成僅大於齒條430之剖面的剖面，使得齒條430巢套在側壁440A至440D內。在所展示態樣中，側壁440A形成前側，側壁440B形成右側，側壁440C形成後側，且側壁440D形成左側。在所展示態樣中，側壁440A及440C形成較側壁440B及440D更長之側。

齒條430之上部表面432可包含一或多個定位裝置或其他接合部件，其等將容器50固持就位在齒條430上。舉例而言，容器50可摩擦裝配在柔韌支撑件或定位器上方以固持齒條430上容器50之位置。在其他態樣中，容器50可螺紋接合或可移除地裝配至齒條430之上部表面432。齒條430降低至基座410之內部412中且搭設在基座410之底部460之上部表面468上。

齒條430可以矩陣或網格方式固持容器50。在所展示態樣中，容器50配置成六個行及四個列，用於總共二十四個容器50。當然，在其他態樣中，可在容器固持元件400中採用較少或額外行及/或列，及/或可在容器固持元件400中處理較少或額外容器50。容器固持元件400亦可在大小上向上或向下按比例調整以改變容器固持元件400之處理能力。容器固持元件400可經調適或可調適用於各種容器大小或形狀。

圖8中展示容器固持元件400之態樣之剖視圖。在所圖解說明之態樣中，基座410之底部460包含真空通道462，其自底部460之底部表面464向上傳遞至容器固持元件400之內部412中。齒條430包含真空開口434以允許空氣及/或氣體自內部412傳遞穿過真空開口434且穿過真空通道462。如此，透過真空通道462抽真空以降低基座410之內部412之空氣壓力。基座410之底部表面464可包含真空埠480或其他流體連接件或配件以與真空源(諸如真空源110)密封接合。

定位器470輔助將齒條430對準在基座410中之適當位置中。定位器470亦輔助將齒條430之真空開口434與真空通道462對準。齒條430上之容器50之座標或位置程式化至控制器15中。歸因於定位器470及/或基座410之內部形狀(此輔助控制器15確定及/或判定齒條430上容器50之位置)，齒條430裝配至基座410中之同一位置中。

控制器15操作系統10。控制器15可經由電腦數值控制程式而程式化以便將雷射源205移動至連續容器50。將複數個容器50中之每一容器50之位置程式化至控制器15中。雷射源205自一個位置移動至另一位置以便焊接開口。偵測器210可包含光眼、定向感測器或其他掃描器或感測器以確保雷射源205處於適當位置中以焊接開口52。控制器15可基於來自偵測器210之輸入而調變雷射焊接總成200之定位。一旦容器50之位置由偵測器210驗證/確認，則控制器可激活雷射源205。控制器15亦可監視容器固持元件400之壓力。控制器15可經程式化以確認在激活雷射源205之前容器固持元件400內之壓力位準係可接受的。

控制器15包含用以處理資料之至少一個處理器16及用以儲存資料之記憶體17。處理器16處理通信，建立通信，自記憶體17擷取資料且將資料儲存至記憶體17。處理器16及記憶體17係硬體。記憶體17可包含揮發性及/或非揮發性記憶體，例如，電腦可讀儲存媒體(諸如快取記憶體)、隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、快閃記憶體或其他記憶體，以儲存資料及/或電腦可讀可執行指令，諸如電腦數值控制指令或程式。關於圖14，相對於系統10圖解說明控制器15之實例性佈局。作為實例，電腦數值控制指令包含位置資料且可儲存於記憶體17中。此外，控制器15進一步包含至少一個通信介面18以將通信、訊息及/或信號傳輸及接收至雷射源205、雷射焊接總成200、真空源110及/或容器固持元件300，以及系統10之其他組件、子系統及硬體，諸如，舉例而言，偵測器210、真空感測器、位置感測器、顯示器、輸入控制、驅動馬達等。

蓋420向下裝配在基座410上方以封閉容器固持元件400。蓋420之重量有助於壓縮定位在側壁440A至440D之上部表面444處之密封件450。密封件450可一直圍繞上部表面444之全部而延伸。蓋420亦包含凸緣部分422以進一步幫助密封內部412。凸緣部分422自蓋420向下延伸。凸緣部分422之內凸緣表面424抵靠側壁440A至440D之內側表面442而裝配。凸緣部分422有助於適當定位及/或對準基座410上方之蓋420。當在內部412中抽真空時，蓋420、密封件450及凸緣部分422之組合係為在容器固持元件400之內部412內形成真空而提供。

蓋420可由聚碳酸酯材料或允許來自雷射源205之雷射光透過蓋420而傳遞且傳遞至容器50之其他材料形成。蓋420可由允許來自雷射之充足光能傳遞至內部412中之任何光學玻璃製成。在所圖解說明之態樣中，視覺偵測及雷射焊接總成200進一步定位在蓋420上方，但視覺偵測及雷射焊接總成200可以准許雷射源205將雷射光發送至容器固持元件400中之任何構形來定位。雷射源205可在來自控制器15之指引下在蓋420之頂部上方移動。

在形成程序期間，在一項態樣中，複數個未完工容器50完全放置在容器固持元件400之內部。在其他態樣中，未完工容器50僅部分地定位在容器固持元件400中。關於圖8，未完工容器50由容器固持元件400完全圍封。未完工容器50之全部完全放置在容器固持元件400之內部。舉例而言，容器50可具有兩件式設計，其具有內殼體及外殼體。在形成程序期間，內殼體與外殼體二者可完全含納在容器固持元件400之內部。舉例而言，四件式設計可具有內殼體、內底部殼體、外殼體及外底部殼體。在形成程序期間，所有內殼體、內底部殼體、外殼體及外底部殼體可完全含納在容器固持元件400之內部。

在某些態樣中，容器固持元件400可安裝在外殼100上方，使得外殼100之真空源110透過真空通道462而抽真空。類似地，視覺偵測及雷射焊接總成200可定位在容器固持元件400之頂部上方。

現將參考圖11至圖13闡述系統11。系統11引導雷射束自雷射源505穿過圖7至圖10之容器固持元件400以焊接係在容器固持元件400內之容器50中之開口52。系統11類似於系統10而操作，且提供諸多相同優點及益處。

系統11包含支撑定位器515之垂直支撑件510及512，定位器515在電腦數值控制程式下操作以在X及/或Y方向上移動雷射源505。在此態樣中，雷射源505定位在定位器515之底層表面處。雷射源505可整合至定位器515。定位器515可移動地接合至將定位器515維持在容器固持元件400上方之中心支撑件520。在此態樣中，中心支撑件520大體上平行於側壁440A及440C而定位，且定位器515在X方向上沿著中心支撑件520之長度移動。

中心支撑件520之端522及524可移動地接合至水平支撑件530及540。垂直支撑件510及512支撑水平支撑件530及540。在此態樣中，水平支撑件530及540大體上平行於側壁440B及440D而定位，且中心支撑件520在Y方向上沿著水平支撑件530及540之長度移動。

在所展示實施例中，定位器515經由中心支撑件520沿著X軸行進，同時中心支撑件520經由中心支撑件520與水平支撑件530及540之間之可移動接合沿著Y軸而移動。定位器515相對於中心支撑件520而移動，且中心支撑件520相對於水平支撑件530及540而移動。當然，在其他實施例中，行進之配置可經反轉或變更。而且，在此實施例中，定位器515之高度可係大體上固定的。當然，在其他實施例中，定位器515之高度係可調整的或可係在電腦數值控制程式下。舉例而言，垂直支撑件510及512可延伸或縮回以調整定位器515之高度。

垂直支撑件510及512可附接或接合至容器固持元件400之側壁440B及440D之外表面以對系統11提供支撑及穩定性。在其他態樣中，容器固持元件400可可移除地放置在垂直支撑件510與512之間。在其他態樣中，垂直支撑件510及512鄰近容器固持元件400而定位。

真空源570(諸如泵)在系統11中抽出真空。真空源570經由真空綫575接合至真空夾具400之真空埠480。如此，真空係由真空源570抽出，穿過真空綫575，穿過真空通道462以降低基座410之內部412中之空氣壓力。

系統11可包含圖1至圖6B之控制器15或其他適合的可程式化邏輯控制器以操作系統11之至少某些元件。舉例而言，控制器15可致使開啓、關閉定位器515，相對於中心支撑件520移動定位器515，相對於水平支撑件530及540移動中心支撑件520，校準或以其他方式引導雷射源505、真空源570或系統11之其他組件中之任何組件或所有組件。

關於圖15，相對於系統11圖解說明控制器15之實例性佈局。控制器15包含用以處理資料之至少一個處理器16及用以儲存資料之記憶體17。處理器16處理通信，建立通信，自記憶體17擷取資料，且將資料儲存至記憶體17。控制器15進一步包含至少一個通信介面18以將通信、訊息及/或信號傳輸及接納至以下各項中之一者：雷射源505、中心支撑件520、定位器515、真空源570及容器固持元件400，以及系統11之其他組件、子系統及硬體，諸如，舉例而言，偵測器、真空感測器、位置感測器、顯示器、輸入控制、驅動馬達等。

在圖1至圖13中所圖解說明之態樣中，未完工容器50完全放置在容器固持元件300之內部或完全放置在容器固持元件400之內部。本文中闡述之系統10及11以及方法亦可與僅部分圍封未完工容器50之容器固持元件搭配使用。舉例而言，某些容器固持元件將密封至未完工容器50之部分或與未完工容器50之部分接合。舉例而言，某些容器固持元件將在具有開口52之未完工容器之部分上方密封或圍封具有開口52之未完工容器之部分，且然後抽真空以在內殼體與外殼體之間之空間內形成真空，同時相同未完工容器之其他部分未由容器固持元件圍封。

如此，應理解本發明並不限於本文中所闡述之特定態樣，但可在不違背由以下申請專利範圍所定義之此新穎概念之精神及範疇之情形下做出各種改變及修改。此外，熟悉此項技術者將自上文說明及下文申請專利範圍明瞭申請人之發明之諸多其他優點。

10‧‧‧系統/方法及系統

11‧‧‧系統

15‧‧‧控制器/系統

16‧‧‧處理器

17‧‧‧記憶體

18‧‧‧通信介面

50‧‧‧容器/未完工容器/連續容器/第一容器/先前容器/個別容器/額外容器

52‧‧‧開口/狹縫

54‧‧‧底部

56‧‧‧側部

100‧‧‧外殼

102‧‧‧上部表面

103‧‧‧門

104‧‧‧內部

106‧‧‧開口

110‧‧‧真空源

120‧‧‧安裝元件/單獨安裝元件

130‧‧‧水平軌道

140‧‧‧垂直軌道/單獨垂直軌道

150‧‧‧框架

200‧‧‧視覺偵測及雷射焊接總成/額外視覺偵測及雷射焊接/雷射焊接總成

205‧‧‧雷射源

210‧‧‧偵測器

300‧‧‧容器固持元件/蓋/夾具

310‧‧‧開放內部/內部

320‧‧‧下部部分

322‧‧‧導管開口

325‧‧‧定位器

327‧‧‧延伸部

328‧‧‧側壁

330‧‧‧上部部分

335‧‧‧上端

350‧‧‧窗口

380‧‧‧導管

390‧‧‧伸縮管

400‧‧‧容器固持元件

410‧‧‧基座

412‧‧‧大體上開放內部/內部

420‧‧‧蓋

422‧‧‧凸緣部分

424‧‧‧凸緣表面

430‧‧‧齒條

432‧‧‧上部表面

434‧‧‧真空開口

435‧‧‧握柄

438‧‧‧開口

440A‧‧‧側壁

440B‧‧‧側壁

440C‧‧‧側壁

440D‧‧‧側壁

442‧‧‧內側表面

444‧‧‧上部表面

450‧‧‧密封件

460‧‧‧底部

462‧‧‧真空通道

464‧‧‧底部表面

468‧‧‧上部表面

470‧‧‧定位器

480‧‧‧真空埠

505‧‧‧雷射源/定位器

510‧‧‧垂直支撑件

512‧‧‧垂直支撑件

515‧‧‧定位器

520‧‧‧中心支撑件

522‧‧‧端

524‧‧‧端

530‧‧‧水平支撑件

540‧‧‧水平支撑件

570‧‧‧真空源

575‧‧‧真空綫

圖1係用於形成真空絕緣容器之系統之實施例之透視圖。

圖2係用於形成真空絕緣容器之系統之容器固持元件之第一實施例之剖視圖。

圖3係用於形成真空絕緣容器之系統之容器固持元件之第二實施例之剖視圖。

圖4係容器之第一實施例之狹縫之視圖。

圖5係容器之第二實施例之狹縫之視圖。

圖6A係容器之第三實施例之狹縫之視圖。

圖6B係容器之第三實施例之狹縫之視圖。

圖7係用於固持複數個容器之容器固持元件之俯視透視圖。

圖8係用於固持複數個容器之容器固持元件之剖視圖。

圖9係用於固持複數個容器之容器固持元件之分解視圖。

圖10係用於固持複數個容器之容器固持元件之俯視圖。

圖11係用於形成真空絕緣容器之系統之第二實施例之透視圖。

圖12係用於形成真空絕緣容器之系統之第二實施例之剖視圖。

圖13係用於形成真空絕緣容器之系統之第二實施例之分解視圖。

圖14係圖1之系統之控制器之佈局。

圖15係圖11至圖13之系統之控制器之佈局。

Claims (40)

1. 一種用於形成真空絕緣容器之方法，其包括： 將內殼體與外殼體連結在一起以形成容器，其中該容器在該內殼體與該外殼體之間具有空間； 在該容器之任一表面中產生一或多個開口； 將該全部容器放置在容器固持元件之內部； 藉由將圍繞該容器之壓力降低至所期望位準而在該容器固持元件內及圍繞該容器抽真空，且藉此透過一或多個開口而抽吸真空；及， 引導雷射束穿過該容器固持元件之壁且焊接封閉該一或多個開口以密封該內殼體與該外殼體之間之該空間內之該真空從而在該內殼體與該外殼體之間形成真空空間。
2. 如請求項1之用於形成真空絕緣容器之方法，其進一步包括在不添加額外熱之情形下將圍繞該容器之該壓力降低至該所期望位準。
3. 如請求項1之用於形成真空絕緣容器之方法，其進一步包括在環境溫度條件下將圍繞該容器之該壓力降低至該所期望位準。
4. 如請求項1之用於形成真空絕緣容器之方法，其進一步包括在該外殼體之底部表面或該內殼體之面向上底部表面中產生該一或多個開口。
5. 如請求項1之用於形成真空絕緣容器之方法，其進一步包括在該外殼體之側表面中產生該一或多個開口。
6. 如請求項1之用於形成真空絕緣容器之方法，其中該真空絕緣容器構形為飲料容器或食品容器。
7. 如請求項1之用於形成真空絕緣容器之方法，其中該一或多個開口係沿著或在該容器之邊緣中定位。
8. 如請求項1之用於形成真空絕緣容器之方法，其進一步包括提供引導該雷射束穿過該容器固持元件之窗口之雷射源，且隨後，移動該雷射源以將該雷射束引導至另一容器固持元件中。
9. 如請求項1之用於形成真空絕緣容器之方法，其進一步包括在將該容器放置在該容器固持元件中之前加熱該容器。
10. 如請求項1之用於形成真空絕緣容器之方法，其進一步包括打開該容器固持元件，將該容器放置在該容器固持元件之內部之定位器中，及封閉該容器固持元件。
11. 如請求項1之用於形成真空絕緣容器之方法，其進一步包括將該雷射之源移動至含納第二容器之第二容器固持元件，且當該第二容器固持元件中存在真空條件時密封該第二容器之開口。
12. 一種藉由如請求項1之方法形成之真空絕緣容器。
13. 一種用於形成真空絕緣容器之方法，其包括： 將內殼體與外殼體連結在一起以形成複數個容器，其中每一容器在該內殼體與該外殼體之間具有空間； 在該等容器中之每一者之表面中產生一或多個開口； 將該複數個該等容器放置在容器固持元件之內部中； 用蓋封閉該容器固持元件； 藉由將圍繞該等容器之壓力降低至所期望位準而在該容器固持元件之該內部中及圍繞該等容器抽真空，藉此亦透過該一或多個開口而抽吸真空； 引導雷射束穿過該容器固持元件之該蓋且焊接封閉該複數個容器中之第一容器之該一或多個開口以密封該第一容器之該內殼體與該外殼體之間之該空間中之該真空從而在該第一容器之該內殼體與該外殼體之間形成真空空間；及， 將該雷射束之源移動至該複數個容器中之第二容器以密封該第二容器之該內殼體與該外殼體之間之該空間中之該真空從而在該第二容器之該內殼體與該外殼體之間形成真空空間。
14. 如請求項13之用於形成真空絕緣容器之方法，其進一步包括將該真空中圍繞該複數個容器之該壓力同時降低至該所期望位準。
15. 如請求項13之用於形成真空絕緣容器之方法，其進一步包括將該雷射束之該源移動至該複數個容器中之第三容器以密封該第三容器之該內殼體與該外殼體之間之該空間中之該真空從而在該第三容器之該內殼體與該外殼體之間形成真空空間。
16. 如請求項13之用於形成真空絕緣容器之方法，其進一步包括在不打開該容器固持元件之情形下將該雷射束之該源移動至該複數個容器中之該第二容器。
17. 如請求項13之用於形成真空絕緣容器之方法，其進一步包括用該複數個容器之該等位置程式化控制器，且基於程式化至該控制器中之該等位置而將該雷射束之該源移動至該複數個容器中之該第二容器。
18. 一種藉由如請求項13之方法形成之真空絕緣容器。
19. 一種用於形成真空絕緣容器之系統，其包括： 容器固持元件，其界定內部，該內部經構形以固持一或多個容器； 該容器固持元件包括基座及窗口，該窗口經構形以密封接合至該基座； 真空源，其與該容器固持元件連接，該真空源經構形以在該容器固持元件之內部中抽真空從而同時減小圍繞所有該複數個容器之壓力； 雷射源，其經構形以引導雷射束穿過該窗口；且， 其中該窗口允許該雷射束傳遞至該容器固持元件之內部中。
20. 如請求項19之用於形成真空絕緣容器之系統，其進一步包括齒條，該齒條經構形以固持該等容器中之一或多者，此齒條經定形狀以裝配至該容器固持元件之該基座之該內部中。
21. 如請求項20之用於形成真空絕緣容器之系統，其中一或多個定位器自該容器固持元件之該基座之底部向上延伸，該齒條包含一或多個開口，該一或多個開口接納該一或多個定位器以對準該基座之該內部中之該齒條。
22. 如請求項19之用於形成真空絕緣容器之系統，其進一步包括齒條，該齒條經構形以固持該一或多個容器，此齒條經定形狀以裝配至該容器固持元件之該基座之該內部中，其中該齒條包含真空開口以允許空氣自該內部傳遞穿過該真空開口且穿過該基座之真空通道。
23. 如請求項19之用於形成真空絕緣容器之系統，其中該基座之底部包含真空通道，其自該底部之底部表面向上傳遞至該容器固持元件之該內部中。
24. 如請求項23之用於形成真空絕緣容器之系統，其中該底部表面包含真空埠以與該真空源接合。
25. 如請求項19之用於形成真空絕緣容器之系統，其中該基座包含具有四個側壁之大體上正方形或大體上矩形形狀，且該四個側壁自該基座之底部向上延伸以界定該內部。
26. 如請求項19之用於形成真空絕緣容器之系統，其中該窗口包含自該窗口向下延伸之凸緣部分，且該凸緣部分之內凸緣表面抵靠該側壁之內部側表面而裝配。
27. 如請求項19之用於形成真空絕緣容器之系統，其中該雷射源經構形以移動至不同位置以將其雷射引導至該等容器中之該一或多者處。
28. 如請求項19之用於形成真空絕緣容器之系統，其中該系統包括控制器，其中該控制器係用該等容器中之該一或多者之位置來程式化，且該控制器引導該雷射源相對於該等容器中之每一者改變其位置，使得該雷射源將導致該一或多個開口之密封。
29. 如請求項19之用於形成真空絕緣容器之系統，其中該系統包含支撑定位器之垂直支撑件，該雷射源係整合至該定位器，且該等垂直支撑件附接或接合至該容器固持元件。
30. 如請求項19之用於形成真空絕緣容器之系統，其中該系統包含支撑水平支撑件之垂直支撑件，中心支撑件可移動地接合至該等水平支撑件，該定位器可移動地接合至該中心支撑件，該雷射源整合至該定位器，該定位器經構形以相對於該中心支撑件而移動，且該中心支撑件經構形以相對於該等水平支撑件而移動。
31. 一種用於形成真空絕緣容器之系統，其包括： 外殼，其用以支撑複數個容器固持元件； 安裝元件，其鄰近該複數個容器固持元件，該安裝元件包括水平軌道及垂直軌道； 該等容器固持元件經構形以各自固持容器，該等容器固持元件各自包含窗口； 真空源，其與該等容器固持元件連接，該真空源經構形以在該等容器固持元件之內部中抽真空； 視覺偵測及雷射焊接總成，其定位在該安裝元件上以水平及垂直移動該視覺偵測及雷射焊接總成，該視覺偵測及雷射焊接總成包括雷射，該雷射經構形以引導雷射束穿過該窗口；且， 其中該窗口允許該雷射束傳遞至該容器固持元件之該等內部中。
32. 如請求項31之用於形成真空絕緣容器之系統，其中該容器固持元件包括上部部分及下部部分，其中可移除地連接該上部部分與該下部部分。
33. 如請求項31之用於形成真空絕緣容器之系統，其中該雷射源可相對於該複數個容器固持元件移動。
34. 如請求項31之用於形成真空絕緣容器之系統，其中該容器固持元件包括上部部分及下部部分，其中該窗口係在該上部部分之頂部部分中。
35. 如請求項31之用於形成真空絕緣容器之系統，其中該窗口係在該容器固持元件之側壁中。
36. 如請求項31之用於形成真空絕緣容器之系統，其中該容器固持元件包括上部部分及下部部分，該上部部分可移除地連接至該下部部分，且該下部部分由該系統之框架固持。
37. 如請求項31之用於形成真空絕緣容器之系統，其中該視覺偵測及雷射焊接總成經由該垂直軌道安裝至該外殼且經構形以在該垂直軌道上上下移動，並且該垂直軌道經構形以在該水平軌道上左右移動。
38. 一種用於形成真空絕緣容器之容器固持元件，其包括： 基座，該基座包括具有四個側壁之大體上正方形形狀或大體上矩形形狀，其中該四個側壁自該基座之底部大體上向上延伸以界定該容器固持元件之內部； 蓋，其用以密封接合至該基座之頂部以封閉該內部； 齒條，其經構形以固持複數個該等容器，其中該齒條經定形狀以裝配至該基座之該內部中；且， 該基座之該底部包含真空埠，其經構形以與真空源接合。
39. 一種用於形成真空絕緣容器之方法，其包括： 將內殼體與外殼體連結在一起以形成容器，其中該容器在該內殼體與該外殼體之間具有殼間空間； 在該容器之任一表面中產生一或多個開口； 僅將該容器之部分放置在容器固持元件之內部，其中在該容器固持元件之內部之該容器之該部分係包含該一或多個開口之該部分，且其中該容器固持元件包含窗口； 在該容器固持元件內抽真空，藉此在該殼間空間中抽吸真空；及， 引導雷射束穿過該容器固持元件之該窗口且焊接封閉該一或多個開口以密封該內殼體與該外殼體之間之該殼間空間中之該真空從而在該內殼體與該外殼體之間形成真空空間。
40. 一種藉由如請求項39之方法形成之真空絕緣容器。