TWI490147B

TWI490147B - 可摺疊式容器充填之系統及方法

Info

Publication number: TWI490147B
Application number: TW098122299A
Authority: TW
Inventors: Per Gustafsson
Original assignee: Ecolean Ab
Priority date: 2008-07-02
Filing date: 2009-07-01
Publication date: 2015-07-01
Also published as: HUE031462T2; CN102066202A; EA201170111A1; ES2598528T3; AU2009266477B2; CA2728356A1; JP2011526863A; UA100167C2; US8555935B2; CN102066202B; BRPI0913914A2; DK2293985T3; KR20110033142A; JP6009504B2; US20110162321A1; SE534056C2; MX2010014504A; WO2010002345A1; EP2293985A4; EP2293985A1

Description

可摺疊式容器充填之系統及方法

本發明係相對於一種用於以一粉末或液體形式之一製品充填一可摺疊式包裝的系統及方法，且對於此系統及對應方法而更特定言之，該系統包括一可摺疊式包裝。該系統包括一配置，該配置具有：帶有一由一硬質材料製成之末端部之一充填管，且為了將該製品傳遞至該腔室，該末端部可被插入該包裝之一充填通道中，該充填通道具有一內周緣；及一夾持元件，其係用以當該末端部被插入該充填通道時可夾緊該末端部及該充填通道，以在該末端部與該充填通道之間建立一密封。

用以被粉末或液體形式之製品充填的許多不同類型之包裝通常係可用的。

一個包裝類型係可摺疊式包裝，且該包裝包括兩側壁及一底壁，該等壁沿一連接部而互連以形成其容量取決於該等可撓性壁之相對位置的一腔室。

在充填之前，此類型之包裝可處於一平整及密封狀態。此使得在製造期間將包裝之腔室消毒並保持消毒狀態以配送該包裝至一充填工廠(諸如一製乳場)成為可能。上述類型之一包裝自WO 2005/030597而得知。

WO 2007/091943描述用於充填上述類型之包裝的一配置。該配置包括具有一末端部之一充填管及一夾持元件。該充填管係由一硬質材料製成，且為了將製品傳遞至該腔室，該充填管可被插入該包裝之一充填通道中。當該末端部被插入該充填通道時，夾持元件經設計用以夾緊該末端部及該充填通道，以在該末端部與該充填通道之間建立一密封。

在上述之充填機構中，該末端部具有一主要地藉由彼此遠離指向之二凸曲狀中央部而形成的周邊表面(其可被比作為一船狀)。此形狀係極佳地用於在給定該充填通道之二相對置側邊緣的一最小緊密連接時建立一儘可能大之充填區域。該側邊緣一最小化緊密連接准許充填操作期間之包裝控制。

為了准許充填管之末端部對將被充填之包裝之充填通道的一可靠及可重複之插入，一預定最小空隙被提供於該包裝之充填通道與該充填管之末端部之間。在某些應用程序中，有必要對於此經預定之最小空隙擴大化(此可為當該包裝以較大速度及/或沿一非線性移動路徑被移動至充填管時之狀況)。為了建立此類型之一相對較大空隙，可縮减該充填管之尺寸，從而必須使得通過該充填管之流量減小，繼而減緩該包裝之充填。

上述用於充填可摺疊式包裝之配置亦可能在充填操作期間由於當夾持元件夾緊充填通道及充填管末端部已被插入該充填通道時形成皺褶而造成的洩漏風險。

因此，需要一充填配置，其准許有效並合理化充填可摺疊式包裝(甚至當需要充填通道與插入之充填管末端部之間的一相對較大空隙時)，且該充填配置避免或者减少洩漏之風險。

有鑑於此，本發明之一目標係可用一種系統及方法准許有效並合理化地充填可摺疊式包裝。

本發明之另一目標係即使當一相對較大空隙存在於該包裝之一充填通道與該充填管之末端部之間時，可用一種系統及方法准許有效地充填可摺疊式包裝。

本發明之一進一步目標係一種用於充填可摺疊式包裝之系統及方法，其中由於皺褶形成所造成之洩漏風險已消失。

為了實現該等目標之至少一者及自以下之描述中顯現的其他目標，本發明提供一種根據技術方案1之用於充填一可摺疊式包裝之系統及根據技術方案12之一相應方法。該系統之實施例陳述於依附於技術方案1之技術方案2至11中，且該方法之實施例係陳述於依附於技術方案12之技術方案13至15中.

根據本發明而更明確言之，提供一種用於以一粉末或液體形式之一製品充填一可摺疊式包裝的系統。該系統包括一可摺疊式包裝，其具有可撓性壁所界定之一腔室，及用於以一粉末或液體形式之一製品充填該包裝的一配置。而且，該配置包括具有一由一硬質材料製成且具有一外周緣之末端部之一充填管，且為了將該製品傳遞至該腔室，該充填管可被插入該包裝之一充填通道中，該充填通道具有一內周緣；及一夾持元件，其經設計用以當該末端部被插入該充填通道時夾緊該末端部及該充填通道，以在該末端部與該充填通道之間建立一密封。該系統之特徵為該充填通道之內周緣及該末端部之外周緣之間的差小於或等於該等包裝壁之壁厚度的四倍，使得當藉由該夾持元件而夾緊時，該充填通道形成皺褶之能力消失。

因此提供一種准許有效並合理化地充填包裝之系統。根據本發明之系統使得當該夾持元件夾緊充填通道及插入其中之充填管末端部時，因皺褶形成所造成的洩漏風險便會消失。因該充填管之末端部係由硬質材料製成之事實，當該夾持元件夾緊該末端部及充填通道時，可獲得該充填通道與該末端部間之間的一密封。由於該充填通道的周緣相對於該末端部之外周緣係經配置以使得當藉由該夾持元件而夾緊時該充填通道形成摺疊之能力消失，因此該密封係可靠的。更明確言之，該系統係以使該充填通道之內周緣與該末端部之外周緣之間的差小於或等於該等包裝壁之壁厚度的四倍的方式設計。已發現，若該差值等於或小於壁厚之四倍，則側壁中用以界定該充填通道之額外材料係不足以允許在該夾持元件夾緊期間形成皺褶。

根據本發明之系統進而確保一可摺疊式包裝可被充填一較短時間，而無由於該充填通道中皺褶之形成而使製品自該包裝洩漏的風險。

該末端部可具有一大體上方形截面，其具有一第一對斜對角相對置之經修圓拐角及收歛成一凹面形狀之一第二對斜對角相對置之拐角。該末端部藉由其等界定該充填通道之側壁部分之大體上之分開而組合充填通道之相對較大敞口的此構形使得建立一相對較大充填區域成為可能，同時可獲得該充填通道與該充填管末端部之間之一相對較大空隙。結果，充填管之末端部之此形狀准許有效及迅速地充填該可摺疊式包裝(甚至當需要該末端部及該充填通道之間之相對較大空隙時)。

該充填通道可具有範圍在40至120mm之一內周緣。

該末端部之外周緣可大於該包裝之充填通道之內周緣。當插入之末端部具有大於該包裝之充填通道之內周緣的外周緣時，界定該充填通道之包裝側壁中產生一張應力，此時夾持元件夾緊該末端部並圍繞該充填通道。

該末端部之外周緣可超出該包裝之充填通道之內周緣0.1至2mm。

而且，在處於包括成直角配置之一第一軸及一第二軸的一平面中，末端部可具有沿該第二軸延伸之一寬度，且在相同平面中之充填通道可具有沿該第二軸延伸之一長度，且該長度與該寬度之差超過2mm。在此情形下，有可能確保該充填管之末端部以一高可靠度並同時以高速及/或沿一非線性移動路徑被插入包裝之充填通道。

夾持元件可具有形狀匹配於該末端部一外周邊表面的一夾緊表面。

該夾持元件亦可包括一對鉗夾，其設計用以夾緊充填管末端部。該等鉗夾界定該夾緊表面。

該對鉗夾可具有在一包裝充填期間平行於該包裝之一對相對置側壁的一劃分平面。當處於在充填前之未充填狀態時，該包裝具有平行之相對置側壁之平整狀態。在充填期間，該對鉗夾之劃分平面因而係平行於此狀態下之該等側壁。應了解，當充填操作已被初始化且該包裝正被充填一製品時，該等側壁將彼此分開並將彼此不平行或不平行於該劃分平面。

根據一個實施例，該末端部可具有一大體上方形截面，其具有一第一對斜對角相對置之經修圓拐角對及收歛成一凹面形狀之一第二對斜對角相對置之拐角，夾持元件可包括一對鉗夾，該對鉗夾設計用以夾緊充填管之末端部，且該對鉗夾可具有平行於該第二對角相對置角之一假想連接平面的一劃分平面。在此情形下，可建立一夾持元件，當啟動該夾持元件時，可建立充填通道與充填管之末端部之間之一極高可靠度的一密封。

該夾持元件可包括彈性夾緊表面，其經設計用以夾緊該充填通道及該末端部。該密封元件可以此製作以柔軟地圍繞該充填通道及該末端部而夾緊，同時提供一可靠密封。

根據一個實施例，該充填管可為固定的。

而且，根據本發明，提供一種用於以一粉末或液體形式之一製品充填一可摺疊式包裝的方法，其中該包裝具有可撓性壁所界定之一腔室。在該方法中，具有一末端部之一充填管係由一硬質材料組成並具有一外周緣，該充填管可被導入具有一內周緣之一充填通道中，且該末端部及該充填通道係藉由一夾持元件而夾緊，從而建立介於該末端部與該充填通道之間的一密封，且該充填通道之內周緣與該末端部之外周緣之間之差係被製成為小於或等於該等包裝壁之壁厚度之四倍，使得當藉由該夾持元件而夾緊時，該充填通道形成皺褶之能力消失。

以此方式之一種改良方法係經提供用以以一粉末或液體形式之一製品充填一可摺疊式包裝。

藉由遵從本發明之方法，可獲得該末端部與該充填通道之間的一可靠密封。此係因為該充填通道相對於該末端部之外周緣之周緣配置使得當藉由該夾持元件而夾緊時，該充填通道能夠形成皺褶之能力消失的事實。更明確言之，該系統以該充填通道之內周緣與該末端部之外周緣之間之差小於或等於該等包裝壁厚度之四倍的方式而設計。已發現，若差值等於或小於壁厚之四倍，側壁中用以界定該充填通道之額外材料不足以允許該夾持元件在夾緊期間形成皺褶。根據本發明之方法因而係確保當夾持元件夾緊末端部及充填通道時，可獲得充填管末端部與包裝之充填通道之間的一可靠密封。根據本發明之方法准許快速充填，而無製品在充填操作期間來自該包裝洩漏的風險。而且，該充填管末端部可以高速及/或沿一非線性移動路徑被插入包裝之充填通道。

根據一個實施例，根據本發明之方法可涉及經由插入該充填通道之末端部而將一製品傳遞至該包裝之腔室。該傳遞可藉由(例如)敞開一充填閥而實現，該充填閥係置於該末端部之一出口處。顯然，該充填閥亦可配置於該充填管之其他位置或連接該充填管之一製品線中。在此情形下，該製品穿過該充填管流出並向前進入該包裝之腔室內。在充填操作期間，該包裝之腔室依照進入之製品而膨脹，恰似一充氣之氣球。

根據本發明之方法亦可涉及一傳輸單元，其用以將該包裝移動至該充填管所配置之一位置。

根據本發明之方法的一進一步實施例，該充填管可固定於該位置。該包裝可沿一彎曲傳輸路徑被移動至該位置。

本發明之實施例以下將藉由實例並參考附圖加以描述。

現參考圖1，其顯示根據本發明的用於充填一可摺疊式包裝2之一種系統的一實施例。除了該包裝2，根據本發明之系統亦包括用於充填該包裝2之一配置1。

如圖所示，此類型之一包裝2具有二相對置側壁及一底壁(未顯示)。該等壁沿一連接部而互連，並界定容量取決於該等壁之相互位置的一腔室。可由該等側壁界定之包裝2的一充填通道3係使得該腔室與周圍環境相連通。該充填通道3具有一內周緣C1(其可為40至120mm之範圍)。該充填通道3可當該包裝處於未充填狀態時被密封，同時該通道3於充填之前被敞開。該通道3可經裁切、剪切或類似方式而敞開。因此，用於根據本發明之系統亦能以一簡單方式確保包裝2在產製時間時具有消毒腔室，並可從而仍以一消毒狀態被配送至之所需場所(諸如一製乳場)。

配置1包括作為主要組件之一充填管4及一夾持元件5。該配置1之其他細節因為求簡潔之緣故而予以省略。

該充填管4被連接至將被傳遞至該包裝2中之該製品之一源(未顯示)，且其終止於一末端部6。該末端部6具有一敞口7。該末端部6具有一外周緣C2。該充填管4之末端部6由一硬質材料製成(例如不銹鋼)。

在所示之實施例中，夾持元件5包括一對鉗夾8，該對鉗夾設計用以夾緊該充填管4之末端部6。該對鉗夾8可因此相對置或對向地加以移動，及置於平整之未充填狀態的包裝2，該包裝2經放置使得其相對置側壁平行於該對鉗夾8之劃分平面。每一鉗夾8具有一彈性夾緊表面9。應了解，在充填期間及充填之後，該等側壁不再呈現一相互平行位置並因此不再平行於該對鉗夾8之劃分平面。

現參考圖2，其顯示圖1所示之根據本發明的系統之一截面圖，該截面通過末端部6並以該充填管4之縱向加以觀察。自圖中明顯得出，充填管4之末端部6具有一大體上方形截面，其中具有一第一對斜對角相對置之經修圓拐角及收歛成一凹面形狀之一第二對斜對角相對置之拐角。該末端部亦可被認為包括二相對置輔面10，其每一個相對置輔面10之一中央部11包含一或二相對置圓形角及鄰接後者之線性部分。一凹面彎曲側部12係配置於各中央部11之每一側。該兩相對置輔面10經配置而具有彼此遠離指向之經修圓的中央部11，且該中央部11每一側上之輔面10之側部12以一聚合方式而彼此鄰接，並因此形成該凹面聚合之對角相對置角。

充填通道3之內周緣C1相對於末端部6之外周緣C2而配置，使得當藉由夾持元件5而夾緊時，該充填通道3形成皺褶之能力消失。此條件當充填通道3之周緣C1與末端部6之外周緣C2之間之差小於或等於包裝2壁厚之四倍時予以實現。一典型壁厚係150μm。

以上條件特定地當該充填管4之該末端部6之外周緣C2大於該包裝2之該充填通道3之該內周緣C1時予以實現。更特定言之，該外周緣C2可超出該內周緣C1達0.1至2mm。

在所示之實施例中，每一鉗夾8之夾緊表面9具有匹配於該末端部6一外周邊輔面10的一形狀。每一夾緊表面9因此具有匹配於各輔面10之圓形中央部11的一圓形中央部13。每一夾緊表面9亦具有二相對置之經修圓的邊緣部14。此等經修圓之邊緣部匹配於每一輔面10之凹面側部12之形狀。

然而，應了解，該夾緊表面9無須匹配於周邊之輔面10之形狀。重點在於夾緊表面9靠置於包裝2之充填通道3，並當夾持元件5夾緊充填通道3及插入其中之充填管4之末端部6時協作該輔面10，以施加一夾持及密封壓力於周緣C1。

特定地，圓緣可被配置於該等邊緣部(未顯示)，該等圓緣產生圍繞斜對角相對置且收歛成凹面之拐角的增加之軸承壓力，其可減小洩漏風險。

如已描述，可相向或對向地移動的該對鉗夾8具有平行於包裝2之相對置側壁的一劃分平面。此劃分平面亦平行於該末端部6之該收歛成凹面之相對置拐角的一假想連接平面。

每一鉗夾8之每一夾緊表面9由一結構15支撐。

應了解，充填管4之末端部6無須具有以上描述之形狀的截面。因此必要的是使該末端部6具有一截面，該截面之外周緣C2相對於充填通道3之內周緣經調適而實現上述之差異並因而確保當藉由該夾持元件5而夾緊時充填通道3形成皺褶之能力消失。

應了解，並不必要使充填管4之全部末端部6具有一截面，該截面之外周緣C2相對於充填通道3之內周緣經調整而實現上述之差異並因而確保當藉由該夾持元件5而夾緊時該充填通道3形成皺褶之能力消失。因此，必要的是使得末端部6具有一區域，該區域具有對應於由該對鉗夾8夾緊之末端部6之部分的此外周緣C2。

在充填一包裝2之前，該包裝2經裁切、剪切或類似方式而敞開，其結果為該包裝2之腔室經由該充填通道3而與環境相連通。充填通道3亦藉由分開界定該敞開之包裝2之該充填通道3的該等側壁之對向部分而敞開，其結果為該充填通道3形成該包裝2之腔室及環境之間的一管狀連接。界定充填通道之該等側壁之其等部分的分開可經一對夾持元件(例如吸盤)之援助而實現，該對夾持元件可開始接合界定充填通道之包裝2之側壁之相對置部分。

藉由確保界定充填通道之該等部分之分開係足夠的大，有可能提供該充填通道之一尺寸穩定敞口。

當該充填通道已敞開時，夾持元件可配置以夾緊該等敞開之充填通道之兩側上之包裝。在此情形下，有可能鎖住處於敞開及尺寸穩定狀態之充填通道，而夾持元件(諸如吸盤)能夠脫離界定該充填通道之部分。

該充填通道可於包裝已被配置於一充填位置之前或其時予以敞開。

該充填站(station)可具有一垂直可移動充填管，且在包裝已被配置於一充填站之後，該充填管之末端部下沉並插入該包裝之敞開之充填通道。

另外，該充填站可具有一固定充填管。包裝可經由(例如)傳輸單元(未顯示)沿一彎曲傳輸路徑移動該包裝之援助而傳遞至該充填位置，以將該包裝停駐於該充填站之充填管，使得該包裝之敞開充填通道接合於該充填管之末端部上。該傳輸單元可經設計用以沿一彎曲傳輸路徑(例如一半圓)將一敞開之包裝2自一提取位置移動至一交付位置。以此方式，一包裝2自包裝2之充填通道3已敞開的一位置依照如上之方式而傳輸至隨後包裝2實現充填之充填站。

如圖3所示，當包裝2已被配置於充填站且充填管末端部已藉由該充填管與該包裝之間之一相對移動而插入該包裝之充填通道中時，夾持元件5經啟動以使得其鉗夾8夾緊末端部6(並因此同樣夾緊充填通道3)。因該充填管4之末端部6由硬質材料製成之事實，當該夾持元件5夾緊該末端部6及充填通道3時，獲得該充填通道3與該末端部6之間之一密封。因該充填通道3之內周緣C1相對於該末端部6之外周緣C2經配置以使得當藉由該夾持元件5而夾緊時，該充填通道3形成皺褶之能力消失，故該密封係可靠的。在當該充填管4之末端部6之外周緣C2大於該包裝2之充填通道3之內周緣C1時之特定情形中，當夾持元件5夾緊末端部6及充填通道3時，形成充填通道3之側壁的可撓性材料中會產生拉張應力。因該對鉗夾8之夾緊表面9具有彈性之事實，界定充填通道3之包裝2之側壁的部分未被損壞。應了解，鉗夾8之結構15可經設計用以確保當鉗夾8被移動到一起時夾緊表面9在該等鉗夾8移動之方向上產生一夾持壓力。此可藉由(例如)使夾緊表面9從該結構15(未顯示)略微凸出而予以實現。

因充填通道3之內周緣C1係相對於末端部6之外周緣C2以一當藉由夾持元件5而夾緊時該充填通道3形成皺褶之能力消失的方式配置之事實，當夾持元件夾緊充填通道3及充填管4之末端部6時，皺褶之形成於界定充填通道3之包裝2側壁之該等部分中被消除。由於皺褶之形成被消除，則皺褶形成導致之洩漏風險亦得以縮减。

當夾持元件5已經啟動以使得該對鉗夾8夾緊充填通道3及充填管4之末端部6，包裝2可以一合適形式之一製品來予以充填。此可藉由(例如)打開一充填閥(未顯示)而予以實現，其中該閥可置於末端部6之敞口7處。顯然，該充填閥亦可被置於充填管4之其他位置或連接至該充填管之一製品線中。

末端部6可具有一縮窄形狀，以便於使其更易於插入包裝2之充填通道3中。

藉由敞開該充填閥，該製品穿過該充填管4流出並向前進入該包裝2之腔室內。在充填操作期間，該包裝2之腔室將回應於流入之製品而膨脹(恰似一充氣之氣球)。密封係藉由夾持元件5夾緊充填通道3及充填管4之末端部6而建立。

圖4顯示通過充填管4之一截面圖，此時其末端部6已插入包裝2之充填通道3中，但其狀態係處在夾持元件5被啟動以夾緊該充填通道3及末端部6之前。

經以上所述，充填管4之末端部6具有基本上方形截面，其具有一第一對斜對角相對置之經修圓拐角及收歛成一凹面形狀之一第二對斜對角相對置之拐角。經以上所述，充填通道3之內周緣C1係相對於末端部6之外周緣C2而以此種方式加以配置之事實：當藉由夾持元件5而夾緊時，該充填通道3形成皺褶之能力消失。當充填通道3之內周緣C1及末端部6之外周緣C2之差值小於或等於包裝2壁厚之四倍之情形下此條件予以實現。

當充填管4之末端部6之外周緣C2大於包裝2之充填通道3之內周緣C1時以上之條件具體地予以實現。更特定言之，該末端部6之外周緣C2可超出該內周緣C1達0.1至2mm。因充填通道3之內周緣C1係以相對於末端部6之外周緣C2被配置，從而使得當藉由夾持元件5而夾緊時，該充填通道3形成皺褶之能力消失，且因充填管4之末端部6由一硬質材料製成，皺褶之形成被阻礙於界定充填通道3之包裝2側壁之部分中，此時夾持元件夾緊充填通道3及充填管4之末端部6。此意指當一夾持元件5夾緊末端部6及充填通道3時，可獲得該充填通道3與該末端部6之間的一極好密封。

在包裝可沿一彎曲路徑移動至一充填站之一固定充填管之情形下，為了藉由將其末端部插入該充填通道中而將該包裝停駐於該充填管之上，需要介於該包裝之充填通道與充填管之末端部之間的一最小空隙。此需要確保該末端部係可靠並可重複地插入該充填通道(此可以如下之方式繪示)。包括一第一軸Y及與其成直角配置之一第二軸X的一平面中的末端部6具有沿該第二軸X延伸之一寬度B1，且在相同平面中具有沿該第二軸X延伸之一長度L1，該長度L1及該寬度B1間之差值超出2mm。

應了解，本發明並非限定於所示之實施例。

為了避免製品沉積於自充填管4之末端部6移除之充填通道3之壁上，該末端部6亦可相對於該充填通道3以該末端部6可相對於該充填通道3無接觸地移除之方式而確定尺寸。

為避免製品沉積於該充填管4之二相對置內壁及側部12之凹面聚合角之上，同樣如圖所示，處於此等二相對置及收歛成凹面之拐角的該充填管之內壁亦可具有一經凹曲修圓的形狀。

為將充填通道壁上之製品之滴漏及沉積最小化，該等末端元件可具有一液體排斥表面。

因此，本發明之多種修飾及變動係可能的，因此，本發明僅藉由所附請求項所界定。

1‧‧‧配置

2‧‧‧包裝

3‧‧‧充填通道

4‧‧‧充填管

5‧‧‧夾持元件

6‧‧‧末端部

7‧‧‧敞口

8‧‧‧鉗夾

9‧‧‧夾緊表面

10‧‧‧輔面

11、13‧‧‧中央部

12‧‧‧側部

14．．．邊緣部

15．．．結構

圖1係根據本發明的用以充填一可摺疊式包裝的一系統之一實施例的一透視圖；圖2係根據本發明的系統之一截面圖，其截面通過末端部並以該充填管之縱向加以觀察；圖3係繪示圖1中之系統在用於充填一可摺疊式包裝期間的一透視圖；及圖4顯示通過充填管之一截面圖，此時其末端部已插入包裝之充填通道中，但其先於夾持元件被啟動以夾緊該充填通道及末端部。