專利名稱：制造具有蓋片和鼓脹部分的易開袋的機器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及制造囊(sachet)或袋(pouch)型包裝袋(package)的機器和方法，所述囊或袋型包裝袋類似于通常用于諸如調(diào)味番茄醬之類的調(diào)味品的包裝，但也適用于其它產(chǎn)品。
背景技術：
這里所描述的和要求保護的機器和方法的發(fā)明人也是囊或袋型包裝袋新設計的發(fā)明人。美國專利第6,415,939號和美國專利申請第10/189,595號中描述和/或要求保護那些囊或袋型包裝袋設計中的一些及其所用的薄膜。這兩個文獻的的公開內(nèi)容援引于此以供參考。
美國專利US 6,415,939的附圖62A到附圖67顯示了若干囊或袋型包裝袋的例子，在所述包裝袋圍壁中或表面上有一出口孔的位置，該出口孔的位置被蓋片覆蓋。蓋片覆蓋出口位置處的出口或形成出口的結構。出口位置在包裝袋形成蓋片的圍壁或表面的同一圍壁中或表面上，蓋片折疊起來，密封地附連在出口位置上或其周圍，從而將薄膜同一表面的兩個部分密封在一起。通過抬起蓋片來開啟出口。
人們需要運用高速生產(chǎn)設備來高效地生產(chǎn)這些及類似的包裝袋。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的某些具體實施例中，提供一種用來制造帶有折疊蓋片的囊或袋型包裝袋的機器和方法。
在本發(fā)明的某些具體實施例中，提供了一種機器和工藝，用以制造各種尺寸的、與現(xiàn)有技術的囊或袋型包裝袋類似的囊或袋型包裝袋，只是本發(fā)明的機器能在所述囊的圍壁或表面形成出口孔或出口形成結構(creating means)，所述的出口或出口形成結構被一蓋片覆蓋，并且密封地附在所述出口形成結構的同一表面之上或周圍，可以通過掀起所述蓋片來形成所述出口。本發(fā)明所提供的實施例中能生產(chǎn)出如美國專利第6,415,939號所描述和/或要求保護的包裝袋。
本發(fā)明機器可以在所述包裝袋的至少一圍壁上形成鼓脹部分或膨凸部分，以利于其容積。人們也會認同，本機器的實施例可以處理那些比生產(chǎn)現(xiàn)有包裝囊所用的薄膜更厚的薄膜(heavier gauge film)，這樣的厚薄膜可用來使袋囊具有一定的剛性而保持特定形狀。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明一實施例、采用發(fā)明原理的一機器的示意圖；圖2是圖1所示機器的上導輥的放大視圖；圖3是圖1所示機器的下導輥的放大視圖；圖4是圖1所示機器的牽引輥的放大視圖；圖5是圖1所示機器的縱切軋輥的放大視圖；圖6A是圖1所示機器的蓋片形成系統(tǒng)的放大視圖，所示蓋片形成系統(tǒng)處于第一位置；圖6B是圖1所示機器的蓋片形成系統(tǒng)的放大視圖，所示蓋片形成系統(tǒng)處于第二位置；圖6C是圖1所示機器的蓋片形成系統(tǒng)的放大視圖，所示蓋片形成系統(tǒng)處于第三位置；圖6D是圖1所示機器的蓋片形成系統(tǒng)的放大視圖，所示蓋片形成系統(tǒng)處于第四位置；圖7A是圖1所示蓋片形成機的樞轉(zhuǎn)折疊棒的放大端視圖；
圖7B是圖7A所示樞轉(zhuǎn)折疊棒的平面圖；圖7C是圖7A所示樞轉(zhuǎn)折疊棒的前視圖；圖7D是圖1所示機器在工作行程期間的樞轉(zhuǎn)折疊棒和固定折疊棒的側(cè)視圖；圖8A是圖1所示機器的熱封模之一的放大端視圖；圖8B是圖8A所示熱封模的前視圖；圖8C是圖8A所示熱封模的俯視圖；圖9是割斷及蓋片形成工位的側(cè)視圖。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明某些實施例的一機器能支撐和間歇地、可控地進給從成卷材料退繞下來的特定長度的包裝材料、主要為塑料薄膜，包裝材料具有一定的強度，即使加熱至封合溫度，也要能夠由牽引輥換位(index)或牽引穿過所述機器。該機器由PLC控制，并且除了包括氣動缸的氣動裝置以及真空泵或真空源之外，還配有用于對薄膜進行換位的伺服系統(tǒng)或步進馬達。人們會認同的是，下面所述的某些操作較佳的是在換位操作之間的間歇時段進行。
在圖1中示出了采用發(fā)明原理的一高速形成-灌裝-密封機。該機器從第一薄膜卷18A牽引出第一路薄膜，并從第二薄膜卷18B牽引出第二路薄膜。
一開始，第一路薄膜穿過包括固定薄膜預熱器1和往復加熱器1A的加熱工位。該加熱工位加熱薄膜以形成鼓脹部分。接著，第一路薄膜進入鼓脹部分形成工位，該工位包括固定夾緊棒2A和真空形成鼓脹部分的模子。強制使薄膜塑料進入模子，以在薄膜上熱成形一膨凸部分或鼓脹部分17。夾緊棒(或壓板)2A上可覆有橡膠狀的彈性層。因為加熱工位加熱薄膜以利于進行熱成形，所以也可以就其看作是鼓脹部分形成工位的一部分。當然，機器的實施例也可以生產(chǎn)沒有鼓脹部分或膨凸部分的袋子。
第二路薄膜進入出口形成工位，出口形成工位包括沖壓兩用裝置(punchand die)9或其它裝置，以在第二路薄膜上形成出口孔、刻痕線、裂紋線或其它孔形成結構。盡管也可以在其它時間形成孔、刻痕線、裂紋線或其它孔形成結構，但較佳的是在換位操作之間的間歇時段形成它們。接下來，在包括一組往復封合模(seal die)3的灌裝-密封工位，進給第二路薄膜以與第一路薄膜相結合。
一灌裝噴嘴15可在由垂直的熱密封條界定的每個包裝袋之間向下延伸，所述垂直的熱密封條如圖8A-8C所示位于往復封合模3之間。灌裝噴嘴15連接于分配所要包裝的可流動產(chǎn)品(例如調(diào)味番茄醬、洗發(fā)精或任何可能的其它物品)的灌裝器。人們會認識到，在成型工位，一個封合模可以是固定的，而只有一個封合模往復運動。
在往復封合模組3合在一起而在各灌裝噴嘴15周圍形成方“U”形的一下密封條和一對平行的邊密封條之后，包括灌裝噴嘴15的灌裝設備就向包裝袋輸入可流動產(chǎn)品。通過這種方式，封合模3將第一路薄膜和第二路薄膜封合起來，形成供灌裝的袋子。
灌裝設備將控制量的產(chǎn)品灌裝到分配包裝袋中的特定液位，在本實施例中該特定液位為不超過鼓脹部分的頂部。人們會認同的是，在此階段包裝袋有一段扁平的包裝袋圍壁16，該扁平段圍壁最終將成為蓋片和袋子的一部分。在每個換位操作中，封合模3的下表面產(chǎn)生一條兩倍寬度的水平密封條，該密封條包括一袋子的下密封條且同時包括前一袋子的上密封條。也就是說，前一袋子(剛離開封合模的那個袋子)的產(chǎn)品包含區(qū)通過封合模3的下表面而完成頂部密封。
在接下去的換位操作中，在通過一組導輥20A、20B后，一組冷卻模5致冷或冷卻袋子的熱密封條以固化它們。在下一個換位操作中，已經(jīng)完成灌裝和密封的物件在可能再次通過另外一組導輥21A、21B后，就在通過牽引輥工位時或通過之后，借助于從動軋切輥6(附圖標示了縱切砧輥6A和縱切軋輥(slitting crush roller)6B)被牽引通過適當?shù)目v切設備。牽引輥4(滾花金屬牽引輥4A和橡膠牽引輥4B)通常較窄，因為它們較佳的是僅沿著狹窄的邊密封條區(qū)域來牽引灌裝好的袋子。我們可以看到，導輥組就設置在各垂直的熱密封(在其形成后)之下。導輥還可以設置在冷卻模之下，以保持所用不同薄膜的正確行進。
圖2是上導輥的放大視圖，上導輥包括上橡膠導輥20A和上不銹鋼導輥20B。圖3是下導輥的放大視圖，下導輥包括下橡膠導輥21A和下不銹鋼導輥21B。圖4是牽引輥的放大視圖，牽引輥包括滾花牽引輥4A和橡膠牽引輥4B。圖5是縱切軋輥6B和縱切砧輥6A的放大視圖。砧輥6A可以有槽以引導″V″形軋輥6B的軌跡。如圖示，對每個軋輥6B都獨立地彈性加載。
如圖6A-6D的放大視圖所示，在通過縱切軋輥后，隨后的換位操作將完成縱切的袋子送入割斷和蓋片形成工位。通過圖9我們可以看出，割斷和蓋片形成工位可以安裝在垂直方向可調(diào)的副架上，根據(jù)需要升高或降低副架，即可以很輕松地更改袋子的長度。
割斷和蓋片形成工位的割斷機構包括往復運動的水平刀刃10，刀刃10抵靠一固定砧刀11切割薄膜。在上述割斷動作的同時或即將進行上述切割動作時，位于刀片下方的、已罐裝袋子鼓脹部分上方的未充裝部分，可被壓抵在定位合適的往復運動的熱真空棒8和與之相對的水平方向的往復運動的夾緊棒12上。夾緊棒12壓擠在依靠真空抽吸牢固地保持住的袋子緊接在鼓脹形成部分17上方的、扁平的未充裝部分16。這個位置如圖6A所示。
如圖6B所示，接下來熱真空棒8退后，并在固定的水平折疊棒14之下牽引袋子跟隨其移動。如圖6B所示，水平折疊棒14將袋子扁平的未充裝部分抹平(wipe)至水平位置，與袋子圍壁成直角。如圖6C所示，熱真空棒8后退到控制的停止位置，這時，蓋片熱折疊機構13立刻向下旋轉(zhuǎn)。圖6C顯示了蓋片熱折疊機構13的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。如圖6D所示，蓋片熱折疊機構13旋轉(zhuǎn)至平行且面對真空棒8的位置。蓋片熱折疊機構12面對真空棒8，并與真空棒的加熱面之間有一很小的余隙空間(例如，大致0.050″)，從而將蓋片折疊成平行于自身表面。
折疊后的蓋片19有兩個圍壁。因此，真空棒和折疊棒對蓋片的密封熱量必須分別通過兩層塑料薄膜。如果沒有使用合適的材料，則該密封熱量可能將蓋片的內(nèi)側(cè)圍壁以及位于蓋片下方的袋子圍壁封合起來，從而導致袋子喪失功能。因此，本發(fā)明的某些實施例較佳的是使用如美國專利第6,415,939號和美國專利申請第10/189,595號所描述的薄膜，例如這樣一種多層塑料薄膜，即使蓋片密封表面與其自身表面之間的封合溫度比蓋片表面與內(nèi)側(cè)圍壁之間的封合溫度低許多。
例如，薄膜可選擇成使蓋片與其自身的密封表面之間在175封合，而內(nèi)表面則在240封合。精確控制好熱真空棒和蓋片折疊棒的溫度，不要引起袋子表面與蓋片內(nèi)側(cè)之間的這種封合。熱真空棒8由加熱器23加熱，旋轉(zhuǎn)的蓋片熱折疊機構由加熱器23A加熱。(也圖示出真空歧管24和絕熱件22。)折疊棒一到位，熱真空棒就前進并將蓋片壓抵在用作真空棒的止擋的熱折疊棒上，從而將蓋片封合到其自身表面上。正當真空棒開始回退時，蓋片折疊棒可以向上旋轉(zhuǎn)并離開，然后可以立即切斷真空，從而釋放蓋片已密封在出口部位上的、全部完成的袋子，讓其落到輸送機上。
可以進一步理解的是，蓋片折疊機構可以折疊橫穿機器的一排多個袋子。為了實現(xiàn)這種操作，旋轉(zhuǎn)的蓋片折疊棒和固定折疊棒可以形成有交錯的“齒”，以使固定折疊棒可停留在一合適的位置以保持蓋片水平，而旋轉(zhuǎn)的蓋片折疊棒則穿過其間空隙以將蓋片折下。
圖7A-7D示出了蓋片折疊棒13和固定折疊棒14的進一步的細節(jié)。如圖7A所示，蓋片折疊棒13在接觸包裝袋的每個位置設有彈性壓墊25。在圖7C中可以看到交錯的“齒”。圖7D顯示了固定折疊棒的“齒”凸伸入樞轉(zhuǎn)折疊棒的“齒”的情況。
圖8A-8C示出了封合模3的進一步細節(jié)。在封合模3中各密封部位的下邊緣處有一密封元件30。密封元件30在包裝袋上形成密封條，當包裝袋打開時，這道密封條有助于控制流體通過出口孔的流出。圖9顯示了垂直方向可調(diào)的副架26。該副架連同其附屬的控制裝置和執(zhí)行裝置，使得安裝在其上的割斷和蓋片形成工位可以垂直調(diào)節(jié)。當副架向上或向下調(diào)節(jié)時，這種垂直調(diào)節(jié)使機器生產(chǎn)出或長或短的袋子。
可以采用各種孔形成結構，它們要求沖孔工位、刻痕(scoring)工位或可分離頂端工位等中的任一工位。這些工位可以都安裝在機架上的不同部位或其它地方。這包括在第二路薄膜或卷材在其垂直行進前間隙地水平行進之處，或者其在進入發(fā)明機器之前或在機器內(nèi)部垂直行進之處。
機器上可以配備UV固化粘結劑和/或墨水噴印裝置。這是可供選擇的密封蓋片的方法，這樣可以省去上述蓋片壁的一路熱密封薄膜。還有，固定的牽引輥可以用于從卷材備料進給薄膜，不再需要啟動和停止(制動)薄膜卷，在這種情況下，可由一小的跳動輥來拉緊間歇運轉(zhuǎn)的牽引輥所產(chǎn)生的松弛。本技術領域中普通技術人員會理解的是，在權利要求界定的范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明作許多修改。例如，機器上某些發(fā)明元件可以與其它元件結合地來使用。只要和權利要求的范圍一致，所描述的機器上的某些部分可以省略或修改。根據(jù)本發(fā)明的機器，可以用來生產(chǎn)多種薄膜組合的各種袋子設計，包括但不局限于帶蓋片的袋子、能重新封閉的袋子和/或其它帶可分離頂端的封閉和分配包裝袋。例如，孔形成模組可以被可分離頂端和鉸鏈蓋形成機構代替，以產(chǎn)生如美國專利第6,415,939號中圖4、5和6所示的或其它形式的結構。
權利要求
1.一種制造帶有折疊蓋片的袋型包裝袋的形成-灌裝-密封機器，該機器包括一蓋片形成工位，該工位包括一往復真空棒，一往復夾緊棒，一折疊棒，和一蓋片折疊機構；其中，在蓋片形成工位，在往復真空棒和往復夾緊棒之間擠壓袋子的一部分，往復真空棒牽引袋子經(jīng)過折疊棒，折疊棒折疊袋子的一部分以形成蓋片，然后蓋片折疊機構將蓋片壓抵在袋子的表面上以封合蓋片。
2.一種制作袋型包裝袋的形成-灌裝-密封機器，該機器包括一鼓脹部分形成工位，該工位包括一夾緊棒，和一真空形成鼓脹部分的模子；其中，在鼓脹部分形成工位，強制使一薄膜進入模子，以在薄膜中熱成形膨凸部分或鼓脹部分。
3.一種制作即開型封閉和分配包裝袋的形成-灌裝-密封機器，該機器包括(a)用于至少兩路相對的連續(xù)薄膜供應的支撐和制動裝置，由可控馬達間歇地同步退繞所述薄膜供應；(b)一孔結構形成工位，至少一路所述薄膜供應間歇地換位通過所述的孔結構形成工位；(c)一鼓脹部分形成工位，該工位包括一組加熱模，一夾緊棒，和一真空形成鼓脹部分的模子，其中，在鼓脹部分形成工位，強制使至少一路所述薄膜供應進入模子，以在薄膜中熱成形膨凸部分或鼓脹部分；(d)一加熱、密封和灌裝工位，該工位包括一組往復封合模，和一灌裝噴嘴，其中，往復封合模組閉合以在至少兩路所述薄膜供給之間形成一下密封條和邊密封條，從而形成可供灌裝的袋子，通過灌裝噴嘴分配產(chǎn)品來對袋子進行灌裝；(e)一組冷卻模，用以冷卻所述下密封條和所述邊密封條；(f)垂直的縱切軋輥，這些輥子沿至少一路薄膜供給的行進軌跡設置；(g)一割斷和蓋片形成工位，該工位包括將袋子從薄膜供應割斷的切割機構，一往復真空棒，一往復夾緊棒，一折疊棒，和一蓋片折疊機構，其中，在往復真空棒和往復夾緊棒之間擠壓包裝袋緊接在形成折疊蓋片的部分之下的一部分，往復真空棒牽引袋子經(jīng)過折疊棒，折疊棒折疊袋子的一部分以形成蓋片，然后蓋片折疊機構將蓋片壓抵在袋子的表面上以封合蓋片。
4.如權利要求書3所述的形成-灌裝-密封機器，其特征在于，孔結構形成工位包括一沖孔裝置，所述沖孔裝置在間歇地換位通過所述孔結構形成工位的所述至少一路所述薄膜上形成孔。
5.如權利要求書3所述的形成-灌裝-密封機器，其特征在于，孔結構形成工位包括形成可分離頂端結構的裝置，所述裝置在間歇地換位通過所述孔結構形成工位的所述至少一路所述薄膜上形成可分離頂端結構。
6.如權利要求書3所述的形成-灌裝-密封機器，其特征在于，孔結構形成工位包括形成裂紋線的裝置，所述裝置在間歇地換位通過所述孔結構形成工位的所述至少一路所述薄膜上形成裂紋線。
7.如權利要求書3所述的形成-灌裝-密封機器，其特征在于，其孔結構形成工位包括形成刻痕線的裝置，所述裝置在間歇地換位通過所述孔結構形成工位的所述至少一路所述薄膜上形成刻痕線。
8.如權利要求書3所述的形成-灌裝-密封機器，其特征在于，折疊棒和蓋片折疊機構各呈齒狀，以在形成所述蓋片時互相嚙合。
9.如權利要求書3所述的形成-灌裝-密封機器，其特征在于，割斷和蓋片形成工位安裝在一副架上，該副架至少在兩個方向上是可調(diào)節(jié)的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種生產(chǎn)袋型包裝袋的成型—灌裝—密封機，該機器包括一孔結構形成工位；可選用的一鼓脹部分選擇成型工位，用以熱成形膨凸部分或鼓脹部分(17)；一加熱和灌裝工位(15)，用以形成下密封條和邊密封條并對袋子進行灌裝；以及一蓋片形成工位，包括用于折疊蓋片(19)和封合袋子蓋片的內(nèi)側(cè)部分從而覆蓋孔結構的裝置。
文檔編號B65B61/20GK1974332SQ20061016840
公開日2007年6月6日 申請日期2003年12月12日 優(yōu)先權日2002年12月13日
發(fā)明者S·瑞德默德 申請人:圣福德雷德蒙股份有限公司