專(zhuān)利名稱(chēng)：在填充期間稱(chēng)產(chǎn)品重量的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造柔軟袋子、在袋子中填充槳料復(fù)合物并密封該袋子以 進(jìn)行運(yùn)輸?shù)脑O(shè)備和方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種制造-填充-密封裝置，其 能快速而準(zhǔn)確地填充袋子達(dá)到適當(dāng)?shù)闹亓俊?br> 背景技術(shù)：
在建筑結(jié)構(gòu)中，最常見(jiàn)的元件之一是用于墻壁和/或天花板結(jié)構(gòu)中的通常 被叫做干式墻的石膏墻板。由石膏墻板制成的墻壁通常是這樣制成的，將面板
固定到立柱或托梁上，然后用被稱(chēng)作填縫料(joint compound)的特別預(yù)備的 復(fù)合物填充并且涂敷面板之間的接縫。這種方法通常是這么處理的，將編帶 (taping)級(jí)別的填縫料放置在由墻板的相鄰邊緣形成的接縫中，并且將液體 滲透性編帶嵌入編帶填縫料中。當(dāng)干燥(或者固化)時(shí)，在接縫上施加包含頂 部(topping)級(jí)別填縫料的第二涂層。輕輕地鋪開(kāi)，然后施加第三涂層，通 常就結(jié)束了。另一級(jí)別的填縫料是全功能的，既能用于嵌入編帶也能用于施加 最后涂層。通過(guò)全功能的填縫料提供紋理表面，可以使得最終的墻壁和接縫具 有圖案效果。
常見(jiàn)的填縫料類(lèi)型有兩種，固化(setting)型和干燥型(drying)。當(dāng)硫 酸鈣半水化合物和水發(fā)生水合反應(yīng)生成硫酸鈣二水化合物晶體的聯(lián)鎖 (interlocking)矩陣時(shí)，固化型填縫料凝固并且變硬。多余的水分蒸發(fā)。干 燥型填縫料在由于蒸發(fā)而水分喪失時(shí)變硬。
這兩種填縫料均可以以干粉混合物的形式或者以含水漿料(aqueous slurry)的形式出售。干粉包括碳酸鈣或者煅燒石膏和干燥形式的適當(dāng)添加劑。 根據(jù)使用場(chǎng)合的不同，它們都有各自的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然，干粉混合物需要運(yùn)輸比較 少的材料。但是，它需要水和攪拌設(shè)備。如果沒(méi)有這些材料或者工作太少而不 方便得到它們，則預(yù)混合的填縫料可能是最合適使用的填縫料形式。
與干燥型填縫料或者干燥混合物相比，配制預(yù)混合(ready-mix)的固化
4型填縫料需要附加的化學(xué)成分。但是， 一旦將水加到煅燒石膏中，固化過(guò)程就
開(kāi)始了，除非用化學(xué)方法阻止。加入足夠量的緩凝劑(setretarder)以防止 變硬。在使用前，在預(yù)混合填縫料中加入促凝劑(set accelerator)以克服 緩凝劑的效果。如果在干燥型填縫料中加入水，那么只要不讓水蒸發(fā)就能夠延 緩泥漿變硬。保持干燥型填縫料嚴(yán)格密封就可足以使其保持在漿料狀態(tài)。
漿料產(chǎn)品對(duì)于包裝專(zhuān)家(packaging specialist)是一個(gè)挑戰(zhàn)。由于水的 重量，產(chǎn)品非常重。它在包裝中是流體，使得重量分配會(huì)改變。如果包裝裂開(kāi) 或被刺破，漿料就會(huì)漏出來(lái)，把附近的其它產(chǎn)品弄臟。通常，將預(yù)混合的填縫 料包裝在塑料桶或者有塑料內(nèi)襯的盒子(carton)中。這些包裝的堅(jiān)硬的外殼 可以使產(chǎn)品避免裂開(kāi)或被剌破，其為很重的漿料提供支撐并且這樣的包裝更易 于堆疊在集裝板(palette)上而不會(huì)移動(dòng)。
但是，相對(duì)于塑料袋來(lái)說(shuō)，這些包裝形式很貴。除了包裝材料的成本外， 完成這些包裝還需要其它的設(shè)備，包括紙箱成形機(jī)、裝袋機(jī)、封箱機(jī)、放蓋機(jī) (lid placer)、加墊機(jī)(doily placer)和封蓋機(jī)。操作和維護(hù)這些額外的 機(jī)器也需要額外的勞動(dòng)。這些包裝設(shè)備所占用的空間(collective footprint) 是巨大的，需要大型工具及伴隨的資金投資。
現(xiàn)有的一些填充機(jī)械在一個(gè)工位(station)制造袋子(bag)并且將大多 數(shù)產(chǎn)品轉(zhuǎn)移到袋子中，然后將袋子移動(dòng)到第二工位以精確地完成(topped-off) 工作。美國(guó)專(zhuān)利No. 5979512公開(kāi)了一種填充袋的稱(chēng)重設(shè)備。在第一工位，將 袋子基本上裝滿，然后送到第二"完成"工位。到第二工位后，就由位于容納 不同大小袋子的框架上的測(cè)壓元件(load cell)為袋子稱(chēng)重。將一個(gè)部分充 滿漿料的袋子移到第二填充工位是需要時(shí)間和額外的裝備的。移動(dòng)袋子也可能 會(huì)溢出或損壞袋子。雖然在第二工位完成(topping)及密封袋子會(huì)在第一工 位處節(jié)約一些時(shí)間，但是填充袋子所需的總時(shí)間沒(méi)有必然減少，并且其還引起 產(chǎn)品損壞的機(jī)會(huì)。操作和維護(hù)這些額外的設(shè)備的附加的人員也會(huì)產(chǎn)生成本。
關(guān)于漿料混合物的包裝的現(xiàn)有技術(shù)很少。塑料袋通常用來(lái)包裝微粒尺寸大 于100微米的粉末或微粒。在美國(guó)專(zhuān)利No. 4436204中將填縫料漿料包裝在管 子中。將填縫料泵入管子中。將管子中的空氣抽出，將其系上或者巻曲關(guān)閉 (crimped shut)。在美國(guó)專(zhuān)利No. 5323588中，將一種保濕劑噴入預(yù)混合填縫 料的包裝內(nèi)部中，以保持均衡的濕含量。在美國(guó)專(zhuān)利No. 5413154中，通過(guò)螺
5旋鉆將微粒材料送到重力進(jìn)料輸送管中。通過(guò)對(duì)選定材料的質(zhì)量、選定比例或
者選定比率編程可以得到定制的產(chǎn)品混合物。材料被送到傳輸線(transfer line),然后傳輸線移動(dòng)到發(fā)送位置，在發(fā)送位置混合物被放進(jìn)容器中。漿料， 諸如鉆探泥漿(drilling mudX可以通過(guò)將液體加到微粒產(chǎn)品中來(lái)制成。
對(duì)于預(yù)混合的石膏產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，本領(lǐng)域需要低成本的包裝以取代塑料桶和有 塑料內(nèi)襯的盒子。本領(lǐng)域也需要能夠精確測(cè)量按重量出售的產(chǎn)品的包裝線。本 領(lǐng)域還需要一種占空間比較少并且用最少人員操作的包裝系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
該改進(jìn)的用于包裝漿料材料的系統(tǒng)和裝備能夠滿足或者超越上述需求。該 系統(tǒng)使用塑料袋，該塑料袋的成本明顯低于比有塑料內(nèi)襯的箱子或者塑料桶。
更具體地，使用改進(jìn)的制造-填充-密封裝置將漿料產(chǎn)品包裝進(jìn)塑料袋中。 在制造/填充/密封裝置上制造填充進(jìn)所需重量的漿料材料的塑料袋的方法，包 括在制造/填充/密封裝置的心軸上拖拽塑料薄膜，并將薄膜纏繞在成型管周 圍。通過(guò)將薄膜的邊緣結(jié)合在一起形成塑料薄膜管，且密封管的底部。通過(guò)稱(chēng) 出心軸和塑料薄膜的重量以得到初始重量，然后將漿料復(fù)合物沉積到密封的管 中。當(dāng)沉積漿料時(shí)，監(jiān)控心軸、塑料薄膜管和管中的物質(zhì)的當(dāng)前重量，并且比 較當(dāng)前重量和初始重量，直到達(dá)到所需的重量為止。在達(dá)到所需重量后，將填 充后的袋子密封，并且將它從塑料薄膜管分離。
在優(yōu)選實(shí)施例中，測(cè)壓元件位于內(nèi)框架和外框架之間，以確定至少是心軸、 密閉塑料薄膜管和塑料薄膜中的物質(zhì)的重量。該系統(tǒng)能精確測(cè)量加在薄膜管末 端的附著袋上的重量。
本發(fā)明的方法和系統(tǒng)能快速精確地將漿料填充到袋中。同時(shí)利用兩個(gè)螺旋 鉆加速袋子的填充。當(dāng)主鉆停止時(shí)，通過(guò)精確鉆的緩慢填充確保裝進(jìn)袋子中的 漿料的精確數(shù)量。
與現(xiàn)有的包裝相比，通過(guò)減少漿料包裝所需的設(shè)備的數(shù)量也可以節(jié)約成 本。使用改進(jìn)的制造-填充-密封裝置，單個(gè)裝置就可以滿足制造塑料袋、填充 漿料到袋子中、密封袋子和將它準(zhǔn)備用于運(yùn)輸?shù)乃行枰?。不再需要紙箱成?設(shè)備、排列機(jī)(tier)、裝袋機(jī)、封箱機(jī)、放蓋機(jī)(lidplacer)、加墊機(jī)(doily placer)或者封蓋機(jī)。包裝操作可以在更小的空間 完成，那么工廠的其它地方就可以用做其它用途或者這將需要更少的資金費(fèi)用。
由于設(shè)備很少，所以只需要用較少的人來(lái)操作和維護(hù)包裝設(shè)備。雖然這個(gè) 過(guò)程是自動(dòng)的，但是仍然需要工人清潔阻塞物、進(jìn)行日常維護(hù)和為設(shè)備提供原 材料。當(dāng)需要服務(wù)的設(shè)備越少時(shí)，需要的操作人員和維護(hù)人員就越少。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是不用將袋子移動(dòng)到另一個(gè)工位就可以進(jìn)行袋子的 制造、填充和密封，從而減少部分填充后的產(chǎn)品袋子發(fā)生溢出或損壞的危險(xiǎn)。


圖1是本發(fā)明的制造/填充/密封裝置第一實(shí)施例的前視圖，其中在主框架 和內(nèi)框架之間有測(cè)壓元件；
圖2是本發(fā)明的簡(jiǎn)化第二實(shí)施例的側(cè)視圖，其中在主框架底部安裝有測(cè)壓 元件；
圖3是本發(fā)明的簡(jiǎn)化第三實(shí)施例的側(cè)視圖，其中在容量裝填機(jī) (volumetric filler)底部有測(cè)壓元件。
具體實(shí)施例方式
在此描述的指導(dǎo)性說(shuō)明參考在圖1中確定位置的總體用10表示的制造-填充-密封裝置及其部件。制造-填充-密封裝置IO包括制袋機(jī)、裝袋機(jī)和封袋
機(jī)。通過(guò)該裝置生產(chǎn)填充有漿料的袋子，該漿料諸如石膏基的預(yù)混合填縫料。 通過(guò)對(duì)現(xiàn)有制造/填充&密封裝置的改造，能夠得到一個(gè)實(shí)施例的示范性 的設(shè)備。通過(guò)對(duì)Matrix Packaging Machinery (Saukville， WI)第隨的Matrix Pro Max 2024 P制造/填充&密封裝置("2024裝置")進(jìn)行改造，就能夠獲 得本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例。設(shè)計(jì)類(lèi)似裝置的本領(lǐng)域的技術(shù)人員也能夠設(shè)計(jì)并 制造具有此處所描述的特點(diǎn)的制造/填充/密封裝置。
參考圖i，制造-填充-密封裝置10具有承載裝置的特定部分的重量的支 架。支架可以是框架、壁、梁或者在使用期間能夠在合適的高度固定部件的任 何裝置。優(yōu)選地， 一個(gè)支架是主框架12。主框架12的制作材料并不重要，只 要它能夠結(jié)實(shí)以支撐包裝裝置的所有組件就可以。優(yōu)選地，主框架12是金屬， 如鋼，特別是不銹鋼。多個(gè)豎直支架14是主框架12的一部分，包裝裝置的其 它組件連接到豎直支架14上。豎直支架不需要嚴(yán)格豎直，但是要足夠豎直以使裝置組件間隔成可工作的布置。主框架12的最上面的水平部分是平臺(tái)16。 制袋機(jī)組件20從來(lái)自輥?zhàn)?4的塑料薄膜片22制成袋子21。適用于包裝 的柔軟的、可密封的塑料薄膜22的輥?zhàn)?4安裝在主框架12上，最好是安裝 在軸26上以使它轉(zhuǎn)動(dòng)并且能夠自由地將薄膜22送到心軸(mandrel) 30。利 用一個(gè)或更多個(gè)夾緊輥(未示出)在薄膜22離開(kāi)輥?zhàn)?4時(shí)將其拉緊并通過(guò)感 應(yīng)預(yù)印制的眼點(diǎn)(sensing pre-printed eye-spot)將塑料送到精確長(zhǎng)度。夾 緊輥也為袋子制成工藝提供合適的張力。
袋子21可以由任何柔軟的、可密封的塑料薄膜22制成。優(yōu)選的薄膜22 包括聚乙烯、聚酯和共擠尼龍，但是，能在制造-填充-密封裝置中使用的任何 塑料薄膜都是可以使用的。諸如具有尼龍和聚乙烯層的多層薄膜專(zhuān)用于大的袋 子21，其中需要額外的強(qiáng)度以支撐重量。薄膜的厚度從.004" (O.lmn)到大 約.008" (0.2mn)。優(yōu)選的，薄膜片22的大小使得薄膜寬度足以形成用于制造 袋子21的管子32的周長(zhǎng)，并且邊緣34具有余量以形成用于封閉管子的接縫 38。
成型管組件，總體用40表示，其將薄膜22做成袋子21的形狀。成型管 組件40包括心軸30、成型管42和至少一個(gè)安裝板44。該組件確定了將制作 的袋子21的大小。如果需要不同大小的袋子21，則需要改變成型管42的大 小。選擇使用快速釋放連接件(未示出)可以很容易地將成型管42拆掉，用 能制造不同大小的袋子21的另一個(gè)大小的成型管組件代替。安裝成型管42 的另一種方法是用螺栓將其固定到上安裝板50，該上安裝板50通過(guò)安裝板支 架46固定在合適的位置。當(dāng)使用裝置時(shí)，在未被塑料薄膜22覆蓋的點(diǎn)處，用 一個(gè)或更多個(gè)成型管支架46將安裝板44連接到上安裝板50。這種布置使成 型管42和心軸30懸吊在上安裝板50。成型管42通常具有圓形的截面，但是 也可以使用其它的形狀。 一個(gè)優(yōu)選的成型管42是具有半圓形端部的矩形。來(lái) 自輥?zhàn)?4和夾緊輥的平坦的塑料薄膜22在心軸30上被拖拽，該心軸30引導(dǎo) 薄膜在成型管42周?chē)p繞，從而形成管子32。 一旦薄膜22纏繞在成型管42 的周?chē)?，則成型管和薄膜均穿過(guò)安裝板44中的孔。優(yōu)選地，成型管42的寬度 從大約10英寸到大約15英寸(25到大約38厘米)變化。
接下來(lái)，薄膜22的邊緣被集合在一起，并通過(guò)第一密封機(jī)52形成邊緣密 封38，從而形成基本連續(xù)的管子32。邊緣密封38在平行于成型管42的縱軸
8的方向沿著連續(xù)管子32的長(zhǎng)度延伸。在完成的袋子21上，邊緣密封38沿著 袋子的側(cè)面或背面完全(from top to bottom)延伸。第一密封機(jī)52通常是 處于豎直位置，利用熱量將薄膜22的邊緣結(jié)合在一起。優(yōu)選的第一密封裝置 52是指向薄膜邊緣34的熱空氣流，將它們結(jié)合在一起。第一密封機(jī)52也可 以是任何類(lèi)型的密封裝置，包括脈沖密封機(jī)或者電阻密封機(jī)。包裝工業(yè)的技術(shù) 人員都可以明白，根據(jù)對(duì)成型單元的適當(dāng)?shù)倪x擇，在該類(lèi)型的裝置中可以使用 其它類(lèi)型的密封，包括搭接密封和收縮封密封(pinch seal)。
為了便于更換成型管組件，通過(guò)連接在主框架12或者內(nèi)框架93部分上的 擺動(dòng)臂54將第一密封裝置安裝到框架上。擺動(dòng)臂54將第一密封裝置52從成 型管42移開(kāi)。當(dāng)為了制造不同大小的袋子21而改變成型管組件40的大小時(shí)， 該動(dòng)作能夠在成型管42周?chē)v出空間。當(dāng)新的成型管組件40置于合適位置時(shí)， 擺動(dòng)臂52返回到原來(lái)的位置，第一密封裝置52鄰近成型管42。
可選地，沿著成型管42外部長(zhǎng)度的塑料薄膜22的移動(dòng)由一個(gè)或更多個(gè)袋 移動(dòng)機(jī)56輔助。示例性的袋移動(dòng)機(jī)56包括電動(dòng)機(jī)輸送帶60、與薄膜22靠著 以使袋移動(dòng)機(jī)56的磨擦力能夠沿著成型管42向下推動(dòng)薄膜的輪胎(tread) 或輪子(未示出)。附著袋62是塑料薄膜22的一部分，位于成型管42的底部， 其具有底部接縫63使得它能夠接受漿料產(chǎn)品64。優(yōu)選地，根據(jù)向附著袋62 中填充漿料64的速度，輸送帶60改變速度，起動(dòng)或停止。當(dāng)填充附著袋62 時(shí)，輸送帶60即使移動(dòng)，也是緩慢地移動(dòng)連續(xù)管子32。當(dāng)填充后的附著袋62 被密封和切下時(shí)，輸送帶60停止。當(dāng)填充后的袋子21落下后，輸送帶60快 速地移動(dòng)連續(xù)管子32，并開(kāi)始填充附著袋62。當(dāng)附著袋62將要完工時(shí)，填充 速度和袋子的移動(dòng)速度減慢。優(yōu)選地，有至少兩個(gè)袋移動(dòng)機(jī)56置于成型管42 的相對(duì)側(cè)上。
袋移動(dòng)機(jī)56由電腦控制器70操作，該電腦控制器70協(xié)調(diào)移動(dòng)部件的運(yùn) 轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)高速操作。例如，控制器70確定填充速度、塑料薄膜22的移動(dòng)和一 個(gè)或更多個(gè)密封機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，控制器70是數(shù)字裝置，如微機(jī)。但是， 也可以想到使用一個(gè)或更多個(gè)類(lèi)似的控制裝置。特別優(yōu)選的控制器70是專(zhuān)為 制造/填充&密封裝置設(shè)計(jì)的任何一種控制器，如由Rockwell Automation Allen—Bradley & Rockwell Software Brands of Milwaukee. WI生產(chǎn)的控制 器。使用控制器70用于自動(dòng)控制制造/填充&密封工藝的是本領(lǐng)技術(shù)人員的公
9知常識(shí)。
袋填充組件72包括將產(chǎn)品漿料64分配到袋子21中的設(shè)備。漿料產(chǎn)品分 配器，總體用73表示，其安裝在第一支架上，并且包括送料斗(ho卯er) 76 和至少一個(gè)進(jìn)給螺旋鉆80。容量裝填機(jī)74將漿料64分批分配到送料斗或進(jìn) 料箱76。送料斗76連續(xù)供給槳料64，并且最好是處于高的位置，從而重力將 有助于漿料的流動(dòng)。優(yōu)選的漿料64是固化型或干燥型的預(yù)混合填縫料。固化 型填縫料是基于半水硫酸鈣的，它在加入水后變成二水硫酸鈣。本發(fā)明使用的 優(yōu)選產(chǎn)品是SHEETROC砂Brand輕量固化型填縫料(USGCorp. ， Chicago, IL)。 碳酸鈣是干燥型填縫料的主要成分。這兩種都可以以預(yù)混合的形式出售，并且 都適用于本發(fā)明。能夠以漿料或膏狀形式出售的其它材料，如鉆探泥漿，也適 用于這種形式的包裝。
通過(guò)成型管42中的一個(gè)或更多個(gè)進(jìn)給螺旋鉆80將漿料64從送料斗76 輸送到袋子21中。在填充循環(huán)期間，由控制器70調(diào)整的驅(qū)動(dòng)器(未示出)轉(zhuǎn) 動(dòng)螺旋鉆80以適當(dāng)?shù)乃俣葌魉蜆稀?br> 在優(yōu)選實(shí)施例中，進(jìn)給螺旋鉆80由至少兩個(gè)進(jìn)給螺旋鉆組成，即精確鉆 82和主鉆(bulk auger) 84。主鉆84最好是大的并且能夠快速移動(dòng)大量的填 縫料64。在快速填充袋子21時(shí)，也可以想到同時(shí)使用精確鉆82和主鉆84， 以增加傳輸漿料64的速度。只用精確鉆82對(duì)最終的漿料64的重量進(jìn)行微調(diào)。 通過(guò)使用小直徑的螺旋鉆、使其比主鉆84轉(zhuǎn)動(dòng)更慢或者兩者都用，可以使精 確鉆82緩慢地填充袋子。當(dāng)使用兩個(gè)螺旋鉆80時(shí)，它們均由控制器70操作。 優(yōu)選的螺旋裝填機(jī)是具有電動(dòng)離合器的電機(jī)的Mateer-Burt 1990 HD螺旋裝 填機(jī)(Wayne, PA)。
最佳螺旋鉆大小取決于袋子21的大小和填充速度。進(jìn)給螺旋鉆80的大小 要使其能夠安裝在成型管42中，并且在合理的時(shí)間內(nèi)填充袋子21。對(duì)于30 磅(13.6Kg)的填縫料袋子，優(yōu)選的主鉆84的直徑是大約2. 5英寸(6厘米) 到大約3. 5英寸(9厘米)，且以50加侖/分鐘(gal/min)的速度分配填縫 料64。特別優(yōu)選的主鉆84的直徑是大約3英寸(7. 5厘米)，且由Mateer-Burt 制造。相反地，精確鉆82的直徑是大約0. 8英寸(2厘米)到大約1. 2英寸 (3厘米)，以10加侖/分鐘的速度移動(dòng)填縫料64。優(yōu)選地精確鉆82的直徑 是1英寸(2.5厘米)，由Mateer-Burt制造。螺旋鉆的直徑的變化至少可以為20%。如果只用一個(gè)螺旋鉆，則優(yōu)選的螺旋鉆是#52， 4英寸直徑螺旋鉆 (Mateer-Burt， Wayne，PA)。優(yōu)選地，本申請(qǐng)的進(jìn)給螺旋鉆80的長(zhǎng)度是4英 尺(122厘米)。這些尺寸可以根據(jù)袋子21的大小而變化。這樣，制造出的袋 子21是3英寸(7.6厘米)乘12英寸(30厘米)乘24英寸(61厘米)。
每個(gè)螺旋鉆80均可選地安裝到螺旋鉆管86中，該螺旋鉆管86的內(nèi)徑只 是稍大于進(jìn)給螺旋鉆的外徑。該管86使?jié){料向袋子移動(dòng)而不會(huì)使其涂到成型 管42的內(nèi)部。使用螺旋鉆管86還可以通過(guò)上安裝板50密封成型管42的頂部。 對(duì)成型管42的密封最好是將真空裝置施加到附著袋62，在密封附著袋之前抽 走不需要的空氣。
為此目的，真空管92從成型管42內(nèi)延伸到真空泵(未示出)。優(yōu)選的， 在密封袋子之前將空氣從附著袋62移除。優(yōu)選的真空泵是由Saginaw, MI的 Beckert and Heister， Inc.制造的Industrial Dust Collector。在安裝板內(nèi) 有孔(未示出)，以使螺旋鉆管86中的螺旋鉆80穿過(guò)安裝板44從送料斗到成 型管42的頂部。這些孔被構(gòu)造得使緊密地(snuggly)安裝螺旋鉆管86，如 果需要，包括在螺旋鉆管和安裝板44之間的密封件。當(dāng)真空泵被致動(dòng)時(shí)，空 氣從附著袋62和成型管42內(nèi)向著泵被抽走。然后在真空泵停止致動(dòng)前將附著 袋62密封。移除附著袋62中的多余的空氣使得當(dāng)為了運(yùn)輸而堆放或堆放在存 儲(chǔ)架上時(shí)它可以平放。
將來(lái)自容量裝填機(jī)74的漿料64周期地沉積(d印osit)到送料斗76中。 當(dāng)控制器70要求將漿料64放入附著袋62中時(shí)，主鉆84和/或精確鉆82的動(dòng) 作會(huì)使?jié){料從送料斗76向下移動(dòng)成型管42的長(zhǎng)度。在第一階段，當(dāng)開(kāi)始新的 填裝漿料64時(shí)，非?？焖俚匾苿?dòng)大量的產(chǎn)品是有利的。這時(shí)，主鉆84和精確 鉆82—起移動(dòng)，從而快速填充附著袋62。但是，當(dāng)附著袋62中的產(chǎn)品重量 接近最終重量時(shí)，主鉆84停止，開(kāi)始第二階段。在第二階段，只有精確鉆82 繼續(xù)為附著袋62提供漿料。由于精確鉆82比主鉆84小，所以將漿料加到附 著袋62中的速度降低了，從而更易于控制分配的最終重量。當(dāng)附著袋62充分 填充達(dá)到袋子和漿料64的規(guī)定(stated)重量時(shí)，第二階段結(jié)束。
安置主鉆84和精確鉆82使它們兩個(gè)可以同時(shí)將漿料64供應(yīng)到附著袋62 中。兩個(gè)螺旋鉆80均由送料斗76上的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)支撐。它們通過(guò)送料斗76和 成型管42下來(lái)。當(dāng)螺旋鉆80轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，螺旋鉆的轉(zhuǎn)動(dòng)使?jié){料64被限制住(trapped),從送料斗76推動(dòng)漿料，并向下移動(dòng)成型管42的長(zhǎng)度。在螺旋鉆 80的端部，漿料64被它后面的漿料推離螺旋鉆，在重力作用下掉進(jìn)附著袋62 中。優(yōu)選地，兩個(gè)螺旋鉆82、 84是相對(duì)的，從附著袋62的兩側(cè)供料。
將從填縫料漿料64開(kāi)始移動(dòng)進(jìn)入附著袋62中到主鉆84停止的時(shí)間定義 為第一階段。可以通過(guò)多種方法來(lái)規(guī)定該階段。對(duì)于確定第一階段的結(jié)束來(lái)說(shuō)， 時(shí)間是一個(gè)有效的途徑。當(dāng)設(shè)備持續(xù)一貫地(consistently)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在給定 的時(shí)間后，裝載到附著袋62中的填縫料漿料64的重量基本上是相同的。限定 第一階段的結(jié)束的另一種方法是測(cè)定已經(jīng)分配到附著袋62中的漿料64的數(shù) 量，該數(shù)量是按照重量或者體積。
優(yōu)選地，當(dāng)附著袋62中的填縫料漿料64的重量是最終重量的至少75%時(shí)， 確定第一階段結(jié)束。更優(yōu)選地，附著袋62中應(yīng)當(dāng)有至少80%到大約95%的填縫 料漿料64時(shí)定義第一階段。當(dāng)?shù)谝浑A段結(jié)束時(shí)，主鉆84停止，并且在第二階 段期間，精確鉆85繼續(xù)傳輸填縫料64。第二階段的結(jié)束可以通過(guò)當(dāng)附著袋62 充滿時(shí)的時(shí)間、填縫料64的重量或者填縫料的體積來(lái)限定。同時(shí)，停止傳輸 填縫料64。
優(yōu)選地，控制器70通過(guò)袋子中的漿料64的重量來(lái)監(jiān)控附著袋62的填充。 隨著漿料64離開(kāi)供料螺旋鉆80的端部并落到袋子中，安置的測(cè)壓元件90檢 測(cè)附著袋62的重量的變化。通過(guò)從供料螺旋鉆80減少的重量或者附著袋62 獲得的重量，可以測(cè)量漿料64的重量。測(cè)壓元件90可以安置在任何位置，只 要l)它們能夠精確地承受供料螺旋鉆80或者附著袋62之一的重量；和2) 槳料是測(cè)壓元件90上重量變化的唯一部分。
測(cè)壓元件90與控制器70通信，從而控制器可以根據(jù)要求檢測(cè)測(cè)壓元件。 雖然可以使用包括紅外線傳輸在內(nèi)的任何通信設(shè)備，但是常見(jiàn)的導(dǎo)線(未示出) 是優(yōu)選的通信設(shè)備。
當(dāng)薄膜輥?zhàn)?4改變或者成型管42改變時(shí)，可以中斷袋子的形成。當(dāng)薄膜 22接近輥?zhàn)?4的末端時(shí)，截?cái)啾∧せ蛘呤蛊浣Y(jié)束。裝置10停止，利用接帶 器(未示出)將新補(bǔ)充的薄膜22連接到先前的薄膜上。如果需要，控制器70 可以使袋移動(dòng)機(jī)56將薄膜22推進(jìn)到輥?zhàn)?4的末端，從而清除(clear of) 成型管組件40上的塑料薄膜。當(dāng)薄膜22的連續(xù)移動(dòng)停止后，更換輥?zhàn)?4或 者成型管組件40。在這期間，漿料64的傳輸停止?？蛇x地，包裝裝置10還
12包括在薄膜上印刷如生產(chǎn)日期或者批號(hào)信息的印刷裝置。在將袋子21從薄膜 22和裝置10上分離開(kāi)后，袋子21通常是移動(dòng)到傳送帶上，進(jìn)行打包和/或運(yùn) 輸?shù)接脩簟?br> 參考圖1，測(cè)壓元，牛90位于內(nèi)框架93和主框架12之間。在這個(gè)位置， 測(cè)壓元件90至少承受成型管組件40、在成型管42或者心軸30上的薄膜22 的重量和附著袋62中的槳料64的重量。送料斗76中的和螺旋鉆80上的漿料 64的重量是由容量裝填機(jī)74承受的，而不是由測(cè)壓元件承受的。
當(dāng)?shù)谝浑A段開(kāi)始時(shí)，控制器70讀取測(cè)壓元件90上的重量，然后計(jì)算和記 錄其上的重量。由于一個(gè)新的附著袋62剛剛移動(dòng)到位，所以記錄的重量是在 測(cè)壓元件90上的設(shè)備的重量，它是不會(huì)改變的?？刂破?0致動(dòng)供料螺旋鉆 80的驅(qū)動(dòng)器，從而開(kāi)始將漿料64供給到附著袋62。由控制器70控制對(duì)附著 袋62的重量的監(jiān)控，優(yōu)選為連續(xù)地，但是也可以是不連續(xù)間隔地監(jiān)控。根據(jù) 使用的袋子的大小和制造/填充/密封裝置10推進(jìn)薄膜22和填充附著袋62的 速度確定適當(dāng)?shù)臅r(shí)間間隔。對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，測(cè)壓元件讀取之間的間隔高 達(dá)大約3秒是有益的。
當(dāng)控制器70計(jì)算出加到附著袋62中的漿料64的重量是期望的最終重量 的大約75%到80%時(shí)，則控制器通過(guò)使主鉆84停止供給漿料64以起動(dòng)第二階 段。精確鉆82繼續(xù)供給漿料64，同時(shí)控制器70監(jiān)控測(cè)壓元件上的重量。當(dāng) 控制器70計(jì)算到加到附著袋62中的漿料64己經(jīng)達(dá)到期望的全部重量時(shí)，控 制器會(huì)停止?jié){料64的所有供給，致動(dòng)真空系統(tǒng)以抽出附著袋62中的空氣，并 由第二密封機(jī)96做出附著袋62的水平頂部接縫94。
第二密封機(jī)96密封薄膜22的圓筒，同時(shí)形成附著袋62的頂部接縫94 和下一個(gè)袋子21的底部接縫63。優(yōu)選地，第二密封機(jī)96產(chǎn)生的接縫63位于 成型管42的軸的橫向上。在許多實(shí)施例中，第二密封機(jī)96包括切割機(jī)(未示 出)以將密封后的附著袋與剩下的薄膜22分開(kāi)。可以使用所有適于塑料袋子 的密封方法，但是優(yōu)選脈沖和電阻密封機(jī)。在部分實(shí)施例中，第二密封機(jī)96 包括兩個(gè)獨(dú)立的密封機(jī)。上部第二密封機(jī)97密封附著袋62的底部，其靠近剛 填充完的附著袋。下部第二密封機(jī)密封填充后的附著袋的頂部。任選地，第二 密封機(jī)96位于成型管42的出口 。
圖2所示的是用于放置測(cè)壓元件的另一個(gè)位置。雖然附圖是簡(jiǎn)化的，但是除了支架結(jié)構(gòu)和測(cè)壓元件的放置不同外，制造/填充/密封裝置的第二實(shí)施例
110的所有組件都與第一實(shí)施例10相同。在第二實(shí)施例110中，相似的結(jié)構(gòu) 用相似的附圖標(biāo)記表示。至少容量裝填機(jī)74、送料斗76、進(jìn)料螺旋鉆80和其 中的漿料的重量不是由裝置110的主框架12承受。其它的支架，例如但不限' 于單獨(dú)的支撐梁98，支撐這些組件的重量。測(cè)壓元件90位于主框架12的下 方，至少支撐成型管組件40、塑料薄膜22和附著袋62的重量。在填充過(guò)程 中，當(dāng)進(jìn)料螺旋鉆80將漿料64填充到附著袋62時(shí)，測(cè)壓元件90上的重量增 加。
參考圖3，本裝置的第三實(shí)施例210示范了一個(gè)測(cè)量重量減少的系統(tǒng)。如 第二實(shí)施例那樣，除了部分部件的位置不同外，組件都與最初的兩個(gè)實(shí)施例相 同。在簡(jiǎn)化附圖中，類(lèi)似的部件用類(lèi)似的附圖標(biāo)記表示。在該實(shí)施例中，測(cè)壓 元件至少檢測(cè)容量裝填機(jī)74、送料斗76、進(jìn)料螺旋鉆80和包括其中的漿料 64的重量。容量進(jìn)料斗的支架用作這些部件的支架，而主框架12用來(lái)支撐其 余的部件。測(cè)壓元件90位于這兩個(gè)支架之間。當(dāng)?shù)谝浑A段開(kāi)始時(shí)，控制器70 計(jì)算和記錄測(cè)壓元件90上的重量。當(dāng)槳料64從進(jìn)料螺旋鉆80供給到附著袋 62時(shí)，它的重量從測(cè)壓元件90轉(zhuǎn)移到主框架12。從而，當(dāng)填充附著袋62時(shí)， 測(cè)壓元件90上的重量是減少的。當(dāng)控制器70確定測(cè)壓元件90上的重量的減 少已經(jīng)達(dá)到要轉(zhuǎn)移到附著袋62的槳料64的全部期望重量時(shí)，控制器70使第 二密封機(jī)96密封附著袋62并且把它從塑料薄膜22上截?cái)唷?br> 在使用中，準(zhǔn)備用于包裝的產(chǎn)品復(fù)合物。優(yōu)選的產(chǎn)品是填縫料槳料，但是 也可以用這個(gè)方法包裝干粉，如填縫料混合物。形成袋子用來(lái)容納產(chǎn)品。當(dāng)使 用制造/填充/密封裝置時(shí)，塑料薄膜在心軸上成形，然后纏繞在成型管周?chē)?當(dāng)通過(guò)袋移動(dòng)機(jī)移動(dòng)薄膜時(shí)，形成連續(xù)的邊緣接縫以制成連續(xù)的塑料薄膜管。 當(dāng)密封前一個(gè)袋子的上部時(shí)，產(chǎn)生附著袋的底部密封。當(dāng)前一個(gè)袋子離開(kāi)塑料 薄膜時(shí)，控制器將附著袋移動(dòng)到位以進(jìn)行填充。
至少使用主鉆和精確鉆將產(chǎn)品填充到袋子中。這兩個(gè)螺旋鉆都由控制器控 制，控制器也利用測(cè)壓元件監(jiān)控沉積到附著袋中的產(chǎn)品的重量。在第一階段， 至少用主鉆，優(yōu)選用兩個(gè)鉆，將產(chǎn)品復(fù)合物沉積(deposit)到附著袋中。在 第二階段，只有精確鉆為袋子供給漿料。當(dāng)達(dá)到目標(biāo)重量時(shí)，控制器將附著袋 移動(dòng)到位并密封袋子。在一個(gè)工位(station)或位置完成袋子的填充，而不需要將袋子移動(dòng)到另一個(gè)工位來(lái)完成(topping off)或者稱(chēng)重。
雖然表示和描述了填充袋子的雙螺旋鉆系統(tǒng)的部分實(shí)施例，但是對(duì)本領(lǐng)域 技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不背離本發(fā)明的廣義和附加權(quán)利要求所述的范圍的情況下對(duì) 其改變和改進(jìn)都是顯而易見(jiàn)的。
權(quán)利要求
1、在制造/填充/密封裝置上形成填充有所需重量的漿料材料的塑料袋的方法，包括在制造/填充/密封裝置的心軸上拖拽塑料薄膜；將薄膜纏繞在成型管周?chē)?；通過(guò)將薄膜的邊緣結(jié)合在一起形成塑料薄膜管；密封所述管的底部以形成附著袋；稱(chēng)量心軸和塑料薄膜管的重量，得到初始重量；將漿料復(fù)合物沉積到密封的管內(nèi)；當(dāng)沉積漿料時(shí)，至少監(jiān)控心軸、塑料薄膜管及附著袋中的物質(zhì)的當(dāng)前重量；比較當(dāng)前重量和初始重量直到達(dá)到所需的重量；密封附著袋；和將填充后的、密封后的附著袋從塑料薄膜管分離。
2、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述沉積步驟包括使用至少一個(gè)螺旋 鉆將漿料從送料斗移動(dòng)到袋子。
3、 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括利用測(cè)壓元件稱(chēng)量附著袋中的物質(zhì)。
4、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二密封步驟和所述分離步驟基 本上同時(shí)發(fā)生。
5、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述監(jiān)控步驟由電腦控制器執(zhí)行。
6、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述填充步驟還包括放置主鉆和精確 鉆從附著袋的相對(duì)側(cè)供給漿料。
7、 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括發(fā)送密封后的袋子以堆放到集裝板上。
8、 制造和填充漿料復(fù)合物的袋子的裝置，包括 第一支架；安裝在第一支架上的漿料產(chǎn)品分配器，包括送料斗和至少一個(gè)進(jìn)料螺旋鉆；第二支架；連接在第二支架上的袋成形機(jī)，包括其上纏繞有塑料薄膜的成型管和從成型管下去的附著袋；與第一支架和第二支架中的一個(gè)緊密關(guān)聯(lián)的測(cè)壓元件，其設(shè)置為當(dāng)漿料產(chǎn) 品從所述第一支架傳輸?shù)剿龅诙Ъ軙r(shí)，檢測(cè)漿料產(chǎn)品的重量；袋密封機(jī)；和與所述測(cè)壓元件通信的控制器，其中控制器使得將漿料產(chǎn)品分配到附著袋 中，直到達(dá)到目標(biāo)重量，然后密封附著袋。
9、 如權(quán)利要求8所述的裝置，其中產(chǎn)品分配器還包括主鉆和精確鉆。
10、 如權(quán)利要求9所述的裝置，其中主鉆的直徑是大約2.5英寸到大約 3.5英寸。
11、 如權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述精確鉆的直徑是大約0.8英寸到 大約1.2英寸。
12、 如權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述袋成形機(jī)包括成型管組件。
13、 如權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述第一支架是主框架，所述第二支架是僅在測(cè)壓元件處與所述主框架接觸的內(nèi)支撐組件。
14、 如上述12所述的裝置，其中所述成型管組件還包括成型管、心軸和 至少一個(gè)安裝板。
15、 如權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述框架還包括上安裝板，并且所述 上安裝板被所述安裝板以成型管支架支撐。
16、 如權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述框架還包括安裝在所述框架上的 擺動(dòng)臂，該擺動(dòng)臂支撐所述密封機(jī)的至少一個(gè)部件。
全文摘要
利用改進(jìn)的制造-填充-密封裝置將漿料包裝到塑料袋子中。在制造/填充/密封裝置上制造填充有所需重量的漿料材料的塑料袋子的方法，包括在制造/填充/密封裝置的心軸上拖拽塑料薄膜，并將薄膜纏繞到成型管周?chē)?。通過(guò)將薄膜的邊緣結(jié)合在一起形成塑料薄膜管，且密封管的底部。通過(guò)稱(chēng)量心軸和塑料薄膜管以得到初始重量，然后將漿料復(fù)合物沉積到密閉管中。當(dāng)沉積漿料時(shí)，監(jiān)控心軸、塑料薄膜管和管中的物質(zhì)的當(dāng)前重量，并且比較當(dāng)前重量和初始重量直到達(dá)到所需重量。在達(dá)到所需重量后，密封填充后的袋子，并且將它從塑料薄膜管分離。
文檔編號(hào)B65B3/26GK101568469SQ200780042012
公開(kāi)日2009年10月28日 申請(qǐng)日期2007年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月21日
發(fā)明者保羅·詹姆斯·亨克爾斯, 斯坦利·B·多伊爾 申請(qǐng)人:美國(guó)石膏公司