專利名稱：生產(chǎn)可灌入食品的密封包裝件的包裝機(jī)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)可倒出食品的密封包裝件的包裝機(jī)器。
背景技術(shù)：
眾所周知，許多可倒出食品如果汁、巴氏無菌的或UHT(超高溫處理的)牛奶、酒、西紅柿醬等是在用無菌包裝材料制成的包裝件中出售的。
這類包裝件的一個典型例子是稱為Tetra Brik Aseptic(四方無菌的)(注冊商標(biāo))的用于液體或可倒出食品的平行六面體形狀的包裝件，它是通過折疊和密封疊片包裝材料而制成的。
該包裝材料有一個多層結(jié)構(gòu)，基本上包括一個有剛性和強(qiáng)度的底層(該底層可以由一層纖維材料如紙或填充礦物的聚丙烯材料形成)和多層覆蓋該底層的兩側(cè)的熱封塑料如聚乙烯薄膜。
在長期貯存食品如UHT牛奶的無菌包裝件的情況下，該包裝材料還包括一層防氣防光材料如鋁箔或乙基乙烯醇(EVOH)薄膜，該薄膜疊加在一層熱封塑料上，并轉(zhuǎn)而用另一層形成最終接觸食品的包裝件內(nèi)面的熱封塑料覆蓋。
眾所周知，此類包裝件是在完全自動的包裝機(jī)器上生產(chǎn)的，機(jī)器上用紙幅輸送的包裝材料制成一連續(xù)管子。更明確地說，該包裝材料的箔材從一個卷筒上展開并通過包裝機(jī)器上的無菌室輸送，在那里箔材被消毒，例如用施加一種消毒劑如過氧化氫來消毒，過氧化氫隨后通過加熱而蒸發(fā)掉，以及/或者使包裝材料經(jīng)受適當(dāng)波長適當(dāng)強(qiáng)度的輻射；而該消毒的紙幅保持在封閉的無菌環(huán)境中，并以已知方式折疊成一卷筒和沿縱向密封而形成一連續(xù)的管子。
該有效形成無菌室的延伸的包裝材料管子沿豎直方向連續(xù)輸送，它充滿該無菌的或無菌處理的食品，并通過一成形裝置輸送而形成單個包裝件。
更明確地說，該管子是用多個支承和引導(dǎo)組件與所述豎直方向同軸地輸送到該成形裝置中的。
該成形裝置與該管子相互作用而在相等間隔的截面處加熱密封該管子，從而形成由橫向密封片連接到該管子上的枕頭狀包裹件。
然后該枕頭狀包裹件通過切割相關(guān)的橫向密封片而從管子上分開，而后被傳送到一個折疊臺上，在那里它們被機(jī)械地折疊而形成相應(yīng)的平行六面體形狀的成品包裝件。
像例如歐洲專利EP-B-0887265中描述的，成形裝置是已知的，它們包括兩個形成各自的循環(huán)路徑并裝有相應(yīng)數(shù)目的夾爪的鏈?zhǔn)絺魉蛶А＿@兩條路徑有各自的支路，它們基本上互相面對和平行，該包裝材料的管子在這兩條支路之間輸送，使得一條傳送帶上的夾爪與另一傳送帶上的對應(yīng)的夾爪沿各自路徑的所述支路相互配合，從而在多個相繼的截面處夾緊該管子，并密封和切割這些包裹件。
換句話說，一條傳送帶上的每個夾爪與另一傳送帶上的對應(yīng)的夾爪形成一個成形組件，該組件與包裝材料的管子周期地相互作用。
管子的在每對夾爪之間夾緊的部分通常由夾爪之一攜帶的加熱機(jī)構(gòu)密封，該加熱機(jī)構(gòu)局部地熔融在兩個夾爪之間緊密夾緊的熱封塑料層。
也已知成形裝置僅包括兩對夾爪，它們周期地相繼作用在該包裝材料的管子上而沿相等間隔的截面夾緊和密封(例如熱密封)管子。瑞士LUND州Ruben Rausing gata市的Tetra Pak環(huán)保紙板公司和意大利Modena省(郵編41100)Via Delfini 1號的Tetra Pak環(huán)保紙板公司所生產(chǎn)的TB/21、TBA/19、TBA/21和Tetra Pak A3型包裝機(jī)具有這種類型的成型裝置的特點。
當(dāng)每對夾爪完成該密封操作時，夾爪之一所攜帶的一個刀具受到驅(qū)動，并與包裝材料的管子相互作用而沿剛密封的截面的中心線切割管子，從而從包裝材料的管子的底端部上脫開一個枕頭式包裹件。該底端部被橫向密封，相關(guān)的兩個夾爪在達(dá)到底部死點位置時可以打開而避免干擾管子的頂部。同時，以完全相同方式操作的其它各對夾爪從頂端死點位置向下移動，并重復(fù)上述夾緊/成形、密封和切割的過程。
雖然許多方面很卓越，但上述類型的機(jī)器仍有進(jìn)一步改進(jìn)的空間，特別是關(guān)于當(dāng)夾爪撞擊管子時避免管子內(nèi)食品柱中產(chǎn)生的沖擊波的影響。
更明確地說，如已知的，該食品恒定地倒入管子中，而夾爪在管子上的周期作用產(chǎn)生供應(yīng)的食品量少于所需量的階段，這些階段與實際倒入管子中的食品量多于所需量的階段互相交替，從而形成管子中的食品的脈動，這種脈動往往周期性地“膨脹”和“收縮”。
當(dāng)夾爪撞擊充滿食品的管子時，食品內(nèi)產(chǎn)生沖擊波，從而增大對管子邊緣上的壓力。這種壓力的增大有時在成形裝置緊上游的支承和引導(dǎo)組件處的包裝材料中產(chǎn)生裂紋；在隨后的包裝材料管子的成形和折疊期間這些裂紋往往變成更值得注意，使得相應(yīng)的成品包裝件必須被排斥。
本發(fā)明概要本發(fā)明的目的是提供一種設(shè)計成能消除上述缺點的包裝機(jī)器。
按照本發(fā)明，提供一種用于從沿一豎直路徑輸送的片狀包裝材料管子中生產(chǎn)密封的可倒出食品的包裝件的包裝機(jī)器；所述包裝機(jī)器包括沿延伸在所述豎直路徑的對置兩側(cè)上的各自的循環(huán)側(cè)向路徑的可循環(huán)移動的至少一對夾爪，用以在限定所述被形成的包裝件的對置的密封片的等間隔截面處夾緊和密封所述包裝材料的管子；用所述食品喂入所述包裝材料的管子的灌裝機(jī)構(gòu)；以及安置在離所述夾爪一給定距離的至少一個支承和引導(dǎo)組件，用以將所述包裝材料的管子與所述豎直路徑同軸地輸送到夾角處；其特征在于，所述支承和引導(dǎo)組件沿所述豎直路徑這樣安置，使得當(dāng)夾爪安置成接觸所述包裝材料并位于離開等于被形成的包裝件的最終寬度一給定距離時直接作用在所述包裝材料的所述折疊線之一上。
下面參照附圖作為例子描寫本發(fā)明的一個優(yōu)選的不起限制作用的實施例，附圖中圖1表示按照本發(fā)明的一種用于生產(chǎn)可倒出食品的密封包裝件的包裝機(jī)器的示意側(cè)視圖，為清楚起見省去了一些部件；圖2表示圖1的包裝機(jī)器的細(xì)節(jié)的放大側(cè)視圖；
圖3表示圖2細(xì)節(jié)的前視圖，為清楚起見省去了一些部件；圖4表示圖1的包裝機(jī)器的成形夾爪的放大透視圖。
優(yōu)選實施例說明圖1中的標(biāo)號1作為整體指示一臺包裝機(jī)器，用于從包裝材料的管子3中連續(xù)地生產(chǎn)一種可倒出的食品如巴氏滅菌的或UHT牛奶、果汁、酒等。
管子3是以已知方式通過沿縱向折疊和密封一種熱密封片包裝材料(已知而未示出)的箔材料而形成的，并由未示出的已知裝置沿垂直路徑A輸送到機(jī)器1中。
該包裝材料箔材有一個多層結(jié)構(gòu)(未示出)，并方便地包括一個有剛性和強(qiáng)度的底層和多層覆蓋底層兩側(cè)的熱密封塑料如聚乙烯薄膜，該底層可由一層纖維材料如紙或填充礦物的聚丙烯材料形成。
在長期貯存產(chǎn)品如UHT牛奶的無菌包裝件的情況下，包裝材料還包括一層防氣防光材料如鋁箔或乙基乙烯醇(EVOH)薄膜，它們疊加在一層熱密封塑料上，并轉(zhuǎn)而用另一層形成最終接觸食品的包裝件內(nèi)面的熱密封塑料覆蓋。
該包裝材料的箔材也有折疊線或所謂折縫線，箔材沿該線折疊而形成單個包裝件2。圖2和3僅表示垂直于路徑A而延伸的折疊線4，如下面說明的，這些折疊線4與清楚理解本發(fā)明有關(guān)。
機(jī)器1基本上包括一個填充導(dǎo)管5(圖1中僅部分示出)和一個夾爪成形裝置7；導(dǎo)管5有一在包裝材料的管子3內(nèi)部同軸伸出的端部6，用于將其與無菌的或無菌處理的食品一起連續(xù)輸送，以便包裝；夾爪成形裝置7用于在等間隔的截面處夾緊和密封管子3而形成包裝件2的序列。
特別參照圖1，成形裝置7包括兩個有各自的夾爪10、11的鏈?zhǔn)絺魉蛶?、9，夾爪10、11彼此相互配合而與沿路徑A輸送的包裝材料的管子3相互作用。
傳送帶8、9形成各自的循環(huán)路徑P、Q，夾爪10、11沿路徑P、Q輸送，路徑P、Q對稱地安置在路徑A的相對兩側(cè)上。
傳送帶8包括一個沿路徑P延伸的鉸接的鏈12和兩個在路徑P的底端處與鏈12的兩側(cè)嚙合的驅(qū)動輪13(圖1中僅示出一個)。夾爪10為整體部件，它形成鏈12的交替環(huán)節(jié)，并以鉸接的方式用成對的桿14互相連接。
更明確地說(參照所有附圖)，每個夾爪10包括一個沿垂直于路徑A的方向是細(xì)長的且平行于輪13的軸線的主體15，并具有各自的端部擴(kuò)大部16、17，從每個擴(kuò)大部凸出一個第一和第二銷20、21，銷20、21有隔開的軸線B、C，軸線B、C平行于主體15的主要維度。桿14在夾爪10的銷20、21上樞軸式轉(zhuǎn)動而將一個夾爪10的銷20連接到相鄰的夾爪10的銷21上。
同樣，傳送帶9包括一個沿路徑Q延伸的鉸接的鏈22和兩個在路徑Q的底端處與鏈22嚙合的驅(qū)動輪23。鏈22用多個以鉸接方式互接連接的夾爪11形成，并只詳細(xì)描述它們不同于夾爪10的地方。夾爪11的與上述夾爪10的部件相同或相對應(yīng)的部件利用同一標(biāo)號。簡短地說，每個夾爪11包括一個有成對端銷20、21的主體15，其上可樞鈕式轉(zhuǎn)動連接相鄰的各對夾爪11的樞軸桿14。
每個夾爪11包括一個安裝在主體15上并垂直于管子3的路徑A的感應(yīng)加熱部件25。加熱部件25包括兩個平直的平行的活性表面26(圖2和3)，并以已知方式如通過接觸刷(未示出)通電，該刷在使用中沿一固定的供電桿(也已知而未示出)滑動。
代替加熱部件25，每個夾爪10(圖2和4)包括一壓力桿27，桿25與對應(yīng)的夾爪11的加熱部件25配合而牢固地夾住管子3的截面。在使用中，在面對對應(yīng)的夾爪11的前表面上，桿27以已知方式裝有兩個用相當(dāng)柔性的彈性體材料制成的片28，片28與加熱部件25的活性表面26對面的包裝材料互相配合。
換句話說，傳送帶8上的每個夾爪10和傳送帶9上的對應(yīng)的夾爪11形成一個相應(yīng)的夾爪組件30，組件30與包裝材料的管子3周期地相互作用。
夾爪10和11還包括相應(yīng)的裝置31，用于控制當(dāng)形成包裝件時包裝件2的體積。每個裝置31基本上包括一個半殼32，半殼32圍繞平行于軸線B、C的軸線D樞軸式轉(zhuǎn)動地連接到主體15上。
如圖2中所示，每個半殼32在前面處與一互補(bǔ)的半殼32相互配合而形成一個基本上平行六面體形狀的腔，用于安置一個正在形成的包裝件2。
在與相關(guān)的路徑P、Q橫交的截面中，每個半殼32(圖4)為C形，并基本上包括一個限定正在形成的包裝件2的壁之一的主壁33和兩個從主壁33的相對兩側(cè)邊凸出的法蘭34，它們與互補(bǔ)的半殼32的法蘭34一起限定正在形成的包裝件2的其它平行的壁。
每個半殼32的主壁33和法蘭34是互相剛性地固定的有利地分隔的部件，使得當(dāng)需要時，通常遇到更大磨損的法蘭34可以被替換而不必更換整個半殼32，從而減少替換時間和費用。
每個半殼32還包括一個空轉(zhuǎn)地安裝在支承托架36上的凸輪從動滾柱35，托架36轉(zhuǎn)而整體地安裝在相關(guān)主壁33的背面。
像例如專利EP-B-0887265中描述的(由于對清楚理解本發(fā)明并不需要而未在此處示出)，夾爪10和11的凸輪從動滾柱35與相應(yīng)的已知的固定凸輪相互配合。
夾爪10和11的活動受相應(yīng)的各對固定凸輪37、38(圖1)的控制，凸輪37、38與安裝在夾爪10和11的端部擴(kuò)大部16、17上的相應(yīng)各對凸輪從動滾柱39、40(圖2和4)相互配合。每對中的滾柱39、40與銷20、21相應(yīng)地同軸，并彼此相對地偏移，與相關(guān)的路徑P、Q橫交，使得每個與相應(yīng)的凸輪37、38相互配合。
更明確地說，兩對凸輪37、38(圖1中僅示出一對)安裝在路徑A的每側(cè)上，并與夾爪10、11的相應(yīng)的各對滾柱39、40相互配合。換句話說，在路徑A的每側(cè)上，每對凸輪37、38與相關(guān)夾爪10、11的相應(yīng)的擴(kuò)大部16、17相互配合。
凸輪37、38各自有基本上U形的頂部37a、38a和相應(yīng)部分37b、38b，頂部37a、38a的面向下的凹部限定用于傳送帶8、9的相應(yīng)的鏈12、22的對置的相應(yīng)的驅(qū)動輪13和23的返回部分，而相應(yīng)部分37b、38b沿路徑A的一個相關(guān)的側(cè)面垂直地伸出。部分37a、38a限定部分P1、Q1，夾爪10和11沿這些部分向著和撞擊包裝材料的管子3移動；而部分37b、38b限定兩條路徑P、Q的面對的基本上平行的部分P2、Q2，夾爪10和11沿這些部分在壓力下保持接觸而在各自的基本上平的橫向密封片41處形成界定包裝件2的密封。由此形成一個連續(xù)的片，包括許多由橫向密封片41彼此連接成的平行六面體形狀的容器部分42，這些片41用夾爪10或11中包括的已知刀具(未示出)或者沿路徑A切割，或者從成形裝置7下游切割，從而形成包裝件2。
凸輪37、38在路徑P、Q的相應(yīng)部分P3、Q3處于各自的驅(qū)動輪13、23的輸出處脫開相關(guān)的鏈12、22。
沿部分P3、Q3，鏈12、22與各自的成對張緊器43相互配合以充分地張緊鏈12、22，從而保證夾爪10、11的滾柱39、40和有關(guān)的凸輪37、38之間的接觸。
通過例如由滾柱形成的已知的支承和引導(dǎo)組件與路徑A同軸地輸送管子3，直到一個離成形裝置7的預(yù)定距離。為簡單起見，圖1僅部分地示出安置在下游的向著成形裝置7的支承和引導(dǎo)組件(整體用45標(biāo)示)。換句話說，在管子3輸入成形裝置7之前，組件45形成包裝材料的管子3的支承和引導(dǎo)臺。
如圖2和3中所示，組件45包括兩個安裝在相應(yīng)的固定的支承托架47上并從其凸出的滾柱46，它們有互相平行而垂直于路徑A的各自的軸線F。
沿豎直的路徑A，組件45有利地這樣安置，使得在所謂“管子撞擊”階段直接作用在包裝材料的折疊線之一上，在該階段中，夾爪10、11被安置成接觸該包裝材料并隔開一個等于被成形的包裝件2的最終寬度的距離。換句話說，在管子撞擊階段，組件45的滾柱46的軸線F的位置除了不可避免的操作容差外與包裝材料的折疊線4之一的位置相重合。為了達(dá)到所要的結(jié)果，也即防止在包裝材料的其它部分中形成裂紋，在滾柱46的軸線F的位置和折疊線4的位置之間可以容忍幾毫米的差距。
機(jī)器1的操作如下如圖1中箭頭所示，兩個傳送帶8、9反向轉(zhuǎn)動，使得相應(yīng)的夾爪10和11按照由凸輪37、38的輪廓決定的運動規(guī)律而從路徑P、Q的相應(yīng)部分P1、Q1的端部沿相應(yīng)部分P2、Q2與包裝材料的管子3相互配合。
現(xiàn)在參照一個夾爪組件30也即參照傳送帶8的一個夾爪10來更詳細(xì)地描述該操作周期，而傳送帶9的相應(yīng)夾爪11、所有夾爪10和11顯然以取決于輸出速率的時間間隔完成同一周期。
沿部分P1和Q1，夾爪10和11被帶到一起而使管子3在橫向片41處逐漸變形而最終“壓扁”。
在部分P1、Q1的端部處，驅(qū)動用于控制包裝件2的體積的裝置31；而夾爪10和11的半殼32被在前面帶到一起，從而形成一個限定正在形成的包裝件2的容器部分42的體積的平行六面體形狀的空腔。
沿路徑P、Q的相應(yīng)部分P2、Q2，對著管子牢固地夾緊夾爪10和11來完全壓扁相關(guān)的橫向片41；并給加熱部件25通電來密封形成橫向件41的包裝材料的兩個疊置部分。一旦密封完成，通過沿密封片41的中心線的切割而可以從管子3上斷下包裝件2。
假定組件45的沿路徑A的特定位置即在管子撞擊階段處對應(yīng)于折疊線4的任何一個位置中，食品柱中由撞擊管子3的夾爪10和11產(chǎn)生的震動波所造成的對接觸滾柱46的包裝材料的壓力被所述折疊線4吸收，而不會在材料中的別處產(chǎn)生任何裂紋。事實上，重要的是要注意到，作為設(shè)計成變形和折疊的包裝材料，折疊線4能夠吸收任何壓力而沒有裂紋。
顯然，可以對此處描述的機(jī)器1做出變化而并不偏離本發(fā)明的范圍。
尤其是，該包裝材料可以采用超聲波密封。
而且，在由夾爪11的加熱部件25密封之前，可以有利地完成切割操作。
最后，機(jī)器1甚至可以具有僅僅一對或兩對夾爪10、11循環(huán)地作用在包裝材料的管子3上的特點。
權(quán)利要求
1.一種用于生產(chǎn)可灌入食品的密封包裝件(2)的包裝機(jī)器(1)，該可灌入食品是由片狀包裝材料制成的管子(3)沿一豎直路徑(A)輸送的，該由片狀包裝材料制造成的管子(3)具有垂直于所述豎直路徑A延伸的優(yōu)選的折疊線(4)；所述包裝機(jī)器(1)包括沿在所述豎直路徑(A)的對置兩側(cè)上延伸的相應(yīng)的循環(huán)的側(cè)向路徑(P，Q)可循環(huán)地移動的至少一對夾爪(10，11)，用于在限定被形成的所述包裝件(2)的對置的密封片(41)的相等間隔的橫截面處夾緊和密封所述由包裝材料制成的管子(3)；用于給所述由包裝材料制成的管子(3)喂送所述食品的灌裝機(jī)構(gòu)(5)；以及至少一個被配置在離所述夾爪(10，11)一給定距離的支承和引導(dǎo)組件(45)，以便將所述由包裝材料制成的管子(3)輸送到與所述豎直路徑(A)共軸線的夾爪(10，11)處；其特征在于，所述支承和引導(dǎo)組件(45)沿所述豎直路徑(A)這樣安置，使得當(dāng)所述夾爪(10，11)被安置成接觸所述包裝材料并位于一給定的隔開相等于被形成的包裝件(2)的最終寬度的距離處時，組件(45)直接作用在所述包裝材料的所述折疊線(4)之一上。
2.一種權(quán)利要求1中所述的機(jī)器，其特征在于，當(dāng)所述夾爪(10，11)被安置成接觸所述包裝材料并位于一給定的隔開相等于被形成的包裝件(2)的最終寬度的距離處時，所述支承和引導(dǎo)組件(45)的位置沿所述豎直路徑(A)與所述包裝材料的所述折疊線(4)之一的位置相重合。
3.一種如權(quán)利要求1或2中所述的機(jī)器，其特征在于，所述支承和引導(dǎo)組件(45)包括至少兩個有互相平行的各自的軸線(F)的滾柱(46)，當(dāng)所述夾爪(10，11)被安置成接觸所述包裝材料并位于一給定的隔開相等于被形成的包裝件(2)的最終寬度的距離處時，滾柱(46)被配置在所述折疊線(4)之一處。
4.一種如權(quán)利要求3中所述的機(jī)器，其特征在于，當(dāng)所述夾爪(10，11)被安置成接觸所述包裝材料并位于一給定的隔開相等于被形成的包裝材料(2)的最終寬度的給定距離處時，所述滾柱(46)的所述軸線(F)的位置沿所述豎直路徑(A)與所述包裝材料的所述折疊線(4)之一的位置重合。
5.一種如上述權(quán)利要求中任何一項中所述的機(jī)器，其特征在于，包括一第一鏈?zhǔn)絺魉蛶?8)和一第二鏈?zhǔn)絺魉蛶?9)；該第一傳送帶(8)有多個第一夾爪(10)，并限定一條循環(huán)的第一側(cè)向路徑(P)，所述第一夾爪(10)沿路徑(P)行進(jìn)；而第二傳送帶(9)有多個第二夾爪(11)并限定一條循環(huán)的第二側(cè)向路徑(Q)，所述第二夾爪(11)沿路徑(Q)行進(jìn)；所述第一和所述第二路徑(P，Q)包括各自的鄰近包裝材料的管子(3)的所述豎直路徑(A)的工作部分(P2，Q2)，并基本上對稱地延伸在所述豎直路徑(A)的對置兩側(cè)上，使得所述第一夾爪(10)與對應(yīng)的所述第二夾爪(11)配合，以便在對應(yīng)的相等間隔的橫截面處夾緊和密封所述管子(3)。
全文摘要
描述了一種包裝機(jī)器(1)，用于從沿豎直路徑(A)輸送并有垂直于豎直路徑(A)地延伸的優(yōu)選折疊線(4)的片狀包裝材料的管子(3)生產(chǎn)可倒出食品的密封包裝件(2)。包裝機(jī)器(1)有至少一對可循環(huán)移動的夾爪(10，11)，用以在相等間隔的截面處夾緊和密封包裝材料的管子(3)；用該食品喂送包裝材料的管子(3)的填充機(jī)構(gòu)(5)；以及至少一個位于離夾爪(10，11)一給定距離的將包裝材料的管子(3)與豎直路徑(A)同軸地輸送到夾爪(10，11)處的支承和引導(dǎo)組件(45)；該組件(45)沿豎直路徑(A)這樣安置，使得當(dāng)夾爪(10，11)安置成接觸該包裝材料而位于離開等于被形成的包裝件(2)的最終寬度一給定距離時直接作用在包裝材料的折疊線(4)之一上。
文檔編號B65B9/10GK101033016SQ20071008551
公開日2007年9月12日 申請日期2007年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月7日
發(fā)明者F·桑蒂, S·卡塞利, R·威格諾利, M·托梅 申請人:利樂拉瓦爾集團(tuán)及財務(wù)有限公司