專利名稱：食品和飲料包裝罐的封頂方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及食品和飲料包裝罐的衛生防護，特別是在上部具有可撕開的開口以直接把飲料引入嘴中的飲料罐的衛生防護。
把飲料保存于罐中的廣泛實踐帶來一個如何保護使用人的健康的普遍問題。注入飲料后，這些罐在不可能防塵或其他有害污染條件下運輸和貯存，因此，不論是把飲料倒入杯中，或者更嚴重地是直接把飲料引入嘴中，都消費了很不衛生的飲料。
有的飲料罐不撕開開口接片，而代之以向罐內彎曲，并直接與罐內食品接觸，則情況更為嚴重。
因此，必須使含有開口接片的罐的上端防塵和防止其他污染。上述技術問題已這么解決，基本上以罐的上端作為一成形模，在罐的上端直接成形一個符合食品質量要求的塑性材料蓋“密封”地蓋住這個上端。
上述方案包括加熱一種可熱成形的塑性薄膜，并置于罐的上端，排出這個上端表面和薄膜之間的空氣，使薄膜粘接到這個上端表面上。最好，把粘接到罐上端的薄膜與剩余的薄膜切開。在這個過程中，薄膜加熱到適當的溫度，使薄膜滿足熱成形性的條件，經冷卻后硬化，仍然緊密地粘接在所覆蓋的表面上，并保持其形狀。
由與罐的上部嚙合并蓋住其上部而形成的蓋，易于從罐的上部卸下來，并放回原位蓋住有開口的區域和整個上部，并由其唇部壓住上邊緣，因此，保持飲料罐處于好的衛生狀態。
對這種技術也已進行了改進，至少兩個罐成組形成其覆蓋裝置，提供由一個單支承薄板連接的兩個或多個罐的包裝，這樣，同時防止它們的蓋受到污染。
本申請人的專利申請國際申請號PCT/EP97/03716(公開號為WO98/04459)中敘述了上述技術。
上述WO98/04459敘述的方法和裝置需要進一步改進，主要是排除夾在防護罐上部的薄膜與蓋之間的空氣。
在這種已知的技術中，為排除空氣所要求的真空很容易使被排除空氣量較小。
因此，本發明的目的是通過顯著減小所排除的空氣量，并可能完全不要排除，使設備簡化。
為實現本發明的上述目的，按照本發明提供了加熱一個可熱成形塑性材料薄膜，并把它置于一個或一組罐的上端，通過作用在這個薄膜頂部上的一個推力作用推使薄膜向下，使盡可能大的薄膜面積粘接在罐上部的表面上。
按照這種改進，上述推力作用可能是由于按壓在罐上部的凸形可變形彈性墊使這個薄膜從罐中心開始粘接，或者是由于指向罐蓋中心的壓縮空氣噴射流的動力作用。在這兩種情況，都希望置于蓋上的薄膜從其下部受到真空作用，以輔助于這種推力作用，以消除在蓋的周邊接近于接合凸緣處形成的極小的剩余氣泡。
按照本發明的一個特定改進的實施例，發現即便沒有真空條件也可完全排除空氣。
由具有權利要求書所述特征的一種機器實現本發明的全部目標。
借助于非限定實例和附圖對后面的不同實施例的詳細說明，將明確本發明的優點，結構和功能特點。
圖1是本發明裝置的示意的軸向截面圖。
圖2～6是圖1裝置在各個工作位置的放大詳圖。
圖7是上述工作位置的兩罐包裝的截面圖。
圖8a和圖8b是壓頭83a的兩種不同形式。
圖9和10分別是本發明裝置得到的兩罐和四罐包裝的視圖。
圖11是一個具體實施例，示出粘接到罐的封頂薄膜的刻痕線，該線用于把它們分離。
圖12是圖11的XII-XII面的截面圖。
圖13是本發明另一實施例的示意的軸向截面圖。
圖14是圖13的XIV-XIV面的截面圖，并表明了不同的工作位置的截面圖。
圖15是相應于圖14的分解圖。
現在參照圖1～7說明兩罐組元封頂的裝置和方法。
很顯然，上述裝置和方法也適于對單罐或多罐組元進行封頂。
圖中用標號4表示的罐是已有的類型。這種罐包括主要由罐平頂端412構成的上部411，上部截頭圓錐形頸部413，把平頂端412連接到頸部413的圓形凸緣414(見圖7)。在其頂端，有一個具有接片415的可撕下的開口，飲料由此倒出。
這種裝置有一個步進向前驅動的傳輸帶1，傳輸帶1上連續安排一些等距離的托盤2。托盤2包括一個底板，底板上有若干均勻分布的凹座3以容納構成一個組元的一組罐4(圖中是兩個罐均成一個組元)。
更準確地說，凹座3在平面圖上的形狀與罐組件的外殼(或邊界)相應，占據罐與罐之間剩余空間的隔板從底板向上伸開。
傳輸帶1攜帶托盤2到達加工站，在那里受到底支持面11的支承。在加工站上方，有一個其形狀與托盤2相同的第一垂直運動板6，板6有多個與凹座3相應的通孔61，并具有相同的形狀。
或者，這個板6是固定不動的，支持托盤2的傳輸帶可垂直運動把這個托盤提高到板6的下面。
也稱為背襯/定心板的板6有一條把通孔61與真空室或真空泵(圖中未示出)連通的通道62，在位于板6下表面65上有許多氣動密封墊圈63，用以從該處往下凸出環繞通孔61的下邊緣。
在板6上固定一塊薄鋼板7覆蓋在其上表面上。鋼板7與板6一樣穿孔，并設有多個定位在各通孔周邊并同時穿過板6和鋼板7的硬套筒71。每個通孔61都容納托盤2中的罐4組元的上部并有小的間隙。在板6和罐上部411的上面，但在格柵81的下面，移動著一條適合于食品的不定長度的可熱成形塑性材料薄膜，這些塑性材料可以是高沖擊強度聚苯乙烯，聚丙烯，聚對苯二甲酸乙二酯，聚氯乙烯，聚乙烯或聚苯乙烯。
第一板6由處于薄膜91上面并由一個裝置(已知類型，但未示出)驅動的第二板8蓋住，使板8壓迫薄膜靠在這個背襯/定心板6的上表面上。
一個可相對于板8移動的薄膜加壓柵格81固定到板8的下側，當下降時，停靠在板7上。柵格81確定了相應的多個孔84，每個孔84都環繞板6中相應的孔61，孔84的下邊緣把薄膜91壓靠在板6的上表面。與柵格81配合著一個作用在薄膜91頂部的推力/壓頭裝置，把薄膜向下推，直到薄膜粘接在罐組元4的上部表面。在圖示的這個實施例中，這些裝置包括在柄桿82內的軸向導管820，用于把壓縮空氣從上往下輸送到罐的頂端412之上(圖7)，導管820穿過孔84。上述柄桿可垂直上下移動，在柄桿82第一次下降期間，上述裝置輸送的空氣也撞擊薄膜91環繞各個罐的進口，也就是包容了罐與另外的罐之間的空間的表面。
相應的水平盤83固定到柄桿82的下端，每個盤83的下方帶有一個平的可彈性變形的壓頭83a(圖8A和圖8B)。壓頭83a與凹座3和隔板31所限定的位置共軸，因此，每個盤83都可下降壓住罐4的蓋。圖8A和圖8B分別示出壓頭83a的兩個不同實施例。這些壓頭具有下凸形表面，安排成把塑料薄膜91壓靠在罐4的頂端412上，其最低點大體上壓在上述頂端412的中心。
憑借這種形狀，上述壓頭的推力作用從每個罐的頂端中心開始，并由中心向周邊擴展。
通道820也沿其軸線穿過壓頭83a，并在其下表面中心開口。
柄桿82和盤83包含在通孔84內，孔84與定心板中的孔61相匹配，但略寬一些。
每個孔84都帶有下伸的呈閉合圓周輪廓的圓柱形刀刃85，這個刀刃85和通孔61的邊緣與板7的套筒71相互作用。圓柱形刀刃的切割邊緣沿罐組元的外周線部分是連續的，但在各個罐之間的區域是斷續的，在這里產生斷裂線。
從卷筒9上展開的薄膜通過板7上方的工作站5，并且，或重新卷到后面的卷筒12上報廢，或送入粉碎機立即粉碎。
用于加熱薄膜91的加熱通道13位于卷筒9和加工點5之間。
在圖13，14和15所示的另一個實施例中，在第一板6之上有一個第二板800，該第二板設有一個其形狀與硬套筒71相同的凸邊801。
第二板800位于薄膜91上面，并由一種裝置驅動(現有類型，未示出)，使這個板800把薄膜91壓靠在背襯/定心板6的上表面，特別是靠在套筒71上。
板800的凸邊801限定了與第一板6的第一孔61相應的多個第二孔802。
在板800上連接一個推力裝置，它作用在薄膜91的頂部，推壓薄膜向下直至該薄膜粘接到罐組件4頂端表面。
這些推力裝置具有一個第三板80，這個板80帶有用于每組罐的其下部為切割邊的鐘形壓頭840。
鐘形壓頭840和板80都具有通孔，每個通孔都密封地接納具有軸向孔820的柄桿821，由位于板80凹座中的O形環825提供在柄桿，板80和鐘形壓頭840之間的密封。
在每根柄桿底部都有一個杯822，其下邊緣可精確地安裝到每個罐4的彎卷凸緣414內。
這個杯含有一個可變形的彈性橡膠材料襯墊823，其下表面向下凸出。
上述襯墊823用于推壓薄膜91靠在罐的蓋上，當經受的變形到占據杯822內的整個空間時，則完全蓋住彎卷凸緣414限定的整個區域。
由于襯墊底部的凸形形狀，其推力作用從每個罐頂部的中心開始，并由中心向周邊擴展。
孔820與設在柄桿821內的且在杯822上方的四個徑向孔824相通，壓縮空氣通過這些孔輸送到鐘形壓頭840。
上述板80和上述柄桿821可以借助于相互獨立的裝置而垂直上下運動。
鐘形壓頭840的切割邊呈閉合的周向輪廓，包住通孔61的邊緣，該鐘形壓頭840在短距離內與板7的套筒71相互作用。
鐘形壓頭840的切割邊沿罐組元外輪廓線部分是連續的，并可與位于杯內的一個壓頭相連，作用對著隔板31的上邊緣而產生撕裂線。
鐘形壓頭840借助于環形密封墊圈841精確地密封裝于第二板800的孔內。
圖1～12所示裝置的工作過程如下。在每個封頂循環開始時，把罐組元4已裝入其凹座3的托盤2依次裝到傳輸帶1上。
傳輸帶1的輸送是間隙式的，并可控制，可使它停止把托盤2定位在工作站，這樣，其凹座3總是與定心板6的通孔61完全對準。
傳輸帶1停止時，如圖2所示，板6下降直到借助于墊圈63密封地停在托盤2的上表面。
另一方面，支撐面11抬起傳輸帶1，使托盤2上移靠到定心板6上。與此同時，薄膜91在加熱通道13內加熱，并立即輸送到蓋住其背襯/定心板6。優選地，這種通道式加熱裝置是紅外型的，根據聚合物類型，薄膜的加熱溫度在120～230℃的范圍。
此時，薄膜加壓柵格81從板8下降，如圖3所示，使薄膜91展開鋪在已伸出板6上的鋼板7的罐4的頭部。在柵格81下降以后，使柄桿82也下降，同時由管道820輸入壓縮空氣。這股空氣壓在薄膜91上，使薄膜91下降，緊密地粘在罐4上部表面上。
這股空氣也迫使處于罐與罐之間的那部分薄膜91下降。
隨后由壓頭83a產生的推力壓到罐4的頂端412上。
同時，柵格81的下邊緣把薄膜91壓靠在鋼板7的上表面，產生使空氣不能通過的環形密封條。因此，在薄膜91與罐4外表面之間形成了與每個孔61相應的一個空間(或室)，而且，該空間與外界環境隔絕。更詳細說，該空間或室由被格柵81的下邊緣、孔61的內表面、凹座3的內表面、和罐4的外表面包住。
在這一階段，存在于這個空間的空氣借助于向下的吸力作用通過通道62被排除，結果，由柵格81限定的薄膜91粘接到罐的上表面411，構成一個仍然與薄膜91其余部分連接但與罐的上部411的形狀精確匹配的蓋。
在另一個實施例中，薄膜下面不產生吸引作用，僅通過管道820流出的空氣的推力可實現薄膜與罐上部的粘接。
在下一階段(圖5)，刀刃85向下在薄膜91中產生一個與孔61上邊緣相應的圓形閉合切口。這個切口沿環繞罐上部外廓的閉合線產生，把粘接到罐組元4上的薄膜(蓋91a)與剩余的薄膜91分開。
在圖5所示的這個實施例中，刀刃85停留在套筒71上表面上。
如圖薄膜91大體上是剛性的，最好刀刃81像剪刀樣與套筒精確配合進入套筒71，擦過孔61上邊緣61a的內角。
在這個過程結束時，所有裝置全部返回到圖6所示的初始位置。冷卻后，蓋91a完全保持按罐上部所設定的粘接形狀，并永久保持這種形狀，安置在托盤2每個凹座中的罐由環繞其上部的封頂薄膜91a連接在一起(見圖7)。此外，蓋91a在真空下粘接到罐上，因此，密封而可靠地蓋住它，防止了任何的外界污染。
很明顯，托盤和板6將宜于按所要求的罐組元的平面形狀成形(如圖9和圖10實例所示)。
圖11和圖12更清楚地示出兩個及多個罐的組元的封頂。
在這個實施例中，至少含有一個兩罐組元(圖示實例為四罐)的每個凹槽這樣成形占據罐與罐之間剩余空間的隔板從其底板向上垂直伸出。
隔板31的高度至少等于罐4圓筒段的高度。
除薄膜切割裝置85以外，圖示裝置具有一個或多個薄沖壓工具88。用于在薄膜91中形成一根與隔板31上邊緣31a配合的弱化薄膜橫截面線，這根線把每一單獨罐與其他罐分開。
上述弱化線在圖9和圖10中以L2表示，與環繞每個單獨罐4的切割線相配合(切割線以L1表示，它把蓋的部分與薄膜其他區域分開)。
上述線L2由彼此分開的逐次連接的孔或短切割線，或者大體上連續的不完全穿通橫截面的弱化刻痕線組成。
更具體地，這個工具88由其切割邊是齒狀或依次排的針狀的刀刃組成。此外，使刀刃85和帶刀刃的工具88同時下降，弱化線L2可與切割線L1同時形成。
得到一個兩罐組元或多個組元(圖9和圖10)，包括一個單封頂薄膜部分91a，它與構成組元部分的這些罐的上部表面匹配并蓋住它。然而，上述弱化線L2把上述封頂薄膜部分91a分成幾個緊密相鄰的子部分，每個子部分都與一個單獨的罐4相關并相連。因此，每個單獨的罐4都可用于拉而從組元中分離，這樣，封頂部分91a可以沿弱線12撕開。與其他罐分離的這個罐保持粘接在其上部的薄膜91的子部分，繼續作為防護蓋。
在圖13～15的改進的實施例中，柄桿821起初下降，杯822精確插入罐凸緣414內，因此，襯墊823從中心開始把薄膜91壓靠到罐上表面，排除周邊空氣。
只有當這個襯墊完全排除空氣，杯的邊緣才能與卷彎凸緣構成的溝槽接觸，防止在這個凸緣附近形成氣泡。這進，板800隨其突出邊緣801而下降，直至把薄膜擴展到罐4的伸出頭部，并靠到板6的板7上，如圖13所示，與板7共同形成一道空氣不能通過的環形密封條。
在實現圖13所示的結構時，壓縮空氣經由管道821，824輸送到球形壓頭840。
按這種方式對由球形壓頭840、墊圈835、板800的邊緣801、環繞上述邊緣的薄膜901所限定的空間進行加壓。這個壓力作用凸緣414外的薄膜91上，把它往下推，并緊密粘接到罐4頸部的上部表面。
球形壓頭840內產生的壓力也迫使處于罐與罐之間的薄膜91的那部分向下，并壓靠在隔板31上邊緣附近。
在下一階段，第三板80隨球形壓頭840一起下降，其切割邊緣與孔61上邊緣合作在薄膜91中切出一個相應的圓形或環形切口。
這個切口沿環繞罐上部的一個閉合線產生，把粘接到罐組元4上的那部分薄膜與薄膜91的剩余部分分開。在圖13所示實施例中，球形壓頭的切割邊緣準確進入套管71，像剪刀那樣作用。
這種鐘形壓頭邊緣也可起沖壓作用，它與隔板31上邊緣合作在罐與罐之間形成斷裂線。
上述過程結束時，裝置的所有部分都返回到其初始位置。
在罐的表面冷卻后，薄膜91完全牢固地粘接在罐的上部，并永久保持其形狀。
安排在托盤2每個凹槽的各個罐由環繞其上部的薄膜部分連在一起。
顯然，托盤及板6，80，800都宜于按其平面圖形成形而產生符合要求的罐數量的組元。
用圖示裝置，簡單地插入生產線中，可以不間斷生產流程，而把罐組元構成罐包裝。
這是本發明許多優點中的一個，插入到生產線避免了從中取出產品進行包裝和進一步處理的必要，具有生產經濟性的優點。
也應注意，采用一種或相同的裝置，橫截面相同但高度不同的罐，經過簡單調整傳輸帶1及板6，8，800及其附件之間的距離，可以成形為罐包裝。
權利要求
1.一種罐的封頂方法，罐的上部大體上為平頂端，具有上部截頭圓錐形頸部，具有連接該頸部和平頂端的圓周凸緣，所述方法包括下列步驟把熱塑性材料薄膜部分置于罐上部并與凸緣上邊緣接觸，與凸緣上邊緣一起構成一個閉合室；把薄膜加熱到適當溫度，使薄膜能夠滿足熱成形條件；從上述閉合室排除空氣；冷卻后薄膜硬化并緊密粘接到蓋頂端表面而蓋住罐，并保持其形狀，其特征在于，由壓縮空氣噴射到蓋住罐上部的薄膜頂部施加的推力作用把空氣從閉合室排除。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，壓縮空氣噴射流施加的推力作用與可彈性變形的壓頭施加的、限定在罐卷彎凸緣以內區域的推力結合產生。
3.按照權利要求2所述的方法，其特征在于，彈性壓頭的作用與含有該壓頭的剛性杯的邊緣作用結合發生。
4.按照權利要求3所述的方法，其特征在于，壓頭作用先于剛性杯邊緣的作用。
5.按照權利要求2所述的方法，其特征在于，上述可彈性變形壓頭施加的作用先于壓縮空氣的作用。
6.按照權利要求2所述的方法，其特征在于，壓頭施加的推力作用從罐蓋中心開始，向卷彎凸緣限定的周邊擴展。
7.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，粘接到罐上部的薄膜部分可以沿單個罐(4)的凸緣上的閉合線切斷而分開。
8.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，粘接到罐上部的薄膜部分可以沿至少兩罐的上部外廓環繞的閉合線切開而分離。
9.一種罐的封頂裝置，罐安排在托盤凹座中，所述的裝置包括具有與下面凹座相對應的多個第一通孔的第一定心板，用于接受罐的上部，使它們突出超過定心板的上表面；把加熱的塑性材料薄膜定位到罐上部的裝置；把上述薄膜引入粘接到罐頂部的裝置；把粘接到罐頂部的薄膜與其他薄膜分開的裝置，其特征在于包括一個位于上述第一板上面且具有與第一通孔相對應的第二孔的第二板，上述第二板的下邊緣伸出，用于把薄膜壓靠在第一板的上表面；一個在下面帶有鐘形壓頭的第三板，用于密封插入上述第一孔；一個包含在上述鐘形壓頭的、并與包含在第一孔中的罐同軸的反向杯形件，其尺寸與罐的內卷彎凸緣相對應；一個包含上述杯形件的襯墊；每個杯形件由一個柄桿支撐，這個柄桿可在上述鐘形件基體的孔中滑動，并有一個通向杯形件外及進入鐘形壓頭內部的軸向通道，使上述板和上述杯相互獨立垂直運動的裝置；把壓縮空氣輸入上述通道的裝置。
10.按照權利要求9所述的裝置，其特征在于，至少有兩個罐安排在托盤的每個凹座中。
11.按照權利要求9所述的裝置，其特征在于，壓頭是可彈性變形的彈性材料制造的，其下表面是凸形，用于把塑性薄膜壓靠在罐的頂端，其最低點大致位于罐頂部的中心。
12.按照權利要求9所述的裝置，其特征在于，其薄膜切割裝置是鐘形壓頭的下邊緣，它具有閉合的圓周形輪廓，至第一板的第一通孔邊緣的距離很短。
13.按照權利要求10所述的裝置，其特征在于，其特征在于，至少包含兩個罐的每個凹座包括從底板向上伸出的并占據罐與罐之間自由空間的隔板，上述隔板的高度大體上等于罐的圓柱部分高度。
14.按照權利要求13所述的裝置，其特征在于，在鐘形壓頭內部，設有一個或多個用于與隔板上邊緣配合在薄膜中形成一條弱化薄膜橫截面線，這根線從罐組之中分離每一個罐。
15.一種至少含兩個食品或飲料罐的組元，其特征在于，一個單薄膜部分與這些罐的上部表面匹配并覆蓋在這些表面上，有一條弱化的薄膜橫截面線把上述薄膜分為幾個部分，每個部分涉及這個組元的一個單罐。
全文摘要
加熱可熱變形塑性材料薄膜(91),并把這種加熱的薄膜置于罐組元(4)上部;在罐的卷彎凸緣環繞區由可變形彈性壓頭(823)施加的,雙及在這個卷彎凸緣以外區域由壓縮空氣施加的,作用在薄膜頂部的推力,迫使這個薄膜向下,從而粘接到這個罐組元上部的表面上;粘接到罐組元(4)上部的那部分薄膜與剩余的薄膜分開;這種薄膜預先加熱到適宜的溫度,因此,在冷卻后,它能保持其形狀,并保持粘接在罐的上部表面。
文檔編號B65B17/00GK1278222SQ98810710
公開日2000年12月27日 申請日期1998年10月15日 優先權日1997年10月31日
發明者西爾瓦諾·格羅皮 申請人:班塔姆工程有限公司