用于包装机的料盒单元、具有料盒单元的包装机和操作包装机的方法
阅读说明：本技术 用于包装机的料盒单元、具有料盒单元的包装机和操作包装机的方法 (Cartridge unit for a packaging machine, packaging machine with a cartridge unit and method of operating a packaging machine ) 是由 尼古拉·马西尼 斯特凡诺·帕拉迪诺 于 2019-01-18 设计创作，主要内容包括：描述了一种用于包装机(1)的料盒单元(5)。料盒单元(5)包括被配置为可旋转地承载包装材料的卷材(4)的卷轴(6)的支撑设备(20)以及被配置为使卷轴(6)绕中心轴线(A)的旋转减速的卷轴制动设备(21)。卷轴制动设备(21)包括制动组件(29),其适于与包装材料的卷材(4)的卷轴(6)的外侧表面(27)交互,并且被配置为在包装材料的卷材(4)的卷轴(6)上选择性地施加减速力,以使卷轴(6)绕中心轴线(A)的旋转减速。卷轴制动设备(21)包括支撑轨道(31),其可移动地承载制动组件(21),以及致动器设备(32),其被配置为在使用中致动制动组件(29)沿支撑轨道(31)至少朝向外侧表面(27)的移动,以便在制动组件(29)的至少一个交互元件(30)与包装材料的卷材(4)的卷轴(6)的外侧表面(27)之间建立接触。(A magazine unit (5) for a packaging machine (1) is described. The cartridge unit (5) comprises a support device (20) configured to rotatably carry a reel (6) of the web (4) of packaging material and a reel braking device (21) configured to decelerate the rotation of the reel (6) about the central axis (a). The reel braking device (21) comprises a braking assembly (29) adapted to interact with an outer lateral surface (27) of the reel (6) of the web of packaging material (4) and configured to selectively exert a retarding force on the reel (6) of the web of packaging material (4) to retard rotation of the reel (6) about the central axis (a). The reel braking device (21) comprises a support track (31) movably carrying the braking assembly (21), and an actuator device (32) configured to actuate, in use, a movement of the braking assembly (29) along the support track (31) at least towards the outer lateral surface (27) so as to establish contact between at least one interaction element (30) of the braking assembly (29) and the outer lateral surface (27) of the reel (6) of the web of packaging material (4).)
技术领域
本发明涉及一种用于包装机的料盒单元，该包装机特别是用于生产可倾倒产品，甚至更特别是用于生产可倾倒食品的密封包装的包装机。特别地，本发明涉及一种包括卷轴制动设备的料盒单元，该卷轴制动设备被配置为使包装材料的卷材的旋转卷轴减速。
本发明还涉及一种具有包括卷轴制动设备的料盒单元的包装机，该包装机特别是一种用于生产可倾倒产品，甚至更特别是用于生产可倾倒食品的密封包装的包装机。
本发明还涉及一种用于操作包装机的方法，该包装机特别是用于生产可倾倒产品，甚至更特别是用于生产可倾倒食品的密封包装的包装机。
背景技术
已知许多液体或可倾倒食品，例如果汁、UHT(超高温处理的)奶、酒、番茄酱等，以由无菌包装材料制成的包装出售。
典型的示例是用于液体或可倾倒食品的平行六面体形状的包装，称为利乐砖无菌(Tetra Brik Aseptic；注册商标)，其通过密封和折叠层压的条带包装材料制成。包装材料具有多层结构，该多层结构包括基层，例如纸制基层，该基层两面覆盖有热密封塑料材料(例如聚乙烯)层。在用于长储存产品(例如UHT奶)的无菌包装的情况下，包装材料还包括氧气阻隔材料(例如铝箔)层，其叠加在热密封塑料材料层上，又被另一热密封塑料材料层覆盖，该另一热密封塑料材料层形成最终接触食品的包装内表面。
这种包装通常是在全自动包装机上生产的，该包装机将包装材料的卷材从料盒单元推进通过灭菌单元，以对包装材料的卷材进行灭菌，例如借助于化学灭菌(例如，通过施加化学灭菌剂，例如过氧化氢溶液)或物理灭菌(例如，借助于电子束)对包装材料的卷材进行灭菌，并到达隔离室(密闭的无菌环境)，在该隔离室中，将经过灭菌的包装材料的卷材保持和推进。在将包装材料的卷材推进通过隔离室期间，包装材料的卷材被折叠并纵向密封以形成具有纵向接缝部分的管，进一步沿竖直推进方向进给该管。
为了完成成形操作，该管填充有经过灭菌或无菌处理的可倾倒食品，并在沿竖直推进方向推进期间被横向密封并随后在包装机的包装单元内沿等间距的横截面进行切割。
这样在包装机内获得枕形包装，每个枕形包装具有纵向密封带、顶部横向密封带和底部横向密封带。
更详细地，典型的包装机包括：
-料盒单元，其适于在保持站(host station)处保持包装材料的卷材的至少一个卷轴；
-传送装置，其用于沿卷材推进路径将包装材料的卷材从保持站推进到成形站，在该成形站处，在使用中，包装材料的卷材成形为管；
-灭菌单元，其用于对包装材料的卷材进行灭菌；
-管形成设备，其布置在隔离室内并且适于由推进的包装材料的卷材形成管；
-用于纵向密封管的密封设备；
-用于用可倾倒产品填充管的填充装置；以及
-包装形成单元，其适于通过成形、横向密封和横向切割包装而从管中生产单个包装。
典型的料盒单元包括至少一个支撑设备，其适于可旋转地承载包装材料的卷材的卷轴，从而该卷轴可绕中心轴线旋转，以允许展开包装材料的卷材。
料盒单元还包括卷轴制动设备，其被配置为在使用中，例如在包装机的编程或紧急停止的情况下，使卷轴绕中心轴线的旋转减速。
典型的卷轴制动设备包括：
-支撑臂，其在第一端部处枢接于料盒单元的水平支撑板上并且能绕平行于卷轴的中心轴线的枢转轴线枢转，其中卷轴由支撑设备承载；以及
-制动组件，其在支撑臂的与第一端部相对的第二端部处耦合至支撑臂。
制动组件包括制动轮，其适于与包装材料的卷材的卷轴的外侧表面接触，并且适于在与包装材料的卷材的卷轴的外侧表面接触以及卷轴绕中心轴线旋转时绕平行于卷轴的中心轴线的旋转轴线旋转。
卷轴制动设备还包括偏置装置，其耦合到支撑臂并且被配置为连续地致动支撑臂绕枢转轴线的角运动，从而将制动轮连续地偏置抵靠在卷轴的外侧表面上。以这种方式，随着在使用中卷轴的直径减小，保证了制动轮与卷轴的外侧表面之间的连续接触。然而，缺点在于，制动轮的持续施加的压力可导致包装材料的卷材不正确地展开。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种用于包装机的料盒单元，以便以简单且低成本的方式克服上述缺点中的至少一个。
特别地，本发明的一个目的是提供一种用于包装机的料盒单元，该料盒单元具有卷轴制动设备，从而允许减少包装材料的卷材不正确地展开的风险。
本发明的又一个目的是提供一种具有料盒单元的包装机，以便以简单且低成本的方式克服上述缺点中的至少一个。
本发明的另一个目的是提供一种操作包装机的方法，以便以一种简单且低成本的方式克服上述缺点中的至少一个。
根据本发明，提供了一种如权利要求1所述的料盒单元。
根据本发明，还提供了一种根据权利要求7所述的包装机。
根据本发明，还提供了一种用于操作根据权利要求8所述的包装机的方法。
在从属权利要求中要求保护优选实施方式。
附图说明
将参考附图通过示例的方式描述本发明的非限制性实施方式，
其中：
图1是用于包装可倾倒产品的包装机的示意图，其中为了清楚
起见移除了一些部件。
图2是图1的包装机的细节的立体图，其中为了清楚起见移除了一些部件。
图3是图2的细节的一部分的放大图，其中为了清楚起见移除了一些部件；以及
图4至图6是在不同的操作条件期间图3的部分的侧视图，其中为了清楚起见移除了一些部件。
具体实施方式
标记1总体上表示一种包装机，该包装机用于从包装材料的卷材4的管3生产可倾倒产品，特别是可倾倒食品(例如巴氏杀菌奶、果汁、酒、番茄酱等)的密封包装2。特别地，在使用中，管3沿纵向轴线L，特别是沿具有竖直取向的轴线L延伸。
包装材料的卷材4具有多层结构(未示出)。卷材4包括相应的纤维材料(通常是纸)层，在其两侧上覆盖有相应的热密封塑料材料(例如聚乙烯)层。
优选地，卷材4还包括相应的气体和光阻隔材料层，例如铝箔或乙烯乙烯醇(EVOH)膜，以及至少一个相应的第一热密封塑料材料层和相应的第二热密封塑料材料层。相应的气体和光阻隔材料层叠加在相应的第一热密封塑料材料层上，又被第二热密封塑料材料层覆盖。第二热密封塑料材料层形成最终接触填充的食品的包装2的内表面。
由包装机1获得的典型包装2包括纵向接缝部分和一对横向密封带，特别是横向顶部密封带和横向底部密封带。
特别参考图1，包装机1包括：
-料盒单元5，其适于在保持站7处保持包装材料的卷材4的至少一个卷轴6；
-隔离室8，其将内部环境，特别是内部无菌环境与外部环境分隔开；
-管形成设备9，其沿纵向轴线，特别是沿具有竖直取向的纵向轴线延伸，并且特别是在成形站10处，至少部分地，优选完全地布置在室8内，并且适于从在使用中推进的卷材4形成管3；
-密封设备11，其至少部分地布置在室8内，并且适于纵向密封由管形成设备9形成的管3，从而形成管3的纵向接缝部分；
-用于用可倾倒产品填充管3的填充装置12；
-包装形成单元13，其适于至少形成并横向密封管3，特别是在使用中推进的管3以形成包装2；以及
-传送装置14，其用于以已知的方式使卷材4沿相应的卷材推进路径P从保持站7推进到成形站10，在该成形站10处，在使用中，卷材4形成为管3；以及沿管推进路径Q将管3朝向并通过包装形成单元13推进。
特别地，隔离室8沿路径P布置在料盒单元5的下游。
特别地，包装形成单元13沿路径Q布置在隔离室8和管形成设备9的下游。
优选地，包装机1还包括灭菌单元(未示出并且本身已知)，该灭菌单元适于在灭菌站(特别是沿路径P布置在成形站10上游的灭菌站)处对在使用中推进的卷材4进行灭菌。
优选地，传送装置14适于以本身已知的方式沿路径Q推进管3和管3的任何中间体，特别是从成形站10朝向并至少部分地通过包装形成单元13而推进。特别地，管3的中间体是指在获得管结构之前以及开始通过管形成设备9折叠卷材4之后卷材4的任何构造。换言之，管3的中间体是为了获得管3而逐渐折叠(特别是通过使卷材4的相应侧向边缘彼此重叠而折叠)卷材4的结果。
特别参考图2，料盒单元5至少包括：
-支撑设备20，其被配置为可旋转地承载卷材4的至少一个卷轴6；以及
-卷轴制动设备21，其被配置为使卷轴6绕卷轴6的中心轴线A的旋转减速，特别是停止。
优选地，料盒单元5还包括至少承载支撑设备20的支撑结构22。甚至更优选地，料盒单元5，特别是支撑结构22，还包括盖23，其将料盒单元5的内部空间24与外部空间界定开来。特别地，支撑设备20布置在内部空间24内，以便在使用中在内部空间24内保持卷轴6。
优选地，料盒单元5还包括高度调节装置，特别是可移动的支脚元件25，其连接到支撑结构22，并且被配置为局部地控制支撑结构22的高度。
更详细地，卷轴6包括适于容纳主轴26的通孔，主轴26沿纵向轴线B延伸，使得主轴26承载卷轴6。特别地，与主轴26同轴的轴线A和轴线B被设置为穿过通孔。
优选地，支撑设备20被配置为通过支撑主轴26而主轴26又承载卷轴6来间接地承载卷轴6。
特别地，由支撑设备20间接地支撑的卷轴6可绕中心轴线A旋转；因此，承载卷轴6并由支撑设备20承载的主轴26可绕纵向轴线B旋转。
更详细地，卷轴6包括外侧表面27，其特别是与卷材4的面相对应，一旦形成相应的包装2，该外侧表面27就限定包装2的外表面。
此外，卷轴6在径向上具有半径R(例如，卷轴6具有半径R)。在使用中，在卷材4的展开过程中，半径R减小。
特别地，在使用中，卷轴6通过传送装置13施加在卷材4上的拉力而绕中心轴线A旋转。
更详细地，支撑设备20被配置为保持卷轴6，特别是主轴26，使得中心轴线A，特别是纵向轴线B平行于，特别是同轴于支撑设备20的对准轴线C，特别是具有水平取向的对准轴线C。
优选地，支撑设备20包括至少两个壳体座28(仅示出一个)，其并排布置且彼此面对以及适于能旋转地承载主轴26。特别地，壳体座28限定对准轴线C。
甚至更优选地，每个壳体座28被配置为容纳主轴26的一个相应的接合部分，特别地，每个接合部分对应于主轴26的一个相应的端部。
更具体地，每个壳体座28安装到支撑结构22的一个相应部分。
特别参考图1至图6，卷轴制动设备21包括：
-制动组件29，其具有交互元件，特别是制动轮30，该制动组件29适于(特别是通过制动轮30)与外侧表面27交互，并且被配置为(特别是通过制动轮30)对在使用中旋转的卷轴6选择性地施加减速力，以使卷轴6绕中心轴线A的旋转减速，特别是停止。
-支撑轨道31，其沿纵向轴线E延伸，该纵向轴线E特别是横向于，甚至更特别是垂直于对准轴线C；以及可移动地承载制动组件29；以及
-致动器设备32，特别是气动类型的致动器设备，其被配置为在使用中致动制动组件29沿支撑轨道31(特别是在第一极限位置和第二极限位置之间)以及沿平行于支撑轨道31(即平行于纵向轴线E)的方向D1至少朝向外侧表面27的移动，以使制动轮30与外侧表面27接触。
优选地，卷轴制动设备21还包括承载支撑轨道31的支撑杆33，其特别是具有竖直延伸部。
更具体地，支撑杆33和支撑轨道31相对于彼此横向地，特别是正交地定向。
在所示的实施方式中，支撑杆33被安装到支撑结构22的水平底板34(限定盖23的一部分)。
在未示出的替代实施方式中，支撑杆33可以被安装到生产设备的地板上。
更详细地，制动组件29的制动轮30适于在与外侧表面27接触并且卷轴6绕轴线A旋转时绕旋转轴线F(特别是平行于对准轴线C)旋转。特别地，在使用中，在制动轮30接触外侧表面27的情况下，卷轴6的旋转被传递到制动轮30上。
优选地，制动轮30包括用于接触的外侧接触表面，其特别是由橡胶或类橡胶材料制成。
优选地，卷轴制动设备29还包括制动致动器设备38，特别是电气类型的制动致动器设备，其耦合至制动轮30并且适于在制动轮30上选择性地施加力，从而对抗制动轮30绕旋转轴线F的(特别是通过制动轮30与外侧表面27的接触以及卷轴6绕中心轴线A的旋转来致动的)旋转。
优选地，制动组件29还包括传感器设备，特别是旋转检测传感器，其适于确定和/或检测制动轮30与外侧表面27之间的接触，特别是借助于检测制动轮30绕旋转轴线F的旋转来进行所述确定和/或检测。
在一种优选的实施方式中，制动组件29还包括：
-滑动件39，其可移动地安装至支撑轨道31，耦合至致动器设备32，并适于通过对致动器设备32的致动而沿支撑轨道31移动；以及
-支撑板40，其安装至滑动件39以及至少承载制动轮30，优选还承载制动致动器设备38，以及从支撑轨道31向侧面突出。
特别地，以这种方式，在滑动件39移动时，制动轮30也移动。
优选地，料盒单元5还包括控制单元41，其适于控制卷轴制动设备21，特别是使得制动轮30在使用中被保持在外侧表面27附近。
优选地，控制单元41连接到致动器设备32，并且被配置为根据预定的时间间隔，例如在每10秒或每5秒之后，重复地致动致动器设备32，以便在使用中不时地建立制动轮30与卷轴6的外侧表面27之间的短暂接触。甚至更优选地，控制单元41还被配置为重复地停用致动器设备32，特别是在制动轮30在使用中与外侧表面27接触之后，特别是使得制动轮30的进一步移动被中断。
换言之，控制单元41被配置为致动和停用致动器设备32，使得制动轮30保持在卷轴6，特别是外侧表面27附近，并且仅在有限的时间内接触外侧表面27。这允许使制动轮30与外侧表面27的接触时间最小化，并确保制动轮30与卷轴6，特别是与外侧表面27之间的距离保持在一定范围内，使得卷轴制动设备21能够在需要的情况下使卷轴6的旋转以所需的反应性减速，特别是停止。
必须注意的是，预定的时间间隔是卷材4沿路径P的推进速度的函数。
优选地，控制单元41还连接至制动致动器设备38，并且被配置为致动该制动致动器设备38，特别是使得由制动致动器设备38施加的力仍然允许制动轮30由于与外侧表面27的交互和卷轴6绕中心轴线A的旋转而绕旋转轴线F旋转。换言之，优选地，控制单元41被配置为控制制动致动器设备38，使得制动轮30绕旋转轴线F的旋转相对于通过卷轴6的旋转进行致动时制动轮30绕旋转轴线F的旋转减速。
优选地，控制单元41还被配置为同时致动致动器设备32和制动致动器设备38，以便使卷轴6绕中心轴线A的旋转减速，特别是停止。
优选地，控制单元41还连接至传感器设备，并且被配置为接收关于制动轮30绕旋转轴线F的可能旋转的数据信号。
甚至更优选地，控制单元41被配置为还依据制动轮30的可能旋转来致动致动器设备32。特别地，在使用中，控制单元41被配置为在预定的时间间隔之后致动致动器设备32，以便使制动轮30移入方向D1并朝向外侧表面27移动；以及当制动轮30在使用中与外侧表面27接触时(这在使用中导致制动轮30绕旋转轴线F旋转，这在使用中再次由传感器设备检测和/或确定)，停用致动器设备32。
优选地，致动器设备32还适于将制动组件29，特别是制动轮30致动以移入与方向D1相反的方向D2，以将制动组件29，特别是制动轮30定位在初始位置，特别是在第一极限位置附近，在此处，制动轮30与由支撑设备20保持的未使用的卷轴6(新的卷轴6)间隔开。
在优选的实施方式中，致动器设备32是气压缸。
在使用中，包装机1形成填充有可倾倒产品的包装2。
更详细地，传送装置14使卷材4从料盒单元5沿推进路径P推进。
更详细地，传送装置14将卷材4从保持站7推进到成形站10，在此处，将卷材4成形为管3。然后，传送装置14将管3沿路径Q进一步推进到包装形成单元13。在管3的推进过程中，填充装置12用可倾倒产品填充管3。
优选地，在卷材4沿推进路径P推进期间，卷材4在灭菌站处被灭菌。
包装形成单元13形成并横向密封管3，并且还优选地横向切割管3以便获得包装2。
有利地，包装机1的操作还包括以下步骤：
-旋转卷材4的卷轴6以展开包装材料的卷材4，特别是沿推进路径P推进包装材料的卷材4；
-根据预定的时间间隔重复地致动致动器设备32，以便使至少制动轮30，优选地制动组件29朝向外侧表面27推进并到达该外侧表面27，以及短暂地(不时地)建立制动轮30与外侧表面27之间的接触；以及
-重复停用致动器设备32，以便在制动轮30和外侧表面27之间建立接触之后中断制动轮30的进一步推进，特别是，每个停用步骤在致动器设备32的一个相应致动步骤结束时执行。
优选地，用于操作包装机1的方法还包括以下步骤：使卷轴6绕中心轴线A的旋转减速，以使卷轴6的旋转减速，特别是停止，优选地在包装机1的操作中断的情况下或在包装机1的紧急停止的情况下如此操作。
更详细地，在旋转卷轴6的步骤期间，卷轴6通过传送装置14施加在卷材4上的牵引力而绕中心轴线A旋转。
特别地，在卷轴6绕中心轴线A旋转期间，半径R随时间减小。
优选地，在卷轴6绕中心轴线A旋转期间，主轴26也绕纵向轴线B旋转。
更详细地，重复地致动和停用致动器设备32允许将制动轮30保持在外侧表面27附近，并且使制动轮30与外侧表面27之间的接触时间最小化。
特别地，这在图4至图6中示出。特别参考图4，在使制动轮30与外侧表面27接触之后，通过停用，特别是通过控制单元41停用致动设备32，使制动轮30进入方向D1的移动暂停。随着卷轴6进一步绕旋转轴线F旋转以进一步展开卷材4，卷轴6的半径R减小，从而在外侧表面27与制动轮30之间形成间隙(见图5)。随着致动器设备32在预定的时间间隔之后被致动，特别是通过控制单元41被致动，制动轮30再次与外侧表面27接触(见图6)。在包装机1的正常操作过程中重复这些步骤。
更具体地，在重复致动的步骤期间，控制单元41控制对致动器设备32的致动，以至少控制制动轮30的移动，特别是直到在制动轮30与外侧表面27之间建立接触为止。
甚至更具体地，在重复致动的步骤期间，致动器设备32使制动组件29与制动轮30一起沿方向D1朝向外侧表面27推进。
特别地，在制动组件29的推进期间，制动组件29，特别是滑动件39，沿支撑轨道31推进。
优选地，在停用致动器设备32的每个步骤期间，制动轮30的当前位置保持不变。
优选地，包装机1的操作还包括检测和/或确定制动轮30与外侧表面27之间的接触的步骤，以及如果在检测和/或确定的步骤期间，检测和/或确定制动轮30与外侧表面27之间的接触，则执行停用致动器设备32的步骤。
特别地，在检测和/或确定的步骤期间，传感器设备检测和/或确定制动轮30绕旋转轴线F的旋转，后者指示随着卷轴6的旋转被转移到制动轮30，制动轮30与外侧表面27之间的接触。
更详细地，在减速步骤期间，至少致动器设备32被致动，以便建立并保持制动轮30与外侧表面27之间的接触。
优选地，在减速步骤期间，通过对致动器设备32和制动致动器设备38的同时致动来使卷轴6绕中心轴线A的旋转减速，特别是停止，使得制动轮30保持与卷轴的外侧表面27接触，并对抗制动轮30绕旋转轴线F的(特别是通过制动轮30与外侧表面27之间的接触和卷轴6的旋转而致动的)旋转。
优选地，在卷材4沿推进路径P的推进要中断(例如因为包装机1的操作中断)的情况下，或在需要紧急停止的情况下致动减速的步骤。
根据前述说明，根据本发明的料盒单元5的优点将显而易见。
特别地，通过提供卷轴制动设备21，有可能在使用中将制动轮30保持得尽可能靠近卷轴6，特别是外侧表面27，从而使制动轮30与外侧表面27(并随之与卷材4)的接触时间最小化，又保持在卷轴6的旋转必须减速，特别是中断的情况下卷轴制动设备21的反应性。这又允许减少卷材4在其推进期间未对准的风险。
另一个优点在于，由制动轮30施加在卷轴6上的制动扭矩通过致动器设备32和制动致动器设备38提供。致动器设备32将制动轮30按压(压迫)在外侧表面27上，并且制动致动器设备38施加对抗制动轮30绕旋转轴线F的旋转的力(或者换言之，制动致动器设备38通过卷轴6绕中心轴线A的旋转以及制动轮30与外侧表面27之间的接触而对抗施加到制动轮30上的旋转力)。
显然，在不脱离所附权利要求所限定的保护范围的情况下，可以对包装机1，特别是对在此描述的料盒单元5进行改变。