Настоящее изобретение относится к термосварке термосвариваемого пленочного материала. Например, изобретение предусматривает изготовление пакетов, например, пакетов, имеющих приспособление (fitment) и имеющих стенки из термосвариваемого пленочного материала.
Например, при изготовлении пакетов наложенные друг на друга стенки из термосвариваемого пленочного материала приваривают друг к другу и к приспособлению, когда оно имеется, посредством сварочной системы, которая содержит множество станций сварки, расположенных последовательно, для последовательного создания для каждого пакета множества сваренных зон, например, вдоль верхней стороны, боковых сторон и/или нижней стороны пакета.
Пример такой сварочной системы раскрыт в документе ЕР 999 130 А1, в котором раскрыта сварочная система согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения. Эта известная сварочная система выполнена с возможностью приема двух рулонов термосвариваемого пленочного материала на станции для манипуляций с рулонами, на которой рулоны разматывают, после чего две стенки из термосвариваемого пленочного материала приближают друг к другу так, чтобы они были наложены друг на друга. Наложенные друг на друга стенки перемещают через сварочную секцию вдоль прямолинейной траектории с постоянной скоростью, например, так, чтобы не происходило их периодического натягивания, посредством станции приведения пленочного материала в движение. Непрерывное перемещение стенок предотвращает или по меньшей мере уменьшает локальное растягивание пленочного материала по сравнению с периодическим, скачкообразным перемещением пленочного материала через сварочную секцию. Данная станция приведения в движение, расположенная по ходу за сварочной секцией, имеет, например, два ролика, между которыми зажимаются стенки, и соответствующий приводной двигатель.
В ЕР 999 130 А1 предусмотрено, что, как принято в данной области техники, губки каждой из станций сварки непрерывно нагреваются, например, электрически, до температуры, которая является подходящей для термосварки. Это известно как технология сварки нагретыми сварочными пластинами/ножами. Во время работы непрерывно нагреваемые губки перемещаются в положение зажима, в котором стенки из термосвариваемого пленочного материала зажимаются между ними. После этого губки в положении зажима перемещаются синхронно с наложенными друг на друга стенками в течение времени, необходимого для образования сварного шва, получаемого термосваркой. После этого нагретые губки перемещаются в положение раскрытия и обратно в исходное положение для следующего цикла термосварки. Сварочная секция в известной сварочной системе дополнительно содержит станцию охлаждения, расположенную дальше по ходу и предназначенную для охлаждения сварных швов, которые были образованы посредством станций сварки.
Желательно изготавливать пакеты из свободных от металла, термосвариваемых пленочных материалов, предпочтительно термосвариваемых пленочных материалов, состоящих из одного полимера, называемых также пластиковыми пленками из моно-материала, которые обеспечивают возможность эффективного рециклинга. Такие пленочные материалы, как правило, содержат только один или более полимерных материалов, например, только один полимерный материал, например, один или более слоев из одного или более из полиэтилена (ПЭ), полипропилена (ПП) и полиэтилентерефталата (ПЭТ). В вариантах осуществления пленочный материал может иметь неметаллический барьерный слой, например, предусмотренный с учетом кислородопроницаемости, например, барьерный слой из этиленвинилового спирта (EVOH). Такой слой часто не рассматривается как оказывающий отрицательное воздействие на способность к рециклингу. Вследствие отсутствия слоя из металлического материала в пленочном материале данные свободные от металла, термосвариваемые пленки, как правило, являются менее прочными, более хрупкими, чем обычный пленочный материал, который содержит металлический слой. Данная пленка может быть описана в общих чертах как имеющая относительно низкую прочность при растяжении и относительно большую эластичность, в частности, когда пленка нагревается локально во время процесса термосварки. В частности, при повышенных температурах термосварки прочность свободного от металла, пленочного материала существенно снижается, по меньшей мере временно, что приводит к местной деформации, когда термосварка выполняется известным способом.
Известная сварочная система по ЕР 999 130 А1 подходит для изготовления пакетов, имеющих стенки из пленочного материала, включающего в себя металлический слой. Данная известная система считается неудовлетворительной для изготовления пакетов, имеющих стенки, образованные из свободного от металла, термосвариваемого пленочного материала, например, пленочного материала из одного полимера. Это обусловлено главным образом вышеупомянутыми эффектами. На станциях сварки нагретыми пластинами непрерывно нагреваемые губки контактируют со стенками из пленочного материала в положении зажима, так что образуется сварной шов. Этот контакт должен быть прекращен, как только сварной шов будет полностью образован, для предотвращения перегрева, например, локального расплавления стенок. Однако, когда губки перемещаются в их положение раскрытия, стенки, - которые в этом случае являются мягкими, поскольку они еще теплые, - снова подвергаются воздействию тянущего усилия, действующего со стороны станции приведения в движение, и при этом зона, подвергнутая термосварке, не опирается на губки. Это вызывает локальное растягивание и деформирование, заметное, например, в виде повреждения слоя пленки, морщин, деформации печатного рисунка на пленочном материале и т.д. Это приводит, например, к необходимости уменьшения скорости сварочной системы для обеспечения возможности использования меньшего тянущего усилия, что является экономически неблагоприятным. Кроме того, когда непрерывно нагреваемые губки находятся в их положении раскрытия и расположены на некотором расстоянии от стенок, например, когда они перемещены назад в исходное положение в цикле, тепло, излучаемое губками, как правило, вызывает излишнее размягчение стенок из пленочного материала.
Настоящее изобретение направлено на создание усовершенствованной сварочной системы, например, на преодоление или уменьшение одного или более из вышеуказанных недостатков, например, при изготовлении пакетов, имеющих стенки из свободного от металла, термосвариваемого пленочного материала, например, термосвариваемого пленочного материала из одного полимера.
В соответствии с изобретением предложена сварочная система согласно пункту 1 формулы изобретения.
В данной системе каждый импульсно нагреваемый элемент выполнен в виде токоприемного элемента, содержащего электропроводящий материал. В каждой из станций сварки по меньшей мере одна из ее губок содержит индуктор. Система содержит источник высокочастотного электрического тока, соединенный с индуктором. Индуктор предпочтительно установлен в той же губке, что и токоприемник, например, индуктор проходит вдоль задней стороны токоприемного элемента.
Каждая станция сварки выполнена с такой конфигурацией, что в интегрированном цикле импульсной сварки и охлаждения источник электрического тока временно подает высокочастотный электрический ток в индуктор, посредством чего с помощью индуктора создается высокочастотное электромагнитное поле, при этом высокочастотное электромагнитное поле индуцирует вихревые токи в токоприемном элементе, создающие тепловой импульс, излучаемый токоприемным элементом, при этом указанный тепловой импульс обеспечивает сварку зоны стенок, наложенных друг на друга, или приваривание стенок к приспособлению при его наличии. Данная конструкция обеспечивает возможность очень эффективного и управляемого генерирования теплового импульса, излучаемого токоприемником по направлению к зоне, которая подлежит термосварке.
Каждая из станций сварки содержит комплект губок, которые остаются в положении зажима во время всего интегрированного цикла импульсной сварки и охлаждения, а не только во время фактической термосварки, как в ЕР 999 130 А1. Цикл согласно изобретению включает термосварку данной зоны, при этом за указанной термосваркой сразу же следует эффективное охлаждение по меньшей мере одной из губок, например, обеих губок и, следовательно, также сваренной зоны в то время, когда губки остаются в положении зажима после теплового импульса.
Охлаждающее устройство каждой станции сварки выполняет непрерывное охлаждение по меньшей мере одной из первой и второй губок, например, обеих губок, следовательно, даже во время действия теплового импульса, поскольку его длительность на практике является настолько короткой, что прерывание охлаждения во время действия теплового импульса нецелесообразно. В реализуемых на практике вариантах осуществления система может быть выполнена с такой конфигурацией и функционировать так, чтобы обеспечить охлаждение зоны, подвергнутой термосварке, до раскрытия губок до температуры ниже 60°С, например, ниже 40°С.
Таким образом, в отличие от известной сварочной системы по ЕР 999 130 А1 предлагаемая сварочная система обеспечивает удерживание губок в положении зажима как во время импульса для термосварки, так и во время последующего охлаждения. Следовательно, импульсная термосварка на основе индукции, разъясненная в данном документе, и охлаждение происходят при использовании одного и того же комплекта губок. В отличие от известной сварочной системы на практике отсутствует необходимость в том, чтобы в сварочной секции системы была предусмотрена станция охлаждения, например, станция охлаждения, в которой сваренная зона зажимается между двумя охлаждающими элементами, например, холодными планками или холодными пластинами, для охлаждения данной зоны. Предпочтительное отсутствие какой-либо дополнительной, специально предусмотренной станции охлаждения в сварочной секции системы позволяет уменьшить длину сварочной секции. Это предпочтительно по соображениям, связанным с регулированием тянущего усилия, действующего на стенки, наложенные друг на друга, а также для уменьшения площади, занимаемой системой. Кроме того, то обстоятельство, что в системе согласно изобретению охлаждение начинается фактически сразу же после прекращения подачи питания индуктору, позволяет избежать нежелательного рассеяния тепла в места, в которых нагрев нежелателен и/или в которых более поздний отвод тепла затруднен. Например, в системе по ЕР 999 130 А1 рассеяние тепла от сваренной зоны происходит в промежуток времени между концом термосварки на станции сварки и началом охлаждения посредством расположенной дальше по ходу, специально предусмотренной станции охлаждения. Например, при приваривании приспособления к стенкам посредством термосварки, например, при изготовлении пакетов, тепло будет стремиться рассеиваться от фактической зоны сварки между стенкой из пленочного материала и приспособлением к другим частям приспособления, например, дальше в сторону от данной зоны сварки. Подход согласно изобретению обеспечивает эффективное противодействие данному эффекту.
В реализуемых на практике вариантах осуществления передняя поверхность губки, например, по меньшей мере губки, снабженной токоприемным элементом, покрыта неприлипающим покрытием. Например, покрытие представляет собой тефлоновую ленту или другую ленту, обладающую антиадгезионными свойствами, что обеспечивает возможность, например, замены покрытия, когда оно изнашивается или оказывается запачканным в процессе длительно выполняемых операций термосварки. Покрытие также может быть образовано как одно целое с токоприемным элементом, например, в виде слоя на токоприемном элементе, образующего одно целое с ним, например, слоя стекла. Неприлипающее покрытие на передней стороне губки предпочтительно представляет собой единственный компонент, отделяющий токоприемным элемент от пленочного материала, подлежащего сварке.
Сварочная система согласно изобретению обеспечивает возможность приваривания свободного от металла, термосвариваемого пленочного материала, например, термосвариваемого пленочного материала из одного полимера, посредством термосварки к такому же материалу и к приспособлению при его наличии, например, при изготовлении пакетов, например, к выливному элементу пакета с выливным элементом. Например, пленочный материал представляет собой термосвариваемый пленочный материал из одного полимера, образованный из полиэтилена (ПЭ), например, полиэтилена низкой плотности (ПЭНП), или полипропилена (ПП), или полиэтилентерефталата (ПЭТ), или термосвариваемый пленочный материал из нескольких полимеров, образованный из комбинаций данных полимеров. Как рассмотрено, какой-либо металлический слой предпочтительно отсутствует в пленочном материале. Как рассмотрено, возможно, в пленочном материале имеется неметаллический полимерный слой, не проницаемый для кислорода, например, из полимера этиленвинилового спирта (EVOH). В альтернативном варианте предлагаемая система также обеспечивает возможность термосварки пленочного материала, который содержит металлический слой, такой как слой из алюминия, например, слой из алюминия между слоями из полимеров, таких как полиэтилен (ПЭ) и/или полиэтилентерефталат (ПЭТ). Следует отметить, что сварочная система согласно изобретению также обеспечивает возможность термосварки термосвариваемой пленки, имеющей металлический слой.
В предшествующем уровне техники для экономичного выполнения термосварки на практике было необходимо наличие металлического слоя в пленочном материале для обеспечения достаточной стойкости по отношению к комбинации термических и механических нагрузок, воздействию которых подвергаются пленочные стенки при прохождении через сварочную секцию. Как разъяснено в данном документе, подход согласно изобретению позволяет избежать таких состояний. Например, он обеспечивает возможность сварки свободных от металла, пленочных материалов, образованных из одного полимера и имеющих ограниченную толщину, например, при изготовлении пакетов. Такие материалы более удобны для рециклинга и требуют меньше пластика, следовательно, они являются экологически более благоприятными и менее дорогими.
Преимущество сварочной системы согласно изобретению состоит в том, что режимы/условия позволяют использовать относительно тонкие стенки из пленочного материала, например, свободного от металла, пленочного материала. Ограниченная толщина стенок обеспечивает повышение эффективности, например, скорости передачи теплового импульса от губки, имеющей токоприемный элемент, к зоне, в которой должен быть создан сварной шов. Например, при изготовлении пакетов, имеющих приспособление, приваренное между противоположными стенками, например, выливной элемент, например, в краевой зоне пакета, используется станция приваривания приспособлений, на которой каждая из губок имеет токоприемный элемент. При этом тепловой импульс передается с высокой эффективностью от токоприемного элемента в каждой губке к ближайшей зоне сварки между пленочной стенкой и прикрепляемой частью приспособления. Вследствие этого в вариантах осуществления, температура, которая достигается в токоприемном элементе во время действия импульса для термосварки, может поддерживаться относительно низкой по сравнению с температурой, требующейся в существующих системах сварки нагретыми сварочными пластинами/ножами.
Разность температуры токоприемного элемента при подводе энергии к нему посредством высокочастотного поля и температуры термосварки, которая представляет собой температуру плавления термосвариваемого пленочного материала и/или приспособления, может упоминаться как дельта-Т или дельта-температура. При применении сварочной системы согласно изобретению предпочтительно в случае, когда термосварка базируется на использовании токоприемника в губке, нагреваемой посредством высокочастотного поля, создаваемого индуктором, как описано в данном документе, дельта-Т на практике может быть малой по сравнению с существующими системами сварки нагретыми сварочными пластинами/ножами. Соответственно, уменьшается вероятность перегрева пленочного материала, непосредственно контактирующего с передней поверхностью губки, что приводит к меньшему повреждению или отсутствию повреждения пленочного материала и повышенному качеству сварного шва. Кроме того, малая дельта-Т может обеспечить возможность сварки пленочных материалов, которые в прошлом невозможно было эффективно сваривать посредством термосварки, например, может обеспечить возможность приваривания стенки из свободного от металла, полипропиленового (ПП) пленочного материала к прикрепляемой части полипропиленового (ПП) приспособления, например, выливного элемента пакета.
Поскольку не требуется наличие одной или более специально предусмотренных станций охлаждения вдоль прямолинейной траектории сварочной секции, например, расположенных по ходу за станциями сварки, сварочная система согласно изобретению может иметь существенно меньшие размеры, например, может иметь длину вдоль прямолинейной траектории, которая по меньшей мере на 50% меньше по сравнению со сварочными системами по предшествующему уровню техники, например, при изготовлении пакетов. Посредством этого уменьшается требуемое пространство на промышленном предприятии, например, промышленном предприятии, на котором осуществляется производство вещества, которым должны быть заполнены пакеты, при этом или требуется промышленное предприятие меньшего размера, или обеспечивается возможность установки большего количества оборудования на том же промышленном предприятии. Например, уменьшенная площадь, занимаемая сварочной системой согласно изобретению, может обеспечить более удобную интеграцию с наливным устройством, предназначенным для заполнения пакетов веществом. Кроме того, предпочтительное отсутствие одной или более специально предусмотренных станций охлаждения в сварочной секции может обеспечить получение менее сложной и, следовательно, более надежной сварочной системы.
Во многих вариантах осуществления немедленное охлаждение, осуществляемое в системе согласно изобретению, может, например, в зависимости от полимера (-ов) в пленочном материале и/или приспособлении при его наличии, обеспечить улучшенную кристаллизацию в сваренной зоне, при этом указанная улучшенная кристаллизация может привести к повышенному качеству сварного шва, полученного термосваркой.
Кроме того, на практике станции сварки могут быть выполнены с такой конфигурацией и функционировать так, чтобы было обеспечено только минимальное усилие зажима, действующее со стороны губок в положении зажима, например, меньшее, например, значительно меньшее, чем в случае традиционных, непрерывно нагреваемых сварочных губок, при этом усилие зажима представляет собой основной параметр процесса сварки. Например, приводное устройство содержит шаговый привод для губок, например, с управлением по положению. В варианте осуществления упругий элемент, например, одна или более пружин расположен/расположены между шаговым приводом и губками, так что положение шагового привода соответствует усилию зажима, создаваемого губками.
Усилие зажима может быть эффективным образом ограничено до такого уровня, что оно будет служить только для гарантирования плотного контакта между поверхностями стенок в зоне, подлежащей термосварке, например, для избежания наличия воздуха между зонами, подлежащими сварке. Это особенно предпочтительно в сочетании с индукционным нагревом токоприемника в по меньшей мере одной из губок станции сварки, как описано в данном документе. Благодаря меньшим усилиям зажима, которые предпочтительно действуют в цикле согласно изобретению, значительно снижается любой риск повреждения пленочного материала. Это может обеспечить возможность уменьшения толщины пленочного материала, в частности, свободного от металла, пленочного материала, что приводит к меньшему количеству пластика, который требуется, например, для изготовления пакета.
Устройство для обеспечения перемещения, предусмотренное на каждой станции сварки, может быть выполнено с возможностью обеспечения возвратно-поступательного перемещения, следовательно, перемещения губок вперед-назад вдоль прямолинейной траектории. В данном случае губки останавливаются в конце хода и перемещаются в противоположном направлении. Вместе с перемещениями по существу в боковом направлении для зажима и раскрытия губок, это может привести к так называемой прямоугольной траектории перемещения губок. В альтернативном варианте устройство для обеспечения перемещения может обеспечить непрерывное перемещение каждой губки в одном направлении вдоль замкнутого контура, например, эллипсоида. Как правило, губки перемещаются вместе с наложенными друг на друга стенками, находящимися в состоянии зажима, и затем перемещаются в сторону от стенок с последующим перемещением назад в противоположном направлении на расстоянии от стенок, наложенных друг на друга, в исходное положение.
В реализуемых на практике вариантах осуществления системы, даже несмотря на то что нагрев и охлаждение происходят во время одного хода комплекта губок, длина хода вдоль прямолинейной траектории является относительно малой.
На практике сварочная система может функционировать с высокой скоростью, например, определяемой в пакетах в минуту, например, с учетом скорости, с которой наложенные друг на друга стенки перемещаются под действием тянущего усилия. Следует отметить, что, поскольку осуществляется независимое управление каждой из станций сварки, можно обеспечить подачу теплового импульса для каждого сварного шва, который должен быть образован, с длительностью, которая не зависит от общей длительности цикла. После излучения теплового импульса сваренная зона немедленно охлаждается в течение оставшегося времени, при этом губки удерживаются в положении зажима. На практике не возникают проблемы, если губки удерживаются в положении зажима даже дольше, чем необходимо для охлаждения до заданной степени, например, по соображениям, связанным с прочностью, которая должна быть восстановлена, поскольку длительный зажим может обеспечить только большее охлаждение сваренной зоны, что не причиняет вред и может быть даже предпочтительным для качества сварного шва.
Губки станции сварки охлаждаются после истечения времени действия импульса для термосварки, так что в тот момент, когда губки перемещаются в положение раскрытия, они фактически являются довольно холодными. Это предпочтительно с учетом общей ситуации, связанной с температурой/нагревом вблизи станции сварки. Например, отсутствует излишний нагрев пленочных стенок, обусловленный теплом, выделяемым раскрытыми губками, перемещающимися назад в исходное положение при перемещении. Такое отрицательное воздействие тепла, выделяемого раскрытыми губками, наблюдается в системе сварки нагретыми пластинами/ножами согласно ЕР 999 130 А1. Избежание данного излишнего нагрева также предпочтительно в вариантах осуществления, в которых сварочная секция выполнена так, что станции сварки размещаются в асептической камере.
Вследствие того, что губки являются довольно холодными в их положении раскрытия, в варианте осуществления, в котором губки остаются обращенными к стенкам, наложенным друг на друга, во время их перемещения обратно в исходное положение вдоль прямолинейной траектории, избегают излишнего нагрева стенок, наложенных друг на друга. Например, губки проходят вдоль верхнего или нижнего края вертикально ориентированных стенок, наложенных друг на друга, проходя через сварочную секцию обратно в исходное положение, в котором губки осуществляют зажим стенок. При этом данная краевая зона может стать чрезмерно нагретой в случае сварки нагретыми пластинами/ножами и подвергнуться нежелательному растягиванию под действием тянущего усилия. Кроме того, вследствие того, что губки являются довольно холодными в их положении раскрытия, губки необязательно должны быть удалены на большое расстояние от стенок для выполнения обратного перемещения, в результате чего ограничивается величина расстояния между губками в положении раскрытия, что способствует выполнению операций с высокой скоростью. В случае останова сварочной системы, то обстоятельство, что губки являются довольно холодными в раскрытом состоянии, позволяет избежать чрезмерного локального нагрева той самой части стенок, расположенных на станции сварки при останове системы, например, вследствие неисправности. Это может обеспечить повышение общей эффективности сварочной системы по сравнению с системами сварки нагретыми пластинами/ножами.
В большинстве случаев сварочная система согласно изобретению обеспечивает возможность функционирования с высоким ритмом выпуска, то есть с высокой скоростью, с которой стенки из термосвариваемого пленочного материала перемещаются под действием тянущего усилия вдоль ряда станций сварки, что приводит к повышенной производительности. Производительность может быть выше максимум в три раза по сравнению с известными сварочными системами, например, выполненными с непрерывно нагреваемыми губками и специально предусмотренными станциями охлаждения. Это имеет место, в частности, в сочетании с индукционным нагревом токоприемника в одной из губок станции сварки, как описано в данном документе. Кроме того, сварочная система может работать при более низком потреблении энергии, поскольку требуется нагревать губки не непрерывно, а только в течение короткого промежутка времени во время действия теплового импульса.
Блок управления, предусмотренный в сварочной системе, выполнен с возможностью - независимо для каждой из станций сварки - регулирования теплового импульса, излучаемого данным по меньшей мере одним токоприемным элементом, например, для регулирования величины и/или длительности теплового импульса, и выполнен с возможностью - независимо для каждой из станций сварки - управления приводным устройством для перемещения первой и второй губок друг относительно друга между положением раскрытия и положением зажима, что позволяет регулировать время пребывания первой и второй губок в положении зажима и, тем самым, длительность охлаждения в положении зажима. Как разъяснено в данном документе, охлаждение по меньшей мере одной из губок каждой станции сварки, предпочтительно обеих губок, является непрерывным, так что охлаждение сваренной зоны происходит в течение всего времени, пока губки зажимают сваренную зону после действия теплового импульса.
В варианте осуществления обе стенки, подлежащие соединению, образованы из термосвариваемого пленочного материала, предпочтительно свободного от металла, термосвариваемого пленочного материала, например, при изготовлении мягких пакетов или при изготовлении упаковочных материалов с карманами, заполненными воздухом.
Станция сварки может быть выполнена с возможностью термосварки стенок пакета, например, термосварки стенок пакета Bag-in-Box (двойной упаковки с вкладышем), например, такого типа, как раскрытый в WO 2015/189036 A1.
Кроме того, станция сварки может быть выполнена с возможностью приваривания выливного элемента к стенке пакета посредством термосварки, например, термосварки кольцевого прикрепляемого фланца выливного элемента, например, выливного элемента в упаковке Bag-in-Box, например, такого типа, как раскрытая в WO 2015/189036 A1.
В предпочтительном варианте осуществления блок управления совместно с данными одним или более охлаждающими устройствами выполнен с возможностью регулирования скорости охлаждения по меньшей мере одной из первой и второй губок, а также зоны, которая сварена посредством станции сварки, независимо для каждой из станций сварки. Например, скорость потока и/или температуру жидкого охладителя, например, воды, который(-ая) охлаждает одну или обе губки одной станции сварки, можно регулировать независимо от скорости потока и/или температуры жидкого охладителя, например, воды, который(-ая) охлаждает одну или обе губки другой станции сварки. Например, в реализуемых на практике вариантах осуществления жидкий охладитель, например, вода, подается к губке(-ам) станции сварки при температуре от 10 до 25°С для охлаждения губки(-ок). Например, нижний предел температуры жидкого охладителя, подаваемого к губке(-ам), выбирают так, чтобы избежать конденсации, например, на гибких магистралях для охладителя, соединенных с губкой(-ами).
Предпочтительная возможность управления каждой станцией сварки независимо от других станций сварки как при импульсном нагреве, так и при охлаждении повышает эксплуатационную гибкость сварочной системы, что позволяет, например, обрабатывать самые разные пленочные материалы, например, свободные от металла, пленочные материалы. Также обеспечивается возможность подвергания сваренной зоны воздействию температур при точном профиле температур в течение времени цикла согласно изобретению, что способствует образованию надежного и воспроизводимого сварного шва, который образуют термосваркой посредством каждой из станций сварки.
Управление импульсным нагревом и последующим охлаждением предпочтительно обеспечивается посредством конфигурации системы, которая позволяет независимо регулировать параметры, связанные с независимой работой каждой станции сварки. Примерами таких параметров при управлении термосваркой, выполняемой посредством данного по меньшей мере одного токоприемного элемента станции сварки, являются величина теплового импульса, длительность теплового импульса, количество тепла, содержащегося в излучаемом тепловом импульсе (например, на основе регулирования количества энергии, подаваемой индуктору), и примерами таких параметров при управлении охлаждением являются длительность эффективного охлаждения между зажатыми губками, скорость охлаждения и т.д. Другие параметры могут включать, например, усилие зажима и/или общую длительность зажима, и/или скорость обратного перемещения губок.
В вариантах осуществления устройства для обеспечения перемещения выполнены с возможностью обеспечения полного индивидуального управления перемещением губок вдоль прямолинейной траектории вместе с данными стенками для сварки и обратно в исходное положение, когда губки находятся в положении раскрытия.
При изготовлении пакетов возможность индивидуального управления процессами термосварки и охлаждения, рассмотренная в данном документе, способствует гибкости сварочной системы и позволяет сваривать много разных типов пакетов посредством одной и той же сварочной системы при разных параметрах импульсного нагрева, охлаждения, приводного устройства и/или устройства для обеспечения перемещения, например, при отсутствии потребности в сложных механических модификациях сварочной системы при осуществлении перехода от одного пакета к другому. Это позволяет уменьшить длительность перехода/переналадки между изготовлением изделий, например, пакетов, разных типов, и, следовательно, обеспечивает повышение производительности в еще большей степени.
Кроме того, при запуске новой сварочной системы или при переходе от одного изделия, подлежащего изготовлению посредством данной системы, к другому изделию, подлежащему изготовлению, токоприемные элементы могут обеспечивать достижение постоянных рабочих режимов, например, стабильных температурных характеристик губок, быстрее, чем сварочная система по предшествующему уровню техники, имеющая непрерывно нагреваемые губки. Это позволяет обеспечить более высокую общую эффективность, например, получение меньшего количества отходов производства и/или уменьшение времени, необходимого для такого перехода. В известных станциях сварки с непрерывно нагреваемыми губками при запуске может потребоваться вплоть до 30 минут до того, как будет достигнут действительно устойчивый режим. Вместо этого в соответствии с подходом согласно изобретению для достижения устойчивого состояния губок станции сварки может потребоваться меньшее время, как правило, только от 1 до 2 минут.
В вариантах осуществления одна или обе губки имеют основной корпус, например, из пластика или керамического материала, например, из термостойкого материала, например, из полиэфирэфиркетона (ПЭЭК), на котором установлены токоприемный элемент и/или индуктор. Например, токоприемник установлен на поверхности основного корпуса. Например, индуктор заделан в основной корпус, например, размещен в сквозном отверстии основного корпуса. Пластик или керамический материал основного корпуса губки выбран так, чтобы он не оказывал отрицательного воздействия на высокочастотное поле, создаваемое индуктором, по меньшей мере не воздействовал нежелательным образом. Нитрид бора и/или нитрид алюминия и/или полифениленсульфид и/или вулканизированные силиконовые материалы также могут рассматриваться как материалы для основного корпуса. В частности, нитрид бора обеспечивает хорошую теплопроводность, посредством чего обеспечивается возможность хорошего отвода тепла от токоприемного элемента и индуктора к охлаждающему устройству, например, к охлаждающей текучей среде, например, воде, циркулирующей по каналу(-ам) в основном корпусе.
В варианте осуществления токоприемный элемент изготовлен из металлического материала, например, металла или металлического сплава, например, в виде тонкой металлической полоски. В варианте осуществления токоприемный элемент, выполненный, например, в виде полоски, имеет толщину от 0,01 до 5 мм, предпочтительно от 0,05 до 2 мм, более предпочтительно от 0,08 до 0,8 мм, например, от 0,3 до 0,5 мм. В большинстве случае считается желательным наличие минимальной толщины токоприемного элемента с учетом стремления быстро охладить губку, включающую в себя, например, индуктор и токоприемник, после окончания действия теплового импульса. Конструкция токоприемника с малой толщиной способствует реализации данного стремления. Следует отметить, что никакой электрический ток от источника тока не проходит через токоприемник, так что отсутствует необходимость в проектировании поперечного сечения таким, чтобы оно справлялось с таким потоком тока.
В варианте осуществления толщина токоприемного элемента в определенном месте может отличаться от номинальной толщины. Например, токоприемный элемент может иметь утолщенную часть рядом с его задней поверхностью, например, обращенной в сторону от передней поверхности губки, для локального увеличения напряженности электромагнитного поля в токоприемном элементе с целью локального увеличения величины теплового импульса, излучаемого токоприемным элементом.
Токоприемный элемент изготовлен, например, из алюминия, никеля, серебра, нержавеющей стали, молибдена и/или хромоникелевого сплава или содержит алюминий, никель, серебро, нержавеющую сталь, молибден и/или хромоникелевый сплав.
В варианте осуществления токоприемный элемент выполнен в виде полоски, имеющей противоположные переднюю и заднюю основные поверхности, которые ограничивают толщину полоски между ними.
В варианте осуществления толщина токоприемного элемента является постоянной на всей протяженности элемента.
В варианте осуществления токоприемный элемент выполнен в виде плоской полоски. В этом случае плоскость полоски предпочтительно параллельна передней стороне губки.
Передняя сторона губки, снабженной токоприемным элементом, возможно, обеих губок, снабженных токоприемным элементом и взаимодействующим с ним индуктором, предпочтительно является гладкой, следовательно, не имеет какого-либо рельефа, который обуславливает удерживание стенки из пленочного материала в определенном месте на расстоянии от губки и создание воздушных карманов между губкой и стенкой из пленочного материала. Данная конструкция с гладкой передней стороной обеспечивает очень эффективную передачу теплового импульса от губки к зоне, в которой образуется соединение. На практике можно наблюдать, что соединение, получаемое термосваркой, образуется во всей зоне, в которой токоприемник излучает тепло по направлению к стенкам из пленочного материала.
В варианте осуществления каждая из губок станции сварки содержит токоприемный элемент из электропроводящего материала, а также взаимодействующий с ним индуктор, и при этом станция сварки предпочтительно имеет множество источников электрического тока, каждый из которых соединен с соответствующим индуктором соответствующей губки. Блок управления предпочтительно выполнен с возможностью независимого управления каждым из источников электрического тока на станции сварки для индивидуальной регулировки тока, подаваемого в каждый из индукторов, для обеспечения возможности индивидуальной регулировки теплового импульса, излучаемого каждой губкой одной станции сварки. Это, например, обеспечивает возможность изменения момента времени подачи теплового импульса, излучаемого первой губкой, относительно теплового импульса, излучаемого второй губкой, например, один подается после другого или с некоторым вариантом перекрытия по времени, например, с учетом подвода тепла в зону сварки.
В варианте осуществления токоприемный элемент проходит вдоль передней поверхности соответствующей губки и имеет заднюю сторону, при этом токоприемный элемент выполнен, например, в виде удлиненной полоски или имеет одну или более частей с формой удлиненных полосок, при этом каждый индуктор содержит удлиненную часть индуктора, которая проходит вдоль задней стороны соответствующего токоприемного элемента, например, параллельно токоприемному элементу.
Благодаря тому, что данная по меньшей мере одна удлиненная часть индуктора, например, прямолинейная часть индуктора, проходит вдоль передней поверхности губки, а также вдоль токоприемного элемента, по существу параллельно токоприемному элементу, например, в варианте осуществления рядом с задней стороной данного по меньшей мере одного токоприемного элемента, предпочтительно в непосредственной близости к указанной задней стороне, тепловыделение на протяженности передней стороны губки происходит эффективным образом, в частности, довольно равномерно. Удлиненность части индуктора, выполненной, например, в виде полоски, способствует равномерной плотности тока в данной части индуктора, например, по сравнению со змеевидной или другой относительно неправильной формой части индуктора. Эта равномерность «превращается» в однородность высокочастотного поля и, тем самым, в равномерность импульсного нагрева токоприемного элемента. Обстоятельство, указанное последним, способствует надежной и эффективной термосварке в зонах швов стенок из пленочного материала.
Равномерность термосварки и процесса действия импульса обеспечивает возможность наличия минимального усилия зажима, создаваемого губками в положении зажима, например, значительно меньшего усилия, чем в случае традиционных, непрерывно нагреваемых сварочных губок. Усилие зажима фактически может служить только для гарантирования плотного контакта между поверхностями стенок или между поверхностями стенок и прикрепляемой части приспособления при его наличии, например, в пакете с выливным элементом.
В вариантах осуществления индуктор представляет собой индуктор со сплошным поперечным сечением из металла или другого материала предпочтительно с высокой проводимостью, например, предпочтительно изготовленный из меди. Данная конструкция позволяет избежать чрезмерной изменчивости плотности тока в индукторе и, тем самым, нежелательных изменений в создаваемом поле, например, в отличие от индуктора, полого внутри. В альтернативном, менее предпочтительном варианте осуществления индуктор представляет собой многожильный высокочастотный обмоточный провод. В результате наблюдений было установлено, что в таком варианте осуществления нагрев высокочастотного обмоточного провода может стать проблематичным и охлаждение затруднено.
В варианте осуществления индуктор губки содержит множество удлиненных частей индуктора, параллельных друг другу, например, прямолинейных удлиненных частей индуктора. В вариантах осуществления данные части расположены рядом друг с другом в плоскости, которая параллельна передней поверхности губки. Соседние части индуктора отделены друг от друга посредством щели, например, воздушного зазора или щели, заполненной электроизоляционным материалом. В вариантах осуществления индуктор губки содержит несколько, например, только одну пару удлиненных частей индуктора, которые параллельны друг другу и отделены друг от друга посредством щели. В данном случае токоприемный элемент, если смотреть на вид передней поверхности губки, проходит поверх щели(-ей), например, поверх данной одной щели, имеющейся между двумя частями индуктора. Наличие щели между параллельными частями индуктора, например, прямолинейными удлиненными частями индуктора, обеспечивает возможность желательной концентрации поля, создаваемого индуктором губки, в токоприемнике. В варианте осуществления токоприемный элемент проходит поверх щели, имеющейся между параллельными частями индуктора, если смотреть на вид передней поверхности губки.
В вариантах осуществления щель между соседними частями индуктора, например, прямолинейными удлиненными частями индуктора, имеет ширину от 0,01 до 5 мм, более предпочтительно от 0,1 до 2 мм.
В варианте осуществления данная по меньшей мере одна удлиненная часть индуктора, например, прямолинейная удлиненная часть индуктора, имеет толщину от 1,0 до 4,0 мм, например, от 1,5 до 3,0 мм, если смотреть в направлении, перпендикулярном к передней поверхности губки. Ограниченная толщина индукторного элемента обеспечивает улучшение охлаждения губки, в том числе проводящего материала губки, поскольку, например, один или более каналов для охлаждающей текучей среды предпочтительно расположены вблизи задней стороны данного по меньшей мере одного индукторного элемента.
Подача питания индуктору для осуществления термосварки может состоять из подачи высокочастотного электрического тока, пропускаемого через индуктор в течение одного, короткого периода. Она также может выполняться в виде последовательности еще более коротких периодов, например, при разных силах электрического тока, пропускаемого через индуктор в течение разных периодов для выполнения одной операции термосварки.
В вариантах осуществления частота электрического тока, подаваемого в индуктор, составляет от 100 кГц до 1 МГц, например, от 250 кГц до 750 кГц.
В вариантах осуществления величина электрического тока, подаваемого в индуктор, составляет от 20 А до 600 А.
В вариантах осуществления электрический ток подают в индуктор при напряжении с величиной от 40 В до 500 В.
В варианте осуществления длительность теплового импульса составляет от 10 до 1000 миллисекунд, например, от 20 до 500 миллисекунд, например, от 75 до 400 миллисекунд.
В варианте осуществления время охлаждения в положении зажима или эффективная фаза охлаждения, которая следует непосредственно за тепловым импульсом, может иметь длительность от 200 до 800 миллисекунд, например, от 300 до 600 миллисекунд.
Индуктор предпочтительно установлен в той же губке, что и токоприемник, при этом индуктор проходит, например, вдоль задней стороны токоприемного элемента. В другом варианте осуществления первая губка выполнена с токоприемным элементом, и вторая губка не имеет токоприемного элемента, при этом вторая губка выполнена с индуктором, и первая губка не имеет индуктора. В данной конструкции индуктор во второй губке создает высокочастотное электромагнитное поле, которое индуцирует вихревые токи в токоприемном элементе первой губки, посредством чего генерируется тепловой импульс, который излучается токоприемным элементом первой губки. Преимущество данной конструкции состоит в том, что может быть обеспечено высокоэффективное охлаждение токоприемного элемента, например, посредством размещения по меньшей мере одного канала для охлаждающей текучей среды вблизи токоприемного элемента, при этом канал для охлаждающей текучей среды проходит, например, вдоль задней стороны токоприемного элемента, например, параллельно токоприемному элементу. В данной конструкции вторая губка также может охлаждаться посредством охлаждающего устройства, например, посредством размещения по меньшей мере одного канала для охлаждающей текучей среды вблизи индуктора, при этом канал для охлаждающей текучей среды проходит, например, вдоль удлиненной части индуктора, например, вдоль ее задней стороны. Недостаток альтернативной конструкции состоит в том, что расстояние между токоприемным элементом и индуктором зависит от факторов, которые могут до некоторой степени изменяться при практическом применении, подобных толщине стенок, зависящей, например, от пленочного материала, подвергаемого обработке, усилию зажима и т.д., что может отрицательно влиять на точность и повторяемость процесса сварки. Следовательно, на практике предпочтительно размещение токоприемника и взаимодействующего с ним индуктора в одной и той же губке.
Неприлипающее покрытие на данном по меньшей мере одном токоприемном элементе может быть заменяемым, так что требуется заменить только неприлипающее покрытие, когда оно станет изношенным или запачканным, в то время как в сварочных системах по предшествующему уровню техники требовалась замена всей губки.
В варианте осуществления сварочной системы на каждой из станций сварки данная по меньшей мере одна из первой и второй губок, которая охлаждается посредством охлаждающего устройства, содержит один или более каналов охлаждения, и охлаждающее устройство обеспечивает непрерывную циркуляцию жидкого охладителя, например, воды, по данным одному или более каналам охлаждения. Канал предпочтительно образован в виде отверстия в пластиковом или керамическом основном корпусе губки для обеспечения непосредственного контакта между жидким охладителем и основным корпусом. Данный вариант осуществления также позволяет избежать чрезмерного изменения поля, вызываемого любым другим материалом, который образовывал бы канал для жидкого охладителя.
В варианте осуществления блок управления выполнен с возможностью регулирования температуры и/или скорости потока охладителя, циркулирующего вдоль губок, например, в зависимости от выходного сигнала датчика температуры. Посредством регулирования температуры и/или скорости потока охладителя блок управления может регулировать охлаждающую способность для обеспечения снижения температуры в сваренной зоне, соответствующего оптимальным образом сварному шву, который должен быть образован.
В варианте осуществления каждое охлаждающее устройство содержит датчик температуры охладителя, предназначенный для измерения фактической температуры охладителя и выдачи данных по фактической температуре охладителя, и/или датчик потока охладителя, предназначенный для измерения и выдачи данных по скорости потока охладителя, циркулирующего вдоль данных одной или более губок, например, отдельно для каждой губки, и блок управления выполнен с возможностью регулирования температуры и/или скорости потока охладителя, циркулирующего вдоль губок, например, отдельно для каждой губки, в зависимости от выходного сигнала датчика температуры охладителя и/или датчика потока охладителя. Датчик(-и) температуры охладителя может (могут) быть выполнен(-ы) с возможностью непрерывного измерения температуры охладителя, например, температуры охладителя, возвращающегося из губок, или температуры в резервуаре для охладителя или может (могут) быть выполнен(-ы) с возможностью выдачи только максимальных значений температуры охладителя, например, представляющих собой максимальное значение температуры охладителя для каждого из циклов импульсной сварки. При обнаружении того, что температура охладителя превышает заданный уровень температуры, блок управления может принять решение по снижению температуры охладителя, который нагнетается по направлению к данной соответствующей губке, и/или увеличению скорости потока охладителя, подаваемого к данной соответствующей губке.
В варианте осуществления каждое охлаждающее устройство содержит стационарно установленный насосный и теплообменный агрегат, который соединен с данными одной или более подвижными губками станций сварки посредством одного или более гибких шлангов для охладителя. В варианте осуществления имеется специально предусмотренный, стационарно установленный насосный и теплообменный агрегат для каждой станции сварки, возможно, для каждой губки. Это, например, обеспечивает возможность улучшения независимого регулирования охлаждения, что, например, позволяет работать при индивидуальных настройках температуры и скорости потока охладителя для каждой станции сварки или для каждой губки.
В варианте осуществления по меньшей мере одна станция сварки, предпочтительно каждая станция сварки содержит датчик температуры, взаимодействующий с первой губкой и/или второй губкой, например, расположенный в первой губке и/или второй губке, при этом указанный датчик соединен с блоком управления и выполнен с возможностью измерения фактической температуры и выдачи данных по фактической температуре соответствующей губки, например, передней поверхности губки и/или токоприемного элемента губки при его наличии. Блок управления выполнен с возможностью управления термосваркой и/или охлаждением, выполняемыми посредством станции сварки, по меньшей мере частично на основе выходного сигнала данного датчика температуры. Датчик температуры может быть выполнен с возможностью непрерывного измерения температуры соответствующей губки, например, ее токоприемного элемента, или с возможностью выдачи только максимального значения температуры, например, представляющего собой максимальное значение температуры губки для каждого цикла, или может быть выполнен с возможностью определения средней температуры губки, например, ее токоприемных элементов, во время цикла.
В варианте осуществления блок управления выполнен с возможностью регулирования высокочастотного тока, который подается в индуктор, взаимодействующий с токоприемником в губке станции сварки, в зависимости от выходного сигнала датчика температуры, взаимодействующего с губкой. Посредством регулирования высокочастотного электрического тока, например, величины тока, длительности подачи тока, распределения величин ток в пределах длительности импульса для термосварки (например, при подаче питания индуктору в виде последовательности периодов подачи разных токов) и/или частоты тока, блок управления регулирует электромагнитное поле, создаваемое соответствующим индуктором, посредством чего обеспечивается регулирование вихревых токов, индуцируемых в токоприемном элементе, и, тем самым, теплового импульса, который излучается токоприемным элементом.
В варианте осуществления каждая губка, имеющая индуктор и предпочтительно также токоприемный элемент, имеет индуктор, соединенный со специально предусмотренным источником электрического тока, при этом блок управления выполнен с возможностью независимого управления каждым из источников электрического тока для индивидуального регулирования отдельного высокочастотного тока, подаваемого в соответствующий индуктор. Это дополнительно облегчает индивидуальное регулирование электромагнитного поля, создаваемого каждым индуктором.
В варианте осуществления система выполнена с возможностью осуществления этапа предварительного нагрева и функционирует для осуществления этапа предварительного нагрева в цикле, рассмотренном в данном документе, при этом предварительный нагрев выполняется перед фактической подачей импульса для термосварки. На практике этап предварительного нагрева выполняется непосредственно перед подачей импульса для термосварки.
В варианте осуществления блок управления выполнен с возможностью обеспечения предварительного нагрева до перемещения или во время перемещения губок в положение зажима. В данном случае токоприемный элемент и/или передняя поверхность губки могут достигать температуры предварительного нагрева до того, как губка войдет в контакт со стенкой из термосвариваемого пленочного материала. В альтернативном варианте осуществления блок управления выполнен с возможностью обеспечения предварительного нагрева, пока губки находятся в положении зажима, например, только что достигли положения зажима.
Этап предварительно нагрева предпочтительно включает генерирование теплового импульса для предварительного нагрева посредством токоприемного(-ых) элемента(-ов) путем подачи высокочастотного электрического тока для предварительного нагрева в индуктор для создания электромагнитного поля для предварительного нагрева посредством индуктора, который обеспечивает предварительный нагрев посредством токоприемного элемента. Предварительный нагрев предпочтительно выполняется до температуры предварительного нагрева, которая позволяет избежать какого-либо расплавления пленочного материала. При этом последующий импульс для термосварки, излучаемый токоприемником губки, обеспечивает желательное расплавление для термосварки.
При приваривании приспособления посредством системы согласно изобретению, например, при изготовлении пакетов, предпочтительно отсутствует предварительный нагрев приспособления, например, прикрепляемой части, до цикла согласно изобретению, выполняемого на станции приваривания приспособлений. Это позволяет избежать излишнего рассеяния тепла, подводимого в приспособление посредством такого предварительного нагрева, что предпочтительно по соображениям, описанным в данном документе.
Как известно в данной области техники, в варианте осуществления загрузочная секция содержит станцию складывания, которая выполнена с возможностью складывания пленочного материала, выдаваемого из одного рулона, в виде двух стенок, наложенных друг на друга, при необходимости со складкой (gusset), например, складкой, образующим донную складку пакета, подлежащего изготовлению посредством сварочной системы.
В варианте осуществления блок управления выполнен с возможностью регулирования по меньшей мере длины хода при перемещении губок вдоль прямолинейной траектории независимо для каждого устройства для обеспечения перемещения, предусмотренного на станциях сварки. Это, например, обеспечивает возможность наличия длины хода, которая соответствует перемещению губок в положении зажима. Это, например, позволяет избежать ситуации, при которой в случае, когда необходима только малая длина хода в положении зажима, губки перемещаются при большей длине хода. В частности, при высокоскоростных операциях, например, при изготовлении пакетов, ограничение фактической длины хода является предпочтительным, например, по соображениям, связанным с механическими силами, обусловленными ускорениями/замедлениями, с износом устройства для обеспечения перемещения и т.д. Данный вариант осуществления, например, обеспечивает возможность наличия разных длин хода губок разных станций сварки в сварочной секции.
В варианте осуществления блок управления выполнен с возможностью управления устройством для обеспечения перемещения, предусмотренным на первой станции сварки, и устройством для обеспечения перемещения, предусмотренным на второй станции сварки, для регулирования положения первой и второй губок первой станции сварки относительно положения первой и второй губок второй станции сварки, например, для регулирования расстояния между ними вдоль прямолинейной траектории. Это желательно, например, по соображениям, связанным с изготовлением пакетов разных размеров.
В варианте осуществления сварочная система содержит неподвижную раму, при этом устройства для обеспечения перемещения, предусмотренные на следующих друг за другом станциях сварки, установлены с противоположных сторон прямолинейной траектории, по которой стенки, наложенные друг на друга, перемещаются через сварочную секцию, при этом стенки, наложенные друг на друга, имеют, например, вертикальную ориентацию при перемещении вдоль сварочной секции, и устройства для обеспечения перемещения, предусмотренные на следующих друг за другом станциях сварки, установлены попеременно под и над прямолинейной траекторией. Например, станция приваривания приспособлений имеет устройство для обеспечения перемещения, расположенное под данной траекторией, при этом вставка приспособления выполняется посредством устройства, предназначенного для вставки приспособлений и расположенного над данной траекторией, например, осуществляющего вставку приспособления между несоединенными краевыми зонами стенок, наложенных друг на друга.
Каждое устройство для обеспечения перемещения содержит, например, узел с линейной направляющей, при этом линейная направляющая прикреплена к неподвижной раме и проходит параллельно прямолинейной траектории. В данном случае ползун установлен на линейной направляющий, и указанный ползун приводится в движение посредством привода возвратно-поступательного движения. Ползун обеспечивает опору для губок станции сварки, а также для соответствующего приводного устройства.
В варианте осуществления по меньшей мере одна станция сварки, предпочтительно каждая станция сварки содержит датчик положения в ее первой губке и/или второй губке, который соединен с блоком управления и выполнен с возможностью определения положения соответствующей губки и выдачи данных по положению соответствующей губки, например, в направлении прямолинейной траектории и/или направлении, поперечном к прямолинейной траектории. Датчик положения может определять положение относительно фиксированной базы, например, на неподвижной раме, и/или относительно стенок из термосвариваемого пленочного материала. В варианте осуществления блок управления выполнен с возможностью управления устройством для обеспечения перемещения, предусмотренным на станции сварки, на основе выходного сигнала датчика положения. Датчик положения может быть выполнен с возможностью непрерывного определения положения и может быть приведен в действие для непрерывного определения положения соответствующей(-их) губки(-ок) или может быть выполнен с возможностью определения только определенного положения губки (губок), например, исходного положения в начале каждого цикла или конечного положения, в котором губки переводятся в положение раскрытия, например, в конце этапа охлаждения.
В варианте осуществления датчик положения представляет собой оптический датчик, который выполнен с возможностью получения изображения пленочного материала и обнаружения меток, которые были выполнены на пленочном материале. Такая метка, например, печатная метка, может указывать на соответствующее место в пленочном материале, например, указывать на место, в котором на более поздней стадии должен быть выполнен разрез для получения отдельных пакетов, или может представлять собой место выравнивания между наложенными друг на друга стенками из пленочного материала. Оптический датчик может быть соединен с блоком управления, и блок управления может быть выполнен с возможностью управления устройством для обеспечения перемещения на основе выходного сигнала оптического датчика, например, на основе обнаружения метки.
В варианте осуществления блок управления выполнен с возможностью функционирования на основе механизма управления с обратной связью, при этом один или более результатов измерений параметров, выполненных во время первого цикла, образуют, по меньшей мере частично, основу для регулирования импульсного нагрева и/или охлаждения и/или перемещения губок для одного или более последующих циклов.
В варианте осуществления блок управления выполнен с памятью и функционирует с возможностью записи одного или более параметров, например, одного или более настроечных параметров и/или фактически измеренных параметров, относящихся к импульсной термосварке и/или охлаждению и/или перемещению губок станций сварки, например, во время изготовления пакетов. Посредством записи параметров впоследствии может быть обеспечена возможность выяснения того, какой сварной шов, например, какого пакета, был выполнен при каких определенных настройках. Это может способствовать мониторингу качества образуемых сварных швов.
В варианте осуществления блок управления предусмотрен с памятью, в которой, например, для каждой станции сварки хранится соответствующий набор данных для множества разных конфигураций сварных швов, например, для изготовления пакетов с множеством конструкций. Набор данных может содержать, например, настройки, относящиеся к импульсному нагреву токоприемных элементов, например, посредством источника(-ов) электрического тока, и/или относящиеся к работе охлаждающего устройства, приводного устройства и/или устройства для обеспечения перемещения. Хранимые параметры включают, например, одну или более из длительности зажима посредством губок, длительности импульса для термосварки для каждого токоприемного элемента, длительности охлаждения, температуры охладителя, скорости потока охладителя. В вариантах осуществления набор данных может содержать усилие зажима и/или параметры, относящиеся к работе устройства для обеспечения перемещения, например, исходное положение, конечное положение хода, скорости и т.д.
В варианте осуществления сварочная система содержит устройство ввода данных оператором, например, сенсорный экран, например, позволяющий оператору машины выбрать конфигурацию сварного шва, например, на основе выбора конструкции пакета, при этом блок управления выполнен с возможностью выбора соответствующего набора данных, соответственно хранящегося в памяти. Это способствует гибкости сварочной системы и обеспечивает возможность удобного переключения между настройками параметров для множества разных типов пакетов, подлежащих сварке посредством сварочной системы, например, при разных настройках параметров для импульсного нагрева, охлаждения, приводного устройства и/или устройства для обеспечения перемещения, при этом предпочтительно не требуются сложные механические модификации сварочной системы. В вариантах осуществления может даже отсутствовать необходимость в смене всех губок при переключении между разными конструкциями пакетов.
В варианте осуществления сварочная система дополнительно содержит дисплей, например, сенсорный экран, выполненный с возможностью отображения на нем выбранного набора данных в графическом виде, например, в виде графического изображения или графических изображений, показывающих размеры, например, выбранного пакета, параметры, относящиеся к термосварке и охлаждению, и т.д. Данный дисплей позволяет оператору просмотреть соответствующие параметры и может обеспечить возможность удобной проверки того, настроена ли сварочная система правильным образом, например, для обеспечения корректной конфигурации сварного шва.
В варианте осуществления каждое из приводных устройств и/или устройств для обеспечения перемещения содержит серводвигатель. Посредством блока управления может быть обеспечено точное управление серводвигателями, что может обеспечить возможность точного перемещения губок с высокими скоростями для получения высококачественных сварных швов.
В варианте осуществления сварочная секция предусмотрена со станцией обрезки, расположенной, например, по ходу за станциями сварки, при этом станция обрезки содержит:
- устройство обрезки, выполненное с возможностью выполнения по команде операции обрезки, например, вырубки, вырезания и т.д., для удаления части полотен, наложенных друг на друга, например, для придания определенной формы контуру пакета при изготовлении пакетов;
- устройство для обеспечения перемещения, выполненное с возможностью обеспечения перемещения устройства обрезки синхронно со стенками, наложенными друг на друга, при выполнении операции обрезки;
- систему сбора, выполненную с возможностью сбора отрезанных частей, например, содержащую один или более вакуумных шлангов, соединенных с источником вакуума.
Изобретение также относится к технологической машине для изготовления мягких пакетов, при этом каждый из пакетов имеет стенки, образованные из термосвариваемого пленочного материала, предпочтительно свободного от металла, термосвариваемого пленочного материала, наиболее предпочтительно термосвариваемого пленочного материала из одного полимера. Технологическая машина содержит сварочную систему, описанную в данном документе.
В варианте осуществления машина выполнена с возможностью изготовления пакетов, имеющих приспособление, например, выливной элемент. В варианте осуществления первая станция сварки, предусмотренная вдоль прямолинейной траектории, то есть станция, расположенная с входной стороны сварочной секции, выполнена в виде станции приваривания приспособлений, которая выполнена с возможностью приваривания приспособления к стенкам, наложенным друг на друга, посредством термосварки, например, между несоединенными краевыми зонами стенок. В данном случае одна или более станций сварки, расположенных дальше по ходу, выполнены с возможностью сварки одной или более других зон пакета, например, для получения бокового сварного шва и/или нижнего сварного шва пакета, пока стенки по-прежнему образуют часть непрерывной ленты, поскольку разделение на отдельные пакеты выполняется по ходу за сварочной секцией.
Преимущество приваривания сначала приспособления в несоединенной краевой зоне между противоположными стенками посредством термосварки, которое выполняют до сварки одной или более других зон пакета, подлежащих термосварке, заключается в том, что наложенные друг на друга стенки из пленочного материала легко отделяются друг от друга для ввода прикрепляемой части приспособления в данной открытой краевой зоне. Разделение стенок в данной краевой зоне выполняется, например, посредством клинообразного элемента, который расположен неподвижно и который разделяет стенки в краевой зоне раньше, чем они достигнут положения для вставки приспособления. Это выполняется легче, - в частности, при высоких скоростях, возможность которых обеспечивается посредством системы согласно изобретению, - чем в соответствии с подходом по предшествующему уровню техники, при котором обычно сначала образуют один или более других сварных швов, получаемых термосваркой, например, боковые сварные швы, соединяющие стенки пакета друг с другом, перед привариванием приспособления в несоединенной краевой зоне посредством термосварки. Этот подход по предшествующему уровню техники требует наличия открывающего устройства, приводимого в действие и предназначенного для отвода стенок в сторону друг от друга и для обеспечения возможности вставки приспособления. На практике это требует скачкообразного движения стенок через сварочную секцию или движения с нежелательной низкой скоростью для выполнения отвода стенок в сторону друг от друга.
В варианте осуществления машина содержит устройство вставки приспособлений, выполненное с возможностью вставки прикрепляемой части приспособления, например, выливного элемента, в несоединенной краевой зоне между противоположными стенками, при этом данная зона, например, противоположна зоне сгиба/загнутой части, соединяющей противоположные стенки, например, загнутой части, предусмотренной со складкой, например, для формирования донной складки/плоского дна пакета. Станция приваривания приспособлений выполнена с возможностью приваривания стенок к противоположным сторонам прикрепляемой части приспособления посредством термосварки.
В варианте осуществления устройство вставки приспособлений выполнено с возможностью по существу одновременной вставки двух прикрепляемых частей двух приспособлений в несоединенной краевой зоне по меньшей мере двух соседних пакетов в одном цикле посредством одного комплекта, состоящего из первого и второго элементов для вставки приспособлений. Следовательно, станция приваривания приспособлений выполнена с возможностью приваривания стенок двух соседних пакетов к противоположным сторонам обеих прикрепляемых частей обоих приспособлений посредством термосварки в одном цикле с помощью одного комплекта, состоящего из первой и второй губок.
В варианте осуществления станция приваривания приспособлений выполнена с возможностью приваривания пластикового приспособления, имеющего прикрепляемую часть, посредством термосварки в несоединенной краевой зоне между противоположными первой и второй стенками, образованными из термосвариваемого пленочного материала,
при этом каждая из передних поверхностей первой и второй губок станции приваривания приспособлений имеет заглубленный участок поверхности, образующий углубление, выполненное с возможностью вставки в него половины прикрепляемой части приспособления, и при этом на каждой из передних поверхностей образованы копланарные участки поверхности, расположенные с противоположных сторон соответствующей заглубленной поверхности и примыкающие к указанной заглубленной поверхности,
при этом каждая из первой и второй губок станции приваривания приспособлений содержит рядом с ее соответствующей передней поверхностью по меньшей мере один, например, один удлиненный токоприемный элемент, который проходит вдоль заглубленного участка поверхности и вдоль копланарных участков поверхности, предусмотренных на соответствующей передней поверхности,
при этом станция приваривания приспособлений выполнена с такой конфигурацией, что в процессе работы приспособление размещается так, что его прикрепляемая часть находится в несоединенной краевой зоне между противоположными первой и второй стенками, образованными из термосвариваемого пленочного материала, и
при этом станция приваривания приспособлений выполнена с возможностью выполнения цикла согласно изобретению, описанного в данном документе.
В варианте осуществления станция приваривания приспособлений выполнена с такой конфигурацией, что в процессе работы стенки, наложенные друг на друга, и прикрепляемая часть приспособления размещаются между первой и второй губками данной станции, и с такой конфигурацией, что данные один или более токоприемных элементов выступают над несоединенными краевыми зонами двух соседних пакетов, при этом станция приваривания приспособлений выполнена с возможностью выполнения цикла согласно изобретению, описанного в данном документе.
Приспособление может представлять собой, например, выливной элемент для выпуска продукта из пакета, например, текучего продукта, например, жидкого продукта, например, текучего пищевого продукта, например, напитка, соуса и т.д. Приспособление может иметь горлышко, которое закрыто или которое выполнено с возможностью его закрывания укупорочным элементом, например, колпачком, например, навинчивающимся колпачком, защелкивающимся колпачком, колпачком с откидным верхом и т.д. Приспособление может содержать клапан, например, клапан типа bidon, самозакрывающийся клапан, например, щелевой клапан, и т.д.
Каждый импульсно нагреваемый элемент станции приваривания приспособлений представляет собой токоприемный элемент, содержащий электропроводящий материал, при этом указанный токоприемный элемент имеет заднюю сторону, обращенную в сторону от соответствующей передней поверхности губки,
при этом каждая из первой и второй губок станции приваривания приспособлений содержит индуктор, который электрически изолирован от соответствующего токоприемного элемента, при этом каждый индуктор проходит вдоль соответствующей передней поверхности рядом с задней стороной соответствующего токоприемного элемента,
при этом источник высокочастотного электрического тока соединен с индуктором каждой из первой и второй губок станции приваривания приспособлений, и
при этом станция приваривания приспособлений выполнена с возможностью выполнения цикла согласно изобретению, описанного в данном документе.
В варианте осуществления губки станции приваривания приспособлений выполнены с такой конфигурацией, например, имеют такой токоприемный элемент, что вся несоединенная краевая зона, в которой приспособление вставлено, например, посредством устройства вставки приспособлений, предусмотренного в сварочной системе, подвергается сварке в одном цикле согласно изобретению, описанном в данном документе. Таким образом, обеспечиваются как фиксация приспособления в краевой зоне, так и термосварка и закрытие всей соответствующей краевой зоны. Это позволяет избежать необходимости в дополнительных операциях сварки, выполняемых вдоль данной краевой зоны.
В альтернативном варианте осуществления губки станции приваривания приспособлений выполнены с такой конфигурацией, что только часть несоединенной краевой зоны, в которой размещено приспособление, подвергается сварке в данном цикле, при этом другая часть несоединенной краевой зоны остается открытой. Это, например, создает возможность последующего заполнения пакета через указанную открытую часть. Данную открытую часть в дальнейшем закрывают на другой операции сварки, например, на основе импульсной термосварки, раскрытой в данном документе.
В варианте осуществления сварочная система технологической машины для изготовления пакетов содержит станцию сварки боковых швов, которая выполнена с возможностью термосварки двух соседних боковых зон соседних пакетов в ленте из пакетов, еще соединенных друг с другом. В вариантах осуществления станция сварки боковых швов расположена по ходу за станцией приваривания приспособлений, если смотреть вдоль прямолинейной траектории, например, расположена между станцией приваривания приспособлений и станцией сварки нижних зон при ее наличии.
В варианте осуществления станция сварки боковых швов выполнена с возможностью термосварки обеих боковых зон пакета и, например, обеих соответствующих боковых зон соседних пакетов в одном цикле посредством одного комплекта, состоящего из первой и второй губок. В варианте осуществления станция сварки боковых швов выполнена с такой конфигурацией, что в процессе работы стенки, наложенные друг на друга, размещаются между ее первой и второй губками, и с такой конфигурацией, что данные один или более токоприемных элементов выступают над обеими боковыми зонами пакета и над обеими соответствующими боковыми зонами соседних пакетов, при этом станция сварки боковых швов выполнена с возможностью выполнения цикла согласно изобретению, описанного в данном документе.
В варианте осуществления технологическая машина для изготовления пакетов содержит станцию сварки нижних зон, которая выполнена с возможностью термосварки нижней зоны пакета.
Во время сварки мягких пакетов без донной складки стенки пакета, соединенные, например, посредством зоны сгиба, прижимаются друг к другу непосредственно в нижней зоне посредством губок станции сварки нижних зон. В данном случае может быть достаточно иметь одну из первой и второй губок, предусмотренную с токоприемным элементом и индуктором, и при этом другая губка выполнена и функционирует просто как пассивная противоположная губка, при этом, например, пассивная губка охлаждается.
В варианте осуществления станция сварки нижних зон выполнена с возможностью термосварки нижних зон по меньшей мере двух соседних пакетов в одном цикле посредством одного комплекта, состоящего из первой и второй губок. В варианте осуществления станция сварки нижних зон выполнена с такой конфигурацией, что в процессе работы стенки, наложенные друг на друга, размещаются между ее первой и второй губками, и с такой конфигурацией, что данные один или более токоприемных элементов выступают над нижними зонами двух соседних пакетов, по меньшей мере над частью каждой из двух нижних зон, при этом станция сварки нижних зон выполнена с возможностью выполнения цикла согласно изобретению, описанного в данном документе.
Каждый импульсно нагреваемый элемент станции сварки нижних зон представляет собой токоприемный элемент, содержащий электропроводящий материал, при этом токоприемный элемент имеет заднюю сторону, обращенную в сторону от соответствующей передней поверхности губки,
при этом каждый токоприемный элемент станции сварки нижних зон имеет переднюю поверхность, которая выполнена в виде перевернутой буквы Т, так что тепловой импульс обеспечивает сварку по меньшей мере части боковых краевых зон двух соседних пакетов, а также сварку по меньшей мере части нижних краевых зон каждого из двух соседних пакетов,
при этом по меньшей мере одна, предпочтительно каждая из первой и второй губок станции сварки нижних зон содержит индуктор, который электрически изолирован от соответствующего токоприемного элемента, при этом каждый индуктор содержит удлиненную часть индуктора, которая проходит вдоль задней стороны удлиненной части токоприемного элемента, имеющего форму перевернутой буквы Т,
при этом источник высокочастотного электрического тока соединен с индуктором, и
при этом станция сварки нижних зон выполнена с возможностью выполнения цикла согласно изобретению, описанного в данном документе.
В варианте осуществления индуктор станции сварки нижних зон имеет форму перевернутой буквы Т и содержит первый, второй и третий компоненты индуктора, при этом каждый компонент индуктора содержит множество удлиненных частей индуктора, параллельных друг другу, например, отделенных друг от друга щелью, при этом множество удлиненных частей индуктора, предусмотренных в компоненте индуктора, соединены друг с другом последовательно, например, посредством изогнутой части индуктора на наружном конце компонента индуктора, имеющего форму перевернутой буквы Т. Три удлиненных токоприемные части токоприемного элемента, имеющего форму перевернутой буквы Т, могут быть соединены друг с другом в центральной части токоприемного элемента. В процессе работы первая из удлиненных токоприемных частей может выступать по направлению к верхнему концу пакетов и может выступать над боковыми краями двух соседних пакетов, например, по меньшей мере над нижней частью указанных боковых краев. Посредством этого в процессе работы эта верхняя удлиненная токоприемная часть может обеспечить по меньшей мере частичную сварку боковых краев соседних пакетов.
В варианте осуществления технологической машины для изготовления пакетов, предназначенной для изготовления пакетов с донной складкой/плоским дном, каждая из первой и второй губок станции сварки нижних зон предусмотрена с токоприемным элементом индуктором для приваривания первой части донной складки к первой стенке и приваривания второй части донной складки ко второй стенке.
При изготовлении мягких пакетов, имеющих донную складку/плоское дно, стенки, наложенные друг на друга, подают на станцию сварки нижних зон в сложенной конфигурации, образованной посредством первой стенки, первой части донной складки, второй части донной складки и второй стенки, как правило, с W-образной формой, как известно в данной области техники. Кроме того, как известно в данной области техники, при этом на каждом из боковых краев пакета с донной складкой/плоским дном имеется так называемая тройная точка, при этом над тройной точкой первая и вторая стенки находятся в непосредственном контакте друг с другом, и при этом под тройной точкой две части донной складки расположены между первой и второй стенками. Следовательно, в тройной точке толщина изменяется от толщины, в два раза превышающей толщину стенки, до толщины, в четыре раза превышающей толщину стенки. Общеизвестно, что рядом с данной переходной зоной термосварка посредством существующих технологий сварки затруднена. Конструкция в виде перевернутой буквы Т может применяться для сварки донной складки, включая тройную точку.
При изготовлении пакетов с плоским дном/донной складкой точное регулирование нагрева обеспечивает то, что в части пакета рядом с и под тройной точкой достаточное количество тепла будет подаваться для приваривания каждой части донной складки к соответствующей первой или второй стенке, и то, что количество тепла не будет слишком большим для предотвращения приваривания частей донной складки друг к другу.
Равномерность процесса импульсной термосварки обеспечивает возможность наличия минимального усилия зажима, создаваемого губками в положении зажима, например, значительно меньшего усилия, чем в случае традиционных, непрерывно нагреваемых сварочных губок. Усилие зажима фактически может служить только для гарантирования плотного контакта между поверхностями стенок пакета и частей донной складки, расположенных внутри, при их наличии.
Для сварки нижних зон пакетов с донной складкой/плоским дном усилие зажима может быть выбрано бóльшим, чем усилие зажима для сварки нижних зон без донной складки, например, по соображениям, связанным с надежным вытеснением воздуха из зажатых частей пакета, например, в тройной точке.
В варианте осуществления технологическая машина для изготовления пакетов выполнена так, что прямолинейная траектория, по которой стенки перемещаются через сварочную секцию, является горизонтальной, при этом загрузочная секция выполнена с возможностью складывания пленочного материала, выдаваемого из одного рулона, в виде двух стенок, наложенных друг на друга, при этом стенки, наложенные друг на друга, имеют вертикальную ориентацию при их подаче в сварочную секцию при наличии несоединенной верхней краевой зоны между противоположными стенками и зоны сгиба/загнутой части вдоль нижней стороны противоположных стенок, при необходимости с донной складкой, образованной загибанием вдоль нижней стороны противоположных стенок, при этом предусмотрено устройство вставки приспособлений, которое выполнено с возможностью вставки прикрепляемой части приспособления в несоединенной верхней краевой зоне между противоположными стенками, при этом устройство вставки приспособлений, например, установлено неподвижно на неподвижной раме машины, и при этом устройство для обеспечения перемещения, предусмотренное на соответствующей станции приваривания приспособлений, установлено под прямолинейной траекторией, при этом указанное устройство для обеспечения перемещения содержит, например, узел с линейной направляющей, предусмотренный с линейной направляющей, прикрепленной к неподвижной раме параллельно данной прямолинейной траектории, и ползуном, установленным на линейной направляющий и приводимым в движение посредством привода возвратно-поступательного движения, при этом ползун обеспечивает опору для губок станции сварки, а также для соответствующего приводного устройства.
В вариантах осуществления машина содержит станцию разрезания, которая расположена по ходу за станцией приведения в движение пленочного материала и выполнена с возможностью выполнения одного или более разрезов для создания отдельных пакетов.
В вариантах осуществления система предусмотрена с секцией розлива, расположенной по ходу за сварочной секцией и предназначенной для заполнения отдельных пакетов. Например, заполнение выполняют через приспособление или через несваренную открытую зону между стенками, предназначенную для заполнения и расположенную, например, рядом с приспособлением. Эту открытую зону для заполнения затем сваривают посредством другого сварочного устройства.
Настоящее изобретение также относится к станции сварки, раскрытой в данном документе и предназначенной для термосварки термосвариваемого пленочного материала, предпочтительно свободного от металла, термосвариваемого пленочного материала, например, термосвариваемого пленочного материала из одного полимера.
Настоящее изобретение также относится к комбинации сварочной секции, описанной в данном документе, содержащей две или более станций сварки, расположенных последовательно вдоль прямолинейной траектории, и станции приведения в движение пленочного материала, которая расположена по ходу за прямолинейной траекторией, проходящей через сварочную секцию, при этом указанная станция приведения в движение пленочного материала выполнена с возможностью обеспечения перемещения стенок из термосвариваемого пленочного материала, наложенных друг на друга, под действием тянущего усилия с постоянной скоростью вдоль прямолинейной траектории за станции сварки.
Кроме того, настоящее изобретение относится к губке или к паре губок, состоящей из первой и второй губок, раскрытых в данном документе, выполненных с возможностью использования на станции сварки для термосварки термосвариваемого пленочного материала, предпочтительно свободного от металла, термосвариваемого пленочного материала, например, термосвариваемого пленочного материала из одного полимера.
Настоящее изобретение также относится к способу термосварки термосвариваемого пленочного материала, предпочтительно свободного от металла, термосвариваемого пленочного материала, например, термосвариваемого пленочного материала из одного полимера, например, при изготовлении пакетов, например, пакетов, снабженных приспособлением, при этом в данном способе используют станцию сварки, раскрытую в данном документе, и/или комбинацию сварочной секции, описанной в данном документе и содержащей две или более станций сварки, расположенных последовательно вдоль прямолинейной траектории, и станции приведения в движение пленочного материала, которая расположена по ходу за прямолинейной траекторией, проходящей через сварочную секцию, описанную в данном документе, и/или губки или пары губок, состоящей из первой и второй губок, раскрытых в данном документе и предназначенных для использования на станции сварки.
Дополнительные признаки изобретения будут разъяснены ниже со ссылкой на варианты осуществления, которые изображены на приложенных чертежах, в которых:
фиг.1 показывает вариант осуществления сварочной системы в технологической машине для изготовления пакетов согласно настоящему изобретению;
фиг.2 показывает загрузочную секцию сварочной системы по фиг.1;
фиг.3 показывает станцию перфорирования, предусмотренную в сварочной системе по фиг.1;
фиг.4А показывает станцию приваривания приспособлений, предусмотренную в сварочной системе по фиг.1;
фиг.4В показывает увеличенный вид станции приваривания приспособлений по фиг.4А;
фиг.5А показывает станцию сварки боковых швов и станцию сварки нижних зон, предусмотренные в сварочной системе по фиг.1;
фиг.5В показывает увеличенный вид станции сварки боковых швов по фиг.5А;
фиг.5С показывает увеличенный вид станции сварки нижних зон по фиг.5А;
фиг.6 показывает станцию приведения в движение пленочного материала, предусмотренную в сварочной системе по фиг.1;
фиг.7 показывает станцию разрезания, предусмотренную в сварочной системе по фиг.1;
фиг.8 показывает губку станции приваривания приспособлений по фиг.4А;
фиг.9 показывает губку станции сварки боковых швов по фиг.5А;
фиг.10 показывает губку станции сварки нижних зон по фиг.5А;
фиг.11 показывает схематическое изображение сварочной системы по фиг.1;
фиг.12 схематически иллюстрирует работу станции сварки с непрерывным перемещением свариваемого материала;
фиг.13 схематически показывает токоприемный элемент и индуктор по фиг.8;
фиг.14 схематически показывает сечение губки, включающей в себя токоприемный элемент и индуктор;
фиг.15 схематически показывает сечение губки, включающей в себя токоприемный элемент, индуктор и упругий опорный слой токоприемного элемента; и
фиг.16А, В, С схематически показывают электромагнитное поле, создаваемое губкой по фиг.8, и взаимодействие с токоприемным элементом.
На всех фигурах одни и те же ссылочные позиции используются для обозначения соответствующих компонентов или компонентов, имеющих соответствующую функцию.
Фиг.1 показывает вариант осуществления сварочной системы согласно настоящему изобретению, обозначенной ссылочной позицией 1. Сварочная система 1 содержит, если смотреть вдоль прямолинейной траектории (Т), первую станцию сварки, вторую станцию сварки и третью станцию сварки, выполненные соответственно как станция 10 приваривания приспособлений, станция 20 сварки боковых швов и станция 30 сварки нижних зон.
Станции 10, 20, 30 сварки расположены последовательно, при этом каждая из них выполнена с возможностью термосварки стенки 101, образованной из термосвариваемого пленочного материала, предпочтительно свободного от металла, термосвариваемого пленочного материала, например, термосвариваемого пленочного материала из одного полимера, наложенной на одну другую стенку 102 из термосвариваемого пленочного материала, предпочтительно свободного от металла, термосвариваемого пленочного материала, например, термосвариваемого пленочного материала из одного полимера, и на приспособление при его наличии, для создания в каждом случае соответствующей сваренной зоны при изготовлении пакетов 100.
На станции 10 приваривания приспособлений пластиковое приспособление 150 размещают между стенками 101, 102. Приспособления 150 подают из накопителя 90 для приспособлений посредством двух соседних направляющих 91. Соответственно, два приспособления 150 одновременно размещаются в двух соответствующих несоединенных краевых зонах между стенками 101, 102. В представленном варианте осуществления приспособления выполнены в виде выливных элементов 150 для выпуска продукта из пакета 100.
На станции 10 приваривания приспособлений пластиковое приспособление 150 посредством его прикрепляемой части 151 приваривают между стенками 101, 102, наложенными друг на друга. До данной операции сварки обе стенки 101, 102 еще не приварены друг к другу. В результате стенки могут просто удерживаться на расстоянии друг от друга для вставки приспособления 150. После приваривания приспособление 150 остается на месте между стенками 101, 102.
Согласно настоящему изобретению станция 10 приваривания приспособлений выполнена с возможностью приваривания двух приспособлений 150 по существу одновременно в двух соответствующих зонах между стенками 101, 102 посредством двух комплектов губок для приваривания приспособлений.
Станция 20 сварки боковых швов выполнена с возможностью термосварки двух соседних боковых зон соседних пакетов в ленте из пакетов 100, еще соединенных друг с другом, для образования бокового или вертикального сварного шва пакета 100. В представленном варианте осуществления боковой сварной шов в пакете 100 с донной складкой/плоским дном проходит через тройную точку, в которой верхняя часть части, образующей донную складку, примыкает к боковой стороне пакета 100.
Согласно представленному варианту осуществления станция 20 сварки боковых швов выполнена с возможностью одновременного образования двух боковых сварных швов между стенками 101, 102 посредством двух комплектов губок для сварки боковых швов.
Станция 30 сварки нижних зон выполнена с возможностью образования сварного шва донной складки/плоского дна пакета 100, например, нижнего сварного шва между противоположными боковыми краями пакета 100. Сварочная система согласно данному варианту осуществления выполнена с возможностью обеспечения того, что весь сварной шов донной складки пакета 100 может быть образован посредством только одного теплового импульса, что обеспечивает быструю и надежную сварку донной складки.
Согласно представленному варианту осуществления станция 30 сварки нижних зон выполнена с возможностью одновременной термосварки двух зон донных складок посредством двух комплектов губок для сварки зон донных складок.
Сварочная система содержит загрузочную секцию со станцией 40 для манипуляций с рулонами, выполненную с возможностью приема множества рулонов термосвариваемого пленочного материала. Станция 40 для манипуляций с рулонами расположена по ходу перед станциями 10, 20, 30 сварки, если смотреть вдоль прямолинейной траектории (Т). Загрузочная секция выполнена с возможностью выдачи наложенных друг на друга стенок 101, 102 из термосвариваемого пленочного материала, образованного из одного полимера и размотанного из рулонов.
Сварочная система 1 образует часть технологической машины для изготовления пакетов, которая дополнительно имеет загрузочную секцию, выполненную с возможностью и функционирующую для преобразования пленочного материала, выдаваемого станцией 40 для манипуляций с рулонами, в ленту из пакетов 100, соединенных друг с другом, при этом каждый пакет 100 имеет донную складку в его нижней зоне, образованную посредством двух сложенных нижних выступов криволинейной формы, расположенных ниже тройной точки в пакете 100.
Загрузочная секция дополнительно содержит станцию 50 складывания, расположенную по ходу за станцией 40 для манипуляций с рулонами и выполненную с возможностью складывания пленочного материала, выдаваемого из одного рулона, в виде двух стенок 101, 102, наложенных друг на друга, с донной складкой.
Сварочная система 1 дополнительно содержит станцию 60 приведения в движение пленочного материала, которая выполнена с возможностью обеспечения перемещения стенок 101, 102 из термосвариваемого пленочного материала, подлежащего сварке, под действием тянущего усилия вдоль прямолинейной, например, горизонтальной траектории (Т) с постоянной скоростью, при этом указанная траектория проходит вдоль станции 50 складывания и станций 10, 20, 30 сварки. Если смотреть вдоль прямолинейной траектории (Т), станция 60 приведения в движение расположена по ходу за станциями 10, 20, 30 сварки.
По ходу за станцией 60 приведения в движение предусмотрена станция 70 разрезания, которая выполнена с возможностью выполнения одного или более разрезов для придания определенной формы пакетам 100 и разделения пакетов 100.
Сварочная система 1 дополнительно содержит станцию 45 перфорирования, которая расположена вдоль траектории (Т) между станцией 40 для манипуляций с рулонами и станцией 50 складывания, как лучше всего показано на фиг.2. Станция 45 перфорирования выполнена с возможностью пробивки отверстий в пленочном материале для обеспечения возможности приваривания друг к другу двух выступающих частей донной складки, имеющих криволинейную форму. Возможность этого обеспечивается за счет перфорационных отверстий, которые гарантируют то, что наружные стенки складки будут обращены друг к другу непосредственно после складывания пленочного материала.
Станция 45 перфорирования показана более подробно на фиг.3 и содержит рамную часть 46, которая жестко прикреплена к неподвижной раме сварочной системы 1 и выполнена с возможностью также оставаться неподвижной. Рамная часть 46 содержит множество прямолинейных цилиндрических направляющих валов 47, которые проходят в направлении длины. Цилиндрические направляющие валы 47 жестко прикреплены к рамной части 46 и, следовательно, также выполнены с возможностью оставаться неподвижными. Станция 45 перфорирования содержит комплект губок 48 для перфорирования, которые присоединены с возможностью скольжения к цилиндрическим направляющим валам 47 посредством опор 49 скольжения. Каждая из опор 49 скольжения окружает цилиндрический направляющий вал 47, и опоры 49 скольжения выполнены с такой конфигурацией, что они обеспечивают возможность перемещения губок 48 для перфорирования относительно рамной части 46 только вдоль траектории (Р) для перфорирования, выровненной, например, в горизонтальном направлении. Траектория (Р) для перфорирования выровнена параллельно траектории перемещения пленочного материала рядом со станцией 45 перфорирования.
В представленном варианте осуществления сварочная система 1 содержит устройство для обеспечения перемещения, предусмотренное на станции 45 перфорирования и не показанное на фиг.2 и 3, которое предназначено для обеспечения перемещения губок 48 для перфорирования синхронно с непрерывно перемещающимся пленочным материалом вдоль данной траектории относительно рамной части 46.
Станция 50 складывания содержит множество роликов 51 для направления размотанного пленочного материала в соответствующем направлении. По ходу за роликами 51 станция 50 складывания содержит первую складывающую пластину 52 для складывания пленочного материала в виде двух стенок 101, 102, наложенных друг на друга. По ходу за первой складывающей пластиной 52 станция 50 складывания содержит вторую складывающую пластину 53 для загибания соответствующих нижних частей стенок 101, 102, наложенных друг на друга, в виде двух сложенных нижних выступов криволинейной формы, расположенных ниже тройной точки в пакете 100.
На фиг.4А и 4В станция 10 приваривания приспособлений показана более подробно. Станция 10 приваривания приспособлений выполнена с возможностью приваривания пластикового приспособления 150, имеющего прикрепляемую часть 151, посредством термосварки в несоединенной краевой зоне между противоположными первой и второй стенками 101, 102, образованными из термосвариваемого пленочного материала. Приспособления 150 подают по направлению к станции 10 приваривания приспособлений посредством двух направляющих 91, которые расположены рядом друг с другом. На конце каждой из направляющих 91 предусмотрен соответствующий затвор 92 с сервоприводом, предназначенный для удерживания приспособления 150 на месте на конце каждой направляющей 91.
Преимущество приваривания сначала приспособления 150 посредством термосварки в несоединенной краевой зоне между противоположными стенками 101, 102, до сварки одной или более других зон пакета 100, подлежащих термосварке, заключается в том, что наложенные друг на друга стенки 101, 102 из пленочного материала легко отделяются друг от друга для ввода прикрепляемой части 151 приспособления 150 в данную открытую краевую зону. В представленном варианте осуществления отделение стенок друг от друга в данной краевой зоне выполняется клинообразным элементом, который установлен неподвижно и который разделяет стенки 101, 102 в краевой зоне перед тем, как они достигнут положения для вставки приспособления.
Сварочная система 1 дополнительно содержит два элемента 93 для вставки приспособлений, которые расположены над станцией 10 приваривания приспособлений и каждый из которых выполнен с возможностью захвата приспособления 150 рядом с затвором 92 с сервоприводом, при этом указанный затвор 92, например, открывается. Каждый элемент 93 для вставки приспособления выполнен с возможностью переноса приспособления 150 с его прикрепляемой частью 151 в несоединенную краевую зону между первой стенкой 101 из термосвариваемого пленочного материала и второй стенкой 102 из термосвариваемого пленочного материала. Для этого элемент 93 для вставки приспособления выполнен с возможностью осуществления вращательного движения при одновременном зажиме приспособления 150. По существу приспособление 150 опускают так, чтобы его прикрепляемая часть оказалась между стенками 101, 102.
Станция 10 приваривания приспособлений содержит первые губки 11 и вторые губки 12, между которыми размещаются стенки 101, 102 из термосвариваемого пленочного материала. Две первые губки 11, 11’ расположены рядом друг с другом и напротив двух вторых губок 12, 12’, невидимых на фиг.4А и 4В. На фиг.8 одна из губок 11 станции 10 приваривания приспособлений показана более подробно и будет описана позднее. Каждая первая губка 11 имеет первую переднюю поверхность, выполненную с возможностью контактирования с соответствующей краевой зоной первой стенки 101, и каждая вторая губка 12 имеет вторую переднюю поверхность, выполненную с возможностью контактирования с соответствующей краевой зоной второй стенки 102.
Станция 10 приваривания приспособлений содержит два приводных устройства 13, выполненных в представленном варианте, например, в виде серводвигателей и предназначенных для обеспечения перемещения губок 11, 12 друг относительно друга между положением раскрытия и положением зажима. Первое 13 из приводных устройств выполнено с возможностью обеспечения перемещения первого комплекта губок 11, 12, и второе 13’ из приводных устройств выполнено с возможностью обеспечения перемещения второго комплекта губок 11’, 12’. Каждое приводное устройство 13 выполнено с возможностью удерживания соответствующих ему, первой губки 11 и второй губки 12 в закрытом положении в течение соответствующего времени зажима. Приводные устройства 13, 13’ выполнены с возможностью работы независимо друг от друга, что означает, что первый комплект губок 11, 12 может быть перемещен между положениями раскрытия и зажима независимо от второго комплекта губок 11’, 12’.
Станция 10 приваривания приспособлений дополнительно содержит охлаждающее устройство 14, которое выполнено с возможностью непрерывного охлаждения как первых губок 11, так и вторых губок 12.
Станция 10 приваривания приспособлений выполнена с возможностью выполнения цикла импульсной сварки посредством каждого комплекта губок 11, 12. Каждое приводное устройство 13 выполнено с возможностью обеспечения перемещения соответствующих ему, первой губки 11 и второй губки 12 в положение зажима, так что зоны наложенных друг на друга, первой стенки 101 и второй стенки 102 прижимаются друг к другу посредством первой губки 11 и второй губки 12.
Станция 10 приваривания приспособлений выполнена с возможностью временного возбуждения каждого токоприемного элемента в положении зажима для генерирования теплового импульса, излучаемого каждым токоприемным элементом. Тепловой импульс обеспечивает приваривание зон первой стенки 101 и второй стенки 102 друг к другу. Как первая губка 11, так и вторая губка 12 охлаждаются с помощью охлаждающего устройства 14 после завершения возбуждения токоприемного элемента, поскольку они охлаждаются, например, непрерывно. Каждое приводное устройство 13 выполнено с возможностью обеспечения перемещения соответствующих ему, первой губки 11 и второй губки 12 в положение раскрытия после охлаждения токоприемного элемента. Поскольку губки 11, 12 станции 10 приваривания приспособлений и стенки 101, 102 из термосвариваемого пленочного материала охлаждаются в положении зажима, их температура является относительно низкой при переводе губок 11, 12 в их положение раскрытия.
Губки 11, 12 станции 10 приваривания приспособлений расположены с возможностью скольжения в сварочной системе 1. Для этого сварочная система 1 содержит множество нижних линейных направляющих 3, которые проходят в направлении длины. Нижние линейные направляющие 3 жестко прикреплены к неподвижной раме 2 сварочной системы 1 в ее нижней зоне и также выполнены с возможностью оставаться неподвижными. Губки 11, 12 присоединены к нижним линейным направляющим 3 с возможностью скольжения посредством опор скольжения, каждая из которых окружает линейную направляющую и которые выполнены с такой конфигурацией, что они обеспечивают возможность перемещения губок 11, 12 относительно рамы 2 только в горизонтальном направлении вдоль прямолинейной траектории (Т) перемещения пленочного материала.
Станция 10 приваривания приспособлений дополнительно содержит устройство 15 для обеспечения перемещения, выполненное с возможностью обеспечения возвратно-поступательного перемещения соответствующих ему, первых губок 11 и вторых губок 12 синхронно с непрерывно перемещающимися стенками 101, 102, подлежащими сварке, во время цикла импульсной сварки, например, когда они зажаты между губками 11, 12. В представленном варианте осуществления возвратно-поступательное перемещение относится к движению губок 11, 12 вперед-назад, во время которого губки 11, 12 останавливаются в конце хода для перемещения назад в противоположном направлении. На станции 10 приваривания приспособлений суммарная длина хода определяется произведением суммы длительности теплового импульса и времени охлаждения в положении зажима и скорости перемещения стенок 101, 102, наложенных друг на друга.
Во время работы губки 11, 12 станции 10 приваривания приспособлений перемещаются в положение зажима посредством приводного устройства 13, как только приспособление 150 будет вставлено между стенками 101, 102, наложенными друг на друга. В этот момент прикрепляемая часть 151 приспособления 150 зажимается между стенками 101, 102, например, между губками 11, 12 станции 10 приваривания приспособлений. Соответственно, приспособление 150 перемещается вместе со стенками 101, 102 и губками 11, 12 вдоль прямолинейной траектории (Т) во время сварки.
По ходу за станцией 10 приваривания приспособлений предусмотрена станция 20 сварки боковых швов, предназначенная для термосварки двух соседних боковых зон соседних пакетов 100, как лучше всего показано на фиг.5А и 5В. Аналогично станции 10 приваривания приспособлений станция 20 сварки боковых швов содержит первые губки 21 и вторые губки 22, между которыми размещаются стенки 101, 102 из термосвариваемого пленочного материала. Две первые губки 21, 21’ расположены рядом друг с другом и напротив двух вторых губок 22, 22’, из которых только одна губка 22 видна на фиг.5А и 5В. Одна из губок 21 станции 20 сварки боковых швов показана более подробно на фиг.9 и будет описана позднее. Каждая первая губка 21 имеет первую переднюю поверхность, выполненную с возможностью контактирования с соответствующей боковой зоной первой стенки 101, и каждая вторая губка 22 имеет вторую переднюю поверхность, выполненную с возможностью контактирования с соответствующей боковой зоной второй стенки 102.
Станция 20 сварки боковых швов дополнительно содержит приводное устройство 23, выполненное в представленном варианте, например, в виде серводвигателя и предназначенное для обеспечения перемещения губок 21, 22 друг относительно друга между положением раскрытия и положением зажима. Первые губки 21, 21’ присоединены друг к другу для перемещения их вместе, и вторые губки 22, 22’ присоединены друг к другу также для перемещения их вместе.
Станция 20 сварки боковых швов дополнительно содержит охлаждающее устройство 24, выполненное с возможностью непрерывного охлаждения как первых губок 21, так и вторых губок 22.
Станция 20 сварки боковых швов выполнена с возможностью выполнения цикла импульсной сварки посредством каждого комплекта губок 21, 22, который аналогичен циклу импульсной сварки, выполняемому на станции 10 приваривания приспособлений. Однако на станции 20 сварки боковых швов образуют боковой сварной шов, например, вертикальный боковой сварной шов между каждыми двумя соседними пакетами 100. При этом каждый комплект губок 21, 22 выполнен с возможностью образования одного бокового сварного шва, что означает, что одновременно образуются два боковых сварных шва, например, один для каждого комплекта губок.
Губки 21, 22 станции 20 сварки боковых швов расположены с возможностью скольжения в сварочной системе 1. Для этого сварочная система 1 содержит множество верхних линейных направляющих 4, которые проходят в направлении длины. Верхние линейные направляющие 4 жестко прикреплены к неподвижной раме 2 в ее верхней зоне и выполнены с возможностью оставаться неподвижными. Губки 21, 22 присоединены к верхним линейным направляющим 4 с возможностью скольжения посредством опор скольжения, каждая из которых окружает линейную направляющую и которые выполнены с такой конфигурацией, что они обеспечивают возможность перемещения губок 21, 22 относительно рамы 2 только в горизонтальном направлении вдоль прямолинейной траектории (Т) перемещения пленочного материала.
Станция 20 сварки боковых швов также содержит устройство 25 для обеспечения перемещения, невидимое на фиг.5А и 5В, которое выполнено с возможностью обеспечения возвратно-поступательного перемещения соответствующих ему, первых губок 21 и вторых губок 22 синхронно с непрерывно перемещающимися стенками 101, 102, подлежащими сварке, во время цикла импульсной сварки, например, когда они зажаты между губками 21, 22. В представленном варианте осуществления возвратно-поступательное перемещение относится к движению губок 21, 22 вперед-назад, во время которого губки 21, 22 останавливаются в конце хода для перемещения назад в противоположном направлении. На станции 20 сварки боковых швов суммарная длина хода определяется произведением суммы длительности теплового импульса и времени охлаждения в положении зажима и скорости перемещения стенок 101, 102, наложенных друг на друга.
По ходу за станцией 20 сварки боковых швов предусмотрена станция 30 сварки нижних зон, предназначенная для термосварки нижних зон пакетов 100, как лучше всего показано на фиг.5А и 5С. Аналогично станции 20 сварки боковых швов станция 30 сварки нижних зон содержит первые губки 31 и вторые губки 32, между которым размещаются стенки 101, 102 из термосвариваемого пленочного материала. Две первые губки 31, 31’ расположены рядом друг с другом и напротив двух вторых губок 32, 32’, из которых только одна губка 32 видна на фиг.5А и 5С. Одна из губок 31 станции 30 сварки нижних зон показана более подробно на фиг.10 и будет описана позднее. Каждая первая губка 31 имеет первую переднюю поверхность, выполненную с возможностью контактирования с соответствующей зоной донной складки, образованной первой стенкой 101, и каждая вторая губка 32 имеет вторую переднюю поверхность, выполненную с возможностью контактирования с соответствующей зоной донной складки, образованной второй стенкой 102.
Станция 30 сварки нижних зон дополнительно содержит приводное устройство 33, выполненное в представленном варианте, например, в виде серводвигателя и предназначенное для обеспечения перемещения губок 31, 32 друг относительно друга между положением раскрытия и положением зажима. Первые губки 31, 31’ присоединены друг к другу для перемещения их вместе, и вторые губки 32, 32’ присоединены друг к другу также для перемещения их вместе.
Станция 30 сварки нижних зон дополнительно содержит охлаждающее устройство 34, выполненное с возможностью непрерывного охлаждения как первых губок 31, так и вторых губок 32.
Станция 30 сварки нижних зон выполнена с возможностью выполнения цикла импульсной сварки посредством каждого комплекта губок 31, 32, который аналогичен циклу импульсной сварки, выполняемому на станции 20 сварки боковых швов. Однако на станции 30 сварки нижних зон сварной шов нижней зоны, например, сварной шов донной складки, образуют отдельно для каждого отдельного пакета 100. При этом каждый комплект губок выполнен с возможностью образования одного сварного шва нижней зоны, что означает, что одновременно образуются два сварных шва нижних зон, например, один для каждого комплекта губок.
Оба комплекта губок 31, 32 расположены на относительно большом расстоянии друг от друга вдоль траектории (Т), при этом расстояние между ними равно, например, ширине пакета, что предусмотрено для предотвращения взаимного влияния токоприемных элементов обоих комплектов губок 31, 32. В целом протяженность станции 30 сварки нижних зон соответствует четырем пакетам 100, из которых два подвергаются сварке в каждом цикле импульсной сварки.
Губки 31, 32 станции 30 сварки нижних зон расположены с возможностью скольжения в сварочной системе 1. Губки 31, 32 присоединены к нижним линейным направляющим 3 с возможностью скольжения посредством опор скольжения, каждая из которых окружает линейную направляющую и которые выполнены с такой конфигурацией, что они обеспечивают возможность перемещения губок 31, 32 относительно неподвижной рамы 2 только в горизонтальном направлении вдоль прямолинейной траектории (Т) перемещения пленочного материала.
Станция 30 сварки нижних зон также содержит устройство 35 для обеспечения перемещения, не видимое на фиг.5А и 5С, которое выполнено с возможностью обеспечения возвратно-поступательного перемещения соответствующих ему, первых губок 31 и вторых губок 32 синхронно с непрерывно перемещающимися стенками 101, 102, подлежащими сварке, во время цикла импульсной сварки, например, когда они зажаты между губками 31, 32. В представленном варианте осуществления возвратно-поступательное перемещение относится к движению губок 31, 32 вперед-назад, во время которого губки 31, 32 останавливаются в конце хода для перемещения назад в противоположном направлении. На станции 30 сварки нижних зон суммарная длина хода определяется произведением суммы длительности теплового импульса и времени охлаждения в положении зажима и скорости перемещения стенок 101, 102, наложенных друг на друга.
По ходу за станцией 30 сварки нижних зон сварочная система содержит станцию 55 обрезки, которая выполнена с возможностью обрезки верхних и нижних углов пакетов 100 в ленте из пакетов, еще соединенных друг с другом, для придания определенной формы контурам пакетов 100. Устройства 56 обрезки, например, устройства для вырубки или вырезания, предусмотренные на станции 55 обрезки, расположены с возможностью скольжения на нижних линейных направляющих 3 по существу аналогично станции 10 приваривания приспособлений и станции 30 сварки нижних зон, и станция 55 обрезки содержит специально предусмотренное устройство для обеспечения перемещения, предназначенное для обеспечения скольжения устройств 56 обрезки относительно нижних линейных направляющих 3. Станция 55 обрезки дополнительно содержится вакуумную систему сбора, предусмотренную с источником вакуума и некоторым числом вакуумных шлангов 57 и выполненную с возможностью удаления отрезанных кусков пакетов 100 в сторону от устройств 56 обрезки.
По ходу за станцией 55 обрезки сварочная система 1 содержит станцию 60 приведения в движение пленочного материала, которая предусмотрена с роликами 61, расположенными с противоположных сторон свариваемых стенок 101, 102. Противоположные ролики 61 выполнены с возможностью зажима стенок 101, 102 между ними и выполнены с возможностью приведения стенок 101, 102 в движение, например, посредством электродвигателя 62 для перемещения стенок 101, 102 под действием тянущего усилия при вращении роликов 61.
Станция 70 разрезания, выполненная с возможностью получения отдельных пакетов 100, расположена по ходу за станцией 60 приведения в движение, например, в месте, в котором отсутствует тянущее усилие, действующее на ленту из пакетов 100, соединенных друг с другом. Станция 70 разрезания содержит множество комплектов режущих ножей, разнесенных в аксиальном направлении, в данном случае два комплекта, состоящих из одного или более подвижных режущих ножей. В данном случае каждый комплект содержит первый нож 71, обращенный к первой стенке 101, и второй нож 72, обращенный ко второй стенке 102 пакетов, подвергнутых сварке, которые по-прежнему имеют вид ленты из пакетов, соединенных друг с другом. Ножи 71, 72 выполнены с возможностью выполнения разреза между сваренными боковыми зонами соседних пакетов 100. Во время разрезания ножи 71, 72 перемещаются по направлению друг к другу для отрезки каждого пакета 100, например, посредством подобного ножницам, срезывающего воздействия между ножами 71, 72.
Станция 70 разрезания дополнительно содержит приводное устройство 73, выполненное в представленном варианте, например, в виде серводвигателя и предназначенное для обеспечения перемещения ножей 71, 72 друг относительно друга для выполнения разрезания. Для осуществления перемещения ножей 71, 72 приводное устройство 73 соединено с ножами 71, 72 посредством вращающегося вала 74 и кулисного механизма 74. Первые ножи 71, 71’ присоединены друг другу для перемещения их вместе, и вторые ножи 72, 72’ также присоединены друг к другу для перемещения их вместе.
Станция 70 разрезания выполнена с возможностью выполнения операции разрезания, обеспечивающей разделение ленты из пакетов 100, соединенных друг с другом, для получения отдельных пакетов 100.
Фиг.6 иллюстрирует устройства 120 захвата пакетов, выполненные с возможностью захвата каждого пакета 100. Например, устройства 120 захвата пакетов выполнены с возможностью переноса пакетов 100 в секцию розлива в машине, например, для заполнения и укупоривания заполненных пакетов 100. В другом варианте осуществления устройства 120 захвата пакетов перемещают пакеты на направляющие для транспортировки, на которых приспособления вставляются в направляющую для группирования пакетов.
В показанном примере каждый разрез выполняется посредством каждого комплекта противоположных ножей 71, 72. При этом каждый комплект ножей выполнен с возможностью выполнения одного вертикального бокового разреза, что означает, что два вертикальных боковых разреза, например, один для каждого комплекта ножей, выполняются одновременно. Соответственно, посредством каждого цикла разрезания получают два разделенных отдельных пакета 100.
Ножи 71, 72 станции 70 разрезания расположены в машине с возможностью скольжения. Для этого машина содержит одну или более линейных направляющих 5, которые проходят в аксиальном направлении. Линейные направляющие 5 прикреплены к неподвижной раме 2. Губки 71, 72 установлены на ползуне, который установлен на линейных направляющих 5 с возможностью скольжения.
Станция 70 разрезания может также содержать устройство для обеспечения перемещения, выполненное с возможностью обеспечения возвратно-поступательного перемещения ножей 71, 72 синхронно с непрерывно перемещающимися пакетами 100, например, по меньшей мере при выполнении разреза. В представленном варианте осуществления возвратно-поступательное перемещение относится к перемещению ножей 71, 72 вперед-назад, во время которого ножи 71, 72 останавливаются в конце хода для перемещения назад в противоположном направлении.
На фиг.8 показано, что каждая губка 11 для приваривания приспособлений имеет переднюю поверхность 111, на которой образовано углубление 112, выполненное с возможностью вставки в него половины прикрепляемой части 151 приспособления 150. Кроме того, на первой передней поверхности 111 образованы копланарные участки 113 поверхности, расположенные с противоположных сторон соответствующей заглубленной поверхности 112 и примыкающие к указанной заглубленной поверхности 112. Передняя поверхность 111 губки 11 образована импульсно нагреваемым элементом, который выполнен в виде токоприемного элемента 114, покрытого термостойким неприлипающим покрытием. Токоприемный элемент 114 проходит вдоль заглубленного участка 112 поверхности и копланарных участков 113 поверхности на соответствующей передней поверхности 111. В процессе работы приспособление 150 размещается так, чтобы его прикрепляемая часть 151 находилась в несоединенной краевой зоне между противоположными первой и второй стенками 101, 102, образованными из термосвариваемого пленочного материала.
Каждая из губок 11 выполнена с токоприемным элементом 114, который содержит электропроводящий материал и имеет заднюю сторону, обращенную в сторону от соответствующей передней поверхности 111. Кроме того, каждая губка 11 содержит индуктор 115, который электрически изолирован от токоприемного элемента 114. Индуктор 115 содержит удлиненную часть индуктора, которая проходит вдоль соответствующей передней поверхности 111 рядом с задней стороной токоприемного элемента 114, что делает индуктор 115 невидимым на фиг.8.
Станция 10 приваривания приспособлений содержит источник 16 высокочастотного электрического тока, который соединен с индуктором 115 каждой из первых губок 11, 11’ и вторых губок 12, 12’ станции 10 приваривания приспособлений посредством соответствующих соединительных зажимов 117. Станция 10 приваривания приспособлений выполнена с такой конфигурацией, что в цикле импульсной сварки ее источник 16 электрического тока приводится в действие для временной подачи высокочастотного электрического тока в индукторы 115 станции 10 приваривания приспособлений, посредством чего индукторы 115 создают высокочастотное электромагнитное поле. Высокочастотное электромагнитное поле индуцирует вихревые токи в соответствующем токоприемном элементе 114, генерирующем тепловой импульс, который излучается токоприемным элементом 114. Тепловые импульсы обеспечивают приваривание краевой зоны стенок 101, 102 к прикрепляемой части 151 приспособления 150 и друг к другу.
Губки 11 станции 10 приваривания приспособлений выполнены с такой конфигурацией, например, имеют такую длину (L), что вся несоединенная краевая зона, в которой вставлено приспособление 150, подвергается сварке в одном цикле посредством работы губок 11. Таким образом, обеспечиваются как фиксация приспособления 150 в краевой зоне, так и сварка и закрывание всей краевой зоны.
Губка 11 для приваривания приспособлений охлаждается посредством охлаждающего устройства 14 станции 10 приваривания приспособлений и содержит два канала 118 охлаждения, например, один входной канал для направления охладителя к губке 11 и один выходной канал для направления охладителя из губки 11. Охлаждающее устройство 14 содержит неподвижно установленную насосную и теплообменную систему, которая соединена с каналами 118 охлаждения, и охлаждающее устройство 14 выполнено с возможностью обеспечения непрерывной циркуляции охладителя, например, воды, по каналам 118 охлаждения, например, во время всего цикла импульсной сварки.
Фиг.9 показывает сварочную губку 21 станции 20 сварки боковых швов. Эта губка 21 для сварки боковых швов имеет по существу плоскую переднюю поверхность 211, предназначенную для контактирования с боковыми зонами стенок 101, 102, например, двух соседних пакетов 100, соединенных друг с другом. Передняя поверхность 211 образована импульсно нагреваемым элементом, который выполнен в виде токоприемного элемента 214, покрытого термостойким неприлипающим покрытием.
Каждая из губок 21 выполнена с токоприемным элементом 214, который содержит электропроводящий материал и имеет заднюю сторону, обращенную в сторону от соответствующей передней поверхности 211. Кроме того, каждая губка 21 содержит индуктор 215, который электрически изолирован от токоприемного элемента 214. Индуктор 215 содержит две удлиненные части 216 индуктора, которые проходят вдоль соответствующей передней поверхности 211 рядом с задней стороной токоприемного элемента 214. Индуктор 215 имеет бóльшую длину, чем токоприемный элемент 214, и выступает ниже токоприемного элемента 214, при этом показаны две параллельные части 216 индуктора.
Станция 20 сварки боковых швов содержит источник 26 высокочастотного электрического тока, который соединен с индуктором 215 каждой из первых губок 21, 21’ и вторых губок 22, 22’ станции 20 сварки боковых швов посредством соответствующих соединительных зажимов 217. Станция 20 сварки боковых швов выполнена с такой конфигурацией, что в цикле импульсной сварки ее источник 26 электрического тока приводится в действие для временной подачи высокочастотного электрического тока в индукторы 215 станции 20 сварки боковых швов, посредством чего индукторы 215 создают высокочастотное электромагнитное поле. Высокочастотное электромагнитное поле индуцирует вихревые токи в соответствующем токоприемном элементе 214, генерирующем тепловой импульс, который излучается токоприемным элементом 214. Тепловые импульсы обеспечивают приваривание боковых зон стенок 101, 102 друг к другу для формирования боковых сварных швов, например, вертикальных боковых сварных швов пакетов 100.
Губка 21 для сварки боковых швов охлаждается посредством охлаждающего устройства 24 станции 20 сварки боковых швов и содержит два канала 218 охлаждения, например, один входной канал для направления охладителя к губке 21 и один выходной канал для направления охладителя из губки 21. Охлаждающее устройство 24 содержит неподвижно установленную насосную и теплообменную систему, которая соединена с каналами 218 охлаждения, и охлаждающее устройство 24 выполнено с возможностью обеспечения непрерывной циркуляции охладителя, например, воды, по каналам 218 охлаждения, например, во время всего цикла импульсной сварки.
На фиг.10 показана сварочная губка 31 станции 30 сварки нижних зон. Эта губка 31 для сварки нижних зон имеет по существу плоскую переднюю поверхность 311, предназначенную для контактирования с нижними зонами стенок 101, 102, например, для контактирования с зонами донной складки пакета 100. Передняя поверхность 311 образована импульсно нагреваемым элементом, который выполнен в виде токоприемного элемента 314, покрытого термостойким неприлипающим покрытием.
Токоприемный элемент 314 имеет криволинейную форму, при этом боковые края токоприемного элемента 314 расположены выше центральной зоны токоприемного элемента 314. Форма сваренной зоны донной складки пакета 100 определяется формой токоприемного элемента 314, в результате чего представленный токоприемный элемент 314 выполнен с конфигурацией, обеспечивающей получение криволинейного сварного шва донной складки. Этот криволинейный сварной шов донной складки изгибается вверх по направлению к обеим боковым сторонам каждого пакета 100 к тройной точке, которая имеется на каждом из боковых краев пакета 100. Над тройной точкой первая стенка 101 и вторая стенка 102 находятся в непосредственном контакте друг с другом, и под тройной точкой две части донной складки расположены между первой стенкой 101 и второй стенкой 102.
Каждая из губок 31 выполнена с токоприемным элементом 314, который содержит электропроводящий материал и имеет заднюю сторону, обращенную в сторону от соответствующей передней поверхности 311. Кроме того, каждая губка 31 содержит индуктор 315, который электрически изолирован от токоприемного элемента 314. Индуктор 315 содержит две удлиненные части 316 индуктора, которые проходят вдоль соответствующей передней поверхности 311 рядом с задней стороной токоприемного элемента 314. Индуктор 315 является более широким, чем токоприемный элемент 314, и выступает за токоприемный элемент 314 на его боковых краях, при этом показаны две параллельные части 316 индуктора.
Станция 30 сварки нижних зон содержит источник 36 высокочастотного электрического тока, который соединен с индуктором 315 каждой из первых губок 31, 31’ и вторых губок 22, 32’ станции 30 сварки нижних зон посредством соответствующих соединительных зажимов 317. Станция 30 сварки нижних зон выполнена с такой конфигурацией, что в цикле импульсной сварки ее источник 36 электрического тока приводится в действие для временной подачи высокочастотного электрического тока в индукторы 315 станции 30 сварки нижних зон, посредством чего индукторы 315 создают высокочастотное электромагнитное поле. Высокочастотное электромагнитное поле индуцирует вихревые токи в соответствующем токоприемном элементе 314, генерирующем тепловой импульс, который излучается токоприемным элементом 314. Тепловые импульсы обеспечивают приваривание нижних зон стенок 101, 102 друг к другу для формирования сварных швов нижних зон, например, сварных швов донных складок пакетов 100.
Губки 31 станции 30 сварки нижних зон выполнены с такой конфигурацией, например, имеют такую длину (L), соответствующую ширине пакетов, например, если смотреть вдоль траектории (Т), что вся несоединенная зона донной складки пакета 100 подвергается сварке в одном цикле посредством работы губок 31.
Губка 31 для сварки нижних зон охлаждается посредством охлаждающего устройства 34 станции 30 сварки нижних зон и содержит два канала 318 охлаждения, например, один входной канал для направления охладителя к губке 31 и один выходной канал для направления охладителя из губки 31. Охлаждающее устройство 34 содержит неподвижно установленную насосную и теплообменную систему, которая соединена с каналами 318 охлаждения, и охлаждающее устройство 34 выполнено с возможностью обеспечения непрерывной циркуляции охладителя, например, воды, по каналам 318 охлаждения, например, во время всего цикла импульсной сварки.
Частота электрического тока, подаваемого в индукторы 115, 125, 215, 225, 315, 325, составляет от 100 кГц до 1 МГц, например, от 250 кГц до 750 кГц.
Величина электрического тока, подаваемого в индукторы 115, 125, 215, 225, 315, 325, составляет от 20 А до 600 А.
Электрический ток подают в индукторы 115, 125, 215, 225, 315, 325 при напряжении с величиной от 40 В до 500 В.
Каждая станция 10, 20, 30 сварки выполнена с возможностью обеспечения импульса для термосварки посредством ее токоприемного элемента 114, 124, 214, 224, 314, 324.
Термосвариваемый пленочный материал предпочтительно представляет собой свободный от металла, пленочный материал, например, пленку из одного полимера, имеющую множество слоев, которые состоят из полиэтилена (ПЭ), например, полиэтилена низкой плотности (ПЭНП).
В пленочном материале предпочтительно отсутствует какой-либо металлический слой. Однако пленочный материал может включать в себя неметаллический барьерный слой, например, слой из этиленвинилового спирта (EVOH) в качестве барьера для кислорода. Например, слой из EVOH предусмотрен в виде промежуточного слоя между наружным и внутренним слоями из полиэтилена (ПЭ).
Приспособление 150 предпочтительно отформовано из полимера того же типа, что и полимер стенок 101, 102 пакета 100, для улучшения рециклинга, например, отформовано из полиэтиленового (ПЭ) материала, например, из полиэтилена низкой плотности (ПЭНП).
Разность температуры теплового импульса и температуры сварки, например, температуры плавления термосвариваемого пленочного материала и/или приспособления 150, упоминается как дельта-Т или дельта-температура. Дельта-Т предпочтительно составляет менее 200°С, предпочтительно менее 100°С, например, менее 50°С.
В реализуемом на практике варианте осуществления при стенках 101, 102, образованных из полиэтилена низкой плотности (ПЭНП), имеющего температуру плавления, составляющую приблизительно 110°С, температура теплового импульса задана составляющей менее 300°С, предпочтительно менее 200°С, например, равной 150°С.
Пленочный материал может быть подвергнут предварительному нанесению печати, при этом, например, поверхностный печатный рисунок предусмотрен, например, на стороне, с которой входят в контакт соответствующие губки 11, 12, 21, 22, 31, 32 станций 10, 20, 30 сварки, имеющие токоприемные элементы 114, 124, 214, 224, 314, 324. Как разъяснено, подход согласно изобретению не вызывает отрицательного воздействия на печатный рисунок на пленке.
В вариантах осуществления длительность теплового импульса составляет от 10 до 1000 миллисекунд, например, от 20 до 500 миллисекунд, например, от 75 до 400 миллисекунд. Станции 10, 20, 30 сварки могут различаться по длительности теплового импульса, как разъяснено в данном документе.
Цикл включает этап охлаждения в положении зажима, следующий непосредственно за этапом действия теплового импульса, при этом в течение указанного этапа охлаждения в положении зажима губки 11, 12, 21, 22, 31, 32 удерживаются в положении зажима. В реализуемых на практике вариантах осуществления этап охлаждения в положении зажима может иметь длительность от 200 до 800 миллисекунд, например, от 300 до 600 миллисекунд. Станции 10, 20, 30 сварки могут различаться по длительности этапа охлаждения в положении зажима, как разъяснено в данном документе.
В сварочной системе 1 для каждой из станций 10, 20, 30 сварки длительность теплового импульса и длительность этапа охлаждения в положении зажима могут быть заданы независимо.
Фиг.11 показывает схематическое изображение сварочной системы 1, показанной на фиг.1 и описанной выше, при этом станция перфорирования и станция обрезки исключены.
Сварочная система 1 содержит блок 6 управления, который взаимодействует со станциями 10, 20, 30 сварки, например, электрически соединен со станциями 10, 20, 30 сварки. Блок 6 управления выполнен с возможностью управления термосваркой независимо для каждой из станций 10, 20, 30 сварки посредством ее по меньшей мере одного токоприемного элемента 114, 124, 214, 224, 314, 324, например, для регулирования величины и/или длительности теплового импульса. Кроме того, блок 6 управления выполнен с возможностью управления приводным устройством 13, 23, 33 независимо для каждой из станций 10, 20, 30 сварки для обеспечения перемещения первых губок 11, 21, 31 и вторых губок 12, 22, 32 друг относительно друга между положением раскрытия и положением зажима для регулирования длительности зажима, например, для регулирования длительности охлаждения в положении зажима.
Блок 6 управления в сварочной системе 1 выполнен с возможностью регулирования импульсного нагрева и/или охлаждения для каждой из станций 10, 20, 30 сварки, что обеспечивает возможность точного регулирования профиля температур во время цикла импульсной сварки и что может привести к получению надежного и воспроизводимого сварного шва, образуемого посредством каждой из станций 10, 20, 30 сварки. Каждый параметр каждой станции 10, 20, 30 сварки, например, ток, подаваемый в индуктор для генерирования импульса для термосварки, длительность импульса для термосварки, температура охладителя, скорость охлаждения, длительность охлаждения в положении зажима, усилие зажима, длительность зажима и/или длительность обратного перемещения губок 11, 12, 21, 22, 31, 32, может регулироваться отдельно и независимо от скорости, с которой наложенные друг на друга стенки 101, 102 из термосвариваемого пленочного материала перемещаются вдоль станций 10, 20, 30 сварки, и независимо от общей длительности цикла, представляющего собой полный цикл импульсной сварки.
Блок 6 управления взаимодействует с приводным устройством 13, 23, 33 каждой станции 10, 20, 30 сварки и выполнен с возможностью управления приводным устройством 13, 23, 33 независимо для каждой из станций 10, 20, 30 сварки для удерживания первых губок 11, 21, 31 и вторых губок 12, 22, 32 в положении раскрытия и/или положении зажима в течение определенного заданного промежутка времени.
Кроме того, блок 6 управления выполнен с возможностью управления приводным устройством 13, 23, 33 независимо для каждой из станций 10, 20, 30 сварки для приложения заданного усилия зажима между первыми губками 11, 21, 31 и вторыми губками 12, 22, 32 в положении зажима. Блок 6 управления выполнен с возможностью независимого определения для каждой из станций 10, 20, 30 сварки того, при каком усилии зажима следует удерживать губки в положении зажима. Для одной из станций сварки данная заданная величина усилия зажима может быть больше, чем для другой из станций сварки, что означает, что повышается гибкость при сварке множества разных типов пакетов 100.
Блок 6 управления взаимодействует с каждым охлаждающим устройством 14, 24, 34 и выполнен с возможностью регулирования охлаждения независимо для каждой из станций 10, 20, 30 сварки посредством ее охлаждающего устройства 14, 24, 34.
Каждая станция 10, 20, 30 сварки содержит датчик температуры в ее первой губке 11, 21, 31 и ее второй губке 12, 22, 32, который соединен с блоком 6 управления и выполнен с возможностью измерения фактической температуры и выдачи данных по фактической температуре соответствующей губки 11, 12, 21, 22, 31, 32. Блок 6 управления выполнен с возможностью регулирования нагрева и/или охлаждения на основе выходного сигнала датчиков температуры. Датчики температуры выполнены с возможностью выдачи максимальных значений температуры губок 11, 12, 21, 22, 31, 32, показывающих, например, максимальное значение температуры губок для каждого из циклов импульсной сварки. Блок 6 управления выполнен с возможностью увеличения количества подводимого тепла посредством соответствующего токоприемного элемента губки 11, 12, 21, 22, 31, 32 при обнаружении того, что температура данной губки ниже заданного уровня температуры, или уменьшения количества подводимого тепла, когда температура губки слишком высокая.
Блок 6 управления выполнен с возможностью регулирования температуры и скорости потока охладителя, циркулирующего вдоль соответствующих губок 11, 12, 21, 22, 31, 32, например, на основе выходного сигнала датчиков температуры, предусмотренных в губках 11, 12, 21, 22, 31, 32. Посредством регулирования температуры и скорости потока блок 6 управления может регулировать охлаждающую способность охлаждающих устройств 14, 24, 34, например, для обеспечения профиля охлаждения, который подходит оптимальным образом для типа сварного шва, который должен быть образован.
Каждое охлаждающее устройство 14, 24, 34 содержит датчик температуры охладителя, предназначенный для измерения фактической температуры охладителя и выдачи данных по фактической температуре охладителя в охлаждающем устройстве 14, 24, 34, и содержит датчик потока охладителя, предназначенный для измерения и выдачи данных по скорости потока охладителя в охлаждающем устройстве 14, 24, 34. Блок 6 управления соединен с этими датчиками температуры охладителя и датчиками потока охладителя и, кроме того, выполнен с возможностью регулирования температуры и скорости потока охладителя, циркулирующего вдоль соответствующих губок 11, 12, 21, 22, 31, 32, в зависимости от выходного сигнала датчиков температуры охладителя и датчиков потока охладителя. Блок 6 управления выполнен с возможностью принятия решения по снижению температуры охладителя, который нагнетается по направлению к соответствующей губке, или увеличению скорости потока охладителя, подаваемого к соответствующей губке, при обнаружении того, что температура охладителя превышает заданный уровень температуры.
Блок 6 управления взаимодействует с источником 16, 26, 36 электрического тока, предусмотренным на каждой станции 10, 20, 30 сварки, и выполнен с возможностью регулирования тока, подаваемого в индуктор 115, 215, 315, независимо и отдельно для каждой из станций 10, 20, 30 сварки, например, в зависимости от выходного сигнала датчиков температуры в губках 11, 12, 21, 22, 31, 32. Регулирование работы источников 16, 26, 36 электрического тока может включать регулирование величины тока, продолжительности подачи тока и/или частоты тока для регулирования электромагнитного поля, создаваемого соответствующим индуктором 115, 215, 315, посредством чего регулируются индуцированные вихревые токи и тепловой импульс от соответствующего токоприемного элемента 114, 214, 314.
Блок 6 управления может быть выполнен с возможностью управления источниками 16, 26, 36 высокочастотного тока с учетом предварительного нагрева губок 11, 12, 21, 22, 31, 32. Блок 6 управления выполнен с возможностью регулирования предварительного нагрева посредством токоприемных элементов 114, 214, 314 до того, как губки 11, 12, 21, 22, 31, 32 будут перемещены в положение зажима, и/или регулирования предварительного нагрева посредством токоприемных элементов 114, 214, 314, когда губки 11, 12, 21, 22, 31, 32 находятся в положении зажима.
Блок 6 управления взаимодействует с устройством 15, 25, 35 для обеспечения перемещения, предусмотренным на каждой станции 10, 20, 30 сварки, и выполнен с возможностью управления устройством 15, 25, 35 для обеспечения перемещения независимо для каждой из станций 10, 20, 30 сварки для обеспечения перемещения первых губок 11, 21, 31 и вторых губок 12, 22, 32 синхронно с непрерывно перемещающимися стенками 101, 102. Данное независимое управление каждым устройством 15, 25, 35 для обеспечения перемещения создает возможность перемещения каждого комплекта губок 11, 12, 21, 22, 31, 32 каждой соответствующей станции 10, 20, 30 сварки вместе со стенками 101, 102 при разной длине хода.
Блок 6 управления выполнен с возможностью управления устройством 15 для обеспечения перемещения, предусмотренным на первой станции 10 сварки, устройством 25 для обеспечения перемещения, предусмотренным на второй станции 20 сварки, и устройством 35 для обеспечения, предусмотренным на третьей станции 30 сварки, для регулирования положения первой губки 11 и второй губки 12 первой станции 10 сварки относительно положения первой губки 21 и второй губки 22 второй станции 20 сварки и/или относительно положения первой губки 31 и второй губки 32 третьей станции 30 сварки для регулирования расстояния между ними вдоль прямолинейной траектории (Т).
Каждая станция 10, 20, 30 сварки содержит датчик положения, например, оптический датчик положения, в ее первой губке 11, 21, 31 и ее второй губке 12, 22, 32, который соединен с блоком 6 управления и выполнен с возможностью определения положения соответствующей губки 11, 12, 21, 22, 31, 32 и выдачи данных по положению соответствующей губки 11, 12, 21, 22, 31, 32, например, относительно фиксированной базы и относительно стенок 101, 102 из термосвариваемого пленочного материала. Блок 6 управления выполнен с возможностью управления устройствами 15, 25, 35 для обеспечения перемещения на основе выходного сигнала датчиков положения.
Блок 6 управления взаимодействует с электродвигателем 62 станции 60 приведения в движение пленочного материала и выполнен с возможностью управления приведением в действие электродвигателя 62 для инициирования или прекращения вращения данных одного или более роликов 61 для приведения в движение пленки и для регулирования скорости, с которой ролики 61 приводятся во вращение посредством электродвигателя 62, например, для регулирования тянущего усилия, которое действует на стенки 101, 102 из пленочного материала, и размотки рулона с пленочным материалом на станции 40 для манипуляций с рулонами.
Блок 6 управления соединен с приводным устройством 73 станции 70 разрезания и выполнен с возможностью регулирования перемещения режущих ножей 71, 72 посредством приводного устройства 73 для управления разрезанием стенок 101, 102 из пленочного материала для получения разделенных отдельных пакетов 100.
Кроме того, блок 6 управления соединен с устройством 75 для обеспечения перемещения, предусмотренным на станции 70 разрезания, и выполнен с возможностью управления устройством 75 для обеспечения перемещения для обеспечения перемещения ножей 71, 72 станции 70 разрезания синхронно с непрерывно перемещающимися пакетами 100. Управление перемещением на станции 70 разрезания может осуществляться отдельно для обеспечения соответствия скорости перемещающихся пакетов 100, что позволяет разрезать множество разных типов пакетов 100 посредством одной и той же станции 70 разрезания.
Блок 6 управления выполнен с возможностью управления посредством механизма управления с обратной связью, так что значения, измеренные во время первого цикла импульсной сварки, образуют основу для регулирования импульсного нагрева, охлаждения и перемещения губок 11, 12, 21, 22, 31, 32 для последующих циклов импульсной сварки. Посредством этого параметры, измеренные во время более ранних циклов импульсной сварки, используются в качестве основы для управления более поздними циклами импульсной сварки.
Кроме того, блок 6 управления выполнен с возможностью записи параметров сварки, например, одного или более фактических настроечных параметров для импульсного нагрева, охлаждения или перемещения губок 11, 12, 21, 22, 31, 32. Посредством записи параметров сварки впоследствии может быть обеспечена возможность выяснения того, какой сварной шов, например, какого пакета 100, был выполнен при каких определенных настройках.
Блок 6 управления предусмотрен с памятью 7, в которой для множества разных конфигураций сварных швов, например, для множества разных типов пакетов 100 хранится соответствующий набор данных, отображающий настройки для токоприемных элементов 114, 214, 314, нагреваемых посредством источников 16, 26, 36 электрического тока, для охлаждающих устройств 14, 24, 34, для приводных устройств 23, 23, 33, 73 и для устройств 15, 25, 35, 75 для обеспечения перемещения. Для каждой из разных конфигураций сварных швов набор данных содержит некоторый профиль параметров для каждой станции 10, 20, 30 сварки. Параметры включают температуру сварки, скорость нагрева и длительность нагрева для каждого токоприемного элемента 114, 214, 314, температуру охлаждения, скорость охлаждения и длительность охлаждения для каждого охлаждающего устройства 14, 24, 34, усилие зажима, длительность зажима и данные по операции разрезания для каждого приводного устройства 13, 23, 33, 73 и ускорения, скорости, исходные положения, положения останова и длительность обратного перемещения губок 11, 12, 21, 22, 31, 32 или ножей 71, 72 для каждого устройства 15, 25, 35, 75 для обеспечения перемещения.
Сварочная система 1 дополнительно содержит сенсорный экран 8, выполненный с возможностью отображения на нем выбранной конфигурации сварного шва в графическом виде, например, в виде графического изображения или графических изображений/графика или графиков, показывающих размеры и температуры. Дисплей с сенсорным экраном 8 позволяет оператору машины просмотреть соответствующие параметры и может обеспечить возможность удобной проверки того, настроена ли сварочная система 1 правильным образом, например, для обеспечения корректной конфигурации сварного шва.
Кроме того, сенсорный экран 8 позволяет оператору машины выбрать конфигурацию сварного шва, например, тип пакета, при этом блок 6 управления выполнен с возможностью выбора надлежащего набора данных соответствующим образом после выбора конфигурации сварного шва оператором. Это способствует гибкости сварочной системы 1 и обеспечивает возможность удобного переключения между параметрами для множества разных типов пакетов 100, которые все имеют разные параметры импульсного нагрева, охлаждения, приводных устройств 13, 23, 33, 73 и устройств 15, 25, 35, 75 для обеспечения перемещения и которые все подлежат сварке посредством одной и той же сварочной системы 1, и при этом не требуются сложные модификации сварочной системы 1. Отсутствует необходимость в смене губок 11, 12, 21, 22, 31, 32 при переключении между разными конфигурациями сварных швов, поскольку все параметры задаются/настраиваются автоматически посредством блока 6 управления.
На фиг.12 импульсная сварка верхних краевых зон первой стенки 101 пакета и второй стенки 102 пакета показана схематически посредством этапов (а)-(е).
В показанном варианте осуществления станция 200 сварки содержит первую губку 210 и вторую губку 220. Во время изготовления пакетов стенки 101, 102 пакетов непрерывно перемещаются вдоль прямолинейной траектории (Т) слева направо на фиг.12, например, с постоянной скоростью. Например, на практике непрерывная лента, имеющая две противоположные стенки из термосвариваемого пленочного материала, например, с донной складкой, под действием тянущего усилия перемещается вдоль прямолинейной траектории между губками 210, 220 сварочного устройства. Следовательно, стенки 101, 102 пакета, подлежащего изготовлению, по-прежнему соединены со стенками примыкающих пакетов, например, в виде ленты из пакетов, еще соединенных друг с другом.
Станция 200 сварки выполнена с возможностью обеспечения перемещения вместе со стенками 101, 102 пакета вдоль прямолинейной траектории (Т) по меньшей мере во время цикла сварки, например, когда стенки 101, 102 зажаты между губками 210, 220.
Цикл начинается на этапе (а), показанном с левой стороны фиг.12. Первая губка 210 и вторая губка 220 сначала находятся в положении, в котором они удалены от стенок 101, 102 пакета, которые могут быть до некоторой степени «разведены» в верхней зоне.
При приведении в действие первого приводного устройства 201 первая губка 210 перемещается по направлению к ее положению зажима, при этом первая губка 210 входит в контакт с первой стенкой 101 пакета. Аналогичным образом вторая губка 220 перемещается по направлению к ее положению зажима посредством второго приводного устройства 202, при этом вторая губка 220 входит в контакт со второй стенкой 102 пакета. В соответствующих положениях зажима первая стенка 101 пакета и вторая стенка 102 пакета слегка прижимаются друг к другу в зоне шва, который должен быть образован вдоль верхнего края. Зажим является слабым, поскольку в процессе сварки не предусмотрено никакого давления.
Далее, во время этапа (b) губки 210, 220 остаются в их соответствующих положениях зажима и перемещаются вместе со стенками 101, 102 пакета. Этап (b) представляет собой этап импульсной сварки, во время которого электромагнитное поле создается в первом индукторе 211 и во втором индукторе 221 для создания соответствующих тепловых импульсов в первом токоприемнике 212 и во втором токоприемнике 222.
Под влиянием тепловых импульсов первая стенка 101 пакета и вторая стенка 102 пакета локально сплавляются друг с другом вдоль шва для приваривания стенок 101, 102 пакета друг к другу.
Во время этапа (с) тепловые импульсы больше не создаются, поскольку питание больше не подается индукторам, но губки 210, 220 остаются в их положениях зажима. Обеспечивается циркуляция охлаждающей текучей среды по каналам 214 в губках 210, 220. Этот подвод охлаждающей текучей среды может продолжаться во время всех этапов (а)-(е) процесса. Соответственно, тепло также отводится от пакета 100, подвергнутого сварке.
Во время этапа (d) первая губка 210 и вторая губка 220 перемещаются в сторону друг от друга в положение раскрытия. Пакет 100, подвергнутый сварке, по существу может быть захвачен дополнительным манипуляционным устройством для обеспечения возможности его дальнейшей обработки, такой как упаковывание. После перемещения губок друг от друга губки 210, 220 снова будут расположены на расстоянии друг от друга.
В завершение во время этапа (е) первая губка 210 и вторая губка 220 перемещаются обратно по направлению к их исходному положению. Это перемещение может происходить в направлении, противоположном направлению прямолинейной траектории (Т), для обеспечения размещения губок 210, 220 в их исходных положениях, аналогичных их положениям в начале этапа (а).
После перемещения губок 210, 220 обратно во время этапа (е) цикл повторяется, начиная снова с этапа (а).
Следует понимать, что траектория перемещения губок 210, 220 может иметь любую соответствующую форму, например, круглую, овальную, прямолинейную и т.д.
Например, губки 210, 220 установлены на опоре, совершающей возвратно-поступательное движение, которая совершает возвратно-поступательное движение в направлении, параллельном направлению транспортирования. Циркуляция охлаждающей жидкости вдоль губок может быть обеспечена посредством гибких шлангов.
На фиг.13 показано, что губка 11 станции 10 для приваривания приспособлений содержит индуктор 115 с одной парой удлиненных частей 115а, b индуктора, которые параллельны друг другу и отделены друг от друга в вертикальном направлении посредством горизонтальной щели 115с. Данные две части индуктора расположены вблизи задней стороны токоприемного элемента 114.
В варианте осуществления удлиненные части 115а, b индуктора изготовлены из металла, например, из меди.
На фиг.13 показано, что данная по меньшей мере одна удлиненная часть 115а, b индуктора представляет собой часть индуктора со сплошным сечением, выполненная из металла или другого материала предпочтительно с высокой проводимостью, например, предпочтительно изготовленная из меди. Данная конструкция позволяет избежать чрезмерных изменений плотности тока в части индуктора и, тем самым, нежелательного изменения создаваемого поля, например, в отличие от части индуктора, полой внутри.
На фиг.13 показано, что данная по меньшей мере одна удлиненная часть 115а, b индуктора имеет постоянное сечение, предпочтительно сплошное сечение, на ее длине вдоль фасонной передней поверхности соответствующей губки 11. Данная конструкция позволяет избежать чрезмерных изменений плотности тока в части индуктора, которые в противном случае могли бы возникать в местах, в которых изменяется сечение, и, тем самым, избежать нежелательного изменения создаваемого поля.
На фиг.13 показано, что удлиненная часть 115а, b индуктора с постоянным сечением имеет, если смотреть на виде сверху губки 11, форму, соответствующую фасонной передней поверхности губки, и обеспечивает сохранение постоянного расстояния между токоприемным элементом 114 и удлиненной частью 115а, b индуктора. Эта конструкция повышает равномерность тепловыделения в токоприемном элементе.
В альтернативных вариантах осуществления индуктор может иметь непостоянное сечение, например, он может иметь в определенном месте сечение с шириной, которая меньше ширины номинального сечения, для локального увеличения плотности высокочастотного электрического тока с целью локального увеличения величины теплового импульса, излучаемого токоприемным элементом.
В вариантах осуществления расстояние между индуктором и токоприемным элементом в определенном месте может отличаться от постоянного, например, номинального расстояния между индуктором и токоприемным элементом. При меньшем расстоянии в определенном месте, например, электромагнитное поле в токоприемнике локально усиливается для локального увеличения величины теплового импульса, излучаемого токоприемным элементом.
Горизонтальная щель на фиг.13 может представлять собой воздушный зазор или щель, заполненную электроизоляционным материалом.
В вариантах осуществления указанная щель 115с между соседними частями 115а, b индуктора, которые расположены одна над другой, имеет высоту от 0,01 до 5 мм, более предпочтительно от 0,1 до 2 мм.
Наличие щели 115с между параллельными удлиненными частями 115а, b индуктора обеспечивает возможность желательной концентрации поля, создаваемого индуктором губки, в токоприемном элементе 114. Это проиллюстрировано на фиг.16А, В и С.
Фиг.16В иллюстрирует напряженность и распределение поля, если смотреть сверху на переднюю сторону губки, при этом поле обозначено Fld и показано относительно индуктора 115 и токоприемника 114.
Фиг.16С иллюстрирует напряженность и распределение поля по фиг.16В на виде в перспективе.
Как разъяснено в данном документе, поле является довольно однородным, что обеспечивает повышение равномерности импульсного нагрева токоприемника 114 и, тем самым, повышение качества и надежности процесса сварки. В частности, избегают чрезмерных колебаний температур, которым подвергается пленочный материал и которые в противном случае возникли бы, если бы поле было неоднородным.
На фиг.13 показано, что токоприемный элемент 114 проходит поверх горизонтальной щели 115с, имеющейся между параллельными частями 115а, b индуктора, если смотреть на виде передней поверхности 111 губки 11.
На фиг.13 показано, что токоприемный элемент 114 проходит поверх щели 115с, имеющейся между параллельными удлиненными частями 115а, b индуктора, если смотреть на виде передней поверхности 111 губки 11, и перекрывает на указанном виде каждую из параллельных частей 115а, b индуктора.
На фиг.13 показано, что токоприемный элемент 114 выполнен в виде одной полоски, которая проходит поверх щели 115с, имеющейся между параллельными удлиненными частями 115а, b индуктора, и перекрывает на указанном виде каждую из параллельных частей 115а, b индуктора.
На фиг.13 показано, что токоприемный элемент 114, имеющий форму полоски, имеет верхний край и нижний край, ограничивающие высоту полоски, при этом высота полоски составляет по меньшей мере 50% от высоты одной пары частей 115а, b индуктора, включая щель 115с, которые расположены рядом с задней стороной полоски одна над другой, например, составляет от 75% до 125% от указанной высоты, например, приблизительно 100% от указанной высоты.
На фиг.13 показано, что токоприемный элемент 114, имеющий форму полоски, имеет верхний край и нижний край, ограничивающие высоту полоски, при этом индуктор губки содержит некоторое число, например, множество частей 115а, b индуктора, каждая из которых проходит вдоль задней стороны токоприемного элемента. В данном случае высота полоски предпочтительно является самое большее такой же, как высота данного числа частей индуктора, то есть одной или более частей индуктора, при этом верхний край и нижний край полоски предпочтительно не выступают над и под данными одной или более частями индуктора.
На фиг.13 показано, что индуктор губки 11 выполнен в виде пары соседних и параллельных частей 115а, b индуктора, расположенных рядом с задней стороной токоприемного элемента 114, при этом ток течет в противоположных направлениях через данные части индуктора.
На фиг.13 показано, что индуктор 115 губки 11 содержит C-образный индукторный элемент, имеющий параллельные первую и вторую части индуктора, последовательно соединенные друг с другом на одном конце индуктора, определяемом в аксиальном направлении, например, посредством соединительной части 115d, образующей одно целое с данными частями индуктора, при этом свободные концы частей индуктора имеют клеммные зажимы для электрического соединения с источником тока. Соединительная часть 115d предпочтительно расположена снаружи зоны, в которой расположен токоприемный элемент 114, поскольку соединительная часть 115d, скорее всего, будет демонстрировать эффекты, обусловленные неоднородным полем, которые могут привести к неравномерности нагрева токоприемного элемента.
На фиг.13 показано, что индуктор 115 губки 11 содержит C-образный индукторный элемент, имеющий параллельные первую и вторую части 115а, b индуктора, последовательно соединенные друг с другом и расположенные одна над другой, при этом данные части индуктора разделены горизонтальной щелью 115с, например, воздушным зазором или щелью, заполненной электроизоляционным материалом.
На фиг.13 показано, что индуктор 115 губки 11 содержит множество удлиненных частей, например, только две удлиненные части 115а, b индуктора, расположенные параллельно друг другу и расположенные одна над другой за токоприемным элементом 114.
В варианте осуществления данная по меньшей мере одна удлиненная часть 115а, b индуктора имеет толщину “t”, составляющую от 1,0 до 4,0 мм, например, от 1,5 до 3,0 мм, если смотреть в направлении, перпендикулярном к передней поверхности губки. Ограниченная толщина индукторного элемента обеспечивает улучшение охлаждение губки, в том числе индуктора губки, поскольку, например, один или более каналов для охлаждающей текучей среды предпочтительно расположены вблизи задней стороны данного по меньшей мере одного индукторного элемента.
В варианте осуществления данная по меньшей мере одна удлиненная часть 115а, b индуктора имеет прямоугольное поперечное сечение с высотой “h”, которая больше толщины “t” данной части индуктора. Данная конструкция позволяет ограничить толщину, что обеспечивает возможность эффективного охлаждения.
На фиг.14 показано, что каждая губка может быть выполнена с одним или более каналами 118 для охлаждающей текучей среды, при этом охлаждающая текучая среда представляет собой, например, охлаждающую жидкость, например, воду, пропускаемую по каналам 118 для охлаждающей текучей среды, например, посредством использования насосного агрегата, при этом контур для охлаждающей жидкости представляет собой замкнутый контур, включающий в себя теплообменник, выполненный с возможностью отвода тепла от охлаждающей жидкости.
Предпочтительно никакая охлаждающая текучая среда не проходит в зоне между индуктором 115 и токоприемником 114, поскольку это привело бы к чрезмерному увеличению расстояния между ними и к снижению эффективности импульсного нагрева, вызываемого полем. Следует понимать, что с учетом желательного размещения токоприемного элемента 114 очень близко к передней поверхности 111 губки 11 на практике отсутствует место для какого-либо канала охлаждения в указанной зоне. Таким образом, в реализуемых на практике вариантах осуществления охлаждение губки 11 предпочтительно выполняется посредством использования регулируемого потока охлаждающей текучей среды, например, жидкости, по одному или более каналам 118, которые расположены за частями 115а, b индуктора и предпочтительно в непосредственно близости к ним.
В варианте осуществления по меньшей мере один канал 118 для охлаждающей текучей среды проходит вдоль данной по меньшей мере одной части 115а, b индуктора, которая проходит вдоль задней стороны токоприемного элемента 114.
Предпочтительно, чтобы система 1 была выполнена с такой конфигурацией, чтобы охлаждение губок выполнялось во время всего цикла импульсной сварки, следовательно, также во время создания теплового импульса, которое происходит настолько быстро, что охлаждение по существу не оказывает отрицательного влияния на него. В другой конфигурации охлаждение может прерываться или уменьшаться в момент теплового импульса.
В варианте осуществления токоприемный элемент 114 изготовлен из металлического материала, например, из металла или металлического сплава, например, из тонкой металлической полоски.
Например, токоприемный элемент 114 изготовлен из алюминия, никеля, серебра, нержавеющей стали, молибдена и/или хромоникелевого сплава или содержит алюминий, никель, серебро, нержавеющую сталь, молибден и/или хромоникелевый сплав.
На фиг.13 показано, что токоприемный элемент 114 выполнен в виде полоски, имеющей противоположные переднюю и заднюю основные поверхности, которые ограничивают толщину полоски между ними. В варианте осуществления толщина токоприемного элемента 114 является постоянной на всей протяженности полоски
В вариантах осуществления толщина токоприемного элемента может отличаться в определенном месте от номинальной толщины. Например, токоприемный элемент может иметь утолщенную часть рядом с его задней поверхностью, например, обращенной в сторону от передней поверхности губки, для локального увеличения напряженности электромагнитного поля в токоприемном элементе с целью локального увеличения величины теплового импульса, который излучается токоприемным элементом.
На фиг.13 показано, что токоприемный элемент 114 выполнен в виде плоской полоски, при этом наиболее предпочтительно, если губка имеет один токоприемный элемент в виде плоской полоски. Данная конструкция в виде плоской полоски особенно предпочтительна для обработки пластиковых приспособлений, которые имеют прикрепляемую часть с плоскими и предпочтительно гладкими поверхностями для сварки.
На фиг.13 показано, что токоприемный элемент 114 представляет собой полоску, например, из металла, например, из алюминия, при этом высота полоски составляет от 3 до 10 миллиметров, например, от 4 до 8 миллиметров. На фиг.13 показано, что полоска имеет постоянную высоту на всей ее длине.
В альтернативном варианте осуществления высота токоприемного элемента может быть непостоянной. Например, нижний край токоприемного элемента в губке станции приваривания приспособлений может быть изогнут вверх в центральной части, например, в части, которая выполнена с возможностью прилегания к прикрепляемой части приспособления во время использования, для обеспечения меньшей передачи тепла нижнему краю прикрепляемой части и воздуху под ним. Это увеличивает скорость, с которой сварной шов может быть охлажден, поскольку в противном случае воздух действовал бы в качестве изолятора, уменьшая, например, скорость охлаждения.
На фиг.13 показано, что токоприемный элемент 114 в виде полоски не имеет отверстий на его протяженности.
На фиг.13 показано, что губка 11 предусмотрена с одним непрерывным токоприемным элементом 114, выполненным в виде полоски, например, из металла.
На фиг.13 показано, что токоприемный элемент 114, выполненный, например, в виде полоски, имеет толщину от 0,01 до 5 мм, предпочтительно от 0,05 до 2 мм, более предпочтительно от 0,08 до 0,8 мм, например, от 0,08 до 0,5 мм. Как правило, считается желательным наличие минимальной толщины токоприемного элемента с учетом стремления быстро охладить губку, включающую в себя индуктор и токоприемник, после окончания действия теплового импульса. Конструкция токоприемника с малой толщиной способствует реализации данного стремления. Следует отметить, что в отличие от устройства для импульсной сварки, упомянутого во введении, никакой электрический ток от источника тока не проходит через токоприемник, так что отсутствует необходимость в проектировании поперечного сечения таким, чтобы оно справлялось с таким потоком тока.
На фиг.13 показано, что губка 11 предусмотрена с одним непрерывным токоприемным элементом 114, выполненным в виде полоски, например, из металла, имеющей высоту полоски, составляющую от 3 до 10 мм, например, от 4 до 8 мм, и толщину от 0,08 до 0,8 мм, например, от 0,08 до 0,5 мм. Полоска изготовлена, например, из алюминиевого материала.
На фиг.13 и 16А-С показано, что губка 11 выполнена таким образом, что высокочастотное электромагнитное поле, создаваемое индуктором 115, вызывает главным образом очень быстрое тепловыделение в переднем поверхностном слое токоприемного элемента 114 вследствие так называемого поверхностного эффекта. Поверхностный эффект (скин-эффект) представляет собой тенденцию к распределению переменного электрического тока в проводнике таким образом, что плотность тока является наибольшей рядом с поверхностью проводника и уменьшается экспоненциально на большей глубине проводника. При высоких частотах глубина скин-эффекта становится меньше. Эта глубина может составлять, например, 0,15 мм для алюминиевого токоприемного элемента, если частота поля составляет 350 кГц. Предусмотрено, что толщина токоприемного элемента превышает данную глубину скин-эффекта, но не в слишком большой степени по соображениям, указанным в данном документе.
На фиг.13 показано, что минимальное расстояние между задней стороной токоприемного элемента 114 и соседними частями 115а, b индуктора составляет 0,025 мм или 0,05 мм, или 0,1 мм и максимальное расстояние между ними составляет 3,0 мм или 2,0 мм, или 1,0 мм. Минимальные величины данного расстояния предусмотрены главным образом с учетом обеспечения возможности эффективной электрической изоляции между частью (-ями) индуктора, с одной стороны, и токоприемным элементом, с другой стороны. Предусмотрено, что в вариантах осуществления данный зазор заполнен только электроизоляционным материалом. Максимальная величина данного расстояния предусмотрена главным образом с учетом наличия части (-ей) индуктора в непосредственной близости к задней стороне токоприемного элемента, при этом предпочтительно максимальное расстояние, составляющее 1,0 мм. В реализуемом на практике варианте осуществления это расстояние может составлять 0,05 мм. Таким образом, в реализуемом на практике варианте осуществления данное расстояние может быть меньше толщины самого токоприемного элемента.
Весь зазор между задней стороной токоприемного элемента и соседней (-ими) частью (-ями) индуктора предпочтительно заполнен электроизоляционным материалом.
Фиг.14 иллюстрирует, что зазор между задней стороной токоприемного элемента 114 и соседней частью индуктора 115 заполнен одним или более слоями из электроизоляционной ленты, например, по меньшей мере слоем 119а из каптона (ленты на основе полиимидной пленки) и слоем 119b из тефлона, например, только одним слоем из каптоновой ленты и одним слоем из тефлоновой ленты.
В варианте осуществления электрическая изоляция между задней стороной токоприемного элемента и соседней (-ими) частью (-ями) индуктора имеет толщину в диапазоне между минимальным значением, составляющим 0,025 или 0,050, или 0,1 мм, и максимальным значением, составляющим самое больше 3,0 мм или 2,0 мм.
В варианте осуществления антиадгезионный слой 119с на передней стороне губки 11 выполнен в виде слоя из тефлоновой ленты. В другом варианте осуществления антиадгезионный слой может содержать стекло или тому подобное.
Фиг.14 иллюстрирует, что передняя поверхность токоприемного элемента 114 покрыта по меньшей мере одним слоем из электроизоляционного материала 119d, например, из каптона, например, из каптоновой ленты, например, имеющим толщину, составляющую от 0,01 до 0,05 мм, например, приблизительно 0,025 мм.
В варианте осуществления расстояние между передней поверхностью губки и токоприемным элементом составляет минимум 0,025 мм или 0,050 мм и максимум 2,0 мм или 1,0 мм, или 0,5 мм. В данном случае минимальное расстояние может определяться наличием антиадгезионного слоя 119с. Антиадгезионный слой может быть нанесен в виде покрытия, например, в виде стеклянного или тефлонового покрытия, на губку, например, на токоприемный элемент.
В варианте осуществления расстояние между передней поверхностью губки и токоприемным элементом заполнено по меньшей мере одним слоем, например, множеством слоев из электроизоляционного материала, например, из ленты, например, по меньшей мере слоем 119d из каптоновой ленты и слоем 119с из тефлоновой ленты в качестве антиадгезионного слоя, образующего переднюю поверхность губки, например, только одним слоем из каптоновой ленты и одним слоем из тефлоновой ленты.
На фиг.13 показано, что фасонная передняя поверхность губки 11 является гладкой в зоне контакта со стенками 101, 102 из пленочного материала, так что отсутствует какой-либо рельефный элемент, который вызывал бы локальное удерживание пленочного материала на удалении от передней поверхности, так что отсутствуют, например, одно или более ребер, один или более выступов и т.д. Данная конструкция является предпочтительной в сочетании с гладкой конструкцией привариваемых поверхностей прикрепляемой части 151. Гладкая зона контакта передней поверхности губок предпочтительно выполнена такой, чтобы она была параллельна привариваемой поверхности прикрепляемой части 151, которая подлежит присоединению к стенкам из пленочного материала.
На фиг.13 показано, что губки 11 выполнены с такой конфигурацией, например, имеют такую длину, что вся несоединенная краевая зона, в которой выливной элемент 150 вставлен, например, посредством элемента 93 системы 1, предназначенного для вставки, подвергается сварке в одном цикле при работе губок. Таким образом, обеспечиваются как фиксация выливного элемента 150 в краевой зоне, так и сварка всей краевой зоны для ее закрытия. Это позволяет избежать необходимости в дополнительных операциях сварки вдоль указанной краевой зоны.
На фиг.13 показано, что заглубленный участок поверхности каждой губки 11 является криволинейным на всей его протяженности в продольном направлении. В другом, более предпочтительном варианте осуществления заглубленный участок поверхности адаптирован к прикрепляемой части приспособления, имеющей ромбовидную форму. В данном случае заглубленный участок поверхности образован центральной криволинейной зоной, расположенной между двумя прямолинейными зонами. Данная конструкция обеспечивает возможность улучшенного плотного контакта между передней поверхностью губки и стенкой из пленки и приспособлением.
Показано, что обе губки 11 имеют основной корпус 11а, например, из пластика или керамического материала, например, из термостойкого материала, например, из полиэфирэфиркетона (ПЭЭК), на/в котором установлены токоприемный элемент и индуктор. Пластик или керамический материал выбран таким, чтобы он не оказывал отрицательного воздействия на поле, создаваемое индуктором, по меньшей мере не воздействовал нежелательным образом. Нитрид бора, нитрид алюминия, полифениленсульфид (PPS) и/или вулканизированные силиконовые материалы также могут рассматриваться как материалы для основного корпуса. В частности, нитрид бора может обеспечить хорошую теплопроводность, посредством чего обеспечивается возможность хорошего отвода тепла от токоприемного элемента к охлаждающему устройству, например, к охлаждающей текучей среде.
Один или более каналов 118 охлаждения выполнены, например, образованы посредством механической обработки, в основном корпусе губки, изготовленном, например, из ПЭЭК.
Например, одна или обе губки 11 имеют основной корпус 11а, имеющий переднюю сторону основного корпуса, на которой образованы одна или более канавок, в которых размещены данные одна или более частей индуктора. В вариантах осуществления токоприемный элемент расположен поверх передней стороны основного корпуса, как рассмотрено в данном документе в связи с данными одной или более частями индуктора. В данном случае один или более слоев из электроизоляционного материала, например, из каптона или тефлона, расположены между частью (-ями) индуктора и токоприемными элементами. Один или более дополнительных слоев из электроизоляционного материала, а также наружное антиадгезионное покрытие закреплены поверх токоприемного элемента со стороны передней поверхности губки.
Фиг.15 иллюстрирует губку 31 станции 30 сварки нижних зон, используемую в случае пакета 100 с одной или более боковыми складками, когда краевая зона, в которой должен быть образован сварной шов, может включать в себя так называемую тройную точку. В такой ситуации может быть предпочтительным выполнение упругого опорного слоя 319е, например, из вулканизированного силиконового каучука и/или тефлона, за токоприемным элементом 314, посредством чего обеспечивается возможность адаптации передней стороны губки к локальному изменению числа стенок из пленочного материала. Например, упругий слой 319е имеет толщину от 0,1 до 2,0 миллиметра. В данном случае следует понимать, что тонкий токоприемный элемент 314 может изгибаться для адаптации к локальному изменению числа стенок.
Изобретение относится к термосварке термосвариваемого пленочного материала. Предложена сварочная система для термосварки наложенных друг на друга стенок из термосвариваемого пленочного материала, например, при изготовлении пакетов. Сварочная система содержит две или более станции сварки, расположенные последовательно вдоль прямолинейной траектории для наложенных друг на друга стенок, выдаваемых из загрузочной секции. Каждая станция сварки содержит сварочное устройство с первой и второй губками и приводное устройство для обеспечения перемещения губок между положением раскрытия и положением зажима. Каждое сварочное устройство содержит устройство для обеспечения перемещения, выполненное с возможностью обеспечения перемещения первой и второй губок синхронно с наложенными друг на друга стенками, когда они зажаты между первой и второй губками. Каждая станция сварки имеет охлаждающее устройство, выполненное с возможностью непрерывного охлаждения по меньшей мере одной из губок. По меньшей мере каждая первая губка содержит рядом с ее соответствующей передней поверхностью по меньшей мере один импульсно нагреваемый элемент, выполненный в виде токоприемного элемента, который проходит вдоль соответствующей передней поверхности. Каждая станция сварки выполнена с возможностью выполнения интегрированного цикла импульсной сварки и охлаждения. Группа изобретений обеспечивает повышение качества получаемых изделий. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 21 ил.
1. Сварочная система (1) для термосварки термосвариваемого пленочного материала,
при этом сварочная система содержит:
- загрузочную секцию, содержащую станцию (40) для манипуляций с рулонами, которая выполнена с возможностью приема одного или более рулона термосвариваемого пленочного материала, причем указанная загрузочная секция выполнена с возможностью выдачи наложенных друг на друга стенок (101, 102) из термосвариваемого пленочного материала, размотанного из одного или более рулона;
- сварочную секцию (10, 20, 30), расположенную по ходу за загрузочной секцией и содержащую две или более станции сварки, расположенные последовательно вдоль прямолинейной траектории (T) для наложенных друг на друга стенок, выдаваемых из загрузочной секции;
- станцию (60) приведения в движение пленочного материала, расположенную по ходу за прямолинейной траекторией и проходящую через сварочную секцию, причем станция приведения в движение пленочного материала выполнена с возможностью обеспечения перемещения наложенных друг на друга стенок из термосвариваемого пленочного материала с постоянной скоростью под действием тянущего усилия вдоль прямолинейной траектории за станции сварки;
при этом каждая станция сварки содержит:
- сварочное устройство, содержащее первую губку (11, 11’, 21, 21’, 31, 31’, 210) и вторую губку (12, 12’, 22, 22’, 32, 32’, 220);
- приводное устройство (201, 202), которое выполнено с возможностью обеспечения перемещения первой и второй губок относительно друг друга между положением раскрытия и положением зажима;
причем первая губка имеет первую переднюю поверхность (111, 211, 311), выполненную с возможностью контактирования с соответствующей первой стенкой из термосвариваемого материала, и вторая губка имеет вторую переднюю поверхность, выполненную с возможностью контактирования с соответствующей второй стенкой из термосвариваемого материала, при этом по меньшей мере первая губка содержит нагреваемый элемент для термосварки некоторой зоны наложенных друг на друга стенок из термосвариваемого пленочного материала, когда они зажаты между первой и второй губками;
- устройство (15, 25, 35) для обеспечения перемещения, выполненное с возможностью обеспечения перемещения первой и второй губок синхронно с наложенными друг на друга стенками, когда они зажаты между первой и второй губками,
при этом сварочная система дополнительно содержит блок (6) управления, который взаимодействует со станциями сварки,
отличающаяся тем, что
по меньшей мере каждая первая губка каждой станции сварки содержит рядом с ее соответствующей передней поверхностью по меньшей мере один нагреваемый элемент, выполненный в виде токоприемного элемента (114, 214, 314), содержащего электропроводящий материал, при этом указанный импульсно нагреваемый элемент проходит вдоль соответствующей передней поверхности,
тем, что для каждой пары из первой и второй губок каждой станции сварки по меньшей мере одна из ее губок содержит индуктор (115, 215, 315),
тем, что система содержит источник (16, 26, 36) высокочастотного электрического тока, соединенный с индуктором,
тем, что система содержит по меньшей мере одно охлаждающее устройство (14, 24, 34), которое выполнено с возможностью непрерывного охлаждения по меньшей мере одной из первой и второй губок каждой станции сварки,
тем, что каждая станция сварки выполнена с возможностью выполнения интегрированного цикла импульсной сварки и охлаждения, причем соответствующее приводное устройство приводится в действие для перемещения соответствующих первой и второй губок в положение зажима, в котором первая и вторая стенки зажимаются посредством первой и второй губок, и при этом в положении зажима источник высокочастотного электрического тока временно подает высокочастотный электрический ток в индуктор, посредством чего индуктор создает высокочастотное электромагнитное поле, причем высокочастотное электромагнитное поле индуцирует вихревые токи в токоприемном элементе, создающем тепловой импульс, излучаемый токоприемным элементом, и указанный тепловой импульс имеет некоторую длительность теплового импульса и обеспечивает сварку данной зоны первой и второй стенок, привариваемых друг к другу, или приваривание данной зоны первой и второй стенок к приспособлению при его наличии, причем после окончания подачи высокочастотного электрического тока в индуктор данная по меньшей мере одна из первой и второй губок, а также сваренная зона эффективно охлаждаются охлаждающим устройством в течение времени охлаждения в положении зажима в то время, когда соответствующие первая и вторая губки остаются в положении зажима, и при этом приводное устройство приводится в действие для перемещения первой и второй губок в положение раскрытия после истечения времени охлаждения в положении зажима,
тем, что блок управления выполнен с возможностью - независимо для каждой из станций сварки - управления подачей высокочастотного электрического тока в индуктор и, тем самым, регулирования теплового импульса, излучаемого токоприемным элементом, и
тем, что блок управления выполнен с возможностью - независимо для каждой из станций сварки - управления приводным устройством для перемещения первой и второй губок друг относительно друга между положением раскрытия и положением зажима, что обеспечивает возможность регулирования времени пребывания первой и второй губок в положении зажима и, тем самым, времени охлаждения в положении зажима.
2. Сварочная система по п.1, в которой блок управления совместно с данными одним или более охлаждающими устройствами выполнен с возможностью регулирования скорости охлаждения по меньшей мере одной из первой и второй губок, а также зоны, которая сварена посредством станции сварки, независимо для каждой из станций сварки.
3. Сварочная система по п.1 или 2, в которой каждая из губок станции сварки содержит токоприемный элемент, содержащий электропроводящий материал, а также соответствующий индуктор.
4. Сварочная система по любым одному или более из предшествующих пунктов, в которой токоприемный элемент проходит вдоль передней поверхности соответствующей губки и имеет заднюю сторону, и при этом каждый индуктор содержит удлиненную часть (115a, 115b) индуктора, которая проходит рядом с задней стороной соответствующего токоприемного элемента.
5. Сварочная система по любым одному или более из предшествующих пунктов, в которой индуктор губки содержит множество удлиненных частей индуктора, параллельных друг другу, и при этом соседние части индуктора отделены друг от друга посредством щели (115c) и токоприемный элемент проходит поверх данных одной или более щелей, если смотреть на вид передней поверхности губки.
6. Сварочная система по любым одному или более из предшествующих пунктов, в которой для каждой из станций сварки охлаждающее устройство выполнено с возможностью обеспечения непрерывной циркуляции жидкого охладителя по одному или более каналам (118, 218, 318) охлаждения, расположенным в первой губке и/или во второй губке.
7. Сварочная система по любым одному или более из предшествующих пунктов, в которой загрузочная секция содержит станцию (50) складывания, которая выполнена с возможностью складывания пленочного материала, выдаваемого из одного рулона, в виде двух стенок, наложенных друг на друга.
8. Сварочная система по любым одному или более из предшествующих пунктов, в которой блок управления выполнен с возможностью управления устройством для обеспечения перемещения для обеспечения перемещения первой и второй губок синхронно со стенками, наложенными друг на друга, когда они зажаты между первой и второй губками, независимо для каждой из станций сварки.
9. Сварочная система по любым одному или более из предшествующих пунктов, при этом сварочная система содержит неподвижную раму (2), и при этом устройства для обеспечения перемещения, предусмотренные на следующих друг за другом станциях сварки, установлены с противоположных сторон прямолинейной траектории, по которой стенки, наложенные друг на друга, перемещаются через сварочную секцию.
10. Сварочная система по любым одному или более из предшествующих пунктов, в которой сварочная секция предусмотрена со станцией (55) обрезки, при этом станция обрезки содержит:
- устройство (56) обрезки, выполненное с возможностью выполнения по команде операции обрезки для удаления части полотен, наложенных друг на друга;
- устройство для обеспечения перемещения, выполненное с возможностью обеспечения перемещения устройства обрезки синхронно со стенками, наложенными друг на друга, при выполнении операции обрезки;
- систему сбора, выполненную с возможностью удаления отрезанных частей.
11. Технологическая машина для изготовления мягких пакетов, при этом каждый из указанных пакетов имеет стенки, образованные из термосвариваемого пленочного материала, при этом технологическая машина содержит сварочную систему по одному или более из пп.1-10.
12. Технологическая машина по п.11, при этом машина выполнена с возможностью изготовления пакетов, имеющих приспособление, и первая станция сварки, предусмотренная вдоль прямолинейной траектории, выполнена в виде станции (10) приваривания приспособлений, выполненной с возможностью приваривания приспособления к стенкам, наложенным друг на друга, посредством термосварки, и при этом одна или более из станций сварки, расположенных дальше по ходу, выполнены с возможностью сварки одной или более других зон пакета.
13. Технологическая машина по п.12, при этом машина содержит устройство вставки приспособлений, выполненное с возможностью вставки прикрепляемой части (151) приспособления в несоединенной краевой зоне между противоположными стенками, и при этом станция приваривания приспособлений выполнена с возможностью приваривания стенок к прикрепляемой части приспособления посредством термосварки.
14. Технологическая машина по п.12 или 13, в которой прямолинейная траектория является горизонтальной, и при этом загрузочная секция выполнена с возможностью складывания пленочного материала, выдаваемого из одного рулона, в виде двух стенок, наложенных друг на друга, причем стенки, наложенные друг на друга, имеют вертикальную ориентацию при подаче в сварочную секцию при наличии несоединенной верхней краевой зоны между противоположными стенками и зоны сгиба/загнутой части вдоль нижней стороны противоположных стенок, при этом устройство вставки приспособлений выполнено с возможностью вставки прикрепляемой части приспособления в несоединенной верхней краевой зоне между противоположными стенками, и при этом устройство для обеспечения перемещения, предусмотренное на соответствующей станции сварки, установлено под прямолинейной траекторией.
15. Технологическая машина по любым одному или более из пп.11-14, при этом машина содержит станцию (70) разрезания, которая расположена по ходу за станцией приведения в движение пленочного материала и выполнена с возможностью выполнения одного или более разрезов для создания отдельных пакетов.
16. Способ термосварки термосвариваемого пленочного материала, в котором применяют сварочную систему и/или технологическую машину для изготовления пакетов по любым одному или более из пп.1-15.
17. Способ по п.16, в котором пленочный материал представляет собой термосвариваемый пленочный материал из одного полимера, образованный из полиэтилена (ПЭ), при этом в пленочном материале отсутствует какой-либо металлический слой.
18. Способ по п.16 или 17, в котором изготавливают пакеты, имеющие приспособление, и при этом первая станция сварки, предусмотренная вдоль прямолинейной траектории, выполнена в виде станции приваривания приспособлений для приваривания приспособления к одной или обеим из стенок, наложенных друг на друга, посредством термосварки, и при этом одна или более из станций сварки, расположенных дальше по ходу, выполнены с возможностью сварки одной или более других зон пакета.
19. Способ по любым одному или более из пп.16-18, в котором пленочный материал подвергнут нанесению печати на стороне, с которой входит в контакт соответствующая губка по меньшей мере одной из станций сварки, имеющая импульсно нагреваемый элемент.
| Колосник агломерационной машины | 1976 |
|
SU628399A1 |
| Станок для бучардной обработки каменных блоков | 1950 |
|
SU92427A1 |
| УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ВАКУУМ-ФОРМОВАННОГО УПАКОВЫВАНИЯ В ПЛЕНКУ | 2007 |
|
RU2442729C2 |
| СПОСОБ ГЕРМЕТИЗАЦИИ ПЛАСТИКОВЫХ ПАКЕТОВ ПРИ УПАКОВКЕ СЫПУЧИХ И ЖИДКИХ ПРОДУКТОВ | 2004 |
|
RU2276014C1 |
| Способ изготовления двухслойных отрицательных электродов для герметически закрытых электрохимических источников тока | 1980 |
|
SU999130A1 |
