包装材料生产机器以及将功能单元定位在机器上的方法与流程

1.本发明涉及一种包括与其一起使用的定位装置的包装材料和/或包装容器生产机器。具体地，本发明涉及一种用于包装材料生产机器的多个功能单元的线性定位的装置。


背景技术：

2.在包装行业中，开发了高性能机器来用包装材料生产单独的包装容器。包装材料通常包括散装材料的芯层和选择性地至少一个保护层，该保护层的两侧被一层或多层聚合物层覆盖，在高速加工过程中被生产为连续卷材，其中包装材料卷材的宽度对应于多个通道。每个通道的宽度被确定尺寸以形成包装容器。在生产多道包装材料之后，包装材料被切割成多个卷，其中每个卷对应于单个道。所得到的包装材料卷可以装载到卷筒式包装容器生产机，或者可以将其切割成单独的坯料，然后将其装载到坯料式包装容器生产机。
3.包装容器生产机接收层压包装材料并且多个站点提供包装材料所需的加工。此类站点可能例如包括进料、灭菌、管材成型、灌装、密封和切割以及最终成型，以提供单个即用型包装的流程。
4.在现代机器中，包装材料卷材以极高的速度运行；商用机器速度最高可达每小时40,000个包装。此外，在加工过程中，即在包装材料的层压和生产过程中，利用高速，由此卷材的速度通常约为例如400m/min及以上。
5.包装材料卷材的制造以及卷材通过灌装机的运输需要高精度的位置控制。例如，包装材料的制造可以包括提供折叠折痕线、预切孔和印刷图案(例如套准标记和/或装饰)的步骤。特别地，印刷步骤可以在单独的步骤中执行，并且最终包装的外观将依赖于不同特征的对准。因此，在加工工厂或灌装机的生产过程中，包装材料的定位不受控制的变化可能会引起各种类型的错误。
6.因此，不仅需要在预层压孔和折痕线之间提供高精度对准，而且还需要提供印刷图案相对于折痕线、预切孔、诸如盖和类似物的外部装置以及相对先前的印刷图案的高精度对准。
7.还进一步希望将独特的信息添加到包装材料卷材上。此类信息可能例如与制造日期、加工工厂等相关，以用于可追溯性和/或认证目的。该信息可以例如可以以编码格式提供，或者可以使用可读字符或图像。
8.独特的代码还可以用于跟踪加工中的错误和/或偏差，并且这样的标记还可以额外地有利于缺陷去除。
9.因此，可以为了不同的目的而执行包装材料的标记，即，提供独特的信息或提供用于定位的参考标记。因此，通过读取参考标记，将能够调节包装材料卷材的位置，尤其是在横向或横向方向上的位置。通过诸如胶印或喷墨设备的连续印刷技术进行的后续印刷可因此相对于参考标记准确定位，并且因此也相对于添加到包装材料的其他特征准确定位。
10.同一申请人在wo2020008047中公开了一种用于在包装上提供标记的系统。在该系统中，多个标记装置分布在包装材料卷材的宽度上。每个标记装置具有固定位置并且能够
在包装材料卷材上产生激光烧蚀标记。为了提供具有动态内容的标记，多个激光输出由控制器独立控制。
11.虽然上述系统在包装材料卷材上印刷动态内容时提供了显著的优势，但设置每个标记设备的准确位置非常重要。由于准确的位置是根据包装材料卷材的尺寸和规格来确定的，因此每次新的包装材料卷材要被生产出来时，都必须重新定位标记装置。包装材料之间的差异可能例如包括不同的宽度、不同的通道数量以及各个通道上标记的不同横向位置。由于必须高精度地设置标记装置的位置，因此标记装置的任何重新定位都需要大量的劳动力。
12.这个问题不仅存在于标记系统中，而且也存在于可用于包装材料生产机器或包装容器生产机器中的其他设备中。例如，这些机器可以配备有清洁装置、切割装置、检查装置或分布在包装材料宽度上的其他印刷装置，并且其中每个装置的准确位置由包装材料卷材的特性确定。
13.因此，提供一种定位装置将是有利的，该定位装置允许对分布在包装材料的宽度上的多个装置进行快速、高精度和独立的位置控制。


技术实现要素：

14.本发明的一个目的是至少部分地克服现有技术的上述限制中的一个或多个。具体地，目的是提供一种定位装置，其能够承载多个功能单元并且独立地控制每个功能单元在包装材料的宽度上的位置。
15.为了解决这些目的，提供了一种包括定位装置的包装材料生产机器。该包装材料生产机包括：传输装置，其被配置为引导和移动包装材料卷材；以及处理系统，其包括连接到至少一个承载件的功能单元和定位装置(其中定位装置包括固定支撑件和杆，该杆被布置成与所述支撑件平行且可移动)和至少一个承载件，其包括附接装置，该附接装置被构造成选择性地将承载件仅附接至所述固定支撑件和所述杆之一。
16.定位装置还可以包括连接至杆的线性驱动单元。由此实现杆以及与其连接的承载件的精确且精密的移动。
17.定位装置还可包括线性编码器。因此，可以连续监控每个承载件的精确位置，从而确保每个承载件的准确位置以及触发任何所需校正的可能性。
18.线性编码器可以布置在与所述支撑件和所述杆平行布置的定位杆上。优选地，定位杆沿着固定支撑件的整个宽度延伸，使得可以在包装材料卷材的整个宽度上监控承载件位置。
19.每个承载件可以设置有可由所述线性编码器检测的位置指示器。因此，由于位置指示器总是布置在定位杆和线性编码器附近可检测的位置，因此每个承载件的位置始终受到监控。
20.可移动杆可以布置在距固定支撑件一定竖直距离处。这允许为承载件提供坚固的支撑，特别是当每个承载件被配置为具有覆盖固定支撑件和杆的垂直延伸部时。
21.每个承载件的附接装置可包括支撑锁定单元和杆锁定单元。因此，可以使用单独的锁定单元将承载件选择性地固定至固定支撑件或可移动杆。
22.支撑锁定单元和杆锁定单元可以由共同的致动器控制。这确保只有一个锁定单元
处于锁定模式。
23.通用致动器可以是气动阀，其提供了用于控制锁定单元的简单而稳健的解决方案。
24.支撑锁定单元和/或杆锁定单元可以是气动制动缸。这为承载件提供了相对较低但仍然足够的锁定力。
25.功能单元可以选自包括激光单元、切割单元、清洁单元、打印单元或相机单元的组。
26.根据第二方面，提供了一种用于将功能单元沿包装材料卷材的宽度定位在如前所述的包装材料生产机器上的方法。该方法包括：i)将功能单元安装至定位装置的承载件，该定位装置包括固定支撑件和平行于所述支撑件布置且可移动的杆，所述承载件相对于支撑件锁定就位，ii)从支撑件上释放承载件，同时将承载件锁定到杆上，iii)将杆和承载件移动到所需位置，以及iv)从杆上释放承载件，同时将承载件锁定至支撑件。
27.本发明的其他目的、特征、方面和优点将从以下详细描述和附图中显现出来。
附图说明
28.现在将参考所附示意图以示例的方式描述本发明的实施方案，其中
29.图1是具有根据一个实施方案的处理系统的包装材料生产机器的部件的示意图。
30.图2是根据一个实施方案的具有定位装置的处理系统的示意性侧视图。
31.图3是根据一个实施方案的处理系统的等距视图。
32.图4是根据一个实施方案的定位装置的等距视图。
33.图5是图4所示的定位装置的另一等距视图。
34.图6是根据一个实施方案的处理系统的功能单元的定位方法的示意图。
具体实施方式
35.参考图1，示意性地示出了从上方看到的包装材料生产机器1的部件。包装材料生产机器1可包括用于将不同材料转变为包装材料卷材3的各种站点(未示出)。为此，包装材料生产机器1可被提供为加工设施，其中纸基材料的芯层的两侧均层压有一层或多层聚合物层。通常，包装材料卷材3包括芯材料层、外层和内层。
36.施加到芯材料层的一侧的外层适于提供待生产的包装的外表面，该外表面和外层面向由包装材料卷材3生产的最终包装的周围环境。内层施加到芯材料层的另一侧并且适合于提供待生产的最终包装的内表面，该内表面与包装中包含的产品接触。
37.芯材料可以是用于向包装材料卷材3提供刚性的片材，并且可以优选地由诸如纸板或卡纸板的材料制成。
38.外层可包括至少一层聚合物材料，其在层压过程中施加至芯材料层。此外，构成外层的层之一可以是构成待形成的包装体的外观的装饰层。
39.层压包装材料的内部部分，在芯层的内部相对侧上，可以包括至少一层聚合物材料。用于成品包装内部的包装材料的内部部分可以例如是包括(从芯材料层开始)：层压层、
保护层(例如铝箔)、以及密封层，该保护层充当气体(例如氧气)的屏障。层压层使芯材料能够粘附到所施加的任何保护层上，而密封层使包装能够热密封。
40.包装材料卷材3的聚合物层可以是任何合适类型的聚合物材料，特别是适合与食品接触，优选热塑性材料(例如聚烯烃)，例如聚乙烯。
41.如图1所示，包装材料生产机器1包括传输装置5和处理系统10。传输装置5(这里示意性地示出为辊)被构造成沿由块箭头指示的前进方向引导和移动包装材料卷材3。
42.处理系统10延伸穿过包装材料卷材3的宽度并且包括定位装置100和连接到定位装置100的多个功能单元12。每个功能单元12被配置为向通过它的包装材料卷材3提供动作或在通过它的包装材料卷材3处提供动作。
43.如下面将进一步解释的，每个功能单元12通过承载件110连接到定位装置100。每个承载件110优选是通用的，即，它可以机械地连接到很多种的功能单元12而无需实质性修改。因此，在一种实施方案中，承载件110仅机械地连接到功能单元12，由此在功能单元12本身处提供用于功能单元12的附加连接，例如电力、信号发送等。
44.定位装置100还包括固定支撑件120和可移动杆130。如下面将进一步解释的，每个承载件110连接到固定支撑件120或连接到杆130。
45.在图1中，包装材料卷材3包括八个通道7。每个通道7具有与形成单独的包装容器所需的宽度相对应的宽度。因此，当包装材料卷材3已被制造时，其被切割成八个部分，每个部分对应于单个通道7，由此单个部分被用作包装容器生产机器(未示出)的输入材料。
46.处理系统10被配置为控制每个承载件110及其相关联的功能单元12的横向位置。典型地，每个功能单元12在特定包装材料卷材3的生产期间将具有固定位置。然而，一旦另一种类型的包装材料卷材3要生产出来，例如当与通道7的宽度或数量不同时，承载件110的数量和/或位置需要相应调整。
47.因此，处理系统10优选地连接到控制单元20，控制单元20被配置为控制定位装置100的操作并且可选地还控制功能单元12的操作。在一个实施方案中，控制单元20包括连接到定位装置100的第一模块22并被配置为接收对应于承载件110的实际横向位置的信号s1，发送用于将一个或多个承载件110的模式从固定模式改变为可移动模式的信号s2，以及发送用于将处于可移动模式的承载件110移动至其期望位置的信号s3。除了第一模块22之外，控制单元20还可以包括第二模块24，该第二模块24连接到功能单元12并且被配置为向功能单元传输控制信号s4。
48.在一个示例中，处理系统10被配置为将激光标记4提供到包装材料卷材3上。在图1所示的实施方案中，激光标记4被设置在布置在处理系统10下游的包装材料卷材3上。在这样的实施方案中，每个功能单元12是激光头，其在接收到控制信号s4时被激活以使包装材料卷材3暴露于光并由此烧蚀可见标记4。
49.本技术之前已经描述了包装材料卷材3的激光打标，例如参见专利文献wo2020008047，该处理的技术和流程在此不再进一步描述。
50.在图2中更详细地示出了处理系统10。形成处理系统10的一部分的定位装置100被设计成使得固定支撑件120和可移动杆130平行地延伸并且彼此间隔一定的竖直距离。此处为刚性体形式的固定支撑件120延伸穿过包装材料卷材3的整个宽度，或者至少使得其覆盖可由功能单元12使用的宽度。可移动杆130优选地，也延伸跨过包装材料卷材3的整个宽度，
尽管它可以比包装材料卷材3的整个宽度长，或者它可能足以仅覆盖包装材料卷材3的宽度的一部分，只要可移动杆130能够移动到任意一个承载件110和与其连接的功能单元12的位置即可。
51.图3中示出了处理系统10的示例。这里，定位装置100设置有沿着定位装置100的延伸部间隔开的四个承载件110。每个承载件110连接到功能单元12a-e。
52.功能单元12a-e可以相同，或者它们可以不同。例如，每个功能单元12a-e可以是激光头12a、清洁装置12b、切割装置12c、诸如照相机的检查装置12d、或者诸如喷墨打印装置的另一打印装置12e。在另一实施方案中，单个处理系统10可以具有不同的功能单元12a-e。
53.如图3所示，并参考图4和图5进一步解释，固定支撑件120布置在定位装置100的底部和中心部分。可移动杆130竖直地布置在固定支撑件120上方，并且可移动杆130平行地且基本上沿着固定支撑件120的整个宽度延伸。进一步地，定位装置100还具有定位杆140。定位杆140与固定支撑件120和可移动杆130平行设置，且定位杆140的长度基本等于固定支撑件120的长度。
54.每个承载件110可借助于可移动杆130沿固定支撑件120以及沿定位杆140移动。为此，每个承载件110被构造成选择性地连接至固定支撑件120或可移动杆130。一旦承载件110被锁定到可移动杆130，如图4所示的驱动单元150被启动以将承载件110驱动至其期望位置。在一些实施方案中，同一承载件110可被驱动多次以到达期望位置。为了实现这一点，承载件可以在被锁定到固定支撑件120的同时从可移动杆130解锁；当可移动杆130到达其初始位置后，承载件110可以再次锁定至可移动杆130并与固定支撑件120解锁，并再次由驱动单元150驱动。驱动单元150优选为线性电机，该电机被配置为控制可移动杆130的横向移动，使得一个或多个承载件110沿着定位杆140从实际位置移动到期望位置。
55.为了精确定位承载件110，定位杆140设置有线性编码器142。线性编码器142沿着定位杆140的长度延伸并且被配置为检测指示器112的位置(参见图5)。每个承载件110都设有这样的位置指示器112，例如以磁铁的形式。
56.现在转向图5，示出了定位装置100的一些进一步的细节。为了选择性地将承载件110紧固到固定支撑件120或可移动杆130，每个承载件110设置有附接装置160。
57.在所示实施方案中，附接装置160包括被构造成将承载件110固定到固定支撑件120的支撑锁定单元162和被构造成将承载件110固定到可移动杆130的杆锁定单元164。支撑锁定单元162和杆锁定单元164优选地由公共致动器166控制。在一个实施方案中，支撑锁定单元162和杆锁定单元164中的每一个都是制动缸的形式，其具有分别可朝向和远离固定支撑件120和可移动杆130移动的制动块163、165。公共致动器166优选地是连接到加压空气源的气动阀。致动器166致动在固定支撑件120处运转的制动缸162，或者致动在可移动杆130处运转的制动缸164。因此，每个承载件110总是处于锁定模式或可移动模式。在锁定模式中，致动器166致动作用在固定支撑件120上的制动缸162，使得制动块163压靠在固定支撑件120的优选平坦表面上。由于制动块163和固定支撑件120之间的摩擦，承载件110具有固定位置。当接收到控制信号s2(参见图1)时，承载件将其当前模式从锁定模式切换到可移动模式。因此，致动器166将进行切换，使得作用在制动缸162上的压力被释放并转移到作用在制动缸164上，该制动缸164作用在可移动杆130上。然后，相关联的制动块165将被压靠在可移动杆130的优选平坦表面上，使得承载件110由于制动块165与可移动杆130之间的摩擦
力而被锁定在可移动杆130上。当控制可移动杆130移动时，只会引起当前被控制在可移动模式的一个或多个承载件110的相应移动。
58.在承载件110的运动期间，磁体112(被示出为部分地围绕定位杆140的凹进构件)将可由线性编码器142读取，使得承载件110的精确位置始终被监控。当到达移动的承载件110的期望位置时，致动器166将再次切换以将移动承载件110的模式从当前可移动模式改变为锁定模式。
59.为了使承载件110沿着固定支撑件120平滑运动，固定支撑件120设置有上导轨122和与上导轨122垂直间隔开的下导轨124。导轨122、124平行布置并沿固定支撑件120的宽度延伸。每个承载件100还设有线性轴承114、115，以相对于导轨122、124滑动。上线性轴承115布置为相对于上导轨122滑动，并且设置有可相对下导轨124滑动的下线性轴承114。
60.从图5中可以看出，固定支撑件120还设置有顶部导轨126，可移动杆130的线性轴承132抵靠该顶部导轨滑动。因此，能够实现可移动杆130相对于固定支撑件120的低摩擦和良好限定的运动。
61.现在转向图6，示意性地示出了方法200。执行方法200以便将功能单元定位在包装材料卷材的宽度上。如上所述，功能单元可以是用于对经过功能单元的包装材料卷材执行动作的任何合适的单元。功能单元可以例如是激光头、清洁单元、切割单元、检查单元或打印装置。
62.方法200包括将功能单元安装至定位装置的承载件的第一步骤202，该定位装置包括固定支撑件和平行于所述支撑件布置且可移动的杆。这里，承载件相对于支撑件被锁定就位。
63.在随后的步骤204中，将承载件从支撑件释放，同时将承载件锁定至杆。优选地，如上所述，该步骤是通过切换连接到两个制动缸的致动器来执行。
64.在步骤206中，在该方法进行到步骤208之前，杆和锁定到杆上的承载件移动到期望位置，在步骤208中，承载件从杆释放，同时将承载件锁定到支撑件。
65.上述实施方案已证明对于功能单元12跨包装材料卷材3的精确定位和重新布置是非常有利的。通常，用于定位装置的承载件110的数量在2和20之间，例如在3和15之间。通过提供定位装置，可以在包装材料卷材3的整个宽度上实现0.2mm的精度。
66.有利地，仅存在一个致动器，例如，气动阀166，其运行两个制动缸162、164，从而导致承载件110总是锁定到固定支撑件120或可移动杆130。优选地，承载件110永远不能自行自由移动。
67.控制单元20优选地被编程为提供连续操作，即，只要定位装置100是活跃的，所有承载件110的位置都被监控并且可选地被自动校正。
68.已证明制动块163、165的使用导致克服摩擦力的力相对较小，例如在30至50n的范围内。因此，超过该力将导致承载件110移动而不是损坏它。
69.这样做的一个显著好处是，即使包装材料生产机1停止，定位装置也可以起作用；即使承载件移动并且操作员距离承载件太近，力也会很小而不会伤害操作员。
70.从上面的描述可以看出，虽然已经描述和示出了本发明的各种实施方案，但是本发明不限于此，而是还可以在所附权利要求中限定的主题的范围内以其他方式来实施。

技术特征：
1.一种包装材料生产机器(1)，其包括被构造成引导和移动包装材料卷材(3)的传送装置(5)以及处理系统(10)，其特征在于，所述处理系统(10)包括连接到至少一个承载件(110)的功能单元(12)和定位装置(100)，所述定位装置包括固定支撑件(120)和与所述支撑件(120)平行布置并可移动的杆(130)，以及至少一个承载件(110)，所述承载件(110)包括附接装置(160)，所述附接装置(160)被构造成选择性地将所述承载件(110)仅附接到所述固定支撑件(120)和所述杆(130)之一。2.根据权利要求1所述的包装材料生产机器(1)，其中，所述定位装置(100)还包括连接至所述杆(130)的线性驱动单元(150)。3.根据权利要求1或2所述的包装材料生产机器(1)，其中，所述定位装置(100)还包括线性编码器(142)。4.根据权利要求3所述的包装材料生产机(1)，其中，所述线性编码器(142)被布置在与所述支撑件(120)和所述杆(130)平行布置的定位杆(140)上。5.根据权利要求3或4所述的包装材料生产机器(1)，其中，每个承载件(110)设置有可由所述线性编码器(142)检测的位置指示器(112)。6.根据权利要求1-5中任一项所述的包装材料生产机器(1)，其中，所述杆(130)被布置在距所述固定支撑件(120)一定竖直距离处。7.根据权利要求1-6中任一项所述的包装材料生产机器(1)，其中，每个承载件(110)具有覆盖所述固定支撑件(120)和所述杆(130)的垂直延伸部。8.根据权利要求1-7中任一项所述的包装材料生产机器(1)，其中每个承载件(110)的所述附接装置(160)包括支撑锁定单元(162)和杆锁定单元(164)。9.根据权利要求8所述的包装材料生产机器(1)，其中，所述支撑锁定单元(162)和所述杆锁定单元(164)由公共致动器(166)控制。10.根据权利要求9所述的包装材料生产机器(1)，其中，所述公共致动器(166)是气动阀。11.根据权利要求8至10中任一项所述的包装材料生产机器(1)，其中，所述支撑锁定单元(162)和/或所述杆锁定单元(164)是气动制动缸。12.根据前述权利要求中任一项所述的包装材料生产机器(1)，其中，所述功能单元(12)选自包括激光单元(12a)、切割单元(12b)、清洁单元(12c)或相机单元(12d)、或打印单元(12e)的组。13.一种用于将功能单元横跨包装材料卷材的宽度定位在根据前述权利要求中任一项所述的包装材料生产机器上的方法，包括：i.安装所述功能单元至定位装置的承载件，所述定位装置包括固定支撑件和平行于所述支撑件布置且可移动的杆，所述承载件相对于所述支撑件锁定就位，ii.将所述承载件从所述支撑件上释放，同时将所述承载件锁定到所述杆上，iii.将所述杆和所述承载件移动到所需位置，以及iv.将所述承载件从所述杆上释放，同时将所述承载件锁定到所述支撑件上。

技术总结
提供了一种包装材料生产机器(1)，其包括被配置为引导和移动包装材料卷材(3)的传送装置(5)以及处理系统(10)。处理系统(10)包括连接到至少一个承载件(110)的功能单元(12)和定位装置(100)，所述定位装置包括固定支撑件(120)和与所述支撑件(120)平行布置且可移动的杆(130)，以及至少一个承载件(110)，所述承载件包括附接装置(160)，所述附接装置被构造成选择性地将承载件(110)仅附接到所述固定支撑件(120)和所述杆(130)之一。撑件(120)和所述杆(130)之一。撑件(120)和所述杆(130)之一。


技术研发人员：哈坎
受保护的技术使用者：利乐拉瓦尔集团及财务有限公司
技术研发日：2022.02.22
技术公布日：2023/9/23