专利名称：用于制造由气体介质充填的衬垫的装置的制作方法
本申请相应于1996年10月18日申请的荷兰专利1004307号申请，其要求优先权。
本发明一般涉及包装材料，更具体地说，涉及用于制造由压缩空气充填的包装衬垫的机器和方法。
国际申请WO 94/07678公开了用于制造小型衬垫或衬块的装置，衬垫或衬块填充入空气，其用作包装货运箱和类似物内的易碎物品或其他物品时的保护充填材料。该衬垫由形成横跨管件的密封件制造，通过贯通管壁的针状物喷射空气进入管件，然后形成横跨管件的另一密封件，在此，喷射空气使衬垫靠紧并且密封由针状物形成的孔。接着，衬垫脱离相连的机器，或者将垫衬放置在一起成组使用，或者分开单独使用。
实际上，业已发现该系统有一定的局限性和缺点，并且许多衬垫不适合用空气充填。由于管件的柔性，在不采用第二次刺穿材料的情况下通过管壁插入针状物是困难的，并且，当插入针状物时，在将孔密封以前空气通过第二次孔逸出。如果第二次孔在被密封的区域之外，甚至在衬垫被密封之后空气将连续地逸出。
美国专利5,340,632公开了一种系统，其中一个空气充填的衬垫件通过在纵向和横向上把塑料薄膜片密封在一起形成，以便构成一个腔室容器，通过在片材间纵向延伸的管件喷射空气进入腔室，并且在腔室之间纵向切割片材，使与物体周围的元件轮廓相符。
本发明一般的目的提供新的和改善的制造用压缩空气充填的包装衬垫的机器和方法。
本发明的另一目的是提供具有克服现有技术的局限性和缺点的特性的机器和方法。
本发明的这些目的，通过提供制造由压缩空气充填的包装衬垫的机器和方法而获得，该衬垫的制成是取自一根扁平柔性管件，通过给管件穿孔以形成一排横跨管件的开口，通过开口喷射气体进入管件，并且横跨开口将管件密封在一起，形成一包含气体的腔室。
图1是一个顶视图，有些示意性地表示了本发明用于制造由压缩空气充填的包装衬垫的机器的一个实施例；图2是一个底视图，有些示意性地表示图1实施例的另一部分；图3-5是垂直局部视图，再次有些示意性地表示图1实施例的操作；图6是图1实施例中浮台的顶视图。
衬垫由柔性的，可热密封的塑料管例如高密度聚乙烯制成，该塑料管已被弄扁平且缠绕在供应辊31上。管件的连续长度或坯料40从供应辊沿着一般为水平的路径，通过在固定头34和移动头4之间的机器送进，移动头带有用于刺穿管、喷射空气或其他压缩气体进入管件内，并沿着穿孔将管件密封，从而完成该衬垫的相互作用的装置。
该机器有一个带有侧件1，1′的框架，在其上安置形成头部的两衬垫，固定头34在移动头4上方的反向位置。
移动头安置在一对摇杆臂5、6上，该摆杆臂枢接在一个轴2上，轴2在框架的侧件之间延伸，轴7、8在臂的端部之间延伸，该头部朝着臂的后部枢接地安置在轴7上。将头部夹持住，通过合适的装置枢轴地连接头部和平行于摇杆臂的框架之间的杆(未示)，在垂直于固定头的方向移动。
一个驱动轴10旋转地安装在轴8上方的框架上，朝向摇杆臂的前面。一个安装在驱动轴上的凸轮11与轴8上的凸轮随动件9啮合，因此，当驱动轴旋转时头部上下移动。驱动轴由合适的装置如电机(未示)驱动。
用于刺穿塑料管的装置设在位于朝着头部前方的穿孔工位，即其侧面面对供应辊31，从该辊将管件供给到机器。该装置包括刀片16，刀片附加到移动头的基座4a上，并且横跨管件的路径且在其下方朝上沿伸。刀片有一组朝上的外齿16a，用于在管件上刺穿横向延伸的一排穿孔或开口。较好方案是，齿上至少有三个切割刀，最佳是四个，并且其间隔小于齿宽的距离。下文将更充分地讨论，通过开口将压缩空气或其他压缩气体喷入管件，最好那些开口足够大以便使衬垫能在相当短的时间内充填空气。
一对爪12，12′设置在刀片的各边，用于当管被穿孔时夹持其在固定位置。爪12可收缩地安置在可移动头4上，爪12′安置在相对于爪12的固定头34上的一个固定位置。爪12安装在弹簧12a上，该弹簧在一对附加于头部的基座4a的竖直导轨15之间，用于相对于刀片和爪12′的延伸和收缩位置间移动。弹簧朝着延伸位置驱动爪12，在此处爪12覆盖刀片。
一个喷射工位朝着头部的中央设置，用于引导空气或其他合适的气体通过形成在穿孔工位的开口进入管件。该装置包括一对充实部件13、13′，其安置在头部上，并在管件路径的对置边上互相对齐地放置。这些部件有打开的腔室或孔穴18、18′，腔室互相面对并且包围在管上的该排开口。通道19、19′形成在部件上，用于输送压力下的空气或其他气体进入腔室。
部件13′安置在固定头34上的一个固定位置，部件13安置在附接在移动头的基座4a的一对竖直导轨17之间的弹簧13a上，用于在相对于部件13′的延伸和收缩位置之间移动，弹簧朝着它的延伸位置驱动部件13。
一个浮台41位于喷射工位的管件内侧，用于保持管壁分开，并且指引被喷射的空气朝着密封工位在下游方向通过在管壁内的开口。浮台有面对管壁的主表面41a和凹槽42，凸槽42在与充实部件13、13′中的腔室18、18′对齐的主表面之间延伸。空气通道43在凹槽和浮台的下游边缘之间延伸。这些通道在几乎整个管件的宽度上分开，这是为了快速而平稳地将空气供入管件。
浮台在穿孔工位和一对定位杆22、22′之间浮动，并且通过穿孔工位的爪12、12保持就位，定位杆22、22′在安装架21、21′之间延伸。安装架在喷射工位下游侧上的管件路径相对边上框架的侧件上。定位杆相隔开一个比浮台的厚度小的距离，但足够大以便允许管件在它们之间自由通过。浮台边缘是倾斜的，并且表面是平滑的，从而确保管件在浮台上自由通过，而没有在台上卡住或撕裂的情况。一个支撑板41b设置在浮台的下面，以便当管件不被拉紧时随时支撑它。
一个密封工位朝着头部的下游侧设置，用于在将空气喷入后横跨开口密封管壁。该装置包括一对热密封件14、14′，杆14、14′设置在头部上，并且在管件路径相对侧上互相对齐地安置。
密封杆14′安置在固定头34的固定位置，并通过连接器38由一电力源加热(未示)。杆14安装在附加于移动头的基座4a的一对竖直导向装置20之间的弹簧14a上，用于在相对于杆14′的延伸和收缩位置之间移动。弹簧朝着它的沿伸位置驱动杆14。
提供多个输送辊，用于在衬垫形成头部之间供给管件，并在该过程中保持拉紧。在这方面，辊32，33位于供应辊31和衬垫形成头部之间，辊23、35位于喷射和密封工位之间，并且辊24位于头部的下游。辊23、24由安装架21、21′携带，且被安置在管件的路径之下，辊35位于路径上侧的辊23的上方。辊23、35拉动管件通过穿孔和喷射工位，并帮助管件在该工位拉紧。为了进一步确保拉紧，能限制管件在头部的上游或供应侧的移动，例如通过一个在供应辊31上的制动装置，或通过其它合适的摩擦装置，以阻止管件朝向头部的移动。
将驱动环或轮箍25、25′设在辊23、35上，用于和管件摩擦接合。这些轮箍分开且沿着辊设置，通过轮箍间的间隔可通过管件内的空气。在所示的实施例中，板37位于辊35上的轮箍25′之间，且与辊23上的轮箍25啮合。对应的板(未示)位于辊23上的轮箍25′之间，且与辊35上的轮箍25′啮合。此外，可将板删除，每个辊上的轮箍能承靠在辊上的轮箍之间的其他辊的主体上。
一个可调节板39安置在固定密封杆14′上，用于控制进入衬垫的气体量，并由此确定衬垫的尺寸和稳固性。该板在驱动辊24上隔开，衬垫在板和辊之间的空间内充填空气，枢轴地连接到密封杆上，以便可调节板和辊之间的空间。
辊23、24由齿条28向前驱动，齿条与在辊的轴上的驱动齿轮26、27啮合。齿条由曲柄30驱动，曲柄30附加到驱动轴10上，并通过连杆29连接到齿条。在齿条的返回冲程中，其与驱动齿轮26、27脱开，因此向前驱动辊23、24。辊35由齿轮36驱动，齿轮36安装在辊的轴上，且由用于辊23的驱动齿轮26驱动。
供给辊的定时和头部的移动由凸轮11的轮廓控制，这是随着机器走过凸轮每一转的完整的工作循环进行的。在循环的前半部，由于头部固定，管件从工位到工位向前推进，在循环的后半部，管件是固定的，并且由头部携带的穿孔、喷射和密封装置启动。凸轮的跟部11a是圆形的，并且通过180°的弧长延伸，当凸轮随动件9和凸轮的这部分接触时，移动头4保持在它的收缩位置。凸轮的突起部11b有压下随动件的轮廓，在后半循环期间，推进头部并接着启动用于给管件穿孔，喷射空气和密封管件的装置。
本发明的机器的操作和使用，以及方法如下。由于头部分离，来自供给辊31的扁平管的长度或坯料40在辊32、33上方通过，并且在穿孔工位的爪12、12′之间供料，然后将浮台41插入管件，并且管件的端部在充实装置18、18′之间，和在定位杆22、22′之间制成螺纹，以便送进辊23、35。
当驱动轴10转动时，凸轮11旋转，因此曲轴30转动。在前半循环过程，齿条28和驱动齿轮26、27啮合，辊23、35使管件朝前方推进等于工位之间距离的量。这样，在连续循环过程，管件的给定部分首先和穿孔器对齐，然后和喷射器部件对齐，再后和密封杆对齐。
图3表示机器在接近循环的输送端部时的情况。凸轮随动件9安放在凸轮跟部，移动头4处在它的收缩或向下位置，爪12、12′互相分离，充实部件13、13′从浮台41上分开，密封杆14、14′互相分离。在最初循环过程，形成的穿孔接近喷射工位，并在接近密封工位之前的循环过程形成穿孔。图中表示作为已推进超出头部之外的管件的两部分46、47，部分46已被充满空气，并被密封形成衬垫，部分47安放在供给辊24上，正准备充填。
当齿条28到达它移动的前端和到达穿孔工位时，接近输送阶段的末端。在这个位置齿条脱离驱动齿轮26、27并开始向后移动。凸轮随动件9由凸轮突起部下压，移动头朝着固定头推进。图4表示机器在循环开始衬垫制造阶段的瞬间。
当头部前进时，爪12临靠爪12′，将管件夹紧在爪之间。当头部继续前进时，弹簧12a压缩，并且将爪夹持紧紧地靠着管件。
头部的向前移动也使充实部件13、13′的表面和管件的外表面接合，管件上的开口和腔室18、18′对准。当头部继续向前时弹簧12a又被压缩，因此紧紧地压部件靠在管件内的浮台41，并在部件和管件之间形成密封。
在头部移动的时刻，密封杆14、14′仍然分开，并且承压的空气通过通道19、19′引入充实部件腔室18、18′。从那些腔室，空气通过管壁上的开口进入浮台上的凹槽。然后空气通过通道43并被引向朝着密封工位的向前方向。
空气通过在喷射和密封工位之间，辊23、35上的轮箍25、25′之间的管件部分，进入位于辊24上方的部分47内的腔室。进入腔室内空气的量由板39和辊24之间的间隔控制，任何过量的空气通过和间隔开的密封杆对准的一排孔排出。当引入空气时，爪12、12′仍还夹在一起，将管件的这部分进行密封，阻止空气通过管件上游逸出。
当头部靠近它移动的最高点时，关闭空气的供给，密封杆14抵靠密封杆14′、由弹簧14a驱动下部的杆抵靠上部的杆。图5表示在此工作阶段的机器。然后，密封杆14′通电沿着杆之间的成排的穿孔将两层熔化在一起。这就阻塞了腔室的后侧面，因此密封了腔室并且确保空气留在其中，于是完成了在该工位衬垫的制造。
当在部分47的衬垫密封时，刀片16继续向前，由于爪12、12′靠着管件夹紧，驱动在刀片上的齿通过管壁的两层，在穿孔工位形成一排横跨管件的穿孔或开口。在下一循环的输送阶段，这排穿孔移动到喷射工位，在循环的后半部过程中喷射空气通过穿孔。
除提供将空气喷射入管件的开口外，在管的这些部分之间的成排的穿孔还提供了装置，利用该装置衬垫能被单独或成组地撕开。
一旦凸轮突起部的尖端已运行通过随动件，头部4开始收回，并且密封杆，充实部件和穿孔爪再次移开准备下一个输送阶段。
如所期望的，采用抽气杯代替浮台，当空气喷射时用于保持管壁分开。这些杯位于管件外侧。一个在上一个在下。在没有浮台的情况，喷射的空气将不象有浮台那样有效地引向下游，但在穿孔工位的爪的夹紧作用下，还能阻止空气在管内朝上游流动。
本发明具有多个重要特性和优点。可用少数的几个步骤以及高的精确度和相当快的速率制造衬垫，衬垫间成排的穿孔使衬垫可用手撕开而无需采用切割工具。机器是紧凑的，通过机器能在水平方向供给管件。因为供给辊和头部驱动机构被驱动离开同一个驱动轴，所以对于管件的供给和在其上实施其他操作仅需要一个单一的驱动系统。该穿孔是相当大的，并且横跨整个管件的宽度延伸，这使衬垫能在相当短的时间内被充满。浮台使空气在管件内被引向下游，并且有直角延伸到凹槽的空气通道使引入到衬垫的压缩空气特别平稳。
从上所述很明显看出，已提供了一种用于制造压缩空气充填的包装衬垫的新的和改进的机器和方法。发明仅只详细描述了某些较佳实施例，对熟悉本技术的人员来说，在不脱离所附的权利要求书限定的本发明的范围下可做出一些更改和变型。
权利要求
1.用于制造用压缩空气充填的包装衬垫的机器包括沿着路径供给一根扁平柔性管的装置，沿路径在第一工位用于穿透管件以形成一通过管壁的开口的装置，在第二工位通过开口喷射气体进入管件的装置，以及在第三工位沿横向延伸线密封管件在一起，以便封闭开口并形成将气体限制在其中的腔室的装置。
2.如权利要求1的机器，其中，各工位沿路径等距隔开，供给管件的装置包括用于使管件在单独的步骤上从工位到工位推进的装置。
3.如权利要求1的机器，其中，用于管件穿孔的装置包括横跨管件形成横向延伸成排的开口的装置。
4.如权利要求3的机器，其中，管件穿孔的装置包括具有一组齿的刀片，用于在管件上穿孔，以及位于刀片相对边上的爪，用于和管件啮合以便当穿孔时保持管件拉紧。
5.如权利要求1的机器，其中，喷射气体的装置包括一个充实部件，其从外面和管件接合，并且具有一开口腔室，其面向管件并围绕开口，以及用于将压缩气体输送到腔室的装置。
6.如权利要求1的机器，其中，喷射气体的装置包括一个浮台，其在管件内浮动，用于保持管壁分开并引导气体从开口到腔室。
7.如权利要求6的机器，其中，浮台有一对主表面，一个凹槽，它在主表面之间通过浮台延伸，并且与管壁上的开口对齐，以及一个通道，其在凹槽和浮台的边缘间延伸。
8.如权利要求1的机器，包括可与管件外面接合的装置，用于限制气体进入腔室的量。
9.制造用压缩空气充填的包装衬垫的方法，其步骤有沿路径供给一根扁平柔性管；在沿路径的第一工位给管件穿孔形成贯穿管壁的开口；在第二工位通过开口喷射气体进入管件；以及在第三工位沿横向延伸线密封管件在一起，以便封闭开口并形成将气体限制在其中的腔室。
10.如权利要求9的方法，其中，各工位沿路径等距相隔，在单独的步骤上从工位到工位推进管件。
11.如权利要求9的方法，其中，通过在横跨管件上形成成行的多个开口使管件穿孔。
12.如权利要求11的方法，其中，通过用带有多个的齿的刀片穿透管件，和由刀片相对边上的爪与管件啮合，以保持管件拉紧而形成开口。
13.如权利要求9的方法，其中，通过与充实部件外面接合管件而喷射气体，充实部件有面对管件和围绕开口的开口腔室，并输送压缩空气到腔室。
14.如权利要求9的方法，包括在第二工位安置浮台到管件内的步骤，以便保持管壁分开，和引导气体从开口通过浮台到腔室。
15.如权利要求14的方法，其中，浮台有一对面对管壁的主表面，通过管壁上的开口将气体喷射入凹槽，凹槽在主表面之间的浮台延伸，然后气体通过在凹槽和浮台边缘之间延伸的通道。
16.如权利要求9的方法，包括从外面接合管件的步骤，以限制气体进入腔室的量。
17.用于从一根扁平柔性管制造由压缩空气充填的衬垫的机器，包括在横跨管件穿透管件形成多个连续成行的开口的装置；一个充实部件，与管件外面接合，并有面对管件和围绕连续成行的开口的开口腔室；一个浮台，其在管件内浮动，且有一对主表面用于保持管壁分开，一个凹槽，贯穿浮台在主表面间延伸，且和在管壁上连续成行的开口对齐，以及多个通道，其在凹槽和浮台边缘间延伸；通过充实部件以及在管件内的开口和浮台喷射气体进入管件的装置；和沿排列的开口密封管件在一起的装置，以便封闭开口和形成连续排列开口之间的腔室，气体限制在腔室中。
18.如权利要求17的机器，包括从穿孔装置到充实部件和浮台以及此后到密封装置供给管件的装置。
19.用于从一根扁平柔性管制造由压缩空气充填的包装衬垫的机器，包括在管件的相对边互相对齐的固定头和移动头；由头部携带的装置，用于穿孔管件以形成横跨管件横向排列的开口；由头部携带的充实部件，用于和管接合；用于通过充实部件和在管件上的开口引导气体进入管件的装置；以及由头部携带的装置，用于沿成排的开口密封管件，以便封闭开口和形成一限制气体在其中的腔室。
20.如权利要求19的机器，包括在头部之间使管件交替推进，和使固定头朝着移动头移动的装置，以便给管件穿孔，使管件接合充实部件和密封管件。
21.如权利要求19的机器，其中，用于给管件穿孔的装置包括安装在移动头上固定位置的带有多个齿的刀片，一对在刀片相对侧上安装在固定头上的固定爪，和一对在刀片相对侧上安装在移动头上的弹性可收缩爪，用于在移动头朝着固定头向上移动时抵靠固定爪。
22.如权利要求19的机器，其中，充实部件之一安置在固定头上的固定位置，其他的充实部件弹性地安置在可移动头上，用于在移动头朝着固定头移动时接近管件。
23.如权利要求19的机器，其中，充实部件有开口腔室，其互相面对并围绕管件上的开口。
24.权利要求19的机器，其中，用于密封管件的装置包括安装在固定头上一固定位置的第一密封杆，和弹性地安置在移动头上的第二密封杆，用于在移动头朝着固定头移动时抵靠第一密封杆。
全文摘要
用于制造由压缩空气充填的包装衬垫的机器和方法。通过机器供给一根扁平柔性管并进行穿孔,以形成一排横跨管件的开口。通过开口将气体喷射入管件,然后管件横跨开口密封在一起,形成一个限制气体在其中的腔室。
文档编号B29C49/00GK1182035SQ9712283
公开日1998年5月20日 申请日期1997年10月17日 优先权日1996年10月18日
发明者皮特·T·J·阿奎尤斯, 罗吉尔·P·T·威克斯 申请人:福利弗罗包装国际有限公司, Cps工程制造中心