封装工具、包装机以及用于制造贴体包装的方法与流程

本发明涉及一种上部封装工具，具有边缘区域和凹部，上部薄膜幅面通过该凹部来成型，并且其中，该凹部具有过渡区域和内部区域，其中，过渡区域位于边缘区域和内部区域之间。本发明还涉及一种包装机和一种用于制造贴体包装的方法。

背景技术：

贴体包装直接与包装物品贴合，至少部分地沿着包装物品的轮廓，并且与包装物品位于其上的包装托盘大面积地连接。但是，因为上部薄膜幅面必须进行预加热、预拉伸/预成型和/或被传送，上部薄膜通常在这种情况下具有褶皱和/或包装机设计复杂。

技术实现要素：

因此，本发明所要解决的技术问题是提供一种能够利用其来克服现有技术的缺点的上部封装工具。

该技术问题通过一种上部封装工具来解决，其具有边缘区域和凹部，上部薄膜幅面通过该凹部来成型，其中，该凹部具有过渡区域和内部区域，其中，过渡区域位于边缘区域和内部区域之间并具有第一和第二区段，其中，一个区段是凸状设置的，另一区段是凹状设置的，并且其中，所述凹部的深度与一个区段的曲率半径并优选同时与另一区段的曲率半径的比例至少逐段式地≤2.5，优选≤2，并且更优选≤1。

关于该主题的描述同样适用于本发明的其他主题，反之亦然。

本发明涉及一种上部封装工具，其具有边缘区域和凹部，上部薄膜被拉入该凹部中并由此被成型。上部薄膜在成型时优选被固定在边缘区域中和/或优选通过周围的壳体/夹紧工具被固定，边缘区域和/或周围的壳体/夹紧工具将凹部和上部薄膜之间的空间密封。优选地，根据本发明的上部封装工具被加热。当成型时，原本平坦的薄膜幅面贴合在凹部的轮廓上，并由此被加热，特别是通过热传导。优选地，边缘区域被设置为平坦的。具有过渡区域和内部区域的凹部与边缘区域的内周边连接。内部区域优选至少是逐段式基本平坦的，并且特别优选被设计为平行于边缘区域。过渡区域设置在边缘区域和内部区域之间。边缘区域和过渡区域优选没有弯折地彼此融合，以便在该区域中实现优选的均匀拉伸的上部薄膜，特别是没有过渡拉伸的上部薄膜。优选地，上部封装工具特别是在凹部的区域中具有多个孔和/或由多孔材料制成，使得上部封装工具是透气的，并且使负压能够穿过封装工具而在凹部和上部薄膜之间生成，该负压将上部薄膜拉入凹部内并由此被成型并特别优选地被加热。凹部具有从边缘区域和内部区域之间的差计算出的一定的深度。

根据本发明，过渡区域现在具有第一区段和第二区段，其中一个区段是凸状设置的而另一区段是凹状设置的。这些区段优选在平行于边缘区域和/或内部区域的平面中延伸。第一区段(优选凸状的)与边缘区域邻接，并且第二区段(优选凹状的)与内部区域邻接。根据本发明的凹部的深度与第一区段的曲率半径并优选同时与第二区段的曲率半径的比例至少逐段式地≤2.5，优选≤2，并且更优选≤1。优选地，下限为≥0.1，特别优选≥0.2，更优选≥0.3，最优选≥0.5。

通过根据本发明的上部封装工具，能够籍由不需要对上部薄膜预拉伸或预成型和/或预加热的一种相当简单的包装机来提供贴体包装。因此，未加热的、平坦的上部薄膜可在根据本发明的上部封装工具中来成型。与现有技术的上部封装工具相比，在这种情况下基本更均匀地进行对上部薄膜的拉伸和/或成型。上部薄膜完全贴合在上部封装工具的凹部上，从而被均匀加热。由于上部薄膜没有经预加热或预拉伸，所以制造贴体包装所需的能量相对较低。通过本发明的上部封装工具，能够在冷的、未加热的上部薄膜形成具有深至50毫米，优选深至80毫米，特别优选深至100毫米的深度的拱顶(dom)，而不会使上部薄膜开裂或局部过度拉伸。通过根据本发明的上部封装工具可以省略上部薄膜的例如具有横向链的传送件。通过将传统的上部封装工具用根据本发明的上部封装工具更换，传统的包装机可籍由根据本发明的上部封装工具以简单的方式被改装为“贴体包装机”。

优选通过上部封装工具的模块化构建方式来实现改装，并且这样的改装优选在有工具快速更换意图时进行，例如通过使用如在同一公司发明人的wo2013127963a1中描述的那种工具构造来进行，其中，上部工具保持在包装机上，并且只有其中的工具部件(即，上部封装工具)被更换。因此根据本发明的上部封装工具可被改装到现有的包装机上。本领域技术人员应理解的是，上部封装工具在这种情况下是一种用于贴体包装的工具或者是一种例如用于所谓的“气调保鲜包装”(map)或真空包装或未经气调的简单包装的常规工具，并允许包装机的用户对具有不同用途的不同产品进行包装。这样的工具中的每一者都可以很容易地安装在包装机中，从而使包装机具有多种使用方式。

本发明的另一根据本发明的或优选的主题是包装机的封装台，其中设置各自具有凹部的多个、至少两个上部封装工具，其中，这些凹部至少在尺寸上是不同的。

关于这个主题的描述同样适用于其他主题，反之亦然。

通过这样设计的包装机可以在一道工序中制造出一个或多个包装，其中，产品可具有不同的尺寸，并且与之相匹配的每个封装工具为此与不同深度组合。

优选地，这些上部封装工具能够彼此任意组合和/或互换。

本发明的另一根据本发明的或优选的主题是上部封装工具，其中，过渡区域具有第一区段和第二区段，其中，一个区段是凸状设置的，并且另一区段是凹状设置的，它们的曲率半径至少逐段式地≥8毫米，优选≥15毫米，更优选≥20毫米，最优选≥30毫米。

关于这个主题的描述同样适用于其他主题，反之亦然。

然而，曲率半径优选≤160毫米，特别优选≤120毫米，更优选≤80毫米，并且进一步优选≤60毫米。

根据本发明的上部封装工具的内轮廓的设计与例如在包装机的成型台中使用的下部工具的内轮廓的接触薄膜的区域不同。根据现有技术，目前贴体包装机的上部封装工具的凹部的轮廓被设计为与封装台的下部封装工具和/或成型台的用于成型的下部工具的轮廓基本相同。然而，这在根据本发明的上部封装工具中是不一样的。优选地，上部封装工具的凹部相比封装台的封装下部工具和/或成型台的用于成型下部工具的凹部被设计为周边较窄，并且特别优选非常靠近产品，但应避免触碰。这使得过渡区域的与边缘区域的内轮廓邻接的第一区段能够被设计为具有大的曲率半径，优选比现有技术涉及的曲率半径大≥1.3倍，特别优选≥2.0倍，更优选≥3.0倍，或最优选≥5.0倍。这样消除了未预加热的上部薄膜的通常可能出现的开裂或上部薄膜的过度拉伸，其中，过渡拉伸会导致皱褶的形成。另外，通过形成至少逐段式地靠近产品形状的轮廓继而使得上部薄膜起皱趋势较弱，这对包装的外观质量和封装的密封性是有益的。

优选地，第一和/或第二区段被设置为是围绕的面。根据另一优选的实施方式，在具有矩形基面的凹部中，仅长边和/或仅角被设置为具有根据本发明的深度与曲率半径的比例和/或具有根据本发明的曲率半径。

优选地，凹部的过渡区域被设计为使得两个区段的半径彼此融合(ineinanderübergehen)，其中，在两个区段中交汇点或交汇线处也可以存在凹部，例如弯折。该弯折的两个侧面撑开的角度优选<180°并且≥30°，特别优选≥35°。因此，过渡区域至少局部地、但是优选地沿着凹部的整个周围不具有直的、非弯曲的区段。

优选地，在具有矩形基面的凹部中，将两个垂直设置的过渡区域面彼此连接的角区域还具有曲率半径≥10毫米，优选≥20毫米，并且更优选≥40毫米及最优选≥60毫米。本领域技术人员应理解的是，当过渡面不与内部区域垂直设置时，在角区域中曲率半径会随着包装托盘高度的变化而变化。以上陈述在此涉及的是过渡区域的第一凸状区段中的曲率半径。

根据本发明的优选实施方式，凸状曲率半径小于凹状曲率半径。

优选地，上部封装工具至少逐段式地设有开口和/或由多孔材料加工而成。在这种情况下，开口或多孔材料特别设置在凹部的区域中，从而使上部工具至少在该区域中是透气的，继而能够在凹部和上部薄膜之间施加负压，该负压将上部薄膜拉入凹部和/或凹部与上部薄膜之间的区域可以通过这些开口进行通风和/或提供过压。

凹部的深度大于30毫米，优选大于40毫米，并且特别优选为50-70毫米。本发明的另一主题是一种包装机，它提供了一种具有具备最大横断面的凹部的包装托盘，该包装托盘在加料台处被包装物品填充，该包装机具有封装台，在此处包装物品至少基本形状配合地由上部薄膜封闭，其中，封装台包括具有具备最大横断面的对上部薄膜加热和成型的凹部的上部封装工具，其中，该凹部的最大横断面比包装托盘的最大横断面小。

关于本发明的这个主题的描述同样适用于其他主题，反之亦然。

本发明涉及一种包装机，在其中提供了包装托盘，这可通过使包装托盘在平坦的薄膜幅面上成型或通过提供预制的包装托盘来实现。因此，根据本发明的包装机例如可以是所谓的热成型机，但也可以是所谓的托盘封装机(traysealer)。该包装托盘具有通常位于包装托盘的上端的最大横断面。在一般情况下，横断面是这样的横断面：通过其来填充包装托盘或位于包装托盘的封装平面以及位于与包装托盘的底部相对的位置。在下一步中，该包装托盘由包装物品填充，特别是食品，优选含蛋白质食品。在这种情况下，包装物品可突出至包装托盘的上边缘之外。根据本发明，包装机具有封装台，在该封装台中包装物品至少基本形状配合地由上部薄膜封闭。其中在相对刚性的包装托盘中设置包装物品，并且其中包装物品基本形状配合地由上部薄膜封闭的这种包装，本领域技术人员将之称为所谓的贴体包装。在这种情况下，上部薄膜与包装托盘优选大面积地连接，特别优选非常大面积地连接，特别是与包装托盘的朝向薄膜的、未由包装物品覆盖的整个表面连接。

封装台包括具有具备最大横断面的凹部的上部封装工具。该横断面通常位于跨越上部封装工具的边缘区域的平面中。该工具位于包装托盘上方且封装台的内部也位于上部薄膜上方。上部薄膜被拉入凹部中，并由此与凹部的内表面贴合进而塑性地和/或弹性地成型。由于上部封装工具优选被加热，所以上部薄膜基本上通过热传导被加热。可选地，也可以通过从根据本发明的上部封装工具发出的辐射热进行轻微加热。

根据本发明，现在将凹部的最大横断面设计为小于包装托盘的凹部的最大横断面。由此，在上部薄膜中形成了具有相对较小的最大横断面的拱顶和/或可以使过渡区域，特别是其第一区段具有相对较大的曲率半径，从而能够使冷的上部薄膜成型和/或实现对包装物品非常好的封装或者使上部薄膜贴合在包装托盘上，而不会形成任何明显的褶皱。

根据另一优选或根据本发明的主题，凹部的内直径基本对应于包装物品的横断面的最大尺寸。

关于本发明的这个主题的描述同样适用于其他主题，反之亦然。

在这种情况下，凹部不应该与包装物品接触，而是应尽可能精准地接近其轮廓，特别是其尤其是竖直的高度。优选地，凹部与包装物品的外周之间的距离应该为2-30毫米，特别优选为4-15毫米，最优选为4-6毫米。

本发明的又一主题是一种包装机，上部薄膜在其上成型，但其不具有上部薄膜的预加热装置和/或预拉伸装置/预成型装置和/或不具有上部薄膜的横向传送件。

关于本发明的这个主题的描述同样适用于其他主题，反之亦然。

根据本发明的用于制造所谓的贴体包装的包装机相对简单并且相对节能，这是因为可以省去对上部薄膜进行预加热和/或预拉伸/或预成型。至少在上部薄膜成型开始时上部薄膜是平坦的，并且优选不被上游加热装置加热。在现有技术中，封装台的上游设置有这样的预加热或预拉伸装置。根据本发明的上部封装工具只是封装台的一部分。

因此，本发明的另一主题是一种具有根据本发明的上部封装工具的包装机。

优选地，封装台具有一种上部封装工具，例如封装框架，其在贴体封装之后和/或之时额外地将沿着包装托盘的整个周边延伸的密封接缝设置在上部薄膜和包装托盘之间。这样至少确保了上部薄膜与包装托盘沿周边地在每个位置处密封连接，并且此外，至少存在于密封接缝的区域中的褶皱几乎是平滑的且不会导致不密封性。此外，包装往往在视觉上更具吸引力。

然而，本发明的另一主题是一种用于制造贴体包装的方法，其中冷和/或未预加热和/或平坦的上部薄膜幅面被拉入上部封装工具的凹部，由此被成型并被加热，并且接着在填充有包装物品的包装托盘的方向被压下，从而将包装物品封闭，并且与包装托盘大面积地连接。在这种根据本发明的方法中，包装托盘也可以是平坦的或基本平坦的，即，未经深拉。

关于根据本发明的包装机的描述同样适用于根据本发明的方法，反之亦然。

通过该根据本发明的方法来制造贴体包装，即，一种包装，其中上部薄膜紧紧将包装物品封闭并与包装托盘大面积地连接。在本发明的意义上的大面积意味着密封接缝面大于通过密封框架进行封装时的面。根据本发明，上部薄膜在其在上部封装工具中成型之前不被加热，而是具有环境温度。此外，上部薄膜在密封工具的上游处不会由关于其运动方向预成型，而是是平坦的。只有在上部封装工具中才会首先被成型，然后对作为所得包装的一部分的上部薄膜的区段进行全表面加热。为了实现成型，在上部封装工具和上部薄膜之间生成负压，其将上部薄膜沿着上部封装工具的凹部的方向拉动。

优选地，在施加将上部薄膜拉入凹部的负压之前设置一定的等待时间。

在上部薄膜在上部封装工具中成型期间和/或之后，在上部薄膜和包装托盘之间，并且优选还在包装托盘下方生成负压。一旦上部薄膜幅面在凹部中被成型或者在此之后，上部薄膜上方的负压被解除，并且上部薄膜被上部薄膜下方的负压拉向包装物品的方向并至少部分形状配合地将该物品封闭。由于上部薄膜已经在上部封装工具的凹部中被加热，上部薄膜大面积地并材料配合地与包装托盘连接，优选沿着整个包装托盘的朝向上部薄膜的、未覆盖包装物品的面。该封装优选是可剥离的。

优选地，利用密封框架和/或上部封装工具额外地执行上部薄膜和包装托盘之间的密封。该封装优选地沿着包装边缘的水平表面延伸。该封装能够是可剥离的。

附图说明

下面将参考图1-图6来解释本发明。这些解释仅仅是示例性的，并不限制总的发明构思。这些解释同样适用于根据本发明的所有主题。

图1示出了根据本发明的包装机。

图2示出了贴体包装过程。

图3至图6示出了根据本发明的上部封装工具。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的包装机1的实施方式，其在此具有深拉台2、加料台7和密封台15。物品幅面8(在此是塑料薄膜幅面8)，即，所谓的下部幅面，从供应卷中拉出，并沿着根据本发明的包装机从右向左优选循环输送。在一次循环中，将物品幅面8输送规格长度。为此，包装机具有两个输送装置，在当前情况下具有两个环形链条，它们分别安置在薄膜幅面的右侧和左侧。在包装机的开端和末端处为每个链条设置至少一个齿轮，各自的链条围绕该齿轮来换向。这些齿轮中的至少一者被驱动。入口区域19和/或出口区域中的齿轮可以优选通过刚性轴彼此连接。每个输送装置通常具有多个夹紧件，其在入口区域19中以夹紧的方式将物品幅面8抓住并且将输送装置的运动传递到下部薄膜8上。在包装机的出口区域中，输送装置和物品幅面8之间的夹紧连接被再次释放。在具有上部工具3和具有将要制造的包装托盘的形状的下部工具4的深拉台2中，包装托盘6在薄膜幅面8中形成。下部工具4安置在可垂直调节(如双箭头所示)的升降台5上。在每次薄膜进给之前，降低下部工具4，随后再次被抬高。随后在包装机的进一步运转中，在填料台7中将包装托盘用包装物品16填充。在紧接着的同样由上部工具29和可垂直调节的下部工具28构成的封装台19中，上部薄膜14材料配合地、通过封装被固定在物品幅面8上。同样在封装台中，在每次薄膜输送之前和之后，降低或抬高上部工具和/或下部工具。在将上部薄膜14封装到下部薄膜8之前，在被填充的包装托盘中生成一定的负压，在这种情况下，籍由该负压上部薄膜被拉到包装托盘上。在包装机的进一步运转中，将成品包装分离，该过程在这种情况下是由横向切割机18与纵向横切割机17执行的。在这种情况下，横向切割机18同样可以通过升降装置9抬高或降低。

通过上部封装工具12，其表示具有凹部27(参见图3-图6)的上部工具29上方用于成型和优选可更换工具，在平坦的上部薄膜中形成了拱顶。为此，需对上部封装工具上施加工具和上部薄膜之间的负压，该负压使上部薄膜与工具贴合和/或将上部薄膜拉入上部封装工具的凹部27中。此外，至少逐段地加热上部封装工具。一旦先前未加热的上部薄膜到达上部封装工具并与其接触，该上部薄膜便被加热到期望的温度，这对其成型及随后密封到包装托盘是有益的。

从图1可以看出，上部薄膜14在进入封装台15之前既未被加热也未被预成型。另外，上部薄膜也没有被传送到封装台的区域或其上游。

图2示出了封装台中的过程。一旦包装托盘6和上部薄膜14在封装台中，上部工具29和下部工具28一起移动并在其边缘区域30a中进行密封并将上部薄膜和包装托盘夹紧。然后，如由箭头13所示，负压施加于上部封装工具12和上部薄膜之间，其在由箭头10表示的上部封装工具方向上拉动上部薄膜，从而使上部薄膜逐渐地与上部封装工具贴合。在这种情况下，经加热的上部封装工具将其热量传导到目前尚未加热的、顶多由封装台中的辐射热加热的上部薄膜。上部薄膜成型之时或之后，在上部薄膜14和包装物品16之间的空间生成负压，该负压优选对应于上部薄膜上方的负压。一旦上部薄膜被充分加热和成型或者在额外的等待时间之后，上部薄膜上方的空间进行通气或甚至例如通过压缩空气生成过压，使得至少在短时间之后至少达到环境压力。通过由此形成的压力差，上部薄膜如下面的图所示的那样被压到包装物品和包装托盘的空余区域。经加热的上部薄膜14将包装物品形状配合地封闭并与包装托盘的空余表面材料配合地连接。本领域技术人员将从该附图与图3-图6对比中了解到，这里所示的工具是根据现有技术的工具，因为凹部27的过渡区域没有凸状区段和/或因为凹部的最大横断面基本上对应于包装托盘的最大横断面和/或因为上部封装工具的边缘区域与凹部的过渡区域之间的过渡是棱角尖锐的。

图3-图6示出了根据本发明的上部封装工具12，其在其面向上部薄膜的一侧具有边缘区域21和凹部27。本领域技术人员将理解，根据图5和图6的工具相对于使用位置旋转了180°。在边缘区域中，上部封装工具被压到上部薄膜14上并且上部封装工具相对上部薄膜14进行密封。通常，凹部27的最大横断面也跨越边缘区域的平面。凹部27的过渡区域22与在边缘区域21的内周边连接。该边缘区域包括具有曲率半径r1的第一凸状区段24和具有曲率半径r2的第二凹状区段25。在这种情况下，这两个区段围绕凹部27的整个周边延伸。这是优选的，但不是必须的。例如，区段24、25中的一者或两者可以仅沿着凹部的矩形的较长边延伸。优选地，曲率半径r2大于曲率半径r1。内部区域23从过渡区域的内周边开始延伸，其优选基本上是平坦的并且平行于边缘区域21。内部区域23和边缘区域之间的高度差定义了凹部的深度t。优选地，曲率半径r1被设计成使得其在更大的深度t的情况下也更大。

从图2可具体看出，上部封装工具12，特别是凹部27的区域，具有多个孔26。通过这些孔26空气可以被排出，使得在上部封装工具和上部薄膜之间出现负压，该负压使上部工具成型并且是针对上部封装工具和上部薄膜之间的全面接触而产生的。随后，在上部封装工具和上部薄膜之间的空间通过这些孔再次通气和/或设置过压。

特别是通过过渡区域的这样的设计使得冷上部薄膜可被深拉。在这种情况下，上部薄膜的成型均匀且不会出现上部薄膜的过度拉伸和开裂。上部薄膜与凹部27完全贴合，并由此均匀加热。这允许即使在凹部27的深度t大于20-30毫米，尤其大于40-55毫米的情况下都可以省去上部薄膜的预加热装置或预成型装置。此外，上部薄膜不必被横向输送。这允许相应的包装机的设计更简单，并且整个包装过程是节能的。

附图标记列表

1包装机

2成型台、深拉台

3深拉台的上部工具

4深拉台的下部工具

5升降台，封装台、深拉台和/或切割装置的工具的托架

6包装托盘

7加料台

8薄膜幅面、下部薄膜幅面

9升降装置

10成型、拉伸上薄膜，使之与产品和包装凹腔贴合

11封装台的上部封装工具

12封装台/封装框架的下部封装工具

13负压

14上薄膜幅面、贴体薄膜

15封装台

16包装物品

17纵向切割机

18横向切割机

19入口区域

20通风过压

21边缘区域

22过渡区域

23内部区域

24第一区段

25第二区段

26气体通道、开口、孔

27凹部

r1第一过渡区域的半径

r2第二过渡区域的半径

28封装台的上部工具

29封装台的下部工具

30周围的壳体/封装台的夹紧工具

30a边缘区域/周围的外壳的夹紧区域