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CN101301798A - 制造锥形杯套和/或纸杯的设备 - Google Patents

制造锥形杯套和/或纸杯的设备 Download PDF

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CN101301798A
CN101301798A CNA2008100990078A CN200810099007A CN101301798A CN 101301798 A CN101301798 A CN 101301798A CN A2008100990078 A CNA2008100990078 A CN A2008100990078A CN 200810099007 A CN200810099007 A CN 200810099007A CN 101301798 A CN101301798 A CN 101301798A
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dixie cup
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W·斯塔莱克
U·梅瑟斯米德
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Michael Hoerauf Maschinenfabrik GmbH and Co KG
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Michael Hoerauf Maschinenfabrik GmbH and Co KG
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Abstract

一种用于制造杯套和/或纸杯的设备，包括机架和至少两个星形轮，星形轮与机架可旋转地联接且可周期性地驱动星形轮。第一星形轮具有多个锥形心轴，在各锥形心轴上可用平放的剪裁料制成杯套。所述星形轮位于一个平面内且通过水平旋转轴设在机架的竖直壁上。所述星形轮可与至少一个传动装置联接，其中，传动装置设置在机架壁的避开星形轮的一侧上。

Description

制造锥形杯套和/或纸杯的设备
技术领域
本发明涉及一种用于制造锥形杯套和/或锥形纸杯的设备，该设备带有机架和至少两个星形轮，该星形轮与机架可旋转地联接且可周期性地驱动该星形轮，其中，第一星形轮具有多个锥形心轴，在每个锥形心轴上可用平放的剪裁料制成杯套。
背景技术
这种设备是经由WO99/11526A1公开的现有技术。已知设备非常复杂而令人漫无头绪。星形轮具有设置各异的旋转轴，这些轴彼此垂直。此外，星形轮位于不同的平面中。因此，杯套或纸杯难以从一个星形轮传送到另一星形轮。此外，机器操作员不易接近星形轮上的工位。到其它杯型的设备改换非常费工。此外，很难接近传动装置，因为传动装置安装在带有竖直设置的传动轴的星形轮下面。
发明内容
本发明的目的在于，改善上文所述类型的设备。
该目的通过以下方式实现：即星形轮放置在一个平面中，且星形轮用水平传动轴设置在机架的竖直壁上。
在该设备中，星形轮的这种布置可使星形轮上的单个工位有非常好的可达性。机器操作员非常容易地看清所有的星形轮且可简单地排除故障。
星形轮最好与至少一个传动装置联接，其中，传动装置设置在机架的中央壁的避开星形轮的一侧上。其优点是，即使在操作故障的情况下也非常容易从机器的背面接近传动装置。传动装置可构造得非常简单且精确，因为从传动装置到星形轮仅有较短的路程。为了可获得现今所需的超过每分钟250周期的机器周期速度且带有较好的星形轮定位精度，出于较高的加速和因此产生的惯性力的考虑，需要以刚性且稳定性高的方式构造机架和传动装置。高的稳定性和刚性由机架的中央壁确保。
机器背面还存在足够的空间，用以安放传动装置，该传动装置由于惯性力必然会有较大的尺寸。与上文提及的现有技术相比，该技术限制了设置成带有竖直旋转轴的星形轮下部的构造空间，本发明的传动装置的构造空间没有受到限制，因为其星形轮的定位和可达性完全不取决于传动装置的大小。
同时，可通过机架的中央壁获得非常高的制造设备精度，因为中央壁提供传动装置、星形轮和工位的安装位置。不需要有附加公差而使精确度受影响的其它框架部分。机架的中央壁可例如设计成单个铸件，可在机床上整体完成加工，使所有的孔和配合面彼此具有较高的位置精度。
传动装置本身可不同地设计。为了具有极高的刚性和稳定性，例如采用所谓的“步进变速箱”是有利的，其中，驱动马达的连续旋转移动通过具有变化节距的蜗杆轴变成星形轮的周期性旋转移动。同样有利的是，传动装置的旋转轴线定位成平行于星形轮的传动轴的旋转轴线。那么，不再需要改变旋转方向。
有利地是，星形轮以易换的方式固定在机架上。为此，配备有用以联接传动装置的、易拆卸的部件，例如快速接合器。因此，该设备可非常快地转换到其它杯型。例如，可轻易地从该设备移除整套星形轮并换上为其它杯型准备的星形轮。因此，减小在变换机器装备时的停工时间。
本发明的设备适用于制造不同的纸杯，这些纸杯可具有圆形或任意形式的截面。可例如用有涂层或无涂层的纸张或纸板材料制造单壁纸杯。薄塑料层尤其适合用作涂层，该薄塑料层可使纸张材料不透液体，并可选择贴在纸张材料的一面或两面上。本发明的设备也非常适用于制造适合于不同纸杯的锥形杯套。杯套由例如已经剪裁的纸张或纸板料形成，将它们围绕锥形心轴环绕放置并在它们的纵向侧边上彼此相接。所制造的杯套可形成例如双壁隔热杯或塑料杯的杯壳。它们也可以放入注塑模中，以形成塑料纸杯的杯壳的外表面。其中，塑料杯可以例如由发泡塑料制成。
可根据材料组合和要求而以不同方式连接纸杯的各个部分。可例如通过热封接、带有热胶或冷胶的胶接或所谓的“热熔粘接剂”实现接合。当本发明中提及“接合”时，总是指这些可能中的一种。
该设备的第一星形轮配装了从剪裁料堆输送单个剪裁料的分离装置。单个剪裁料围绕第一星形轮的锥形心轴环绕放置，并由此构成杯套或直接构成纸杯的杯壳。当剪裁料构成纸杯的杯壳(例如单壁纸杯或双壁隔热杯的内杯)时，最好这样：第一星形轮例如以杯底冲模的形式设有用以形成杯底的装置，该装置向第一星形轮的心轴输送预成形的杯底，然后，杯底可与形成在心轴上的杯套接合。
最好这样：第一星形轮附设有第二星形轮，第二星形轮具有多个中空的心轴，其内腔可以收容纸杯和/或所形成的杯套。从而，可随意接近较大直径的杯套边缘并可根据需要来加工该边缘，例如配设向外形成的唇缘或轴肩。其中，星形轮彼此设置成，纸杯和/或杯套分别可以线性移动的方式直接从一个星形轮传送到下一星形轮。因此，可以非常简单地设计传送装置，例如通过简单的喷嘴。在较短距离上的简单线性移动使得即使在较高的周期速率时也能可靠传送。
本发明一实施例中的设备尤其适用于制造由纸张或纸板制成的双壁隔热杯。为此，最好设有至少3个星形轮。在第一星形轮上平放的剪裁料制成将被传送到第二星形轮的杯套。第三星形轮接收例如从杯库或直接来自其它制杯机的预成形纸杯，其中，杯壳已经与杯底固定接合。对于设在前面的制杯机，杯库也可以预设成中间储藏器。其中，该第三星形轮可附设有形成堆叠用构造的成形装置。成形装置形成堆叠用构造，例如纸杯的杯壳中的卷边或轴肩。然后，纸杯从第三星形轮传送到第二星形轮并在那里置入杯套中与杯套相接合。因此，在第二星形轮的最后工位之后形成具有较好隔热特性的双壁纸杯。
在本发明的备选实施例中，第三星形轮可从杯库取出已制成的塑料杯。在第一星形轮上由纸张材料形成杯套，或者，该杯套也可配有杯底并传送到第二星形轮。塑料内杯从第三星形轮传送到第二星形轮上，并置入由纸张材料制成的外套或外杯中。
在本发明的又一实施例中，可设有第四星形轮，该第四星形轮设于第二星形轮的下游，但又设有锥形心轴，其上接纳配有杯套的双壁杯。在附设于第四星形轮的工位上可以再加工例如在其中固定杯底的纸杯区域，以例如改善纸杯的设计或堆叠特性。例如可在第四星形轮的工位上径向地扩展裙部区域来改善双壁杯的堆叠特性。
以下通过对实施例的描述说明本发明的其它优点和特征。
附图说明
图1是用于制造双壁隔热杯的设备的不按比例的示意侧视图，
图2是图1的设备在箭头II方向上的视图，
图3是可用本发明的设备制造的纸杯的示例。
具体实施方式
本发明的设备由于它的模块化构造而使得它非常灵活地适用于制造适合于不同的纸杯或锥形杯套。参考图3所示的纸杯51描述制造设备的最佳实施例。
图3所示的纸杯51由纸张材料制成，该纸张材料至少一面上有薄涂层(优选聚乙烯)。纸杯51设计成双壁隔热杯，尤其适用于热食品，例如咖啡或中国面条。由于隔热可毫无问题地长时间手持盛有热食品的纸杯51。纸杯51基本上由内杯52构成，该内杯52由锥形杯壳53和与锥形杯壳53接合的杯底54构成。杯壳53的上端具有向外卷起的唇缘55。在其下端，杯壳53通过裙部56与杯底54不透液体地密封。在杯壳的中间区域，可设置用于堆叠多个同样式纸杯51的构造57。在所说明的情况中，堆叠用构造57成型为在内杯52的杯壳53中向内凸出的肋条58。备选地，也可不同地设计堆叠用构造57，例如通过轴肩或卷边，显然也可向外成型。内杯52配装有锥形杯套59，该锥形杯套59可具有例如不同的锥角。杯套59在其上端60的唇缘55以下的部位，粘合或密封到纸杯52上。其下端配有带向内卷曲部分61的杯套59，该杯套用向内卷曲的部分61紧贴在杯壳53上。因此，在杯套59和杯壳53之间形成隔热的环形空间62。为了改善隔热功能，在未示出的修改方案中，杯壳53上或杯套59上预设有轴肩，这些轴肩上杯套外径跳跃式地增大或减小。
内杯52与杯套59接合和密封后，至少在其下方将裙部56扩展，裙部56以与纸杯52的杯壳53相反的锥形延伸。因此，裙部56可以在堆叠多个同样式双壁纸杯51时与堆叠用构造57共同起作用，确保可靠地堆叠纸杯51并也可无卡塞地再次分开纸杯51。其中，肋条58支承接着堆叠的纸杯的扩展裙部56。所堆叠的纸杯51不会卡塞在杯套59的外侧和杯壳53的内侧之间，因为首先它们根本不发生接触。
杯壳53和杯套59的“锥形”特性应理解成，杯壳53和杯套59在图3所示的纵剖面中从唇缘55向杯底54逐渐变细。因此，杯壳53和杯套59具有哪种形式的截面并不重要。纸杯51的截面可为例如环形、椭圆形或带圆角的矩形。在锥形杯壳53的圆形截面的情况下，纸杯51具有平截头圆锥体的形式，而在锥形杯壳53的矩形截面的情况下，确切地说该纸杯51具有为截椎体的形式。具有非圆形截面的纸杯51通常称为“造型杯”。
下面参考图1和图2来描述用于制造纸杯51的设备。
该设备基本上由四个所谓的星形轮1、2、3、4组成，在这些星形轮上分别星形地设置了多个心轴10、20、30、40。心轴10、20、30、40的数量可根据所需的加工步骤数而改变。星形轮1、2、3、4分别置于传动轴63上并可通过至少一个传动装置64周期性地在箭头A的旋转方向上驱动。其中，旋转方向A是示例性的，也可为反方向。该设备具有带有竖直的中央侧壁66的机架65。在竖直的侧壁66上，星形轮1、2、3、4设置成其传动轴63的旋转轴线均为水平且彼此平行。因此，所有星形轮1、2、3、4及其心轴10、20、30、40可设在一个平面内。对于星形轮1和2，这可清楚地在图1中看出。星形轮1、2、3、4的传动装置64设置在机架的竖直侧壁66的避开星形轮1、2、3、4的一侧上。因此，不仅星形轮1、2、3、4而且传动装置64均具有非常好的可达性。传动装置64最好由步进变速箱构成。
示例中的星形轮1具有六个锥形心轴10，各心轴10上可附设工位11、12、13、14、15、16。不需要的工位11可保持空置。星形轮1通传动装置64在设备的工作周期中在旋转方向A上转过60°，使得各心轴10分别到达其后的工位。星形轮1在工位12中引入平放的剪裁料67，剪裁料67通过由箭头68表示的分离装置从剪裁料堆69输入。平放的剪裁料67在后续的工位13、14和15中环绕锥形心轴10在其纵向边上密封并装上向内卷曲的部分61，然后形成锥形杯套59。出于说明的原因，在图1和图2中没有示出杯套59的向内卷曲的部分61。在工位16中制成的杯套59在箭头方向B上传送到第二星形轮2的心轴20上。心轴20从外部取得杯套59。在传送时，工位21的心轴20设置成与工位16的锥形心轴10精确共轴。因此，杯套59能够以线性移动直接从星形轮1传送到星形轮2。在箭头方向B上的传送例如可简单地通过喷嘴实现。
在下一加工周期中，通过星形轮2的旋转A杯套59进一步传送到工位22。在工位22上事先制成的内杯52被置入杯套59中。纸杯52由第三星形轮3提供并从工位34以线性移动B传送到工位22。
有利的是，事先制成的纸杯52或事先制成的塑料杯例如通过用作中间储藏器的杯库70输送到星形轮3。纸杯52可已形成堆叠用构造57并已具有唇缘55。图2中出于说明的原因而省略唇缘55。有利的是，堆叠用构造57首先在第三星形轮3的工位3上形成，因为纸杯52可在常规的制杯机上制造，所以不再需要任何特殊的装置。用于堆叠双壁隔热杯51的构造57的成形装置35与杯套59的制造设备一体化，因此可最佳地适应杯套59的设计。因此，标准化制造的内杯52可适配不同的杯套59。这提高了双壁纸杯51制造商的灵活性。
可不同地设计堆叠用构造57的成形装置35。在图2中说明了滚动辊36，可径向地对上心轴30上的纸杯52来设置滚动辊36，以形成向内凸出的肋条58。备选地，显然还可以从内部或外部配备可径向设置的成形侧板。
在工位22中置入杯套59中的内杯52，在下一工序中传送到工位23，在该工位上与杯套59接合。根据堆叠用构造57的设计，纸杯51在工位24上的制作已完成而可从设备上取走。可选的方案是，可配备第四星形轮4，工位24的纸杯51在箭头方向B上传送到第四星形轮4上。星形轮4也具有锥形心轴40，锥形心轴40从内部接收纸杯51。例如可在星形轮的工位42上附设成形装置45，用成形装置45扩展裙部56。(如上文描述的)扩展裙部56来改善纸杯51的堆叠特性。在工位44上最终完成双壁纸杯51并从设备上取走。
如果在所描述的制造设备中制造的纸杯51是所谓的造型杯，那么，将旋转装置(未示出)分配给星形轮3的锥形心轴30总是有利的，该旋转装置的各心轴30可以围绕其纵向轴线旋转一定量。在制作造型杯时，带有非圆形截面的内杯52在任意方位从杯库70移出并在工位31中放在具有环形截面的锥形心轴30上，所以，接下来需要对准内杯52。该问题尤其在下一情况下出现，即当内杯52在其唇缘55具有环形截面而在其杯底54具有椭圆或基本上矩形截面时。在星形轮1上形成的杯套59在限定的方位上置于星形轮的心轴20上。其中，心轴20的形式同样可以是非圆形的适应杯套59的形式。为了使在工位34上的内杯52定位在正确的方位中且在该方位上可以精确传送并置于工位22的杯套59中，心轴30通过旋转装置围绕其纵向轴线旋转并对准内杯52。为了使在心轴30上的内杯52不滑落，可在每个心轴30上附设适合于内杯52的吸住装置或夹持装置(未示出)。旋转装置可以附设例如设在工位32上的传感器(未示出)，该传感器最好能无接触地测得内杯52的位置，并向旋转装置发出信号，指示带有内杯52的心轴30须环绕纵向轴线旋转多远。
通过所描述的制造设备的方案，在杯型转换和杯的设计改变时可以具有非常高的灵活性和非常短的停工期。通过在机架65的竖直的侧壁66上布置，星形轮1、2、3、4具有较好的可达性，该可达性使得例如以全套星形轮1、2、3、4快速地转换到适合于另一杯型的星形轮成为可能。此外，最好将星形轮1、2、3、4流转地存放且可易交换地固定在机架65上。此外，在传动轴63上可设有用于与传动装置64连接的、可易拆卸的部件71，例如快速接合器。
制造设备的改型也非常容易。例如在未示出的实施例中可用仅带有用于制造单壁杯的两个星形轮1和2的设备。这里，例如可在第一星形轮1的工位11上附设杯底冲模17，该杯底冲模冲压出类似于杯底54的杯底并在工位11传送到心轴10上。然后，杯套59可在工位13至15的一个工位上与该杯底接合。然后，可在第二星形轮2上形成例如单壁纸杯上的唇缘55。

Claims (10)

1.一种制造锥形杯套(59)和/或锥形纸杯(51)的设备，设有机架(65)和至少两个与所述机架(65)可旋转地联接且可周期性地驱动的星形轮(1、2)，其中，第一星形轮(1)具有多个锥形心轴(10)，杯套(59)可在各锥形心轴(10)上用平放的剪裁料(67)制成，其特征在于，所述星形轮(1、2)位于一个平面内，且通过水平传动轴(63)设置在所述机架(65)的竖直壁(66)上。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一星形轮(1)附设有用以从剪裁料堆(69)输送单个所述剪裁料(67)的分离装置(68)。
3.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，第二星形轮(2)具有多个心轴(20)，其内部可接纳所述纸杯(52)和/或所述杯套(59)。
4.如权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述星形轮(1、2、3、4)与至少一个传动装置(64)联接，其中，所述传动装置(64)设置在机架(65)壁(66)的避开星形轮(1、2、3、4)的一侧上。
5.如权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，在所述第一星形轮(1)上可形成无底的杯套(59)，所述纸杯(52)可在所述第二星形轮(2)上置入所述杯套(59)中，其中，所述纸杯(52)从第三星形轮(3)传送到所述第二星形轮(2)。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述第三星形轮(3)附设有形成用以在所述纸杯(52)的杯壳(53)上进行堆叠的构造(57)的成形装置(35)。
7.如权利要求5或6所述的设备，其特征在于，在所述第二星形轮(2)之后设有第四星形轮(4)，所述第四星形轮(4)具有锥形心轴(40)，其上接纳装有所述杯套(59)的纸杯(52)。
8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述第四星形轮(4)附设有用以扩展所述纸杯(51、52)的裙部(56)的成形装置(45)。
9.如权利要求1至8中任一项所述的设备，其特征在于，所述星形轮(1、2、3、4)彼此布置成：所述纸杯(51、52)和/或所述杯套(59)可分别以线性移动(B)直接从一个星形轮(1、2、3、4)上传送到另一星形轮(1、2、3、4)上。
10.如权利要求1至9中任一项所述的设备，其特征在于，至少一个星形轮(1、2、3、4)可易交换地固定在所述机架(65)上，并预设有用以与所述传动装置(64)联接的、易拆卸的部件(71)。
CNA2008100990078A 2007-05-11 2008-05-09 制造锥形杯套和/或纸杯的设备 Pending CN101301798A (zh)

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