专利名称：用于制造密封盘的方法
技术领域：
该申请要求瑞士专利申请0414/10的优先权,该专利申请于2010年3月19日提交并且在此引入其全部公开内容。
本发明涉及一种用于制造用于将可撕式薄膜热密封在由金属制成的盖环上的密封盘的方法，其中，设置由第一金属材料制成的基板和由第二金属材料制成的环形密封件，并且基板的金属材料比密封件的金属材料具有更大的导热性并且密封件的金属材料比基板的金属材料具有更大的硬度。此外本发明还涉及一种根据权利要求5的密封站以及一种根据权利要求6的用于制造可撕式盖的装置。
背景技术：
已知，将用于罐状的或筒状的包装件的盖构造为在包装件的上侧上永久固定的金属盖，其具有设有提取口的盖环。所述提取口直到封装内容的第一次使用为止通过一个借助于热密封固定在盖环上的可撕下的薄膜封闭。这种盖被称为可撕式盖(peel-off-lid)。盖上的薄膜被称为可撕式薄膜并且例如可以是金属薄膜、金属复合薄膜或纯塑料薄膜。一个附加的在金属盖上方设置的塑料盖使包装件在其内容的使用期限内可重新封闭。在填充容器或者说罐头之后，通过将预制的可撕式盖卷边在容器或者说罐头的外壳上来封闭容器或者说罐头。下面借助图I至9详细说明已知的用于制造可撕式盖的方法或装置。在此图2至8用于说明制造步骤。在密封站中(在其中可撕式薄膜被密封在盖环上并且必要时在此之前从薄膜带材中冲裁出可撕式薄膜部段)使用加热的密封盘来进行热密封。已知，这种密封盘由两种不同的金属材料制成，其中由较硬的材料制成的密封件被热压配合在由较软的、但导热性更好的金属材料制成的基体上。但这种热压配合的制造是昂贵的并且可导致两种材料连接不足。
发明内容
本发明所基于的任务是改进用于制造可撕式盖的密封盘的制造。该任务在开头所提方法中以下述方式得以解决通过熔焊连接或钎焊连接将密封件固定在基板上，然后通过激光淬火淬硬密封件，或者通过激光烧结在基板上建造密封件，然后可选地亦通过激光淬火淬硬密封件。熔焊优选作为电子束焊进行。作为替换方案可进行扩散焊。优选作为用于基板的金属材料使用铜并且作为用于密封件的金属材料使用钢。此外，该任务借助根据权利要求5的用于将可撕式薄膜热密封在由金属制成的盖环上的密封站或者根据权利要求6的用于制造可撕式盖的装置来解决。
下面借助附图详细说明现有技术和本发明的实施例。附图如下图I为用于制造可撕式盖的装置的示意性侧视图；图2至8为可撕式盖的部段以用于说明可撕式盖的制造；图9为在密封站中冲裁和施加可撕式薄膜的示意图；图10为用于将可撕式薄膜密封在盖环上的密封站的剖面图；图11为密封盘的坯件的图解；图12为图11的坯件的剖面图；和图13为完成的密封盘的剖面图。
具体实施例方式图I示出用于制造可撕式盖的装置I的示意性侧视图。该装置在机架2上具有多个加工工位3至9。输送装置10、13、14在由箭头C显示的输送方向上从装置的起点堆垛11直到装置的终点输送盖元件和完成的盖，在装置的终点，盖通过溜槽进入存放架16或17中。从堆垛11中盖元件以已知的方式卸垛并且进入输送装置中。输送装置可具有两个分别单独在物件的两侧设置的长的导轨10，其将位于存放处10’上或工位3至9中的盖元件或盖在轨条10抬高时借助驱动装置14沿箭头A方向向上抬高，并且接着通过沿箭头B方向(与箭头C同向)的向前运动借助曲柄连杆机构13将所述盖元件或盖向前移动一个距离。接着使轨条沿箭头A方向向下运动，在此盖元件或盖再次放在其存放位置中。然后使轨条10在物件存放位置下方沿相反于箭头C的箭头方向B向后运动以便接着重新实施所述过程。盖元件或盖在输送之间停止在其存放位置或位于加工工位中并在那里被加工。在一个通过全部加工工位的加工步骤之后进行重新的输送。代替所描述的输送装置优选使用已知的根据WO 2006/017953的具有两个齿带的输送装置。这种无中断的齿带驱动装置以加工工位数量所需的长度被设置，并且由步进马达或伺服马达引起步进的、与加工工位同步的齿带运动，所述步进马达或伺服马达通过带齿滚轮驱动齿带。这种具有齿带的输送装置允许以更高的、例如每分钟200个盖的循环数来制造盖。图2示出堆叠的金属盖坯件20，其在堆垛11中在输送装置的起点被供应。所述坯件20例如是直径例如为Ilcm的圆形金属盘。当然也可以是其它基本形状、例如方形或矩形和其它直径。如图2所示，坯件20已经在未示出的加工机床中在其边缘上被预变形。为简化附图，在图2和接下来的图3至8中分别仅示出整个盘或者说盖的一个扇段。在图I的第一加工工位3中借助上侧工具和下侧工具通过冲压加工在盘中冲出一个开口 29，这例如在图3中可见。在图3中，开口的边缘以21来标记并且所冲出的圆形盘以27来标记。该盘27作为废料进入图I的容器12中。因此形成具有开口的环形的盖元件20’，该开口构成完成的盖的提取口。冲压加工工位3由驱动装置15驱动，在其它工位中也是这种情况。在加工工位4中将边缘21向下拉深，由此形成图4所示的边缘的形状22。但优选形成例如图10中所示的卷入的边缘区域。之后，环形的盖元件20’进入密封站5。在该密封站中借助冲压器件6冲出薄膜部段25并且定位在盖环20’的开口 29上方并且通过热密封固定在那里，这在图5和6中可见。可撕式薄膜25——其可以是金属薄膜或复合薄膜或塑料薄膜——为此以已知的方式在其下侧上设有可密封的塑料层。可撕式薄膜25例如可以是具有塑料层和铝层的多层复合薄膜，例如在盖下侧上设有一个可热密封的聚丙烯(PP)层和一个随后的PET层，在其后是一个铝层，在可撕式薄膜的上侧上的铝层又设有一个PET层。在该PET之下设置一个可能的印品。可撕式薄膜的另一方案可以在铝层和盖上侧的PET层之后跟随盖下侧的或者说填充物侧的热密封漆层。其它方案对于技术人员而言也是已知的并且可用于本发明的范畴中。在本例子中所需的圆形的薄膜部段25通常在工位5、6中从宽的薄膜幅面中被冲出并且被定位在环形盘的中间凹口上方，通过密封站将薄膜在热作用下压紧到盖元件20’的圆形凹口的边缘上，使得薄膜25与金属盖元件20’通过可密封的层的熔化和随后的冷却密封地连接。这借助密封站的被加热的密封盘实现并且对于技术人员而言是已知的，在此不再详述。必要时也可在输送方向上依次设置两个密封站，在第一密封站中冲出薄膜部段并进行第一密封步骤，其尚未在四周形成密封，并且在第二密封站中进行第二密封，其形成完成的密封接缝。在此情况下，两个密封站可配有根据本发明的密封盘。由此形成可撕式盖28。为了进行冷却，必要时设置一个冷却加工工位。在加工工位8中可为薄膜25设置压纹24(图7)，尤其是在涉及金属薄膜的情况下。如果可撕式薄膜设有撕去接片，则根据现有技术折起该接片，使其贴靠在盖上。在同样被称为加工工位的检验工位9中检验完成的盖的密封性。如薄膜密封地固定在盖环上，则盖进入用于完成的盖的容纳部16。如确定不密封性，则该盖通过另一示出的溜槽进入废品容器17中。图9粗略地示意性示出一部分用于制造可撕式盖的装置的俯视图，该装置例如是 根据图I的装置。借助图9中未示出的输送装置沿输送方向C并列输送四排盖元件20’或者说盖28。在图中未绘出装置的密封站的区域中(相当于图I的密封站5)可撕式薄膜材料的带材35进入密封站中并且在那里被冲压，以便形成具有撕去接片29的薄膜部段25，所述薄膜部段在密封站中在冲压之后直接被密封在盖环上。在此这样选择冲压图形，使得留下尽可能少的冲压废料。用于图9中最上排盖环20’的薄膜部段25在本例子中最左排带材35中在带材边缘上被冲出，之后留下空位25’。用于次最上排盖环20’的薄膜部段25在带材35的中间纵轴线的左边一排中被冲出。用于次最下排盖环20’的薄膜部段25在带材35的中间纵轴线的右边一排中被冲出。用于最下排盖环20’的薄膜部段25在带材35的最右排中被冲出。各个薄膜部段25在密封站中的冲压例如可通过带材上的印刷标记来控制。带材35例如可借助驱动辊36或以其它已知的方式进行输送。冲出的薄膜部段随后分别被密封在相配的盖环上，这对于技术人员而言是已知的。图10示出一种已知的密封站的剖面图，该密封站用于将可撕式薄膜密封在盖环上。密封站41的下部具有用于下侧密封工具的支座50，所述下侧密封工具优选由根据本发明制造的密封盘44构成，该密封盘从可撕式盖环的下侧或者说从可撕式薄膜的可密封的一侧作用于该盖环上。另外，密封站还具有上部51，其带有上侧工具或者说上侧密封盘45，该密封盘也优选根据本发明来制造。接下来说明这种密封盘的制造。在图11和12中示出用于构成密封盘的坯件55，该坯件已经由两种不同的金属材料制成，即由导热性良好的金属、尤其是由铜或青铜制成的基板53与由较硬的金属、尤其是钢制成的环形密封件54通过电子束焊连接而成。电子束焊是已知的并且通过高压加速的电子将所需的焊接能量带入加工区中。当电子碰撞时电子将其大部分动能转化为热量。焊接环绕地围绕坯件沿接缝线进行，这例如借助图12中的箭头F来显示。用于进行焊接的焊接装置对于技术人员而言是已知的并且在市场上销售。然后，例如通过车削、铣削、磨削来加工坯件，以便形成密封盘44的希望的最终形状，所述最终形状在图13中作为例子以剖面图示出。接着，必要时也在该加工之前通过激光束淬火来淬硬实际的钢制密封面56。激光束淬火作为借助激光器、尤其是高功率二极管激光器的表面淬火是已知的。在此激光束短时间加热局部限制的薄的表面层直到钢的奥氏体化温度(根据材料约900摄氏度至1400摄氏度)。一旦热量输入终止，则由于小的热量输入以及热量迅速导入密封盘内部而形成自淬火。这导致淬火组织“冻结”。另一种适合的已知焊接方法是扩散焊，其中以高压接合待连接的部件。这可在真空或保护气体中进行。此外可加热部件。在此在完成的状态中通过微观范围中的塑性和局部变形产生表面的原子连接。作为通过焊接来连接的步骤的替换方案，可进行通过真空钎焊来连接的步骤。其它上述步骤保持不变。真空钎焊接合多数情况下不同的材料，在直至900° C的温度下在真空下在下降的压力中进行。真空有助于将两个部件以及焊料的氧化降低到最小程度并且避免缩孔。
作为上述的将两个部件连接成密封盘的步骤的替换方案也可通过激光烧结在基板上建造环形的密封件。这也被称为选择性激光烧结(SLS)。在此用金属粉末逐层地建造密封盘。金属粉末在此例如以0. 001至0. 2毫米的层被施加在基板上，并且分别借助激光器烧结所述层。在当前优选在不添加粘结剂的情况下使用一种金属粉末，该粉末尤其是通过CW激光器完全熔化。这种方法变型也被称为“选择性激光熔化”(SLS)。但强度稍低的熔化也是可行的，在此粉末颗粒仅部分熔化。在通过激光烧结建造密封盘的方案中，可选地也可省去随后的激光淬火。用于将具有密封于其上的可撕式薄膜的盖环制造成可撕式盖的密封盘因此以下述方式制造在(例如铜制的)基板上通过电子束焊或扩散焊并且替换地通过真空钎焊固定(优选钢制的)环形的密封件，然后通过激光淬火淬硬密封件。作为替换方案可通过激光烧建造密封件，且可选地无需随后的激光淬火。通过这种方式可有利地制造导热性极好并且耐磨性高的密封盘。这种密封盘的良好的导热性允许密封站或者说用于制造可撕式盖的装置具有高循环数同时密封质量高且均匀持久。此外，密封站或者说用于制造可撕式盖的装置中的温度调节由此得以简化，因为加热命令的阶跃响应更快地出现。淬硬的密封盘表面防止了在密封站和装置中的磨损，由此避免了随之而来的污染和变形。
权利要求
1.一种用于制造密封盘的方法，该密封盘用于将可撕式薄膜热密封在由金属制成的盖环上，其中，设置由第一金属材料制成的基板和由第二金属材料制成的环形的密封件，并且基板的金属材料比密封件的金属材料具有更大的导热性并且密封件的金属材料比基板的金属材料具有更大的硬度，其特征在于，通过熔焊连接或钎焊连接将密封件固定在基板上，然后通过激光淬火淬硬密封件，或者通过激光烧结在基板上建造密封件，然后可选地通过激光淬火淬硬密封件。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，作为熔焊进行电子束焊或扩散焊。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，为钎焊连接进行真空钎焊。
4.根据权利要求I至3之一所述的方法，其特征在于，作为用于基板的金属材料使用铜并且作为用于密封件的金属材料使用钢。
5.一种用于将可撕式薄膜热密封在由金属制成的盖环上的密封站，包括按照根据权利要求I至4之一所述的方法制造的上侧密封盘和下侧密封盘。
6.一种用于制造可撕式盖的装置，该装置包含至少一个根据权利要求5所述的密封站。
全文摘要
以下述方式制造用于将具有密封于其上的可撕式薄膜的盖环制造成可撕式盖的密封盘(44)在铜制的基板(53)上例如通过电子束焊固定钢制的环形的密封件(54)，然后通过激光淬火淬硬密封件。通过这种方式可有利地制造出具有良好导热性和高耐磨性的密封盘。
文档编号B23K1/008GK102770230SQ201180011211
公开日2012年11月7日 申请日期2011年1月25日 优先权日2010年3月19日
发明者F·舍瓦莱, J·兰茨, M·奥伯霍尔策 申请人:苏德罗尼克股份公司