成形工具和包装机的制作方法

本实用新型涉及生产包装的领域，特别地涉及至少部分地从基本上不能热塑性变形的材料生产包装的领域。

背景技术：

EP 2 829 392 A1公开了用于将卡板毛坯形成为盘状或杯状物品的装置。借助于冲压装置，从卡板带(cardboard web)完全冲出(punch out)独立的毛坯。然后，冲出的独立的毛坯被给送到成形站用于再成形的目的。成形站包括阴模部和阳模部，阳模部适于下降到阴模部中。设置有折叠保持件，折叠保持件能够在阴模部的方向上作用，使得将待被再成形的独立的毛坯夹持在阴模部与折叠保持件之间的位置中。这旨在确保在成形期间材料的可控的向前滑动。反向活塞被配置为与阳模部相反，并且能够压靠独立的毛坯的下侧。以这种方式，待成形的部分的底部旨在成形期间被保持。该系统是不利的，因为待加工的材料必须以已经完全彼此分离的独立的毛坯的形式给送到成形站。因此，独立的毛坯必须被传递到成形站，从而生产各部件。此外，尽管有折叠保持件，但是在成形期间至少形成小的折痕。归因于位于阴模部上方从而能够下降到阴模部中的阳模部，由于空间的原因，通常不可能在成形站中直接进一步处理形成的部件。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种能够被有效地集成到上级加工过程中的成形工具和包装机。

一种成形工具，其用于从材料片生产包装，其中所述材料片通过不完全地冲出所述材料片的子区域而被预冲压，使得所述子区域通过多个保持凸块保持连接到所述材料片的剩余区域，其特征在于，所述成形工具包括：阴模部，其包括具有开口的成形腔以及接触表面；以及夹持单元，所述夹持单元被构造用于：当被预冲压的所述材料片已经被定位在所述阴模部的顶部使得所述材料片的子区域至少部分地覆盖所述阴模部的成形腔的开口时，将所述材料片的剩余区域夹持在所述阴模部的接触表面上，其中所述阴模部的成形腔中设置有能够竖直移动的插入件，所述插入件能够沿着移位方向从所述能够竖直移动的插入件的起始位置进一步移动到所述成形腔中，并且所述成形工具进一步包括真空单元，所述真空单元被构造用于借助于真空将所述材料片的子区域抽吸到所述能够竖直移动的插入件上。

优选地，所述成形腔包括成形斜面，所述成形斜面在朝向所述开口的方向上变宽。

优选地，所述成形工具还包括压缩空气单元，所述压缩空气单元被构造用于通过从热塑性膜层的远离所述材料片的一侧施加压缩空气而在朝向所述材料片的方向上作用于所述膜层，其中所述膜层被定位在位于所述阴模部的顶部的所述材料片的顶部。

优选地，所述成形工具还包括加热单元，所述加热单元被构造用于：在已经将所述膜层定位在位于所述阴模部的顶部的所述材料片的顶部之后，从所述膜层的远离所述阴模部的一侧加热所述膜层。

优选地，所述加热单元能够与所述能够竖直移动的插入件的移位方向平行地朝向所述阴模部移动以及远离所述阴模部移动。

一种包装机，其特征在于，其包括：冲压站，其被构造用于通过不完全冲出所述材料片的子区域而预冲压所述材料片，使得所述子区域通过多个保持凸块保持连接到所述材料片的剩余区域；以及根据以上所述的成形工具，所述成形工具用于从所述材料片生产包装。

优选地，所述包装机还包括输送单元，所述输送单元被构造用于将已经被所述冲压站预冲压的所述材料片定位在所述成形工具的阴模部的顶部，使得所述材料片的子区域至少部分地覆盖所述阴模部的成形腔的开口。

一种成形工具，其用于生产包装，其特征在于，所述成形工具包括：阴模部，其用于在所述阴模部的顶部接收材料毛坯，使得所述材料毛坯至少部分地覆盖所述阴模部的成形腔的开口；以及真空单元，其被构造用于借助于真空在能够竖直移动的插入件的起始位置处将所述材料毛坯抽吸到所述插入件上，其中，所述插入件能够在所述阴模部的成形腔中竖直移动，并且所述能够竖直移动的插入件被构造成沿着移位方向从所述起始位置进一步移动到所述成形腔中，以将所述材料毛坯拉入所述成形腔中并将所述材料毛坯形成为包装槽。

在根据本实用新型的一方面的生产包装的方法中，首先设置预冲压的材料片。从被预冲压的材料片不完全地冲出材料片的子区域，使得子区域通过多个保持凸块(retaining lug)连接到材料片的剩余区域。不完全地冲出子区域旨在之后形成包装或包装的一部分，并且可以具有对应的形状。如果例如包装被生产为具有矩形基底区域的包装槽，则可以将子区域冲出为大致矩形区域。然而，其它形状也是能够想到的。包装可以例如被构造为具有圆形或椭圆形基底区域的包装槽。

优选地，保持凸块被定位成使得不完全冲出的子区域在多个方向上被保持于材料片的剩余区域处。以这种方式，冲出的子区域将相对于材料片的剩余区域保持在限定的定向和位置。

预冲压的材料片被定位在成形工具的阴模部的顶部，使得材料片的不完全冲出的子区域至少部分地覆盖阴模部的成形腔的开口。阴模部的成形腔根据待生产的包装的期望形状而构造。

当预冲压的材料片被定位在阴模部的顶部时，材料片的剩余区域被夹持在阴模部的接触表面上。可以但不是绝对必须的是，材料片的剩余区域实际上与阴模部接触。还能够想到的是，在阴模部的接触表面与材料片的剩余区域之间设置有一个或多个中间元件，一个或多个中间元件被设置为通过夹持使材料片的剩余区域至少部分地相对于接触表面固定。

材料片的不完全冲出的子区域借助于真空被抽吸到插入件上，插入件能够在阴模部的成形腔中竖直地移动。此时，能够竖直移动的插入件位于起始位置。从起始位置开始，能够竖直移动的插入件沿着移位方向进一步移动到成形腔中。在该运动期间，可以继续将材料片的子区域抽吸到能够竖直移动的插入件上。因此，材料片的子区域被拉入成形腔中并且以这种方式形成为包装槽。

如上所述，使用材料片，仅不完全地从材料片冲出随后将用于形成包装的子区域。因此，能够将子区域与材料片的剩余区域一起给送到成形工具。即使冲出的子区域具有复杂形状，这也将利于在成形工具的阴模部的顶部的正确定位。特别地，将利于在阴模部的顶部的自动定位，因为材料片的剩余区域将可用作能够通过保持元件或夹紧元件作用的表面。

在本实用新型的范围内，还可以的是，从材料片不完全地冲出多个子区域，然后如前所述，这些子区域利用适当的能够竖直移动的插入件在阴模部的相应的关联的成形腔中均形成为包装槽。因此，通过材料片的适当定位，将可以在单个步骤中将用于多个包装槽的材料定位在阴模部的顶部，然后同时形成包装槽。

因为材料片的子区域在能够竖直移动的插入件的运动期间由于借助于真空抽吸吸引的事实而被拉入成形腔，所以设置将材料压入阴模部的成形腔的阳模部不是必须的(但仍然可以)。因此，在本实用新型的情况下，在阴模部中形成的包装槽更容易从上方被访问并且能够直接在阴模部中经受进一步的处理步骤。为此目的，例如另外的装置可以设置于阴模部上方。

优选地，当能够竖直移动的插入件从初始位置进一步移动到成形腔中时，保持凸块将撕裂，由此子区域将从材料片的剩余区域分离。因为材料片的剩余区域被夹持在阴模部的接触表面上，并且借助于真空将材料片的子区域抽吸到能够竖直移动的插入件上，所以保持凸块将以可控的方式撕裂。在保持凸块的撕裂期间通常不会扭曲材料片或子区域。

优选地，阴模部的成形腔包括成形斜面，成形斜面在朝向开口的方向上变宽。以这种方式，能够形成包装槽，包装槽的侧壁在包装槽的开口的方向上向外倾斜。另外，归因于成形斜面，所以材料片的子区域能够更容易地被拉入成形腔。

在本实用新型的含义内，可以的是，设置的材料片已经被预冲压。例如，预冲压的材料片可以从供应商获得或在预先的单独过程中生产。预冲压的材料片可以被设置为各个单独的片。然而，还能够想到的是，以相互连接的方式(例如以供给辊的形式)设置多个预冲压的材料片。于是，预冲压的材料片可以在被定位在阴模部的顶部之前彼此分离，或者预冲压的材料片可以在不预先从其它材料片分离的情况下被定位在阴模部的上方。

还能够想到的是，根据本实用新型的方法包括预冲压材料片的步骤。于是，设置预冲压材料片的步骤可以包括优选地借助于冲压站预冲压材料片。这里可以从材料片不完全地冲出材料片的子区域，使得子区域通过多个保持凸块保持连接到材料片的剩余区域。

能够想到的是，在预冲压之前已经将材料片设置为材料的单独的板。该材料的板在预冲压步骤之后可以被手动地或自动地定位在阴模部的顶部。然而，还能够想到的是，材料片是例如从供给辊解绕的长材料带的一部分。在这种情况下，材料片能够首先被给送到冲压站以预冲压材料片，然后通过使材料带前进而将材料片定位在成形工具的阴模部的顶部，以便定位预冲压的材料片。另外，还能够想到的是，将材料带给送到冲压站并且冲压站与冲出子区域同时地将材料片与其余材料带分离，或在另外的步骤中将材料片与其余材料带分离。

优选地，材料片的材料基本上不能热塑性变形。然而，绝对能够想到的是，由包括可以单独地热塑性变形的部件的材料组成的材料片。如果材料片的材料不会热塑性变形，则保持凸块的撕裂能够特别地以受控的方式发生。材料片的材料优选地包括天然纤维、卡板和/或纸。这允许生产不昂贵的、环境友好的、稳定的包装。

根据有利的进一步发展，将热塑性膜层定位在位于阴模部的顶部的材料片的顶部。热塑性膜层能够形成在从材料片的子区域形成的包装槽中，使得之后待包装的产品和包装槽将不彼此直接接触。这在待包装的产品包括将被所接触的包装槽吸收的水分的情况下将是特别有利的。热塑性膜层被定位在材料片的顶部，同时材料片被定位在阴模部的顶部。例如，热塑性膜层可以在通过移动能够竖直移动的插入件将材料片的子区域拉入成形腔之前被定位在材料片的顶部，因此形成包装槽。然而，原则上，还能够想到的是，首先形成包装槽，并且仅随后将热塑性膜层定位在材料片的顶部。然而，在两种情况下，只要材料片仍置于阴模部上，膜层就能够位于材料片的顶部。因此，不必在施加热塑性膜层之前将包装槽转移到另一工作站中。

优选地，通过从膜层的远离材料片的一侧施加压缩空气将热塑性膜层形成在包装槽中。通过压缩空气，在包装槽的内部的方向上作用热塑性膜层，并且热塑性膜层能够与包装槽的内部配合接触。优选地，这里通过夹持单元保持热塑性膜层。热塑性膜层可以在材料片的子区域被拉入成形腔用于形成包装槽的同时已经通过压缩空气作用，使得热塑性膜层将立即与包装槽一起成形。然而，还能够想到的是，首先完全形成包装槽，然后仅将压缩空气施加到热塑性膜层，以便将热塑性膜层形成在包装槽中。

为了允许热塑性膜层更容易地形成，在将膜层定位在位于阴模部的顶部的材料片的顶部之后，可以借助于设置于膜层的远离阴模部的一侧的加热单元加热膜层。加热单元可以特别地平行于能够竖直移动的插入件的移位方向移动。为了允许热塑性膜层和材料片的定位，能够将加热单元在远离阴模部的方向上移动到收起位置。在将热塑性膜层定位之后，加热单元可以在阴模部的方向上从收起位置移动到加热位置，以便加热热塑性膜层。

本实用新型还涉及用于从材料片生产包装的成形工具，通过不完全冲出材料片的子区域，材料片被预冲压，使得子区域通过多个保持凸块保持连接到材料片的剩余区域。成形工具可以适于、适合于且被构造用于执行根据本实用新型的方法。相对于该方法说明的特征可以转移到成形工具或包括成形工具的包装机，反之亦然。

根据本实用新型的成形工具包括阴模部，阴模部包括具有开口和接触表面的成形腔。另外，成形工具包括夹持单元，夹持单元被构造用于：当被预冲压的材料片被定位在阴模部的顶部使得材料片的子区域至少部分地覆盖阴模部的成形腔的开口时，将材料片的剩余区域夹持在阴模部的接触表面上。阴模部的成形腔中设置有能够竖直移动的插入件，插入件能够沿着移位方向从起始位置进一步移动到成形腔中。成形工具还包括真空单元，真空单元适于施加真空，能够例如借助于真空泵产生真空，并且真空单元被构造用于借助于真空将材料片的子区域抽吸到能够竖直移动的插入件。根据有利实施方式，能够竖直移动的插入件中设置有具有开口的通道，真空单元通过该开口能够抽吸吸引材料片的子区域。

优选地，阴模部的成形腔包括成形斜面，成形斜面朝向开口变宽。

成形工具还可以包括被构造用于在朝向材料片的方向上通过从膜层的远离材料片的一侧施加压缩空气来作用于热塑性膜层的压缩空气单元，其中热塑性膜层被定位在位于阴模部的顶部的材料片的顶部。

成形工具可以包括加热单元，加热单元被构造用于在将膜层定位在位于阴模部的顶部的材料片的顶部之后从膜层的远离阴模部的一侧加热膜层。

加热单元可以与能够竖直移动的插入件的移位方向平行地朝向阴模部移动和远离阴模部移动。

本实用新型还涉及包括所说明的成形工具的包装机。包装机还可以包括冲压站，冲压站被构造用于通过不完全冲出材料片的子区域来预冲压材料片，使得子区域通过多个保持凸块保持连接到材料片的剩余区域。

包装机还可以包括输送单元，输送单元被构造用于将材料片定位在成形工具的阴模部的顶部使得材料片的子区域至少部分地覆盖阴模部的成形腔的开口，其中材料片已经被冲压站预冲压。

根据本实用新型的另一方面，提供生产包装的方法，在这种情况下，替代通过不完全冲出子区域预冲压材料片，形成为包装槽的分离的材料毛坯被定位在成形工具的阴模部的顶部。

该种方法包括将材料毛坯定位在成形工具的阴模部的顶部的步骤，使得材料毛坯至少部分地覆盖阴模部的成形腔的开口。在能够竖直移动的插入件的起始位置处借助于真空将材料毛坯抽吸到插入件上，其中插入件能够在阴模部的成形腔中竖直移动。从该起始位置，能够竖直移动的插入件沿着移位方向进一步移动到成形腔中，由此材料毛坯被拉入成形腔中因而形成为包装槽。

除了处理通过不完全冲出子区域来预冲压材料片的方法的情况之外，将材料夹持在阴模部的接触表面上对于该种方法将不再必要。然而，为了允许在阴模部的顶部的适当位置处容易定位材料毛坯，材料毛坯可以可选地相对于定位元件定向。例如定位销和/或定位边缘的形式的这种定位元件可以设置于或安装到例如阴模部。

对于处理通过不完全冲出子区域而预冲压材料片的方法说明的特征可以转移到处理材料毛坯的方法。特别地，该特征可以单独地或以任意组合的方式转移到处理材料毛坯的方法。

另外，处理材料毛坯的方法能够通过说明的成形工具执行。可选地，成形工具的夹持单元在该情况下可以被忽略和/或可以额外地设置说明的定位元件。

附图说明

以下，将参照附图基于实施方式更详细地说明本实用新型，其中

图1示出了根据实施方式的包括成形工具和冲压站的包装机的示意图；

图2示出了被预冲压的材料片的示意性俯视图；

图3示出了利用根据实施方式的方法生产的包装槽的立体示意图；

图4A-图4D示出了在利用根据本实用新型公开的实施方式的方法生产包装期间根据实施方式的成形工具的一系列操作状态的示意图；以及

图5示出了材料毛坯的示意性俯视图，其在根据实施方式的方法中形成为包装槽。

具体实施方式

图1示出了根据实施方式的包装机1。包装机1包括冲压站3以及成形工具5，冲压站3和成形工具5两者均设置于机架7。冲压站3包括冲压工具上部9和冲压工具下部11。借助于输送单元15，从安装到机架7的供给辊17取出材料带13，并且将材料带13给送到冲压站3。输送单元15可以包括例如在材料带13的两侧被引导于机架7的夹持链，该夹持链用于夹持地保持材料带13。

冲压站3被构造用于预冲压材料带13。特别地，组成材料带13的一部分的材料片19被预冲压。图2以示意性俯视图示出了已经被冲压站3预冲压的材料片19。在示出的实施方式中，该材料片19在预冲压期间还从其余材料带13分离。然而，这不是绝对必须的。另外，能够想到的是，代替材料带13，可以将已经分离的材料片19给送到冲压站3。

在示出的实施方式中，在材料片19的预冲压期间，冲压站3通过不完全冲出从材料片19冲压出四个子区域21，使得子区域21通过多个保持凸块23保持连接到材料片19的剩余区域25。子区域21均对应于之后将利用成形工具5形成为包装槽27的区域。在示出的实施方式中，生产具有如图3所示的形状的包装槽27，即生产具有矩形基底区域29和向外倾斜的侧壁31的包装槽27。当然，还能够想到包装槽27的其它构造，诸如具有任意多边形、圆形、椭圆形作为基底区域29的包装槽27。被不完全冲出的材料片19的子区域21的构造可以适于包装槽27的各个期望的形状。

在示出的实施方式中，如上所述，通过冲压站3从各材料片19不完全地冲出四个子区域21。因此，当如后所述通过成形工具5进一步处理材料片19时，能够同时生产四个包装槽27。当然，还能够想到的是，从材料片19不完全地冲出任意其它数量的子区域21。特别地，还能够想到的是，从材料片19不完全地冲出仅一个子区域21，并且分别生产各独立的包装槽27。

在预冲压之后，材料片19被转移到成形工具5进一步处理。特别地，被预冲压的材料片19位于成形工具5的阴模部33的顶部。在示出的实施方式中，这通过借助于输送单元15使材料片19前进而完成。然而，例如还能够想到的是，手动地将材料片19给送到成形工具5。

成形工具5包括阴模部33以及覆盖部35。图4A示出了处于打开操作状态的部分的成形站5。在打开操作状态中，阴模部33与覆盖部35间隔开，使得材料片19能够位于阴模部33与覆盖部35之间。在图4A中，材料片19已经借助于输送单元15位于阴模部33的顶部，使得材料片19的各不完全冲出子区域21覆盖阴模部33的关联的成形腔39的各个开口37。另外，热塑性膜层41已经在材料片的远离阴模部33侧位于材料片19的顶部。在示出的实施方式中，热塑性膜层41从成形工具5的适当供给辊43解绕(参照图1)。

在被预冲压的材料片19和热塑性膜层41已经位于成形工具5的阴模部33与覆盖部35之间之后，通过使阴模部33与覆盖部35朝向彼此移动而关闭成形工具5。得到的操作情况如图4B所示。在覆盖部35的面向阴模部33的一端，覆盖部35包括夹持单元45，在示出的实施方式中，夹持单元45被构造为大致对应于材料片19的剩余区域25的形状的网格。在成形工具5的关闭状态中，夹持单元45将材料片19的剩余区域25夹持在阴模部33的接触表面47上。并且，借助于夹持单元45将设置于材料片19的顶部的热塑性膜层41夹持在阴模部33的接触表面47上，因而热塑性膜层41被固定。优选地，在成形工具5的关闭状态中，由阴模部33和覆盖部35与材料片19以及热塑性膜层41一起限定了气密密封的内部空间，其中材料片19和热塑性膜层41在阴模部33与覆盖部35之间夹持就位。

成形工具5包括能够竖直移动的插入件49，阴模部33的各成形腔39中均设置有相应的一个插入件49。各插入件49均能够在相应的成形腔39内部沿着移位方向V竖直移动。移位方向V平行于如下方向：成形工具5的阴模部33与覆盖部35沿着该方向相对于彼此移动，以便关闭和打开成形工具5。在图4A和图4B中，各个能够竖直移动的插入件49被示出于其相应的起始位置，该起始位置对应于最大延伸位置。在起始位置处，能够竖直移动的插入件49的保持板51大致位于与阴模部33的相应的成形腔39的开口37齐平的高度。能够竖直移动的插入件49均包括终止于开口的通道53，该开口形成在保持板51中并且面向材料片19。通道53与真空单元55连通，真空单元55被构造用于借助于通过通道53施加的真空将材料片19的子区域21抽吸到相应的能够竖直移动的插入件49的保持板51上。在成形工具5关闭之后，借助于真空单元55将各子区域21至少部分地抽吸到相应的能够竖直移动的插入件49上，并且各子区域21被插入件49保持。

在不完全冲出的子区域21已经被抽吸到相应的能够竖直移动的插入件49上之后，能够竖直移动的插入件49沿着移位方向V从初始位置进一步移动到成形腔39。在该过程中，材料片19的子区域21被拉入成形腔39因而均被形成为包装槽27。图4C示出了在能够竖直移动的插入件49已经完全移入之后的情况。归因于不完全冲出的子区域21在插入件49的移入期间被抽吸到插入件49上的事实，在子区域21被拉入相应的成形腔39的同时通过与成形腔39的侧壁接合(特别地利用成形腔39的在成形腔39的开口37的方向上变宽的成形斜面57)将子区域21形成为包装槽27。由于在能够竖直移动的插入件49的移入期间材料片19的剩余区域25被夹持在阴模部33的接触表面47上，所以在子区域21被拉入成形腔39的同时保持凸块23将撕裂，并且包装槽27将与材料片19的剩余区域25分离。

成形工具5的覆盖部35中设置有加热单元59，加热单元59能够与能够竖直移动的插入件49的移位方向V平行地朝向阴模部33移动以及远离阴模部33移动。在图4A和图4B中，加热单元59被示出于收起位置，在该收起位置处加热单元59在覆盖部35内远离阴模部33移动到最大可能的程度。在成形工具5关闭之后，如图4C和图4D所示，加热单元59从收起位置朝向阴模部33移动到加热位置。如从图4C能够观察到的，当加热装置59占据加热位置时，加热装置59被定位成与热塑性膜层41相邻，因而将能够加热热塑性膜层41，以便改善膜层41的可变形性。

在通过将不完全冲出的子区域21拉入成形腔39而形成包装槽27之后，通过从膜层41的远离阴模部33的一侧施加压缩空气将被加热的热塑性膜层41形成在包装槽27中。为此目的，成形工具5可以包括能够将空气引入成形工具5的覆盖部35的内部的压缩空气单元61。如图4D所示，归因于覆盖部35内的压力上升，热塑性膜层41将形成在包装槽27中。以这种方式，包装槽27设置有内部膜层。然而，设置这种膜层不是绝对必须的，还可以完全省略热塑性膜层41。替代地，热塑性膜层41还可以在成形工具5的下游的单独的工作站连接到包装槽27。

作为替代，还能够想到的是，代替被预冲压的材料片19的不完全冲出的子区域21，将材料毛坯71完全冲出到包装槽27中。图5示出了四个这种材料毛坯71的例示，这种材料毛坯71具有如下性质的形状：能够从材料毛坯71形成图3所示的类型的包装槽27。

材料毛坯71能够位于成形工具5的阴模部33的顶部，使得各材料毛坯71至少部分地覆盖阴模部33的成形腔39的开口37。为了利于材料毛坯71的正确定位，阴模部33可以设置有定位元件73，定位元件73能够用于使材料毛坯71相对于定位元件73定向。这种定位元件73在图4A至图4D中由虚线示出作为可能的变型。当处理完全冲出的材料毛坯71时，能够省去将材料夹持在阴模部33的接触表面47上，因此作为变型能够省略成形站5的夹持单元45。至于其余部分，可以使用上述种类的成形站5。

在定位各个材料毛坯71之后，借助于通过真空单元55施加的真空将各个材料毛坯71抽吸到能够竖直移动的插入件49，其中能够竖直移动的插入件49设置在阴模部33的关联的成形腔39中。随后，各插入件49均沿着移位方向V从初始位置进一步移动到成形腔39中。这具有如下效果：使各个材料毛坯71被拉入成形腔39中因而形成为包装槽27。

还能够想到的是，将热塑性膜层41定位在位于阴模部33的顶部的材料毛坯71的顶部，另外，可选地通过来自压缩空气单元61的压缩空气在包装槽27中形成热塑性膜层41。