本发明涉及一种用于在加热薄膜网中形成口袋的方法。
这种类型的方法用在包装机器的成形站中，例如制药工业和食品工业。在形成口袋之前，首先用加热设备预加热薄膜网。然后用成形工具在薄膜网的加热部分上制作口袋。在包装工艺的后续步骤中，产品被引入口袋，随后填充的泡罩网通常被密封，并且单独密封的泡罩部分被冲压出泡罩网。
在大多数类型的薄膜网中，压缩空气被用来形成口袋。在供给压缩空气之前，口袋的形状可通过预拉伸活塞被粗略地预成形。
薄膜网的温度是成形工艺中的关键参数。在这方面de102006045027a1描述了使用红外传感器来测量薄膜的一部分的温度。红外传感器被部署为靠近成形工具的一侧。在测量的温度的基础上，控制单元调节加热设备，以这样的方式使得加热的薄膜部分尽可能保持接近所需的温度。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种用于在加热薄膜网中形成口袋的方法，其中产品质量被提高并且废品率被降低。
根据本发明的一个方面，以输送方向逐步移动用于在薄膜网中形成口袋的方法包含如下步骤：
(a)提供具有第一成形工具和第二成形工具的成形设备，所述成形设备包含多个成形凹部，其中第一和第二成形工具当处于成形位置时，夹紧它们之间薄膜网的一部分，其中所述成形设备还包含压缩空气单元，当第一成形工具和第二成形工具被部署到成形位置时，其被驱动以形成口袋；
(b)提供多个温度传感器，其被集成到第一和/或第二成形工具中；
(c)提供带有多个加热元件用于加热薄膜网的加热设备，其中所述加热设备相对于输送方向被部署在成形设备的上游；
(d)将薄膜网的一部分部署在加热设备的区域内，并且驱动加热设备加热薄膜网的一部分；
(e)将薄膜网的被加热部分部署在第一和第二成形工具之间的成形设备中，并且驱动成形设备从而将第一成形工具和第二成形工具部署在成形位置中；
(f)通过使用多个温度传感器测量薄膜网的一部分的多个对应的实际温度值，并且比较实际温度值与标称温度值；以及
(g)当在步骤(f)时，在一个或多个测量的实际温度值与标称温度值之间发现偏差，调节多个加热元件中至少一个的加热功率。
研究发现，为了实现深抽口袋的均匀壁厚分布，在成形工艺中薄膜网相应部分上的均匀温度分布是非常重要的。不均匀温度分布的原因是多种多样的。薄膜网的不均匀温度分布可导致加热薄膜部分的前端(首先离开加热设备)比加热薄膜部分的后端(最后离开加热设备)冷却更大的度数。不均匀温度分布的另一个原因是加热元件和待加热的薄膜部分之间的距离不严格均匀。当上述方法被应用时，温度传感器与加热设备有利地配合，这样可以在成形工艺期间自确定在成形设备的持续操作期间可能发生的不均匀温度分布。因此，加热设备的加热功率可以这样的方式进行调节，使得温度分布被校正用于薄膜网的如下部分。
在薄膜网的其它部分上重复步骤(d)-(g)也是特别有利的，直到在步骤(f)中发现所有温度传感器都测量为标称温度值。
如果自动调节多个加热元件中至少一个的加热功率，则在操作期间可以连续校正温度的变化，而无需任何干预。该工作步骤不需要人工操作。
当第一成形工具和第二成形工具被部署在成形位置时，优选测量实际温度。因此，会考虑与成形工艺最相关的温度分布数据。
在进一步的阐述中，当第一和第二成形工具被部署在成形位置时，薄膜网的一部分被冷却。当成形工具仍处于成形位置时，加热薄膜部分在成形工艺之后冷却至工具温度，可防止由于成形设备释放薄膜网时薄膜网的后续过度冷却而造成的薄膜网收缩。
在第一和第二成形工具被部署到成形位置之后并且仅在压缩空气单元被驱动之后，多个温度传感器首先优选测量实际温度值。
在优选实施例中，加热设备包含第一和第二加热板，其中薄膜网以输送方向被引导在第一加热板和第二加热板之间。因此，可有效地从两侧加热薄膜的一部分，以便能够很快地校正温度。
单个加热元件或一组加热元件也优选被分配到每一个温度传感器，其中每个温度传感器都被部署在成形工具的第一区域内，其中成形工具中第一区域的相对位置大致对应于第一和/或第二加热板中第二区域的相对位置，至少一个分配的加热元件或分配的一组加热元件被部署在那里。
多个温度传感器被部署在第一或第二成形工具中的多个凹部中是有利的。多个凹部被配置在第一或第二成形工具的表面，面向另一个成形工具。在这种安装情况下，当第一和第二成形工具被部署在成形位置时，温度传感器能够直接准确地测量薄膜网部分的实际温度。因此，在成形设备的成形工艺中所测量的实际温度也反映了实际存在的薄膜网的温度关系。
还优选将多个温度传感器中每一个都作为非接触式温度测量传感器执行。结果是，即使在第一和第二成形工具被部署到成形位置之前，也可以测量实际温度。
在另一阐述中，温度传感器被部署在第一或第二成形工具的侧边缘部分中。实际温度随后只在边缘部分中被测量，其是受温度下降影响最频繁的部分。在这个位置，温度传感器不干扰成形工艺。或者，温度传感器也可仅仅被部署在第一或第二成形工具的拐角区域内。
优选从标称温度值和测量的实际温度值导出偏差模式，并且根据存储在数据库中的数据实现多个加热元件中至少一个的加热功率的调节，以消除这种偏差模式。这种调节是基于先前已进行校准的假设，在此期间，已经详细描述了这种偏差模式并且已获得有关消除它的数据。随后对于再现的偏差模式，可获取用于驱动加热元件的特殊控制数据。
最后，另一个优势可获得，当：
-通过使用多个温度传感器来确定薄膜加热部分的冷却工艺的时间对比实际温度曲线，而第一成形工具和第二成形工具被部署在成形位置中；
-在薄膜网的一部分被第一成形工具和第二成形工具释放时测量的温度值被作为实际温度曲线的最后实际温度值；以及
-如果最后测量的实际温度值高于预定的极限温度值，则得出薄膜网的一部分已被第一和第二成形工具过快释放的结论。
通过这种方法，可以监视成形工具本身的操作，并且因此扩大对产品质量的控制。如果成形工具被过快打开，则在被成形工具释放时，薄膜部分包含过高的残余温度，即，其超过期望的可接受产品质量的最大允许温度值。假使残余温度过高，进一步冷却可发生在薄膜网的松开状态下，其可导致薄膜网部分的薄膜材料不期望的收缩。
附图说明
图1是用于实施根据本发明的方法的设备的示意图、截面图，显示了根据本发明的方法的成形设备的基本结构和第一阶段；
图2是图1的设备的示意图、截面图，在根据本发明的方法的第二阶段；
图3是图1的设备的示意图、侧视图，其中显示了根据本发明的方法的第三阶段；
图4是下方成形工具和下方加热板的示意图，其中显示了温度传感器和加热元件的可能部署；
图5是被非接触式温度传感器测量的实际温度特征曲线的示意图，其可以在成形工艺三种不同的操作情况下发生；以及
图6是被接触式温度传感器测量的实际温度特征曲线的示意图，其可以在成形工艺三种不同的操作情况下发生。
具体实施方式
图1至3显示了用于在薄膜网6中形成或深拉口袋4的成形站2的基本结构，该成形站适于实现根据本发明的方法。成形站2基本上包含成形设备8以及在成形设备8上游安装的加热设备10。
成形设备8包含第一成形工具12和第二成形工具14，其在图1中被部署为彼此保持一定的垂直距离。成形工具12、14处于打开位置。在第一成形工具12和第二成形工具14之间，薄膜网6被部署为与第一成形工具12和第二成形工具14相距一定距离。在目前的情况下，第一成形工具12是上方成形工具，而第二成形工具14是下方成形工具，但也可以想象相反的配置。如图1中所示，第一成形工具12和第二成形工具14也可被部署为与薄膜网6相距一定距离。第一和第二成形工具12、14可通过驱动器(未示出)以关闭方向移动朝向位于它们之间的薄膜网6。薄膜网通常以输送方向f被逐步引导。
如图1中所示，第二成形工具14包含表面18，其中提供了多个成形凹部20。成形凹部20大体上具有待成形的口袋的外部形状。在图1的侧视图中，总共可以看到六个成形凹部20。第一成形工具12依次包含几个鼓风孔22，其被连接到压缩空气单元23用于供给压缩空气。鼓风孔22和成形凹部20以这样的方式被部署在成形工具12、14的闭合成形位置中，其中成形工具12、14夹紧位于它们之间的薄膜网6的一部分，每个鼓风孔22都被分配给成形凹部20并与之对齐。成形工具12、14的成形位置如图2所示。鼓风孔22还可被集成到第一成形工具12的预拉伸活塞(未显示)中，当工具处在成形位置时其伸入成形凹部20。
在当前情况下，第一成形工具12和第二成形工具14彼此相对移动。然而，也可以仅仅将第一成形工具12朝向第二成形工具14移动，或者仅仅将第二成形工具14朝向第一成形工具12移动。
当工具处于成形位置时，在被工具(图2)夹紧的薄膜网6部分的成形凹部20的区域内创建适当的拉伸区s。在这些拉伸区中，从鼓风口22浮现的压缩空气可导致薄膜网6该部分的变形。
如图1所示，温度传感器24被集成到第二成形工具14中，容纳在第二成形工具14的各个凹部中。温度传感器24面向薄膜网6和第一成形工具12。温度传感器24也可被部署在第一成形工具12中。优选地，温度传感器24与成形工具12、14的相关表面齐平。
温度传感器24优选为非接触式温度传感器，如红外传感器。红外温度传感器的功能原理是基于对测量对象发出的红外辐射的检测，其中强度可以得出与物体温度有关的结论。在当前情况下，位于成形工具12、14之间的薄膜网6的一部分是测量对象。
加热设备10相对于输送方向f安装在成形设备8的上游，其优选包含两个加热板，即，第一或上方加热板26以及第二或下方加热板28。第一和第二加热板26、28在图1中彼此平行且被部署为间隔一定距离。薄膜网6被部署在它们之间。此外，第一加热板26包含多个加热元件30，而第二加热板28包含多个加热元件32。加热元件30、32被部署在第一和第二加热板26、28的侧面上，面向薄膜网6。多个加热元件30、32形成以行列部署的加热元件30、32的矩阵。加热元件30、32优选电操作。多个加热元件30、32的加热功率可被单独控制。加热元件30、32的类型、尺寸、部署和其它规格可被本领域技术人员自由选择。多组加热元件30、32也可被联合驱动。
温度传感器24通过控制单元34以及优选通过多路复用器设备36被连接到加热设备10。温度传感器24的测量值被发送到控制单元34。在测量值的基础上，控制单元34通过多路复用器设备36向加热元件30、32发送控制信号，以便对加热功率进行单独调节。这最好是在自动控制电路中完成。此外还可以设想提供交互式设备38，以便操作者根据所显示的测量值，能够手动启动加热设备10的控制过程。还可以设想，额外的温度传感器可被部署在加热元件30、32的区域内，以提供测量值用于快速精确的自动控制。
最后，图4显示了第二成形工具14(带有成形区域指示)和第二加热板28的示意性顶视图。在顶视图中，可以看到温度传感器24和加热元件32的特殊部署。第二成形工具14包含六个温度传感器24，其被提供在第二成形工具14的侧边缘部分42、44中。加热元件32(任意数字tn)以行和列的模式被部署。此外，第二成形工具14的表面在其形状和尺寸方面相对近似于第二加热板28的表面。最后，参考数字40代表用于成形薄膜网6的顶杆。
根据本发明方法的可能实施例的各个阶段在下面根据图1至3进行了更加详细的解释。
在第一阶段中，如图1中可见，连续薄膜网的一部分已被部署在第一和第二加热板26、28之间，并且网已被加热设备10预加热到标称温度tsoll。已被加热的薄膜网6的另一部分相对于输送方向f被部署在第一成形工具12和第二成形工具14之间的加热设备10下游。第一成形工具12和第二成形工具14两者都离薄膜网6的预加热部分有一定距离。可以看出，非接触式温度传感器24直接面向预加热的薄膜部分，并且因此已经能够测量薄膜网6的预加热部分的实际温度值。
在第二阶段中，如图2所示，第一和第二成形工具12、14处于成形位置中，其中薄膜网6的预加热部分被封闭在成形工具12、14之间。因此，薄膜网6的加热部分被夹紧在成形工具12、14之间。在成形位置中，网受到鼓风孔22提供的压缩空气的作用，将薄膜网6推向拉伸区域s中形成凹部20的壁。与此同时，成形工具12、14的下方温度冷却薄膜网6的成形部分。为此目的，必要时可在一个或两个成形工具12、14中提供冷却设备。在整个成形工艺中，薄膜网6的一部分的实际温度值被温度传感器24检测。同时，薄膜网的下一部分在加热设备10中进行加热。
在第三个阶段中，如图3中可见，第一成形工具12和第二成形工具14再次彼此相隔一定距离，从而释放薄膜网6的成形部分。在向前移动的下一步骤中，薄膜网6的下一预加热部分到达成形设备8，成形部分被移出成形设备8并送进一步处理。因此，图1中所示的状态再次到达，并且循环可以从头开始。
通过温度传感器24获取的测量数据直接被发送到控制单元34并在那里进行处理，或者，它们也可以被显示在交互式设备38上。根据所测量的实际温度值，可以这样驱动加热设备10，使得特定加热元件30、32的加热功率被适当调节从而实现薄膜网6后续部分的均匀、恒定的温度。
图5显示了通过使用非接触式温度传感器24获得的可能温度曲线。所显示的三个特征曲线(i)-(iii)是测量温度值对比时间t的曲线，其中薄膜网6的预加热部分的温度曲线被显示，同时网在成形设备中，在工具关闭之前，在关闭的成形位置(从t1到t2、从t1'到t2'和从t1"到t2")，并且在成形工具12、14打开之后。非接触式温度传感器24能够正确检测薄膜温度，甚至在成形工具12、14关闭之前(即在t1、t1'和t1"之前)以及成形工具12、14打开之后(t2、t2'和t2"之后)。因此，测量温度t在每一个时间点都对应于薄膜的实际温度。
特征曲线(i)显示了这样的情况，其中薄膜网部分的测量温度值t太低，即，在温度tl，其低于薄膜需要的标称温度tsoll。在成形工具12、14的成形位置中，薄膜温度在时间t1(成形工具的闭合)和时间t2(成形工具的打开)之间冷却，从超低温度tl开始并且下降到约为工具温度tw。成形工具12、14在时间t2打开之后，温度传感器再次测量薄膜的实际温度tist，其或多或少是恒定的温度等于工具温度tw，直到薄膜网6的成形部分被移出成形设备8并且薄膜网6的另一个预加热部分被部署在成形设备8中。在特征曲线(i)的情况下，需要调节加热设备10的适当加热元件30、32的加热功率。
特征曲线(ii)显示了这样的情况，被部署在成形设备8中的薄膜网6一部分的测量温度值t大约是在标称温度tsoll。在成形工具12、14的成形位置，实际温度从标称温度tsoll冷却下来，接近于工具温度tw。曲线随后的过程与特征曲线(i)所描述的过程相同。在特征曲线(ii)的情况下，不需要调节加热设备10的加热功率。
特征曲线(iii)显示了这样的情况，部署在成形设备8中的薄膜网6的一部分的测量温度t大约是在标称温度tsoll。然而在t2"，成形工具被打开得过快了，因为这个原因，在成形工具8处于成形位置期间，薄膜仅仅能够将标称温度tsoll冷却到残余温度trest。残余温度trest将超过规定的极限温度值tg，并且因此在这样的范围内，进一步冷却将在薄膜网6中发生。在这样的残余温度trest的情况下，进一步冷却发生在薄膜网6的松开状态下，其结果是薄膜网一部分的薄膜材料不期望的收缩。因此，在特征曲线(iii)的情况下，不需要改变加热设备10的设置，但却意味着成形的薄膜部分应该被拒绝并且成形工具12、14将被打开时应该被检查。
非接触式红外温度传感器特别适合安装在成形工具12、14中。一个重要的优势在于，通过红外温度传感器，可以获取薄膜网6的一部分的实际温度tist和准确测量，同时薄膜网6的预加热部分被部署在成形设备8中，在成形工具12、14被移入成形位置之前。
也有可能使用所谓的接触式温度传感器或接触式温度检测器代替非接触式温度传感器。在这种情况下，必须牢记，对薄膜网部分的实际温度的测量，仅在成形工具12、14处在成形位置时是可能的。
图6显示了与使用接触式温度传感器有关的可能温度曲线。图6对应于图5的设置。
特征曲线(iv)显示了这样的情况，其中，由于其在成形工具12、14中的部署，接触式温度传感器首先测量的是工具温度tw，在成形工具在t1闭合之前。一旦成形工具在时间t1被闭合，由于薄膜网6的加热部分被其接触，温度传感器24就会测量持续增加的温度t，直到被温度传感器24检测到的温度值t最后到达薄膜网部分的实际温度tist，在最高峰值点。然而实际温度tist并不对应标称温度tsoll，而是它下面的温度值tl。换句话说，形成口袋要求的标称温度tsoll尚未达到。由于通过成形工具12、14的冷却现在开始，传感器现在测量连续下降的温度值t。当成形工具在时间t2被打开时，传感器再次测量工具温度tw。在特征曲线(iv)的情况下，必须调节加热设备的适当加热元件30、32的加热功率。
特征曲线(v)显示了对应特征曲线(iv)的情况，除了这里温度值t在其最高点温度被传感器24所测约等于标称温度tsoll。在特征曲线(v)的情况下，不需要调节加热设备10。
在特征曲线(vi)的情况下，曲线的初始轨迹与特征曲线(v)相似。然而在薄膜的冷却过程中，成形工具12、14被过早打开，时间为t2"。为此，薄膜网部分的温度能够在成形工具12、14的形成位置中冷却，仅从标称温度tsoll直到残余温度trest，在特征曲线(iii)的情况下，在图5中，其超过规定的极限温度值tg。因此，在特征曲线(vi)的情况下，不需要改变加热设备10的设置，但这意味着成形的薄膜部分应该被拒绝，并且当成形工具12、14被打开时应该被检查。
到目前为止，已经用两个加热板26、28来描述本发明。加热元件30、32也可仅仅被部署在薄膜网6的一侧。除了将单个加热元件30、32部署在加热板中，它们也可以被部署在其它地方。
到目前为止，所描述的发明是基于第一成形工具12中多个鼓风孔22的使用，孔的数目等于第二成形工具14中成形凹坑20的数目。然而，对于两个成形工具12、14，也可能仅在边缘处将薄膜网6夹紧在成形位置中，并且仅通过一个进料口和一个气室将压缩空气供给到整个夹紧薄膜部分，以便所有的口袋同时被成形。