專利名稱：用于充氣和密封充氣包裝墊的機器和方法
技術領域：
本發明大體涉及包裝材料，更特別地講，本發明涉及一種用于制造充氣包裝墊的機器和方法。
背景技術：
目前充氣襯墊或墊子在運輸紙箱和類似物中被用作包裝材料和間隙填充物。這種墊子典型地具有兩層塑料薄膜材料，它們密封起來以形成充滿空氣的腔室。該墊子通常被做成連續的串狀，在連續的墊子之間形成有穿孔，從而使它們可以被撕開而彼此分離。
盡管在重量上很輕，可是充氣墊子卻會占據相當大的空間，為了減少運送和存儲時所占的空間，這種墊子通常在使用地點或附近被制成。為了避免包裝工和運輸工在工廠中對復雜制墊機器的需求，充氣包裝墊子的供應商向他們的顧客提供預制好的薄膜材料，在這些材料中已經形成好主要的密封和穿孔。這些材料通常會纏繞成卷或折疊進盒子中，以便運輸和存儲。
向使用預制薄膜材料的包裝工和運輸工提供相對簡單、不貴的機器用于充氣和密封材料，從而可使他們在使用地點或附近制成墊子。這種機器的例子在美國專利6,209,286中以及No.09/638,843和09/717,782共審申請可以找到，其內容通過參考結合于此。

發明內容
總體上，本發明的目的在于提供一種用于制造充氣包裝墊的新的、經改進的機器和方法。
本發明的另一個目的在于，提供一種具有上述特征的機器和方法，其可以克服現有技術的局限和不足。
通過提供一種機器和方法以達到根據本發明的這些和其它目的，該機器用于從具有兩層的預制薄膜材料卷來制成充氣包裝墊，這所述兩層被密封在一起以在材料的一個邊緣附近形成縱向延伸的充氣通道，成排的腔室延伸橫跨該材料，流動通路使每排中的腔室互連，并且入口通路在入口通路和每排腔室中的其中一個腔室之間延伸穿過。
所述卷擱置于一對間隔開的水平延伸的輥子上。薄膜材料從所述卷被饋送到充氣管，該充氣管延伸進入充氣通道，空氣通過充氣管被引入到腔室中，從而所述墊進行充氣，并且在所述墊被充氣之后，縱向延伸的密封跨過通道和腔室之間的通路形成。


圖1是平面圖，其示出用于制造根據本發明的充氣包裝墊的預制薄膜材料實施例的局部剖面圖；圖2是等軸測視圖，其示出用于對根據本發明的充氣包裝墊進行充氣和密封的機器的實施例；圖3是圖1中所示實施例的分解等軸測視圖；圖4是圖2中所示實施例中的密封單元片斷的側視圖；圖5是圖4中密封單元片斷的剖面圖；圖6是圖2中所示實施例將預制的薄膜材料變成充氣包裝墊的操作視圖；圖7是平面圖，其示出用于制造根據本發明的充氣包裝墊的預制薄膜材料另一實施例。
具體實施例方式
圖1中所示的預制薄膜材料包括由諸如高密度聚乙烯或低密度聚乙烯的適合薄膜材料所構成的兩個層12，13。該材料是連接在一起的扁平管狀，或沿其縱向邊緣16，17是封閉的，或者它可以沿一邊或兩邊打開。在示出的實施例中，薄膜材料的單個長片或條沿它的中心線折疊以形成邊緣16。該邊緣被關閉，邊緣17打開。
薄膜的兩個層被密封在一起以形成充氣通道19和可充氣的腔室21，22。在材料的其中一個邊緣附近，該通道縱向延伸，并且腔室被成對并排地橫過材料布置。入口通路23在充氣通道和每對腔室中的其中一個之間延伸，通路24互連著所述腔室。出口通路25在充氣通道和材料開口邊緣17之間延伸。
在最終的產品里，每行或成對的腔室形成單個的墊子。已經發現，在某些應用中，有兩個或更多互連腔室的這些墊子和其它墊子比僅有一個腔室的墊子可提供更好的緩沖和吸震。通過互連的腔室，當壓力作用在墊子的不同部分上時，空氣可從一個腔室移動到另一個腔室。
橫向成排的穿孔26延伸穿過連續墊子的腔室之間的管道，從而有利于在腔室充氣之前或在腔室充氣形成墊子之后材料的分離。
預制薄膜材料纏繞在圓柱形的圓柱形芯桿27上以形成用于運輸和存儲的卷28。
圖2示出用于對根據本發明的預制薄膜材料進行充氣和密封的緊湊、整裝的機器。該機器具有相對小的箱體31，其適于放置在桌面或其它支承表面上。該箱體具有帶有用在該箱體頂側和后側的豎立前壁33、端壁34、36和可移動蓋子37的L型的基底32。
一對間隔開、水平延伸的輥子39，41被安裝在箱體的上側，用于容納預制薄膜材料卷。所述卷停留在輥子上，并且當材料從其上被拉出時可自由轉動。輥子之間的間隙要小于芯桿的直徑，從而使所述卷在尺寸減少時，不會掉落在輥子之間。如果需要的話，為了將所述卷朝向機器的一側保持靠著一個止動件，所述輥子中的一個或兩個輥子的軸線可以稍稍地傾斜，即傾斜大約10度。
輥子39可轉動地安裝在靜止軸42上，該靜止軸42在靠近前箱體的端壁34，36之間延伸。輥子41包括兩個相對短的輥子41a，41b，它們在輥子39后面安裝在轉動安裝軸43上。這兩個輥子朝向機器的相對側定位，用于朝向所述卷的邊緣與薄膜材料卷相配合。軋輥44接著輥子41b被安裝在軸43上，并且正好位于預制薄膜中的充氣通道19的下面。定時盤46也安裝在軸43上，帶有開口47，通過對開口47的光學檢測來監視所述卷的旋轉和從所述卷上的材料去除。
朝向箱體一側定位的止動件49作為用于在輥子上定位所述卷的引導部件。所述卷被放置在輥子上，其邊緣靠近緊鄰著止動件49的充氣通道，從而使通道和入口通路總是處于相同的位置，而與所述卷的寬度無關。如上所述，一個或兩個輥子可以朝向箱體的一側傾斜，在該側定位的止動件會幫助所述卷靠著止動件。雖然一個或兩個輥子以這種方式傾斜，它們仍舊基本上是水平的，并且所述卷的軸線基本上平行于輥子的軸線。所述卷可以是任何希望的寬度，并且所述卷甚至可以懸于與止動件相對的箱體的一側之上，只要它不是太寬以致使懸掛的重量導致所述卷在輥子上傾斜或不穩定。
驅動機構51、充氣管52和密封組件53被組合到單個組件單元54中，該單元朝向機器的前部定位。如圖3所示，這個單元是可移除地安裝在端壁36的外側上，突出穿過該壁中的開口56，并且具有封閉該單元部分的端蓋57和前蓋58。
該驅動裝置包括輸入輥子61-64和輸出輥子66-69，這些輥子與薄膜材料的邊緣部分相配合并且將薄膜材料饋送通過該機器。該輸入和輸出輥子被安排成雙組，用于在充氣通道的相對側上接合薄膜材料。因此，輸入輥子61、62和輸出輥子66、67在充氣通道和材料邊緣之間與薄膜材料接合，而輸入輥子63、64和輸出輥子68、69在該通道和腔室之間與薄膜材料接合。
饋送輥子由電機71驅動，該電機安裝在箱體的內部，帶有位于電機軸(未示出)傳動機構72上的傳動齒輪，該傳動齒輪被固定在安裝有輥子的軸上。為了拉緊薄膜材料，并且在其穿過密封組件時保持更好的控制，該傳動裝置使輸出輥子的旋轉要稍快于輸入輥子(例如，比率為8∶7)。
充氣管52被定位在內外饋送輥子之間并且以向上的方向延伸，隨著該充氣管向內彎曲，它插入到薄膜材料的充氣通道中。空氣由氣泵73在0.5至10psig數量級的壓力下被提供到該充氣管，氣泵73也可以被安裝在箱體中。如果需要的話，一個調節器(未示出)可以被連接在氣泵和充氣管之間，以允許使用者通過調整氣壓來控制對墊子的充氣的堅硬程度。
處于充氣管上端部的擴大球狀體52a利于位于該管端部區域上方的薄膜材料的運動，并且也幫助防止空氣沿管從充氣通道泄露。附件52b位于管的另一端用于與氣泵的聯接。
密封組件53被定位在輸入和輸出輥子之間，并且包括加熱元件76以及輥子77，該輥子77將薄膜材料壓緊在加熱元件上。該加熱元件安裝在靜止位置上，輥子安裝在機架78上。當機器處于操作狀態時，該輥子借助于凸輪79壓靠著加熱元件，并且當機器空轉時該輥子借助于彈簧從加熱元件縮回。
如圖4和圖5所示，該加熱元件包括具有相對小直徑、垂直延伸的不銹鋼桿80，這樣該加熱元件平行于薄膜行進的方向并且垂直于輥子77的軸線。因此，加熱元件和輥子的彎曲表面在非常小的點處合在一起，從而使薄膜材料上的給定點與加熱元件僅以大約一毫秒的時間相接觸。隨著這種短暫的接觸，可以使用更高溫度的加熱元件，這會產生比現有技術優異的密封效果。
密封組件53在某種程度上類似于示出在No.09/648,843中的密封單元，其公開內容作為參考結合于此。但是，該加熱元件包括一對涂覆有特福龍(Teflon)帶的鎳鉻耐熱合金線，該特福龍帶可防止薄膜材料與線的直接接觸。因此，該薄膜材料不會被加熱到如在本發明中其與加熱元件直接接觸時被加熱到的溫度。同樣的，在示出于No.09/648,843中的單元中，輥子被安裝在固定位置上，并且加熱元件借助于氣動致動器從輥子被縮回。
蓋子58正好終止于穿過饋送輥子和密封組件的薄膜材料的行進路徑的前面，并且從箱體前壁延伸、與蓋子左側對齊的凸緣81正好終止于薄膜行進路徑的后面。導塊82，83被安裝在所述蓋子和凸緣的相對邊緣以限定用于薄膜材料的通過開口84，并且幫助將材料引導進入饋送輥子。另一個導向塊86朝向位于充氣管和饋送輥子上方的箱體的前面定位，從而朝向充氣管和饋送輥子引導薄膜材料。
控制面板87位于端蓋57的傾斜部分上，該部分處于驅動組件的右側。該面板包括控制裝置，其控制著對機器的開關，用于控制諸如制造多少個墊子和墊子硬度的各種操作。
機器的操作和使用，以及本發明的方法可通過參考圖6進行最好地說明。將預制薄膜材料卷28放置在輥子39，41上，所述卷19的充氣通道側緊鄰著止動件49，從而使充氣通道自己與軋輥44和充氣管52對準。
將薄膜材料的自由端下拉到導向塊86的上方并且位于充氣管上，管子延伸進入充氣通道19。操作者連續地下拉材料直至它與上饋送輥子接合，并且所述材料隨后由輥子饋送。該空氣管充當一個導向件，用于將薄膜材料正確地與輥子保持對準，并且管子的曲率幫助將材料導入到輥子中。
當薄膜材料沿著空氣管行進時，通過管子注入的空氣流過通路23，24，并且進入位于所述卷和管子之間薄膜部分中的腔室21，22，因此對墊子進行充氣。當空氣經過所述卷的周圍并且由軋輥44壓緊封閉(pinched closed)時，利用充氣通道的結構，所述空氣主要被限制在薄膜的這個部分中。根據所述卷的直徑，薄膜材料從充氣通道被輥子緊壓封閉的地方以大約90度至180度從所述卷中被抽出來。充氣通道以這種方式被封閉，比起空氣在填充和密封單元上游擴散進入薄膜材料的主要部分的系統，可以更有效、更均勻地對墊子進行充氣。
緊接著充氣，該薄膜材料行進通過密封組件53，在這里輥子77將該材料下壓直接與加熱元件76接觸。因此薄膜材料的兩個層沿相對窄的密封線89被熔合在一起，該密封線89沿薄膜材料的縱向延伸，并且橫跨入口通路23以密封腔室。
在墊子被充氣和密封后，該薄膜材料行經刀具(未示出)，該刀具切開緊接著充氣通道的材料邊緣，從而使充氣管可以從通道中退出。
在圖7中所示的薄膜材料中，每個墊子90具有一個全尺寸的腔室91和兩個半尺寸的腔室92。該全尺寸的腔室具有四個區域93，它們一個挨著一個橫過該薄膜材料，在它們之間有通路94。每個半個尺寸的腔室具有三個區域96，在它們之間有通路97。
入口通路98，99橫向地延伸在縱向延伸的充氣通道101和每個腔室中的第一區域之間，并且出口通路102延伸在充氣通道和相鄰薄膜材料邊緣之間。用于將墊子分開的穿孔103位于墊子之間。
圖7的薄膜材料是以和圖1中相同的材料被制成墊子的。該薄膜材料由饋送輥子61-69饋送通過機器，延伸進入充氣通道101的充氣管52傳送用于向墊子充氣的空氣，并且密封組件53形成橫跨入口通路98、99的縱向延伸密封以將充氣墊密封。
隨著饋送輥子和充氣管僅與薄膜材料的一個邊緣部分接合，該機器可以通過對具有任何需要寬度的材料進行處理來生產具有任何需要數量腔室的墊子，包括那種具有單個占據整個材料寬度的腔室的墊子。
從上述的說明中可以看出，已經很明顯地提供了一個新的、經改進的用于對充氣包裝墊進行充氣和密封的機器和方法。雖然僅對特定的優選實施例進行了詳細地說明，可是對本領域技術人員來說，在不背離由權利要求所限定的本發明的范圍的前提下，可以執行某些改變和修改。
權利要求
1.一種用于對充氣包裝墊進行充氣和密封的機器，包括具有兩層的預制薄膜材料卷，所述兩層被密封在一起以形成位于材料的一個邊緣附近的縱向延伸的充氣通道、延伸橫跨過該材料的成排的腔室、使位于每排中的腔室互連的流動通路、以及在充氣通道和每排中的其中一個腔室之間延伸的入口通路；一對間隔開的、水平延伸的輥子，薄膜材料卷位于所述一對輥子上；充氣管，連接到空氣源，并且延伸進入所述充氣通道以將空氣引入所述腔室，從而對所述墊進行充氣；密封單元，在所述墊被充氣后，所述密封單元用于形成橫跨入口通路的縱向延伸的密封；以及用于從所述卷經過充氣管和密封單元饋送薄膜材料的裝置。
2.根據權利要求1所述的機器，其中，所述密封單元包括被驅策在一起的圓柱形加熱元件和輪子，所述加熱元件的軸線垂直于輪子的軸線，并且所述加熱元件被暴露以直接與薄膜材料相接觸。
3.根據權利要求2所述的機器，其中，加熱元件包括不銹鋼桿。
4.一種用于從預制薄膜材料卷制成充氣包裝墊的機器，該預制薄膜材料卷具有兩層，這兩層密封在一起以形成位于該材料的一個邊緣附近的縱向延伸的充氣通道、至所述通道一側的多個腔室、以及橫向地在充氣通道和所述腔室之間延伸的入口通路，該機器包括一對間隔開的、水平延伸的輥子，薄膜材料卷位于所述一對輥子上；充氣管，連接到空氣源，并且延伸進入所述充氣通道以將空氣引入所述腔室，從而對所述墊進行充氣；密封單元，在所述墊被充氣后，所述密封單元用于形成橫跨入口通路的縱向延伸的密封；以及用于從所述卷經過充氣管和密封單元饋送薄膜材料的裝置。
5.根據權利要求1所述的機器，其中，所述密封單元包括被驅策在一起的圓柱形加熱元件和輪子，所述加熱元件的軸線垂直于輪子的軸線，并且所述加熱元件被暴露以直接與薄膜材料相接觸。
6.根據權利要求5所述的機器，其中，加熱元件包括不銹鋼桿。
7.一種用于從預制薄膜材料卷制成充氣包裝墊的方法，該預制薄膜材料卷具有兩層，這兩層密封在一起以形成位于該材料的一個邊緣附近的縱向延伸的充氣通道、至所述通道一側的多個腔室、以及橫向地在充氣通道和所述腔室之間延伸的入口通路，所述方法包括如下步驟將薄膜材料卷放置于一對間隔開的、水平延伸的輥子上；將薄膜材料從所述卷饋送至充氣管，該管延伸進入所述充氣通道；通過充氣管將空氣引入到所述腔室中，從而對所述墊進行充氣；以及在所述墊被充氣后，形成橫跨入口通路的縱向延伸的密封。
8.一種用于從具有縱向延伸的充氣通道以及與充氣通道連通的多個腔室的預制薄膜材料卷來制成充氣包裝墊的機器，包括一對間隔開的、水平延伸的輥子，薄膜材料卷放置于所述一對輥子上，充氣通道由其中一個輥子壓緊封閉；用于將薄膜材料從所述卷中抽出的裝置；以及用于將空氣注入所述材料的一部分中的充氣通道內的裝置，該材料已經從所述卷中抽出，充氣通道中的空氣在所述卷周圍流動，僅流到通道被輥子壓緊封閉的地方。
9.根據權利要求8所述的機器，其中，薄膜材料從所述卷中被拉出，距離充氣通道被輥子壓緊封閉的地方大約是90度至180度。
10.一種用于從具有縱向延伸的充氣通道以及與充氣通道連通的多個腔室的預制薄膜材料卷來制成充氣包裝墊的方法，所述方法包括如下步驟將薄膜材料卷放置于一對間隔開的、水平延伸的輥子上，充氣通道由其中一個輥子壓緊封閉；將薄膜材料從所述卷中抽出；以及將空氣注入所述材料的一部分中的充氣通道內，該材料已經從所述卷中抽出，充氣通道中的空氣在所述卷周圍流動，僅流到通道被輥子壓緊封閉的地方。
11.根據權利要求10所述的方法，其中，將薄膜材料從所述卷中拉出，距離充氣通道被輥子壓緊封閉的地方大約是90度至180度。
12.一種用于從預制薄膜材料卷制成充氣包裝墊的機器，該預制薄膜材料卷具有兩層，這兩層密封在一起以形成位于該材料的一個邊緣附近的縱向延伸的充氣通道、至所述通道一側的多個腔室、以及橫向地在充氣通道和所述腔室之間延伸的入口通路，該機器包括充氣管，連接到空氣源，并且延伸進入所述充氣通道以將空氣引入所述腔室，從而對所述墊進行充氣；密封單元，在所述墊被充氣后，所述密封單元用于形成橫跨入口通路的縱向延伸的密封；以及定位在充氣管相對側上的雙饋送輥子，用于與位于充氣通道相對側上的薄膜材料接合，從而將來自于所述卷的薄膜材料饋送經過充氣管和密封單元。
13.一種用于從具有縱向延伸的充氣通道以及通過橫向延伸的入口通路與充氣通道連通的多個腔室的預制薄膜材料卷來制成充氣包裝墊的桌面型機器，包括適合放置在相對小的水平支承表面上的箱體；在箱體上側一對間隔開、水平延伸的輥子，所述輥子以將所述薄膜材料卷放置在所述輥子上的方式接納著該卷；朝向箱體前面定位的饋送機構，用于將薄膜材料從所述卷中抽出；從饋送機構以向上方向延伸的充氣管，該充氣管適于被接納在從所述卷中被抽出的薄膜材料的充氣通道中；箱體中的氣源，連接到充氣管以將空氣引入到所述腔室中，從而對所述墊進行充氣；以及密封單元，用于在充氣通道和所述墊之間的薄膜材料中形成縱向延伸的密封，從而在所述墊已經被充氣后封閉所述入口通路。
14.根據權利要求13所述的桌面型機器，其中，所述密封單元包括被驅策在一起的圓柱形加熱元件和輪子，所述加熱元件的軸線垂直于輪子的軸線，并且所述加熱元件被暴露以直接與薄膜材料相接觸。
15.根據權利要求14所述的桌面型機器，其中，加熱元件包括不銹鋼桿。
全文摘要
本發明公開一種從成卷的預制薄膜材料(11)制成充氣包裝墊的方法和機器，該預制薄膜材料卷具有靠近材料的一端的縱向延伸的充氣通道(19)，以及通過橫向延伸通路(23)與通道(19)連通的腔室(21，22)。該薄膜材料從所述卷(28)被饋送到延伸進入充氣通道的充氣管(52)，空氣通過充氣管(52)被引入到腔室(21，22)中，從而對墊子進行充氣，在墊子被充氣后縱向延伸的密封(89)被形成為橫跨通道(19)和腔室(21，22)之間的通路(23)。
文檔編號B31D5/00GK1639009SQ03804501
公開日2005年7月13日 申請日期2003年2月13日 優先權日2002年3月1日
發明者安德魯·珀金斯, 奧利弗·M·雷耶斯 申請人:福利弗羅包裝國際有限公司