超声波发生器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及超声波发生器，具体地，涉及用于横向地密封容积为大约200ml的包装的超声波发生器。
发明背景
[0002]许多可倾倒的食品，诸如果汁、巴氏杀菌的或UHT(超高温处理的)牛奶、葡萄酒、番茄酱等，在由消过毒的包装材料制成的包装中出售。
[0003]此类包装的典型的示例是被称为Tetra Brik Aseptic (注册商标)的用于液体或可倾倒的食品的平行六面体形状的包装，通过将层压的条状包装材料折叠并密封而制成该包装。
[0004]包装材料具有多层结构，该多层结构大体上包括提供刚度和强度的基底层，该基底层可以包括成层的例如纸之类的纤维材料或成层的填充无机物的聚丙烯材料和覆盖基底层的两侧的多层热封塑性材料，例如聚乙烯膜。
[0005]在诸如UHT牛奶之类的长时间储存产品的无菌包装的情况下，包装材料还包括成层的阻隔气体且阻隔光的材料，例如铝箔或乙基乙烯醇(EVOH)，该成层的材料叠置于成层的热封塑性材料上，并且，进而用形成最终接触食品的包装的内面的另外的成层的热封塑性材料覆盖。
[0006]正如人们所知，这样的包装在全自动包装机上制造，在该包装机上，由卷材进给式包装材料形成连续的管；包装材料的卷材例如通过涂敷诸如过氧化氢溶液之类的化学消毒剂而在包装机本身上消毒，该化学消毒剂在消毒之后从包装材料的表面除去，例如通过加热而蒸发；并且，这样消毒的包装材料的卷材维持在封闭的无菌环境下，并且，被纵向地折叠和密封以形成垂直管。
[0007]该管从顶部填充消过毒的或经无菌处理的食品，并且，在等间隔的横过部分处由两对夹具夹持。更具体地，这两对夹具周期地且相继地作用于管上，以将管的包装材料密封并通过相应的横向密封带而形成彼此连接的枕状包装件的连续的条。
[0008]枕状包装件通过切割相关的密封带而分离，然后，被输送至最终折叠工位，在此，被机械地折叠成平行六面体形状成品。
[0009]在第一替代方案中，包装机包括两个成形组件，这两个成形组件可沿着相应的导向器移动并周期地与管相互作用以将管的包装材料热封。每个成形组件包括:可沿着相应的导向器来回地移动的滑动件；以及两个夹具，在底部处铰接至相应的滑动件，并且，在夹具与管配合以将管密封的关闭位置和夹具从管分离的打开位置之间移动。
[0010]在第二替代方案中，包装机包括限定相应的环状路径并安装有相应的数量的夹具的两个链式输送机。这两个路径具有大体上彼此面向且平行的相应的分支，并且，在各分支之间供给包装材料的管，以便一个输送机上的夹具与另一输送机上的对应的夹具沿着相应的路径的分支配合，以在许多连续的横过部分处夹持管且将包装件密封并切割。
[0011]在具有作为阻隔材料的铝层的无菌包装的情况下，管的横过部分通常通过感应铝层中的损耗电流以使热封塑性材料局部地熔融来密封。
[0012]更具体地，每对夹具中的一个包括由不导电的材料制成的主体和容纳于主体上的面座中的感应器；而另一夹具具有由诸如橡胶之类的柔性材料制成的压力垫。
[0013]当相关的成对夹具夹持管时，感应器被激励，以便通过将塑性覆盖材料热封来将管的横过部分密封。
[0014]在不具有铝层或其他导电材料层的包装的情况下，管的横过部分通常使用用于局部地向内加热包装材料的热板来密封。
[0015]更具体地，夹具中的一个装备有热板，而另一个通常具有一个或更多个柔性材料的压力垫。这种一般被称为“热板”密封的方法要求热板与包装材料之间的相对地持久的接触。
[0016]为了加速包装材料的局部熔融并因此提高包装生产速度，越来越多地使用超声密封装置，该装置大体上包括机械振动发生器或超声波发生器和砧，例如从归于同一申请人名下的EP-B-615907得知，该砧安装于每对夹具中的相应的夹具且彼此配合以借助于超声振动来加热包装材料。
[0017]更准确地说，EP-B-615907中所公开的超声波发生器大体上包括头部和唯一的驱动单元，该驱动单元由堆叠的交替的压电陶瓷板和导电金属片组成。
[0018]头部限定沿着第一方向延伸的密封表面，并且，驱动单元在密封表面的相对侧安装于头部。
[0019]驱动单元耦接至交流发电机。以该方式，压电陶瓷板将电力供应的电压转换成机械应变，该机械应变导致头部的振荡，并因此导致横向密封带的密封。
[0020]具体地，超声波发生器构成半波谐振器，即超声波发生器的沿着正交于第一方向的第二方向的整个长度由头部的振荡的波长的一半组成。
[0021]EP-B-615907中所描述的类型的超声密封装置具有以下缺陷。
[0022]当期望更长的横向密封带时，必须将多个上述的超声波发生器以另外的长度互相连接。
[0023]结果，当必须将容积为大约200ml的包装横向地密封时，必须将两个超声波发生器彼此互相连接。
[0024]此外，超声波发生器互相连接的期间的不可避免的错误很可能在这样的超声波发生器之间生成不均匀的振动。因此，由此产生的横向密封带可能是不平坦的。
[0025]为了克服该缺陷，归于同一申请人名下的W0-A-2007/020208公开了容纳由单个发电机馈电的三个受驱单元的单件式超声波发生器。更详细地，这三个驱动单元固定于超声波发生器的相应的凹部中，并且，具有相应的多个压电元件。
[0026]然而，W0-A-2007/020208中所公开的超声波发生器对于大约200ml的横向地密封的包装而言是未优化的，因为由于三个驱动单元的存在而导致的密封表面大于所要求的密封表面。出于相同的原因，W0-A-2007/020208中所公开的超声波发生器不能取代现有的包装机中的EP-B-615907中所示出的类型的两个相邻的超声波发生器。事实上，W0-A-2007/020208中所公开的超声波发生器的密封表面大于EP-B-615907中所示出的类型的相应的相邻的超声波发生器的两个密封表面的长度的和。
[0027]最后，W0-A-2007/020208中所公开的超声波发生器包括布置在相应的多对彼此相邻的驱动单元之间的成对的槽。
[0028]超声波发生器还包括用于将超声波发生器固定于夹具的框架的多个S状挂钩，具体地，三对S状挂钩。每对S状挂钩布置在超声波发生器的相对的横向侧表面上，并且，可以焊接或整体地成形于超声波发生器。因此，防止超声波发生器在S状挂钩处振荡。换句话说，S状挂钩限定超声波发生器的相应的节点并位于这样的超声波发生器的“所谓的”节平面上。
[0029]更准确地说，槽正交于超声波发生器的密封表面并在随后的两对S状挂钩之间延伸。具体地，槽同时在S状挂钩的上方和下方延伸。因此，槽穿过超声波发生器的节平面。
[0030]申请人已发现，W0-A-2007/020208中所公开的超声波发生器的振动由于某些另外的寄生频率而变得不稳定。
[0031]因此，由此产生的横向密封带可能仍然不完全地均匀和连续。此外，这些另外的寄生频率导致作用于超声波发生器上的另外的疲劳应力，结果缩短其疲劳剩余寿命。
[0032]为了尽量减少上面提到的另外的寄生频率，归于同一申请人名下的W0-A-2011/117119公开了头部持续容纳三个驱动单元，但槽不横过节平面的超声波发生器。
[0033]换句话说，超声波发生器包括布置在节平面的第一侧的成对的第一槽和布置在节平面的第二侧的成对的第二槽。
[0034]此外，第一槽和第二槽两者都大体上平行于超声波发生器的对称平面并因此正交于超声波发生器的密封表面而延伸。
[0035]出于W0-A-2007/020208中所公开的超声波发生器的相同的原因，W0-A-2011/117119中所公开的超声波发生器未针对容积为大约200ml的横向地密封的包装而优化且不能在现有的包装机中改造。
[0036]因此认为需要使得上文提到的超声波发生器针对大约200ml的横向地密封的包装而优化且适合于在现有的包装机中改造，以代替EP-B-615907中所示出的两对相邻的超声波发生器。
[0037]此外，虽然高度地可靠且高效，但是W0-A-2011/117119中所公开的超声波发生器留有进一步改进的余地。
[0038]具体地，认为在本产业内需要使得上文提到的振动的幅度分布尽可能地均匀，以便提高横向密封的沿着同一横向密封的长度的质量。
[0039]出于相同的原因，认为在本产业内需要在沿着密封表面施加不均匀的负荷时使得上文提到的幅度分布尽可能地稳定。
[0040]出于相同的原因，还认为在本产业内需要与已知的解决方案相比而增大寄生频率之间的距离。
【发明内容】
[0041]本发明的目标是提供设计成满足至少一个前面提到的需要的超声波发生器。
[0042]根据本发明，提供了根据权利要求1所述的超声波发生器。
【附图说明】
[0043]将参考附图而经由示例来描述本发明的优选的非限制性的实施例，在附图中:
[0044]图1是根据本发明的超声波发生器的透视图；
[0045]图2是图1的超声波发生器的透视图，为了清楚起见而移除一些零件且在不同的视角下观察；
[0046]图3是按放大比例尺观察的沿着图2的线II1-1II截取的截面；
[0047]图4示出在放大图中观察的图3的一些构件；
[0048]图5是沿着图2的线V-V的截面；
[0049]图6是图1至图5的超声波发生器在包装材料的管的密封阶段期间的示意图；
[0050]图7示出夹具和附接至夹具的图1至图6的超声波发生器；