專利名稱：紙包裝泡沫杯及其組裝方法
紙包裝泡沫杯及其組裝方法 本申請(qǐng)是名稱為"紙包裝泡沫杯及其組裝方法"、國(guó)際申請(qǐng)日為2005年4月7日、國(guó)際申請(qǐng)?zhí)枮镻CT/US2005/011809、國(guó)家申請(qǐng)?zhí)枮?200580008077.2的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)要求享有2004年4月8日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)60/521,359 的優(yōu)先權(quán)。技術(shù)領(lǐng)域在一方面，本發(fā)明涉及一種紙包裝泡沫杯(paper wrapped foam cup)。在另一方面，本發(fā)明涉及一種自動(dòng)組裝紙包裝泡沫杯的方法。
背景技術(shù)：
與只有泡沫的杯(foam only cup )相比，現(xiàn)有技術(shù)已知的紙包裝 泡沫杯目前只構(gòu)成小部分的飲料杯市場(chǎng)，盡管這種紙包裝泡沫杯具有 與只有泡沫的杯類似的絕熱性能并且更加適合在該杯的外部上印刷。現(xiàn)有的紙包裝泡沫杯一般包括與紙層結(jié)合的傳統(tǒng)制造的泡沫杯， 該紙層巻繞且粘結(jié)在泡沫杯的外部。在將紙巻繞到泡沫杯的外部之前， 該紙可以預(yù)印刷上任何預(yù)定的圖像或者文字。與在泡沫杯的外部上相 比，在紙上更易于印刷。在紙上印刷的質(zhì)量?jī)?yōu)于在泡沫上印刷。除了優(yōu)良的印刷性能以外，對(duì)于給定的總壁厚度，紙包裝泡沫杯 具有更好的周向強(qiáng)度，由此產(chǎn)生一種更好地抵抗徑向偏斜且具有較大 柱狀強(qiáng)度的更加堅(jiān)固的杯。較大的硬度和柱狀強(qiáng)度減少了杯由于消費(fèi) 者擠壓該杯而徑向坍陷或者在給其裝蓋時(shí)壓扁的可能性。許多消費(fèi)者還發(fā)現(xiàn)，紙包裝泡沫杯就審美觀念而言在外觀和觸覺(jué)上比僅有泡沫的杯更令人喜受。他們還認(rèn)為，紙包裝泡沫杯具有更好 的質(zhì)量而且更氣派。紙包裝泡沫杯在某些情況下比只有泡沫的杯以及 傳統(tǒng)紙熱杯和紙冷杯制造起來(lái)可更加節(jié)省成本。然而，盡管具備所有這些優(yōu)點(diǎn)，紙包裝泡沫杯也僅構(gòu)成非常小部 分的熱冷飲料杯市場(chǎng)。因此，在飲料杯市場(chǎng)內(nèi)仍然強(qiáng)烈地希望和需要 一種有商業(yè)前途的紙包裝泡沫杯。發(fā)明內(nèi)容在一方面，本發(fā)明涉及一種包裝泡沫杯，該包裝泡沫杯包括具有 包裝材料的多孔泡沫杯。該多孔泡沫杯具有底壁和離開(kāi)該底壁延伸的 周壁。底壁具有上表面和下表面。周壁具有內(nèi)表面和外表面。上表面 和內(nèi)表面共同限定了飲料空腔。周壁終止于限定飲料空腔的開(kāi)口的頂 緣。包裝材料巻繞并粘接在杯的外表面上，并且具有通過(guò)上緣和下緣 連接的相對(duì)端部。上緣位于杯的頂緣附近。周壁包括具有第一錐度的 第一部分和具有第二錐度的第二部分，該第二錐度大于第一錐度。在另一方面，本發(fā)明涉及一種包裝泡沫杯，該包裝泡沫杯包括具 有包裝材料的多孔泡沫杯。該多孔泡沫杯具有底壁和離開(kāi)該底壁延伸 的周壁。底壁具有上表面和下表面，而周壁具有內(nèi)表面和外表面。上 表面和內(nèi)表面限定了飲料空腔，并且周壁終止于限定飲料空腔的開(kāi)口 的唇部。包裝材料巻繞并粘接在杯的外表面上。該包裝材料具有通過(guò) 上緣和下緣連接的相對(duì)端部，并且上緣鄰近杯的唇部。周壁具有延伸 至唇部的上錐形部，并且該上錐形部呈錐形，使得多孔泡沫杯的收縮 不會(huì)造成該唇部妨礙套裝的類似包裝泡沫杯的解除套裝。在又一方面中，本發(fā)明涉及一種將包裝材料自動(dòng)組裝到預(yù)制泡沫杯的外表面上以形成包裝泡沫杯的方法。該方法包括1) 自動(dòng)供應(yīng)預(yù)制的多孔泡沫杯；2) 自動(dòng)供應(yīng)包裝材料，該包裝材料的尺寸被設(shè)定為巻繞泡沫杯的 外部；3) 加熱包裝材料至該包裝材料將粘接到泡沫杯的外部上的溫度；4 )將包裝材料自動(dòng)地巻繞在泡沫杯的外部，以實(shí)現(xiàn)將該包裝材料 粘接到泡沫杯的外部；5) 重復(fù)步驟l-4多次，以形成多個(gè)包裝杯；以及6) 將多個(gè)包裝杯中的至少一些自動(dòng)組裝成適于隨后處理的一組。 在另外又一方面中，本發(fā)明涉及一種用于將包裝材料自動(dòng)組裝到泡沫杯上以形成包裝泡沫杯的設(shè)備。該設(shè)備包括具有多個(gè)承載器的轉(zhuǎn) 臺(tái)，每個(gè)承載器的尺寸被設(shè)定為支承包裝材料。加熱器設(shè)置用于加熱 包裝材料至粘接溫度。旋轉(zhuǎn)心軸裝置包括多個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)心軸，每個(gè)心軸 支承不同的杯。轉(zhuǎn)臺(tái)和旋轉(zhuǎn)心軸裝置彼此相對(duì)布置，使得當(dāng)它們相對(duì) 轉(zhuǎn)位旋轉(zhuǎn)時(shí)，可轉(zhuǎn)動(dòng)心軸在承載器的表面上有效地滾動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)將該 承載器上的包裝材料巻繞到該心軸上的杯上。


圖1和2是一對(duì)堆置的紙包裝泡沫杯的放大剖視圖，表示利用本 發(fā)明克服由收縮導(dǎo)致的堆置問(wèn)題。圖l表示包裝后、收縮前狀態(tài)下的 堆置杯，圖2表示收縮狀態(tài)下的堆置杯。圖3是依據(jù)本發(fā)明的紙包裝泡沫杯的透視圖，本發(fā)明克服了與紙 包裝泡沫杯有關(guān)的由收縮導(dǎo)致的堆置問(wèn)題。圖4是圖3中紙包裝泡沫杯的側(cè)視圖。圖5是沿圖4中線5-5剖取的剖視圖。圖6是圖4中紙包裝泡沫杯的頂視圖。圖7是圖4中紙包裝泡沫杯的底視圖。圖8是圖4中一對(duì)堆置的紙包裝泡沫杯在包裝后、收縮前狀態(tài)下 的放大圖。圖9是圖4中一對(duì)堆置的紙包裝泡沫杯在收縮狀態(tài)下的放大圖。 圖10是一種適于組裝任何紙包裝泡沫杯、尤其是圖4中紙包裝泡 沫杯的裝配機(jī)的示意圖。
具體實(shí)施方式
應(yīng)當(dāng)注意的是，盡管以下說(shuō)明提及紙包裝泡沫杯的具體尺寸，但 圖中未必是按比例的。為清楚地表示紙包裝泡沫杯的一些特征，圖中 的某些部分被放大。在對(duì)商業(yè)成功的紙包裝杯進(jìn)行研究時(shí)，本發(fā)明人遇到了先前未知 的紙包裝杯問(wèn)題。該問(wèn)題的解決辦法需要制造一種商業(yè)成功杯。此問(wèn) 題源自于最通常用于紙包裝泡沫杯的泡沫是多孔聚苯乙烯泡沫。在可 能的模塑后膨脹之后，此泡沫已知在模塑過(guò)程結(jié)束后隨著時(shí)間而收縮。 對(duì)于現(xiàn)有的只有泡沫的杯，收縮從未造成問(wèn)題，因?yàn)橹慌菽谒?尺寸上都無(wú)限制且因而同時(shí)在所有尺寸上收縮。換句話說(shuō)，只有泡沫 的杯的所有部分基本收縮至相同程度，由此保持杯的比例基本不變。紙包裝泡沫杯的情況就不是這樣。圖l和2表示一種包括泡沫杯 12和紙包裝材料14的紙包裝泡沫杯10，該紙包裝材料14從唇部16 的正下方延伸幾乎至支腳18的末端，該支腳18延伸離開(kāi)杯的底部20。 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，附加此粘接到泡沫上的紙包裝材料14限制了與該紙包裝材 料14接觸的泡沫的收縮。不與紙接觸的泡沫部分則總是相反趨向于收 縮。由于泡沫除其與紙接觸的地方以外在所有三維空間內(nèi)都收縮，所 以唇部16往往會(huì)從其收縮前狀態(tài)(圖1)朝內(nèi)巻曲，以其收縮狀態(tài)沿 徑向朝內(nèi)突出(圖2)。唇部16的巻曲非常不利于套裝杯的分離。通常這樣設(shè)計(jì)杯，使它 們能夠相互堆置或者套裝，同時(shí)在堆置杯之間留有氣隙24。該氣隙24 通過(guò)防止套裝杯壁之間的相互摩擦作用以及防止在取出一個(gè)杯時(shí)在該 套裝杯的底部20之間形成低壓區(qū)而有助于隨后杯的分離。氣隙24通 常被設(shè)計(jì)成一旦倒置此杯，該套裝杯將從外杯中落出。典型的氣隙約 0.015英寸。采用這種結(jié)構(gòu)，套裝杯能夠容易地分離，這特別在大容量 環(huán)境，例如快餐飯館中或者在杯未正常分離可能造成卡塞的自動(dòng)飲料 分配系統(tǒng)中非常重要。唇部16的巻曲可以大到足以造成該唇部徑向朝內(nèi)突出大于氣隙 24的距離，使套裝杯接觸巻曲的唇部16，在該巻曲唇部16與套裝杯 的紙包裝材料104之間產(chǎn)生摩擦阻力。如果用于套裝此杯10的力大到足以使外杯的巻曲唇部16和側(cè)壁之一或兩者偏斜，泡沫的固有彈性將 從該巻曲唇部向外杯的側(cè)壁施加壓力。該摩擦阻力或壓力任何一個(gè)大 到足以在倒置時(shí)保持杯處于套裝狀態(tài)。巻曲還會(huì)負(fù)面地影響套裝杯的堆置高度，這最終增大杯的裝運(yùn)成 本。巻曲還會(huì)阻止套裝杯完全插入另一杯中。這種情況提高了給定數(shù) 量杯的堆置高度。堆置高度增加意味著給定數(shù)量杯需要更大的容積或 "立方"，這減少了固定容積容器內(nèi)可以裝運(yùn)的總杯數(shù)，導(dǎo)致裝運(yùn)成本 增加。飲料杯的裝運(yùn)成本是杯總成本的重要部分。非常希望使裝運(yùn)成 本最小化。因此，非常希望按照這樣一種方式來(lái)堆置杯，即盡可能多 地將杯裝配在給定的立方體內(nèi)。圖3-9所示的紙包裝泡沫杯100解決了與由收縮導(dǎo)致的紙包裝杯 唇部巻曲有關(guān)的問(wèn)題。紙包裝泡沫杯100包括利用紙包裝材料104包 裝的泡沫杯102。該泡沫杯102包括從底壁108延伸并終止于徑向突 出唇部110的圓周側(cè)壁106。底壁108、側(cè)壁106和唇部110限定了敞 口的飲料空腔112，可經(jīng)由唇部110限定的敞口接近該飲料空腔112。支腳114從底壁108向下延伸。該支腳114可認(rèn)為是側(cè)壁106的 延伸。凸肩116從側(cè)壁106徑向延伸到飲料空腔112內(nèi)。該凸肩116 與套裝杯的支腳114配合，以限定該套裝杯的插入范圍。嵌條118在支腳114與底壁108之間延伸。如圖所示，嵌條118 與支腳114和底壁108形成一體，且沿著該支腳114和底壁108連續(xù) 延伸而形成環(huán)形。該嵌條118限定了環(huán)形面119，所示環(huán)形面119相 對(duì)于垂線具有45度角。其它角度均在本發(fā)明范圍內(nèi)。側(cè)壁106具有外表面120,該外表面120優(yōu)選從支腳114延伸至 唇部110具有恒定錐度。如圖所示，外表面120的恒定錐度相對(duì)于垂 線限定了 7.79度銳角。相反，側(cè)壁106具有內(nèi)表面122，該內(nèi)表面122 具有恒定錐度部124和可變錐度部126。如圖所示，恒定錐度部124 相對(duì)于垂線限定了同外表面120相同的角度(盡管恒定錐度部可以限 定不同的角度)并且從凸肩116延伸至可變錐度部126，由此導(dǎo)致側(cè) 壁106沿著恒定錐度部124的范圍具有恒定的厚度。可變錐度部126從唇部110下面向上延伸，并且優(yōu)選但不是必須 地包括該唇部110。如圖所示，可變錐度部126 —般相對(duì)于垂線形成 9.64度銳角。出于制造目的，利用倒圓(radius) 128而不是直線實(shí)現(xiàn) 從恒定錐度部124至可變錐度部126的過(guò)渡，所示倒圓128具有用1.84 度角限定的弧形。出于上述公開(kāi)目的，該倒圓被視為可變錐度部124 的部分。由于可變錐度部126的角度大于外表面120的相應(yīng)部分的角度， 因此沿著該可變錐度部至唇部110的范圍，側(cè)壁106的厚度恒定減小。 優(yōu)選的是，可變錐度部126沿著唇部110延伸至杯100的頂緣?？勺冨F度部126的好處在于與沿著恒定錐度部124的氣隙相比， 其增大了沿著該可變錐度部的堆置杯之間的氣隙。這在圖8中清楚地 看到，該圖示出限定氣隙130的兩個(gè)新包裝堆置杯100。沿著可變錐 度部126的氣隙130相對(duì)于沿著恒定錐度部124的氣隙130增大。沿 著恒定錐度部124，氣隙130大約0.015英寸。在沿著可變錐度部的杯 頂緣處，氣隙大約0.25英寸。參照?qǐng)D9，當(dāng)杯100隨著時(shí)間而收縮時(shí)， 唇部110如前所述巻曲。這種巻曲減小可變錐度部124部分的氣隙 130。然而，與此巻曲有關(guān)的氣隙130的減小不會(huì)大到足以封閉該氣隙 130，從而防止巻曲唇部130接觸套裝杯并且妨礙堆置杯的分離和/或 杯的堆置。盡管可變錐度部126表示為相對(duì)于垂線具有恒定銳角的單個(gè)平面 或者小平面(倒圓128忽略不計(jì))，但在本發(fā)明范圍內(nèi)，可變錐度部包 括多個(gè)小平面。每個(gè)小平面相對(duì)于垂線可形成不同的角度?？勺冨F度 部126也可利用連續(xù)倒圓或者多個(gè)倒圓形成。另外，可變錐度部126 可利用小平面與倒圓的組合形成。無(wú)論哪種結(jié)構(gòu)用于產(chǎn)生可變錐度部126,重要的是所得到的可變 錐度部126沿著該可變錐度部產(chǎn)生足夠的氣隙130,以致任何由收縮 導(dǎo)致的唇部IIO巻曲不會(huì)阻塞該氣隙130到達(dá)足以阻礙分離的程度。 這將確保收縮不妨礙杯100的分離和堆置。盡管未對(duì)本發(fā)明做出限定，但優(yōu)選這樣選擇可變錐度部126,使唇部沿著上緣的寬度(尺寸A,圖5)與發(fā)生在同樣尺寸的僅有泡沫 的杯上的尺寸相同，這將使當(dāng)前用于此只有泡沫的杯的蓋能用在紙包 裝泡沫杯100上。杯100的支腳114可能遭受與唇部110 —樣的由收縮導(dǎo)致的巻曲。 如果支腳114巻曲足夠量，使得當(dāng)堆置時(shí)該支腳114不依靠在另一杯 的凸肩116上，這將對(duì)杯的堆置和分離產(chǎn)生破壞性的影響。然而，利 用嵌條118提供的額外強(qiáng)度和材料質(zhì)量充分地控制了支腳114的任何 巻曲。嵌條118還具有的好處是其為支腳114提供額外的結(jié)構(gòu)支承， 以抵抗在包裝過(guò)程中施加給該支腳114的壓力。不同于在包裝過(guò)程中 在內(nèi)部用心軸支承的杯的側(cè)壁，支腳114的內(nèi)部未被支承。向支腳114 施加壓力且不擔(dān)心該支腳114壓扁的性能增強(qiáng)了紙包裝材料104對(duì)支 腳114的粘附性，這減少了紙?jiān)谥_114處將要翹曲或者起皺的可能 性。出于參考目的，應(yīng)當(dāng)注意的是，該杯的尺寸涉及由具有大約 3.281b/fP的密度的多孔聚苯乙烯泡沫制成的16盎司杯以及大約0.082 英寸的沿著恒定錐度部124的側(cè)壁厚度。這些杯的參數(shù)隨著杯的尺寸 可以改變。例如，側(cè)壁厚度往往隨著杯的容積而變。容積越大，壁厚 也越大，以助于在結(jié)構(gòu)上支承額外的飲料容積。因?yàn)榧執(zhí)峁┑念~外強(qiáng) 度，紙包裝泡沫杯的側(cè)壁厚度小于只有泡沫的杯，其它一切都相同。在與控制由收縮導(dǎo)致的巻曲有關(guān)的泡沫杯結(jié)構(gòu)極大地有助于產(chǎn)生 商業(yè)成功紙包裝泡沫杯的同時(shí)，紙包裝材料104具有同樣有助于商業(yè) 成功紙包裝杯的特征。優(yōu)選的是，紙包裝材料104基本上從唇部110 延伸至支腳114的底部。為易于組裝，紙包裝材料104優(yōu)選從唇部110 起中斷大約0.030英寸并從支腳114的底部起中斷大約0.030英寸。即 使紙與唇部110和支腳114之間具有0.030英寸的間隙，但當(dāng)蓋放在 杯100上時(shí)，該杯IOO具有只紙杯的外觀，因?yàn)閹缀跛械呐菽?費(fèi)者都無(wú)法看出。紙包裝材料104完全外接杯110且具有相對(duì)端部140和142(圖4)， 該端部之一 (所示為端部140)對(duì)接至與另一端部重疊。重疊的好處在于確保不能看見(jiàn)泡沫杯102的任何部分，這對(duì)絕大多數(shù)消費(fèi)者來(lái)說(shuō) 在審美觀念上占有優(yōu)勢(shì)，人們認(rèn)為它是一種較高質(zhì)量的杯。優(yōu)選的是， 重疊不超過(guò)0.040英寸。低于此量的重疊已表現(xiàn)為最少有折皺的可能 性。對(duì)于優(yōu)選的紙，例如由Stora Enso制造且具有大約2密耳厚度的 401b Capri Gloss，重疊優(yōu)選在從對(duì)接至小于大約40密耳的范圍內(nèi)。 紙厚與重疊范圍的組合使得消費(fèi)者不能感覺(jué)到重疊部分，這也增強(qiáng)了 杯100的美觀性，增加了杯100的商業(yè)成功性。優(yōu)選的是，紙包裝材料104的重疊部分不粘接到該紙包裝材料104 的底層部分上，以防止該紙包裝材料104內(nèi)由于杯102的收縮而沿著 該重疊部分形成任何折皺。更為優(yōu)選的是，重疊要小于0.040英寸， 以減小折皺的可能性。紙可以是任何適當(dāng)類型的紙。例如，可以是涂布紙或者非涂布紙。 可以是纖維基的或者是聚合物基的。也可以是單層或者多層。紙可以 像Stora Enso制造的Capri Gloss那樣具有包含在涂層內(nèi)的適當(dāng)粘接 材料。另一方面，特別選擇的粘接材料，例如粘合劑可作為紙包裝到 杯上的 一部分加入紙內(nèi)。具體的粘合劑與本發(fā)明沒(méi)有密切關(guān)系。圖10表示一種適于組裝紙包裝杯100的裝配機(jī)200的示意圖。通 常，裝配機(jī)200包括由紙幅204組成的巻筒紙202，該紙幅204上印 制有多個(gè)紙包裝材料104。進(jìn)給的紙幅204經(jīng)過(guò)從紙幅204中沖壓出 紙包裝材料104的沖壓裝置206,經(jīng)沖壓的紙幅框架被輸送至巻紙輥 205。然后，沖壓出的紙包裝材料104被往復(fù)臂208拾取并放置在轉(zhuǎn)臺(tái) 210上，該轉(zhuǎn)臺(tái)210將紙包裝材料104運(yùn)送至旋轉(zhuǎn)心軸裝置212，在這 里，該紙包裝材料104被巻繞在泡沫杯上。從擒縱機(jī)構(gòu)216向心軸裝 置212輸送預(yù)制的泡沫杯。杯送出器218接受并堆疊包裝的杯100。更詳細(xì)地觀看裝配機(jī)，沖壓裝置206優(yōu)選是傳統(tǒng)的沖頭和壓模。 往復(fù)臂208包括拾取器222，該拾取器222被合適地成形為與紙包裝 材料104的形狀一致。拾取器222還包括若干空氣通道，加壓空氣或 者真空經(jīng)由該空氣通道可施加到紙包裝材料104上，以助于拾取和釋放紙包裝材料104。轉(zhuǎn)臺(tái)210包括多個(gè)間隔的承載器226，每個(gè)承栽器226的尺寸被 設(shè)定為支承紙包裝材料104。承載器226之間的間隔大到足以使心軸 裝置212能通過(guò)。優(yōu)選的是，每個(gè)間隔承載器具有一系列空氣通道228， 以便可向紙包裝材料104施加真空或加壓空氣，從而有助于將紙包裝 材料104固定在承載器226上或者將該紙包裝材料104移離承載器。心軸裝置212包括回轉(zhuǎn)轂230，多個(gè)輻條232從該回轉(zhuǎn)轂230延 伸。心軸214可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在每根輻條上，使得該心軸214可以環(huán)繞 相應(yīng)輻條232的縱軸4t轉(zhuǎn)。每個(gè)心軸214包括多個(gè)空氣通道236，加 壓空氣或者真空經(jīng)由該空氣通道236可施加到由心軸支承的泡沫杯 102上，以助于將杯固定在心軸214上或者從其上釋放。外部加壓空 氣噴嘴238通過(guò)提供一股加壓空氣將杯100吹離心軸214以幫助除去 包裝的杯100。擒縱機(jī)構(gòu)216在工業(yè)中人所共知，其包括滑道240， 一堆泡沫杯 102被接受于該滑道240內(nèi)。若干眾所周知的杯進(jìn)給機(jī)構(gòu)中的任何一 個(gè)都可用于一次將一個(gè)杯102釋放到位于滑道240下方的心軸214上。 已知的杯進(jìn)給機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)螺桿和凸輪。進(jìn)給機(jī)構(gòu)的型式與本發(fā)明沒(méi) 有密切關(guān)系。送出器218包括由一系列輥252和導(dǎo)板254部分限定的杯接受滑 道250。輥252優(yōu)選是刷輥且具有作為驅(qū)動(dòng)輥的至少第一上下輥。驅(qū) 動(dòng)輥可以轉(zhuǎn)動(dòng)，以推動(dòng)接受在該驅(qū)動(dòng)輥之間的杯進(jìn)一步進(jìn)入滑道。盡管未示出，設(shè)置一控制器，以使裝配機(jī)200的各個(gè)部件的運(yùn)動(dòng) 同步，這種運(yùn)動(dòng)包括各個(gè)氣壓和真空源的致動(dòng)。合適的控制器是可編 程邏輯控制器。在運(yùn)行時(shí)，紙幅204從巻筒紙202前進(jìn)經(jīng)過(guò)沖壓裝置206至巻紙 輥205。當(dāng)紙幅204經(jīng)過(guò)沖壓裝置206時(shí)，單個(gè)紙包裝材料104被從 該紙幅204上沖出。往復(fù)臂208的拾取器222下降到?jīng)_出的紙包裝材料104上，并且 向該拾取器222施加真空，以將該紙包裝材料104固定在拾取器222上。然后，往復(fù)臂208移動(dòng)，使得拾取器222位于承載器226的上方。 接著，往復(fù)臂208下降，以使拾取器222與承載器226接觸。停止向 拾取器222施加真空，而后向承載器226施加真空，以將紙包裝材料 104傳送給該承載器226。然后，在紙包裝材料104位于承載器226上的同時(shí)，加熱該紙包 裝材料104。這種加熱可通過(guò)設(shè)置將熱量輻射到紙包裝材料104上的 外部加熱器實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選的是，通過(guò)例如電阻加熱元件直接加熱承載器 226。由此，當(dāng)承載器226旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)位到心軸裝置212時(shí)，便加熱紙包裝 材料104。優(yōu)選的是，承栽板的溫度在375°至400。F之間，并使紙包裝材料 104在承載器226上停留8至15秒。測(cè)試顯示，此溫度和時(shí)間的組合 足以加熱紙包裝材料104，致使優(yōu)選紙內(nèi)的粘接材料適于粘接到泡沫 杯102上。對(duì)于先前所述的優(yōu)選紙，優(yōu)選溫度是400。F，巻繞紙包裝 材料的時(shí)間是l-3秒。在一些測(cè)試中，曾需要440。的板溫，以獲得預(yù) 期的粘接度。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)210時(shí)，最終使承載器226就位于其上支承杯102的 心軸214其中之一的地方。轉(zhuǎn)臺(tái)210和心軸裝置212轉(zhuǎn)位，以使杯支 承心軸214與承載器226的前緣接觸。當(dāng)杯支承心軸214保持在此位 置時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)210繼續(xù)在該心軸214下方轉(zhuǎn)動(dòng)。由于心軸214的相對(duì)于 輻條232自由轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)臺(tái)210的轉(zhuǎn)動(dòng)有效地沿著紙包裝材料104滾動(dòng) 該心軸214及其支承的杯102。這樣，紙包裝材料104被巻繞在杯102 上。 一旦承載器226經(jīng)過(guò)心軸214的下方，該心軸214就位于承載器 226之間的空間上方。然后，心軸裝置212轉(zhuǎn)動(dòng)下一心軸到包裝另一 杯的位置。隨著杯的包裝過(guò)程繼續(xù)，包裝的杯100最終轉(zhuǎn)動(dòng)至與送出器218 的滑道250對(duì)準(zhǔn)。這時(shí)，加壓空氣代替向心軸214的真空，并且外部 空氣噴嘴238用一股加壓空氣沖擊杯100。來(lái)自心軸的加壓空氣和空 氣噴嘴238迫使杯100離開(kāi)該心軸214并進(jìn)入滑道250。驅(qū)動(dòng)輥252 被持續(xù)驅(qū)動(dòng)，以進(jìn)一步沿著滑道250推動(dòng)排出的杯100，并把該杯IOO堆疊在任何等待的杯內(nèi)。隨著杯的包裝過(guò)程繼續(xù)，先前排空的心軸轉(zhuǎn)動(dòng)到擒縱機(jī)構(gòu)216的 下方。在此位置，向心軸施加真空，并利用擒縱機(jī)構(gòu)216將堆疊中最 底下的杯102移到該心軸214上。重復(fù)此過(guò)程直至完成紙包裝。盡管未示出，送出器218可與傳統(tǒng)的包裝流水線連接。在這種情 況下，當(dāng)滑道250內(nèi)堆疊預(yù)定數(shù)量的杯100時(shí)，便會(huì)從滑道250內(nèi)彈 出該杯IOO。然后，自動(dòng)地將彈出杯100的堆疊件裝入袋內(nèi)并放入適 當(dāng)?shù)娜萜髦幸员阊b運(yùn)。優(yōu)選的是，送出器218在彈出杯之前將該杯堆 置在保護(hù)套內(nèi)。類似的，可直接從傳統(tǒng)的杯制造流水線向擒縱機(jī)構(gòu)216供給杯 102。這種構(gòu)造的好處是不需要在包裝之前存儲(chǔ)杯，從而減小了空間和 投資要求。實(shí)際上，本發(fā)明理想地適用于立即包裝新制造的泡沫杯。 新制杯比包裝前已穩(wěn)定的杯遭受更大的巻曲。這是因?yàn)楸谒鼈儽恢?成后立即開(kāi)始收縮、受到一定的暫時(shí)模塑后膨脹所致。在包裝前容許 穩(wěn)定的杯將較小地巻曲，因?yàn)樵摫辉试S在所有尺寸上收縮。如果在 現(xiàn)代杯模制廠內(nèi)釆用大批量生產(chǎn)，盡管包裝充分穩(wěn)定的杯是一種使巻 曲最小化的方法，但為穩(wěn)定的杯提供所需的資金和存儲(chǔ)空間是不節(jié)省 成本的。
權(quán)利要求
1.一種用于將包裝材料自動(dòng)組裝到泡沫杯上以形成包裝泡沫杯的設(shè)備，所述設(shè)備包括轉(zhuǎn)臺(tái)，其具有多個(gè)承載器，每個(gè)承載器的尺寸被設(shè)定為支承包裝材料；加熱器，其用于加熱所述包裝材料至粘接溫度；旋轉(zhuǎn)心軸裝置，其包括多個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)心軸，每個(gè)心軸支承不同的杯；其中，所述轉(zhuǎn)臺(tái)和所述旋轉(zhuǎn)心軸裝置相對(duì)于彼此布置成使得當(dāng)它們發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)位旋轉(zhuǎn)時(shí)，可轉(zhuǎn)動(dòng)心軸在承載器的表面上有效地滾動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)將所述承載器上的包裝材料包裝在所述心軸上的杯周圍。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述轉(zhuǎn)臺(tái)包括每個(gè) 承載器之間的間隔，并且所述間隔的尺寸被設(shè)定為使所述心軸能通過(guò)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述轉(zhuǎn)臺(tái)和所述心 軸裝置在基本相互垂直的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述加熱器加熱所 述承載器，并當(dāng)所述包裝材料被所述承載器支承時(shí)，所述承載器加熱 所述包裝材料。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，所述加熱器還包括 與所述轉(zhuǎn)臺(tái)隔開(kāi)且把熱量直接輻射到所述承載器上的加熱器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，該設(shè)備還包括用于向所述承載器 持續(xù)供應(yīng)包裝材料的包裝材料供應(yīng)裝置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，所述包裝材料供應(yīng) 裝置包括用于從紙幅中沖壓出包裝材料的沖壓裝置以及用于把所述沖 壓出的包裝材料放置在所述承載器上的臂裝置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，該設(shè)備還包括用于向所述心軸自 動(dòng)供應(yīng)杯的擒縱機(jī)構(gòu)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，該設(shè)備還包括用于接受并堆疊已 包裝的杯的送出器。
全文摘要
一種商業(yè)可行的紙包裝泡沫杯(10、100)包括錐形部(124、126)，該錐形部防止由收縮導(dǎo)致的卷曲妨礙套裝的紙包裝泡沫杯不套裝。紙包裝杯(10、100)還包括嵌條(118)，用來(lái)加強(qiáng)杯支腳(18、114)，以延緩由收縮導(dǎo)致的該支腳卷曲。紙包裝材料(14、104)對(duì)接，以使相對(duì)端部(140、142)重疊，從而完全隱藏泡沫杯(12、102)，增強(qiáng)該杯的外觀。紙包裝材料的重疊部分不相互粘接，以防止當(dāng)杯收縮時(shí)該紙包裝材料折皺。機(jī)器(200)和相應(yīng)的方法保證自動(dòng)地供應(yīng)泡沫杯(12、102)和紙包裝材料(14、104)、卷繞紙包裝杯和堆疊包裝杯。
文檔編號(hào)B65D1/00GK101327648SQ200810136088
公開(kāi)日2008年12月24日 申請(qǐng)日期2005年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月8日
發(fā)明者B·M·史密斯, R·C·達(dá)特, R·E·佩恩, S·C·希爾斯, S·K·馬克拉 申請(qǐng)人:達(dá)特食品容器公司