用于给容器封盖的设备的制作方法

用于给容器封盖的设备
1.本发明涉及一种用于给容器封盖的设备和一种用于给容器封盖的方法。
2.用于给容器封盖的设备通常包括一个或更多个封盖头(capping heads)，该封盖头在使用中可以沿着竖直的轴线移动，并且设置有用于夹持由管状体构成的盖的夹持元件，该夹持元件具有适于接纳盖的下开口，该下开口的管状体被设计成保持盖。
3.在相对于下开口的相对端处，存在例如由杆构成的推卸器(ejector)，该推卸器可以沿竖直轴线滑动。
4.通常，每个封盖头与移动组件相关联，该移动组件被构造成除了赋予管状体沿轴线的平移移动之外，还赋予管状体旋转运动，以便将盖拧到容器口处限定的螺纹上。
5.通常，封盖设备具有转盘结构，该转盘结构具有多个头部，这些头部通过与用于支撑待封盖的容器的元件一起沿着转盘的外围区域移动而操作。
6.当每个头部和布置在其下方的对应容器沿着转盘的周边移动时，先前装载有盖的封盖头被降低并旋转，这样做时将盖拧到容器的颈部上，然后返回到升高位置。如果没有进行拧紧，例如由于瓶子错过或由于盖在头部内的不正确定位，则需要在头部到达拾取位置之前弹出盖，以便执行新的循环。
7.在已知的解决方案中，如前所述，使用导杆推卸器(stem ejector)，该导杆推卸器被安装成使得它可以在轴向方向上滑动以便穿过头部。在已知的解决方案中，头部的升高/降低和推卸器的轴向移动都是通过用凸轮状轮廓耦合相应的辊来获得的。
8.通常用于围绕其自身轴线旋转移动头部以使得能够将盖拧到瓶颈上的装置可以是各种各样的，并且通常它们由致动马达构成。
9.拧紧头部的夹持元件在其内部限定了用于保持待拧紧的盖的装置。
10.用于提供保持装置的最常用的解决方案包括使用布置在管状体内的多个球以及设置在球外的一个或更多个弹性环。
11.球通过限定在管状体的内表面上的相应开口突出，以便借助于弹性环的作用保持压靠在盖的侧壁上。
12.基本上，当拧紧头降低到例如由加载盘承载的盖上方以便拾取盖时，盖进入由管状体限定的基座，克服了弹性环的反作用，并借助于将球推靠在盖的侧壁上的弹性环的作用保持在基座内。
13.已知的解决方案虽然被广泛使用，但并非没有缺点。
14.首先，关于保持装置，应该注意的是，在某些情况下，球或挤压装置的使用通常会使盖变形，从而确定其在容器上的施加时可能存在的问题。
15.考虑到进一步减小所用盖的重量和厚度的趋势，这方面变得越来越重要。
16.还发现，环境条件或盖的储存条件也影响封盖操作的准确性，因此，当今使用的设备不能适应不同的环境条件，因为操作参数(就紧固扭矩、竖直推力、球对盖的外表面的压力等而言)是固定的且不可调节的。
17.本发明的目的是提供一种用于给容器封盖的设备，该设备能够在上述一个或更多个方面中避免已知技术的缺点。
18.在此目的内，本发明的一个目标是提供一种用于给容器封盖的设备，该设备能够适应环境条件，从而降低损坏盖的风险。
19.本发明的另一个目标是提供一种用于给容器封盖的设备，其中封盖周期与封盖转台的旋转速度无关，从而具有与设备的生产速度无关的封盖参数。
20.本发明的另一个目标是提供一种用于给容器封盖的设备，该设备高度可靠、易于实施且成本低。
21.通过根据权利要求1的用于给容器封盖的设备实现了将在下文变得更明显的该目的和这些目标以及其他目标，可选地，该容器被提供有从属权利要求的特性中的一项或更多项。
22.本发明的另外的特性和优势将依据根据本发明的用于给容器封盖的设备的一些优选但非排他性的实施例的描述变得更加明显，这些实施例在附图中出于非限制性示例的目的被示出，在附图中：
23.图1是根据本发明的用于给容器封盖的设备的透视图；
24.图2是图1的设备的一部分的放大图；
25.图3是从上方观察的图1的设备的视图；
26.图4是沿着图3中的线iv-iv截取的图2的设备的横截面图；
27.图5是正确地与盖相关联的夹持元件的侧视图；
28.图6是沿图5中的线vi-vi截取的横截面图；
29.图7是与盖子不正确地相关联的夹持元件的侧视图；
30.图8是沿图7中的线viii-viii截取的横截面图；
31.图9示出了沿着接纳部的数值轴线的位置随围绕转盘的旋转轴线的角位置的变化；
32.图10示出了沿着竖直轴线施加在所述接纳部上的轴向应力随围绕转盘的旋转轴线的角位置的变化；
33.图11示出了接纳部的角扭矩随围绕转盘的旋转轴线的角位置的变化；
34.图12示出了围绕接纳部的竖直轴线的角位置随围绕转盘的旋转轴线的角位置的变化；
35.图13总体地示出了分别在图9至图12中示出的一组数据项随围绕转盘的旋转轴线的角度位置的变化。
36.参照附图，总体上由参考数字1表示的根据本发明的用于给容器封盖的设备包括至少一个封盖头2，该封盖头2可以在用于拾取盖10的位置和用于将盖10施加在容器11的颈部12处的位置之间移动。
37.特别地，容器11的颈部12和盖10具有用于相互接合的相应螺纹，该螺纹适于通过围绕其自身轴线的相互旋转使盖10能够相对于颈部12耦合。
38.封盖头2限定了夹持元件3，该夹持元件3在预期朝向待封盖的容器11引导的一侧上是打开的。
39.方便地，夹持元件3在使用时在下侧打开。
40.夹持元件3限定了用于盖10的接纳部4以及用于在接纳部4内可移除地保持盖10的装置。
41.有利地，接纳部4基本上是圆柱形的，并且限定管状侧壁，该管状侧壁具有的直径基本上对应于待容纳的盖10的直径。
42.根据可能的实施例，用于可移除地保持盖10的装置包括空气抽吸装置，该空气抽吸装置在功能上连接到接纳部4。
43.优选地，空气抽吸装置包括至少一个管道，该至少一个管道在功能上连接到抽吸室。
44.同样地，管道还可以选择性地在功能上连接到空气输入器件，以便能够根据命令将盖10从接纳部4中排出(expel)。
45.基本上，提供使用连接到抽吸装置的管道的可移除保持装置，一方面允许在封盖头2的移动期间和在将盖10拧到容器11的颈部12上的操作期间将盖10稳定地保持在相应的接纳部4内，另一方面通过停止抽吸且如果需要的话通过将空气吹过管道来排出松开或不正确地安装在接纳部4内的盖10。
46.明显地，没有理由不使用传统的可移除保持装置，诸如例如保持球或环。
47.夹持元件3在功能上与第一马达装置40相关联，该第一马达装置40被设计成将容纳在相应接纳部4中的盖10拧到容器11的颈部12上。
48.根据本发明，设备1包括第二马达装置50，该第二马达装置50适于致动夹持元件3在轴向方向上的移动。
49.设备1还设置有控制和致动单元，该控制和致动单元在功能上连接到第一马达装置40和第二马达装置50。
50.控制和致动单元被配置为在输入端接收多个数据项，该多个数据项包括：
[0051]-与接纳部4的角位置有关的第一数据项；
[0052]-与接纳部4的轴向位置有关的第二数据项；
[0053]-与施加到接纳部4上的轴向应力有关的第三数据项，以及
[0054]-与接纳部4所承受的旋转扭矩有关的第四数据项。
[0055]
控制和致动单元被配置为根据以上列出的多个数据项的值随时间的变化来致动第一马达装置40和第二马达装置50。
[0056]
方便地，控制和致动单元被配置为致动接纳部4的第一轴向向下移动，以便使接纳部4与容器11的颈部12接触。
[0057]
接纳部4的下降以及由此导致的盖10的朝向颈部12的下降以恒定且受控的速度发生。接近和接触发生在旋转停止和空转的情况下。
[0058]
在这个接近步骤中，第二马达装置50的力被限制到第一值f1，该第一值f1可以被配置成使得接触最多以该推动力f1发生。
[0059]
在值f1处，根据第二马达装置50的阻力的增加检测到接触。
[0060]
一旦在接触之后经过了一段时间间隔，第一马达装置40就开始按照螺纹方向旋转盖10。一旦两个螺纹接合，盖10就在第二马达装置50的推力下开始下降，再次以基本上等于f1的力施加。
[0061]
当盖10被拧到颈部12上时，反抗扭矩(contrasting torque)增加，使得在达到可预设的竖直高度时，推力值从第一接触值f1变为第二值f2，该第二值f2适当地更高。
[0062]
角位置继续增加，直到盖10完全拧到颈部12上时停止。在这时，反抗扭矩增加到其
预期施加的预设扭矩极限。该扭矩值维持预设的时间间隔。
[0063]
随着反抗扭矩在拧紧期间增加，竖直载荷f2可能不足以确保颈部12不会相对于夹持齿12a滑动，该夹持齿12a设置在容器11的颈部12上限定的螺纹的下方。
[0064]
为此，需要使用第二马达装置50的第三级竖直载荷f3。
[0065]
从施加载荷级f2到施加载荷级f3的转变可以在以下三种具体情况下完成：
[0066]-已达到预设竖直高度；
[0067]-在预设的时间长度之后：即，一旦在盖-螺纹接触之后经过预设时限；
[0068]-基于反抗扭矩的导数。
[0069]
如果盖具有用于连接到防盗密封(the seal of guarantee)(条)的浇口(sprues)，该浇口特别容易破损，则第三个条件特别有用。
[0070]
实验发现，如果在盖的条已经穿过螺纹的密封断裂环之前施加力f3，则一些浇口可能会断裂。还发现，穿过防盗密封的密封断裂环通过反抗扭矩的突然下降来清楚地被识别。因此，有利地，在达到反抗扭矩曲线的导数的预设值后，执行将轴向力从f2增加到f3的步骤(如图13所示)。
[0071]
可以使第一马达装置40被配置成在与盖10的拧紧方向相反的方向上执行第一旋转。
[0072]
特别地，这种第一旋转允许将可能不正确放置的盖10正确地放置在接纳部4内。
[0073]
此外，可以进行这种第一旋转，以便识别限定在颈部12上的螺纹的开始的角位置。
[0074]
第一马达装置40同样被配置成在第一旋转之后在盖10的拧紧方向上执行第二旋转，该第二旋转被设计成确保盖10在容器11的颈部12上的正确紧固扭矩。
[0075]
第一马达装置40与控制器件相关联，该控制器件被配置成在沿与盖10的拧紧方向相反的方向上的第一旋转期间识别被限定在颈部12上的螺纹的开始点的角位置。
[0076]
这种控制器件被配置成在第一旋转期间直接从第二马达装置50获取夹持元件3的向下加速度的峰值。
[0077]
因此，在该操作模式中，可以施加限定的拧紧角度，或者有利地，可以在预设时间间隔内保持反抗扭矩的情况下再次执行施加，并从反馈中获得实际施加的角度。如果该值包含在确定的范围内，则该值可以用作正确封盖的控制参数。
[0078]
根据本发明的一个特别重要的方面，第一马达装置40在功能上连接到控制和致动单元。
[0079]
参照图1至图4所示的实施例，设备1包括常规的转盘结构30。
[0080]
特别地，转盘结构30设置有多个封盖头2，这些封盖头2可以在上部区域中沿着转盘结构30的外围区域并且与用于待封盖的容器11的相应支撑件31同步地移动。
[0081]
转盘结构30有利地由固定框架支撑，并且以本身已知的方式在操作上与用于待封盖的容器11的进料星轮式输送器70且与用于封盖的容器的卸载星轮式输送器71相关联。
[0082]
封盖头2具有相应的夹持元件3，该夹持元件3可以沿着轴向方向100移动，以便在拾取位置拾取相应的盖10，然后将所述盖带到搁置在容器11的颈部12上的位置。
[0083]
第一马达装置40和第二马达装置50包括分别具有围绕轴线的旋转运动和在轴向方向上的线性运动的各自的无刷马达。
[0084]
由于夹持元件3的特殊形状结构以及由于经由第二马达装置50的轴向移动，封盖
头2的惯性与常规的解决方案相比非常低。
[0085]
这使得能够非常快速地移动夹持元件3，因此，一旦容器11进入转盘以便沿着封盖头2的工作路径定位，这与容器12的方向变化相对应，则夹持元件3与所容纳的盖10可以紧接地降低到容器11的颈部12上，从而防止产品由于方向变化而从容器11溢出。
[0086]
方便地，提供了用于控制和致动单元、第一马达装置40和/或第二马达装置50的冷却装置。
[0087]
冷却装置包括例如鼓风机60，鼓风机60在输出端连接到朝向转盘30的容纳第一马达装置40和/或第二马达装置50以及任何致动驱动器的区域的空气的输送管道61。
[0088]
优选地，该区域由封闭壳体封闭，使得由鼓风机产生的空气可以使该区域保持处于轻微的正压。
[0089]
转台的上法兰中的出口排气道被方便地设计尺寸，允许排空热空气，从而处理多余的热量。基于检测到的封盖致动器和马达(且尤其是第一马达装置40和第二马达装置50)的温度，使用反馈逆变器致动鼓风机60。鼓风机的致动也可以是直接的，而不需要逆变器。
[0090]
已经发现，冷却致动系统确保了第一和/或第二马达装置的极其可靠的操作。
[0091]
输送管道61优选地在转盘30的轴线处延伸：以这种方式，鼓风机60和输送管道61都可以相对于转盘30的支撑框架固定。
[0092]
明显地，鼓风机60没有理由不能与转盘30一体地旋转。
[0093]
有利地，鼓风机60可以与热交换装置相关联，热交换装置包括例如热交换器，并且被配置为降低发送到输送管道的空气的温度。
[0094]
根据本发明的另一方面，设备1包括用于测量盖10的温度的器件，该器件在功能上连接到控制和致动单元。
[0095]
在这个方面，控制和致动单元被配置成根据用于测量盖10的温度的器件所测量的温度来修改封盖头2的操作参数。
[0096]
举例来说，用于测量温度的器件包括高温计。
[0097]
方便地，当由用于测量温度的器件所测量的盖的温度变化时，预期被修改的操作参数包括盖10的紧固扭矩。
[0098]
根据本发明，用于给容器封盖的设备1的操作如下所述。
[0099]
如果设备1具有转盘结构30，一般操作基本上类似于已知设备，并且待使用的盖10被馈送到设备1，以便在沿着转盘结构30的外围区域限定的拾取位置处被每个封盖头2顺序地拾取。
[0100]
待封盖的容器11也使用用于进料并传送到被设置在相应封盖头2下方的支撑件的装置来供给。
[0101]
当每个封盖头2被布置在拾取位置上方时，该封盖头2被降低以便拾取相应的盖10，然后在其沿着转盘结构30的外围区域移动期间被升高。随后的降低使夹持元件3与容器11的颈部12的顶部部分接触。
[0102]
在这样的位置中，第一马达装置40在第二马达装置50也致动了降低和升高封盖头2的步骤之后，继续使接纳部4沿盖10的拧紧方向旋转。
[0103]
同时，控制和致动单元致动第一马达装置40，以便执行沿盖10的拧紧方向的旋转，该旋转被设计成确保盖10在容器11上的颈部上的正确紧固扭矩。
[0104]
在实践中，已经发现本发明通过提供一种封盖设备1完全实现了预期目的和目标，该封盖设备1极其有效，并且明显地减少了运动中的元件并因此减少了遭受的磨损。
[0105]
这一结果特别是通过使用具有线性和旋转两种运动的马达装置而获得的。
[0106]
如此设想的本发明容许多种修改和变型，所有修改和变型都在所附的权利要求的范围内。此外，所有细节可以被其他技术上等效的要素来替代。
[0107]
在实践中，根据需求和技术现状，所采用的材料(假设其与具体用途兼容)以及因情况而异的尺寸和形状可以是任何材料、尺寸和形状。

技术特征：
1.一种用于给容器封盖的设备(1)，所述设备(1)包括至少一个封盖头(2)，所述封盖头(2)能够在用于拾取盖(10)的位置和用于将所述盖(10)施加在容器(11)的颈部处的位置之间移动，所述封盖头限定在预期朝向待封盖的所述容器(11)的一侧上打开的夹持元件(3)，所述夹持元件(3)限定了用于所述盖(10)的接纳部(4)以及在所述接纳部(4)内用于可移除地保持所述盖(10)的装置，所述夹持元件(3)在功能上与第一马达装置(40)相关联，所述第一马达装置(40)被设计成将容纳在相应接纳部(4)中的所述盖(10)拧到所述容器(11)的颈部(12)上，其特征在于，所述设备(1)包括第二马达装置(50)，所述第二马达装置(50)适于致动所述夹持元件(3)在轴向方向上的移动，控制和致动单元被提供，所述控制和致动单元在功能上连接到所述第一马达装置(40)和所述第二马达装置(50)并被配置成在输入端接收多个数据项，所述多个数据项包括：与所述接纳部(4)的角位置有关的第一数据项、与所述接纳部(4)的轴向位置有关的第二数据项、与施加到所述接纳部(4)的轴向应力有关的第三数据项以及与所述接纳部(4)受到的旋转扭矩有关的第四数据项，所述控制和致动单元被配置成根据所述多个数据项的值随时间的变化来致动所述第一马达装置(40)和所述第二马达装置(50)。2.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述控制和致动单元被配置成致动所述接纳部(4)的第一轴向向下移动，以便以低于第一值f1的最大轴向力使所述接纳部(4)与所述容器(11)的所述颈部(12)接触，以及根据与所述接纳部(4)经受的旋转扭矩有关的所述第四数据项的趋势致动所述接纳部(4)的第一角移动。3.根据权利要求2所述的设备(1)，其特征在于，所述控制和致动单元被配置成致动所述第一马达装置(40)，以便一旦达到所述第四数据项的预设值就施加低于第二值f2的最大轴向力，所述第四数据项与所述接纳部(4)在所述接纳部的第二角移动中经受的所述旋转扭矩有关。4.根据权利要求3所述的设备(1)，其特征在于，所述控制和致动单元被配置成致动所述第一马达装置(40)，以便因选自包括以下项的组的事件的结果施加低于第三值f3的最大轴向力：所述接纳部(4)达到预设竖直高度；一旦在盖-螺纹接触之后经过预设时限；基于反抗扭矩的函数的导数的趋势。5.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述设备(1)包括用于所述第一马达装置(40)和/或所述第二马达装置(50)的冷却装置，所述冷却装置包括鼓风机(60)，所述鼓风机(60)在输出端连接到朝向转盘(30)的区域的空气的输送管道(61)，所述区域容纳所述第一马达装置(40)和/或所述第二马达装置(50)。6.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述用于可移除地保持所述盖(10)的装置包括空气抽吸装置，所述空气抽吸装置在功能上连接到所述接纳部(4)。7.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述空气抽吸装置包括至少一个管道，所述至少一个管道在功能上连接到空气输入装置，所述空气输入装置适于根据命令将所述盖(10)从所述接纳部(4)中排出。8.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述第一马达装置(40)被配置为在与所述盖(10)的拧紧方向相反的方向上执行第一旋转和在所述盖(10)的拧紧方向上执行第
二旋转，所述第二旋转被设计用于确保所述盖(10)在所述容器(11)的颈部(12)上的正确紧固扭矩。9.根据权利要求5所述的设备(1)，其特征在于，所述设备(1)包括转盘结构(30)，所述转盘结构(30)具有多个封盖头(2)，所述封盖头(2)能够在上部区域中沿着所述转盘结构(30)的周边区域且与待封盖的容器(11)的相应支撑件同步地移动，所述封盖头(2)具有相应的夹持元件(3)，所述夹持元件(3)能够沿着轴向方向(100)移动，以便在拾取位置拾取相应的盖(10)，然后将所述盖带到搁置在所述容器(11)的所述颈部(12)上的位置。10.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述第一马达装置(40)和/或所述第二马达装置(50)包括分别具有围绕所述轴线的旋转运动和在轴向方向上的线性运动的各自的无刷马达。11.根据权利要求5所述的设备(1)，其特征在于，所述第二马达装置(50)被配置成相对于相应的容器(11)从进料星轮式输送器(70)到所述容器(11)的支撑件(31)的转变的角位置，在围绕所述转盘(30)的轴线小于20
°
的角度内使所述盖(10)与相应的容器(11)的所述颈部(12)接合。12.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述设备(1)包括用于测量所述盖(10)的温度的器件，所述器件在功能上连接到所述控制和致动单元，所述控制和致动单元被配置成根据由所述测量器件所测量的温度来修改所述封盖头(2)的操作参数。

技术总结
一种用于给容器封盖的设备，该设备包括至少一个封盖头，该封盖头可以在拾取盖的位置和将盖施加在容器的颈部处的位置之间移动，该封盖头限定在预期朝向待封盖的容器的一侧上打开的夹持元件，该夹持元件限定用于盖的接纳部和在接纳部内用于可移除地保持盖的装置，夹持元件在功能上与第一马达装置关联，第一马达装置被设计成将容纳在相应接纳部中的盖拧到容器的颈部上；提供了第二马达装置，其适于致动夹持元件在轴向方向上的移动；提供了控制和致动单元，其在功能上连接到第一马达装置和第二马达装置并被配置成在输入端接收多个数据项，控制和致动单元被配置成根据多个数据项的值随时间的变化来致动第一马达装置和第二马达装置。装置。装置。


技术研发人员：路易吉
受保护的技术使用者：萨克米饮料股份公司
技术研发日：2023.02.02
技术公布日：2023/8/5