CN104743178A - 具有改善的控制体系的用于处理容器的机器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及具有改善的控制体系的用于处理容器的机器,描述了处理容器(13)的机器(10),其包括输送装置(17)及耦合到待沿处理路径(P)载运的输送装置(17)的至少一个处理单元(25);单元(25)设有:卷绕元件(32),其具有外侧表面(34),设计为接纳并造成具有相对重叠端部呈管状结构的标签材料的部分(36)的缠绕,及顶表面(33),其设计成支承要被处理的容器(13)的底部(14);密封装置(45),其包括有适于与绕卷绕体(32)缠绕的部分(36)协作的功能表面的密封元件(46),以在单元(25)沿路径(P)载运时执行重叠端部的焊接过程以形成套筒标签(5);及位移装置(50),其能操作以造成标签(5)和容器(13)之间的相对位移,以将标签(5)绕容器(13)的期望部分放置。耦合到装置(45)和装置(50)的控制电路(60)共同控制它们的操作。
Description
技术领域
本发明涉及一种容器处理机器,其被设计成在填充和包装用于可倾倒产品的容器的情况下执行贴标签操作,可倾倒产品如碳酸液体,如苏打水、软饮料或啤酒。
特别地,可实现本解决方案用于任何类型的容器,如由玻璃、塑料、铝、钢和复合材料制成的容器或瓶,以及用于任何类型的可倾倒产品,如碳酸液体或非碳酸液体(包括不起泡的水、果汁、茶、运动饮料、液体清洁剂、酒等),乳剂,悬浮液和高粘度的液体。
背景技术
如已知的,可倾倒产品在宽范围的在容器处理设备中被灭菌、填充和加盖的瓶或容器中贩卖,容器处理设备通常包括多个处理站或机器,如漂洗机、充填机、贴标签机和加盖机。这些处理站可以包括线式机器,或者更经常地,转动式,或所谓的“传送带式”的机器。
下面的描述将仅参考转动或传送带式机器,但这决不意图限制本申请的范围。
贴标签机是公知的,其被设计成施加标签在要被处理的容器上。
特别地,套筒标签通常与设计为含有可倾倒产品的瓶或其他容器一起使用;这些标签一般通过下列步骤获得:将从供给辊退绕的卷材切割成多个例如矩形或正方形之类的卷材部分;将圆筒状结构的每个卷材部分缠绕成使得相对的垂直边缘彼此重叠;以及焊接或密封重叠边缘以将卷材固定成套筒形式。
贴标签机是已知的,其中,每个套筒标签围绕圆柱形卷绕体(通常被称为“套筒滚筒”)形成,并随后通过引入容器到该套筒标签内将标签转移到容器上。随后套管标签通过热回缩过程固定在容器上。
这种类型的贴标签机包括绕垂直轴线转动以定义大致圆形路径的输送器(也称为传送带),沿该圆形路径输送器被设计为:接纳来自相应的输入轮的相应的一系列的未贴标签的容器以及一系列的标签材料部分;管理套筒标签施加到相应的容器上;以及将已贴标签的容器释放到输出轮。
传送带包括数个处理单元,它们绕转轴线等距地间隔、沿传送带的周缘安装并沿前面提到的圆形路径通过传送带移动。
每个处理单元包括支承元件,其被设计成支承容器的底壁;以及保持元件,其被设计成与该容器的顶部啮合以在传送带的转动期间将该容器保持在垂直位置。
如在图1a中示意性地示出的,每个支撑元件1包括基部2,其固定在传送带的转动架的水平平面;和圆柱形卷绕体3,其被耦合到所述基部2,并设计成在其顶表面上携带相应的容器4以及在其侧表面上携带相应的套筒标签5。
卷绕体3相对于基部2在升高位置和完全缩回位置之间通过机械凸轮装置(未示出)是可移动的。
在升高位置(示于图1a),卷绕体3适于在其侧表面上接纳来自标签输入轮的套筒标签5;具体地,套筒标签5缠绕在卷绕体3周围,从而使标签的相对垂直边缘彼此重叠。
在通过密封装置焊接套筒标签5的重叠边缘之后,卷绕体3从升高位置至完全缩回位置的运动造成容器4***到套筒标签5内(如在图1b中的箭头所指示的),由此使得如此获得的容器准备就绪以被转移至输出轮。
虽然相对于许多方面令人满意,但申请人已经认识到这种公知的解决方案也存在一些缺点。
特别是,机器的控制需要设计成管理各种操作单元的操作的多个控制单元,并且,各种控制单元需要通信地耦合以管理容器的处理。
此外,使容器4在套筒标签5内运动的机械凸轮装置的设计可以是整体的机械设计的关键方面。
在一般情况下,为了简化容器处理设备的设计和布局,并改善它们的维护,也是公知的是,在单个多功能机器中集成更多功能可以证明是合乎期望的。
然而,上述讨论的解决方案在这方面并不是完全令人满意的;具体地,贴标签的操作可能妨碍进一步的操作的执行,如与相同容器3相关的填充操作。
因此,肯定认为需要可以提高容器处理机器的布局设计和控制体系结构的解决方案,特别是关于贴标签和相关联的处理操作方面的布局设计和控制体系结构的解决方案。
发明内容
本发明的一个目的是至少部分地解决先前突出显示的问题,并至少部分地满足上述需要。
因而根据一个方面,本发明提供了用于给容器贴标签的机器,其包括输送装置,以及耦合到所述输送装置的待沿处理路径载运的至少一个处理单元;该处理单元包括:
卷绕元件,其具有外侧表面,该外侧表面被设计为接纳具有相对的重叠端部的呈管状结构的标签材料的部分的并造成该部分的缠绕,以及顶表面,其设计成支承待处理的容器的底部;
密封装置,其包括具有适于与绕所述卷绕体缠绕的部分协作的功能表面的密封元件,该密封元件用于当所述处理单元沿所述路径承载时执行所述重叠端部的焊接过程,以形成套筒标签;以及
位移装置,其能操作以造成所述套筒标签和所述容器之间的相对位移,从而将所述套筒标签绕所述容器的所期望的部分放置,
其中所述处理单元还包括控制电路,控制电路耦合到所述密封装置和所述位移装置并配置成共同控制它们的操作。
附图说明
为了更好地理解本发明,现在将通过非限制性示例的方式并参考附图公开优选实施例,在附图中:
图1a-1b中示意性地示出了在容器处理机器中在相应的操作条件下造成容器相对于套筒标签相对位移的已知的解决方案;
图2示出了根据本解决方案的实施例的容器处理机器的示意俯视图;
图3和4示出了在相应的工作条件下图2的处理机器的一部分的比例放大的示意性的透视图;
图5示出了图2的处理机器的另一部分的比例放大的示意性的透视图;
图6a-6b示意性地示出了在图2的处理机器中在相应的操作条件下造成容器相对于套筒标签相对位移的解决方案;
图7是图2的处理机器的控制电路的示意框图;
图8是容纳用于图7的控制电路的电路板的壳体的示意性俯视平面图。
图9是图解示出类似于图2的容器处理机器的关联于处理机器的不同运行阶段的视图;
图10示出了关联于图9中所示的处理机器的操作阶段的电信号的图形;以及
图11示出了根据本解决方案的进一步的实施例的图2的处理机器的另一部分的比例放大的示意性侧视图。
具体实施方式
图2示出了转动型的用于处理容器的机器,一般用10表示,该机器被配置成执行贴标签操作,以便在相应的容器上(例如瓶,在这里标为13)施加套筒标签,再次用5标示(也可参见图3-5和图6a-6b)。
每个容器13具有纵向轴线A,具有基本上垂直于轴线A的底壁14和与轴线A基本上同轴的顶颈部15。
机器10包括输送装置,输送装置包括输送器(或传送带)17,其被安装以围绕垂直于水平平面xy(图2的平面)的竖直轴线B连续转动(在图3中沿逆时针方向)。
输送器17接纳来自输入轮18的一系列未标签的容器13,在第一输送站19输入轮18与输送器17协作,并被安装成绕平行于轴线B的相应纵向轴线C连续转动。
输送器17还接纳来自输入滚筒20的一系列标签卷材(例如,塑料膜)的部分,例如矩形或正方形形状的部分,在第二输送站21输入滚筒20与输送器17协作,并被安装成绕平行于轴线B和C的相应纵向轴线D连续转动。
输送器17释放一系列已贴标签的容器13到输出轮22上,在第三输送站23输出轮22与输送器17协作,并被安装成绕平行于轴线B、C和D的相应纵向轴线E连续转动。
输送器17携带一些处理单元25,处理单元25绕轴线B等距隔开并安装在输送器17的外周;处理单元25由相同的输送器17沿大致圆形的路径P移位,路径P围绕轴线B延伸并通过传送站19、21和23。
特别参考图3至5,每个处理单元部25被设计成在垂直位置,即通过平行于轴线B、C、D和E的相对轴线A,接纳来自输入轮18的相应的容器13,并从输送站19至输送站23沿路径P将容器13保持在这个位置。
每个处理单元25包括:
基座30,其固定到输送器17的转动框架31的平面或水平台;
大致圆筒状的卷绕体32,其被耦合到基座30,具有平行于轴线B、C、D和E的垂直轴线F,并且被设计成同轴地携带顶表面33上的相应的容器13的底壁14和在其侧表面上的标签材料的部分(这里用36标示);特别地,相应的未贴标签的容器13从传送站19传送至卷绕体32的顶表面33,而已贴标签的容器13从卷绕体32的相同的顶部表面33传送至传送站23;以及
顶部保持元件38,其被设计成啮合容器13的顶颈部15,以有助于保持相同的容器13在垂直位置。
特别地,每个卷绕体32可以在电动马达39的控制下绕垂直轴线F转动(具体参见图5),电动马达39被耦合到相应的处理单元25的基座30,在转动框架31的平面下方。
每个卷绕体32从基座30突出,并被设计成在其侧表面34上接纳来自输入滚筒20的标签材料的部分36。更具体地,标签材料的部分36通过切削装置37从标签卷材材料切开(示意性地示于图2),并馈送到输入滚筒20以被转移到卷绕体32上。
标签材料的切断部分36通过真空抽吸操作被保留在每个卷绕体32的侧表面34上。的确,卷绕体32的侧表面34设有连接到气动抽吸装置(已知类型的,这里未示出)的多个通孔43,从而通过抽吸保留标签材料的相应部分36在适当的位置。
在传送站21,每个卷绕体32在相应的电动马达39的控制下绕轴线F转动,以便在其侧表面34执行来自输入滚筒20的标签材料的相应的切断部分36的完整的缠绕,从而形成具有重叠相对端的基本上管状的套筒。
每个处理单元25进一步包括设置在相应的卷绕体32的前面并相对于卷绕体32在径向内部的位置的相应的密封装置45;每个密封装置45与绕相应的卷绕体32缠绕的标签材料的切断部分36协作,以用于焊接相对的重叠端部,以便产生套筒标签5,然后套筒标签5将被布置成围绕容器13。
每个密封装置45包括加热元件46,其被设计成通过加热它们造成重叠端的焊接。
在可能的实施方案中,加热元件46包括直线杆47,其具有延伸部,延伸部至少等于标签材料的部分36的要焊接的重叠端的高度,以及具有电阻加热式的并定位成与要被焊接或被密封的材料接触的活性功能表面。直线杆47在其中限定冷却管道(未示出),冷却管道设计成接纳来自管48的冷却流体,例如来自致冷器单元(此处未示出)的水。
在操作过程中,直线杆47的活性功能表面通过与之相连的电线的装置由提供用于产生短暂(几百毫秒的量级)加热脉冲的电流脉冲的供电模块供电,所述加热脉冲具有可控的温度和持续时间。通过冷却管道的冷却允许将直线杆47保持在基本上恒定的温度,从而提高了加热和焊接过程的效率。
密封装置45还包括第一驱动器元件49,例如线性气动型的驱动器元件,第一驱动器元件49被配置成沿相对于路径P的部分的横向方向X将加热元件46朝标签物质的相应部分36的重叠边缘位移和从标签物质的相应部分36的重叠边缘开始位移。
如图2所示,密封装置45沿方向X位移,方向X相对于轴线B径向延伸,并与轴线B-F正交。
根据本解决方案的一个特别的方面,每个处理单元25还包括相应的位移装置50,其耦合到卷绕体32,并设计成使套筒标签5沿同一卷绕体32在垂直轴F的方向上垂直位移。
详细地说,位移装置50包括:
垂直臂51,其被设计成在导向器52内滑动,与垂直轴F对齐并耦合到转动框架31;
第二驱动器元件53,例如线性气动型,其被配置成沿所述导向器52使垂直臂51位移;以及
位移单元54,在其自由端由垂直臂51携带,并配置成与套筒标签5相互作用以使套筒标签5位移。
根据一个可能的实施方案,位移单元54包括:夹持元件55,例如为钳的形式,其耦合到垂直臂51;和环形平台56,其绕卷绕体32布置并连接到夹持元件55。
如在图6a和6b中示意性示出,位移装置50被配置成造成位移单元54从第一(“向下”或缩回)位置(图6a和图3中示出)向第二(“向上”或延伸)位置(图6b和图4中示出)位移,在第一位置环形平台56被布置在基座30,在第二位置所述环形平台56被布置在卷绕体32的顶表面33上。
位移装置54从第一位置到第二位置的位移造成套筒标签5通过环形平台56携带朝向容器13,容器13被放置在卷绕体32的顶表面33;特别地,在第二位置,套筒标签5被带到围绕容器13的期望部分(通常,这部分不是平坦的和圆柱形的,而是具有不规则的外表面)。
在这个位置上,套筒标签5通过热收缩处理的方式随后被粘附到容器13的外表面。应注意,卷绕体32(和标签5)的直径比容器13的其中要施加相同的标签5的部分的直径大,以便能进行上述热收缩处理。
根据本解决方案的另一个方面,每个处理单元25包括相应的控制电路60,其被布置在壳体61中,在相对于卷绕体32的径向内部位置壳体61通过输送器17的转动框架31携带。
壳体61具有携带电源连接件62的底部61a,电源连接件62设计用于从外部电源单元接纳输入功率玷污(sully)信号的Val;和顶部61b,其相对于轴线F与底部61a相对并设置在转动框架31。顶部61b携带多个连接器,通常用75标示,所述多个连接器设计成耦合到相应的传感器和驱动器,如将在下面详细公开的。
特别地,控制电路60被配置成共同控制:第一驱动器元件49,以便使加热元件46朝着标签材料的相应部分36以及从标签材料的相应部分36位移,以密封其重叠边缘;和第二驱动器元件53,以使套筒标签5在垂直方向上朝向容器13位移。
而且控制电路60被配置成以选择性的和可控制的方式提供电源信号到加热元件46,而且,与特别地包括可编程逻辑控制器(PLC)单元的贴标签机10(以及可能的与容器处理设备中的处理机器10协作的进一步的机器或其部分)的外部监控单元通信。
因此,控制电路板60限定了用于相应处理单元25的唯一和集中控制中心,该控制中心设计成控制整个操作并且特别是(如将在后面讨论)密封装置45和位移装置50的各个操作阶段的时序和顺序。
更详细地,如图7示意性地示出,控制电路60包括以下模块,所有这些模块方便地集成在壳体61内相同的印刷电路板60'上:
控制模块63,其设置有处理元件(如微处理器,微控制器,DSP-数字信号处理器,或类似的数字处理元件);
第一驱动模块64,其被配置成驱动第一驱动器元件49,以便造成密封装置45的加热元件46朝着标签材料的相应部分36位移和从标签材料的相应部分36位移;例如,第一驱动模块64提供第一驱动信号EV1至耦合到第一驱动器元件49的第一电阀(未示出);
第二驱动模块65,其被配置成驱动第二驱动器元件53以造成位移装置50的垂直臂51沿导向器52位移;例如,第二驱动模块65提供第二驱动信号EV2到耦合到第二驱动器元件53的第二电阀(未示出);
第三驱动模块66,其被配置成启动耦合至卷绕体32的气动抽吸装置的真空抽吸操作,从而保留标签材料的部分36绕同一卷绕体32在适当的位置;例如,第三驱动模块66提供了第三驱动信号EV3到耦合到气动抽吸装置的第三电磁阀(未示出);
电源模块67,其被配置成提供从输入电源信号Val开始生成的输出电源信号Vout到相应的密封装置45的加热元件47,以使在密封、或焊接操作期间造成加热元件加热;以及
接口模块68,其被配置成接纳来自处理机器10的监控单元(在这里用70标示)的适当的控制信号(用Sc标示)。
控制模块63接纳来自耦合到处理单元25的多个传感器的反馈信号,并特别地接纳:
来自耦合到加热元件46的第一位置传感器71(在图5中示意性地示出)的第一反馈信号S1;第一反馈信号S1指示加热元件46朝向标签材料的相应部分36位移和远离标签材料的相应部分36的位移;
来自耦合到位移装置50的第二位置传感器72(在图5中示意性地示出)的第二反馈信号S2;第二反馈信号S2指示位移单元54到第一位置(“向下位置”)的位移;
来自耦合到位移装置50的第三位置传感器73(在图5中示意性地示出)的第三反馈信号S3;第三反馈信号S3指示位移单元54到第二位置(“向上位置”)的位移;和
来自耦合到输送器17的转动框31的编码器类型的第四位置传感器(未示出)的第四反馈信号S4;第四反馈信号S4指示输送器绕轴线B的转动角度。
再如图8所示,壳体61的顶部61b携带用于输入和输出由控制电路60管理的输入和输出信号的多个连接器75,并且特别地:
第一、第二、第三和第四输入连接器76a-76d,其设计成接纳来自上述限定的位置传感器的反馈信号S1-S4;
第一、第二、第三和第四输出连接器77a-77d,其设计成提供驱动信号EV1-EV3和所产生的输出电源信号Vout;和
通信连接器78,其设计成(例如经由数据通信总线)接纳来自监控单元70的控制信号Sc。
壳体61的顶部61b也可以携带通过控制模块63可操作以显示处理单元25的操作状态的状态LED 79(发光二极管)。
在未示出的方式中,壳体61还可以限定如在贴标签的操作阶段过程中需要的用于冷却和抽真空流体的内部通道。
在操作过程中,根据从位置传感器接纳到的反馈信号S1-S4和基于从监控单元70接纳到的控制信号Sc控制模块63能够控制整个贴标签操作,该整个贴标签操作包括多个操作阶段,所述多个操作阶段是由产生的驱动信号EV1-EV3和产生的输出电源信号Vout的时序和模式限定的。
根据在图9和10中示意性地所示的可能实施方案,每个容器13上的贴标签操作是通过一系列的操作阶段来实现的,每个操作阶段从在第一传送站19处理的容器13的到达开始在输送器17(和因此相应的处理单元25)绕轴线B的对应的转动角度执行(如图9所示);每个操作阶段由反馈信号S1-S4和驱动信号EV1-EV3的相应的值定义。
详细地说,在一个可能的实施方案中,贴标签操作可包括以下操作阶段:
第一操作阶段,在图9中用Ph1标示,在容器13到达输入滚筒20之前(在此期间,控制模块63启动在卷绕体32的真空抽吸操作),从角度α1开始进行;在此第一操作阶段,从输入滚筒20接纳的标签材料的部分36绕卷绕体32缠绕;
第二操作阶段,用Ph2标示,从角度α2开始进行,在此操作阶段,控制模块63造成加热元件46朝向标签材料的绕卷绕体32缠绕的部分36位移;
第三操作阶段,用Ph3标示,从角度α3开始进行,在此操作阶段,控制模块63停止在卷绕体32的真空抽吸操作并通过提供输出电源信号Vout至加热元件46来启动焊接操作,从而导致标签材料的部分36的重叠边缘的焊接和套筒标签5的形成;
第四操作阶段,从大于角度α3的转动角度开始进行,用Ph4标示,在此操作阶段,控制模块63停止焊接操作并通过使冷却流体流过相同的加热元件的直线条47的冷却管道启动冷却通过加热元件46;
第五操作阶段,用Ph5标示,从角度α4开始进行,在此操作阶段控制模块63造成加热元件46相对于所述套筒标签5向后位移;
第六操作阶段,用Ph6标示,从角度α5开始进行,在此操作阶段控制模块63再次造成加热元件46朝向套筒标签5位移并停止冷却作用;
第七操作阶段,用Ph7标示,从大于角度α5的转动角度开始进行,在该操作阶段,通过供给电源信号Vout到加热元件46,控制模块63再次启动焊接操作;
第八操作阶段,用Ph8标示,从大于相应的第七操作阶段的转动角度的转动角度开始进行,在该操作阶段,控制模块63停止焊接操作并启动冷却通过加热元件46;
第九操作阶段,用Ph9标示,从角度α6开始进行,在此操作阶段,控制模块63造成加热元件46相对于所述套筒标签5向后位移而且停止冷却通过加热元件46;
第十操作阶段,用Ph10标示,从角度α7开始进行,在此操作阶段,控制模块63启动第二驱动器元件53,以便造成位移装置50沿导向器52位移,并将位移单元54从缩回位置抬高到升高位置,从而携带套筒标签5朝向容器13;以及
第十一操作阶段,用Ph11标示,从角度α8开始进行(在将套筒标签5粘附至容器13的热收缩操作已经进行后),在此操作阶段,控制模块63启动第二驱动器元件53,以便以造成位移装置50的位移,并将位移单元54带回到缩回位置。
如图10所示,在讨论的例子中,根据将要执行的控制操作,驱动信号EV1-EV3由控制模块63带到高或低的值;反馈信号S1-S3也具有可以是高或低的值的相应值。
根据基于由本申请人提交的WO 2013/179272A1所详细公开的解决方案(本文所参考的)的可能的实施方式,机器10的处理单元25中的加热元件46的电源模块67接纳来自转换电路的适当的电源信号,该信号对于整个机器10是单个的(从而提供电力至所有电源模块67)。
转换电路包括三相绝缘转换器,三相绝缘转换器具有三个初级绕组以及至少一个次级绕组,每个初级绕组连接到处理设备的电力***的三相供电网络的相应的相位,从而提供例如具有最大峰值400V的电压。三相绝缘转换器具有足以在焊接操作期间供应机器10的所有加热元件47在同一时间启动的功率。
转换电路提供适当的经转换的直流电压至电源模块67,并布置在距离机器10的转动部分的外部的位置,例如在它们的主变压器室或其控制箱中。
每个电源模块67形成能够用在高频(比供电网络的频率高得多)(例如200千赫)和合适峰值功率(例如在2.5至3千瓦之间的范围内)下的准正弦电流供给相应的加热元件46的高效率的谐振转换器。
电源模块67包括含有电桥逆变器和LC网络的谐振功率电路,LC网络包括谐振电容器和谐振电感器,形成输出变压器的初级绕组,输出变压器提供输出电源电压Vout。为了即使在操作条件变化(例如由于相同的加热元件46的恶化)的情况下保持功率水平恒定,电阻反馈传感器提供通过加热元件46所吸收的电流的度量(以及间接地提供功率的度量),作为向控制模块63的反馈。
根据本解决方案的一个特定实施方式,其示于图11,机器10可以被配置成在容器13沿路径P行进的过程中以组合和集成的方式共同执行在容器13上的贴标签和填充操作。
特别地,在本实施方式中,每个处理单元25的顶部保持元件38限定用于用可倾倒产品填充容器13的填充装置80。
填充装置80基本上包括支撑块83,其固定到输送器17的转动框架31,并朝向容器13终止,在显示的例子中具有管状结构的中空体84;填充装置80还包括以流体密封的方式啮合中空体84并适于与容器13的顶颈部15协作以进行填充操作的填充头部85。
特别地,每个填充头部85限定了填充口86并具有面向容器的顶颈部15以及设置有垫圈(未示出)的下端。
每个填充头部85以绕相应轴线可转动的方式通过支撑块83支承,该相应轴线与容器13的纵向轴线A(以及卷绕体32的垂直轴线F)同轴;每个填充头部85也沿息止位置(未示出)和填充位置(示于图11)之间的相应轴线以可移动的方式由支撑块83支承,在息止位置,其下端与容器13的顶颈部15隔开,在填充位置,其下端的垫圈与容器13的顶颈部15接触。在该填充位置,填充口86相对于外部环境以流体密封的方式与容器13的内部连通。
填充头部85的位移可以通过相关联的电驱动器来控制。
当填充头部85被放置在填充位置时,卷绕体32绕轴线F的转动被传递,通过容器13,到达相同的填充头部85,填充头部85也被驱动以绕轴线F转动,所以在相同的容器13的顶颈部15执行导向以及支承操作。
每个填充头部85限定中心管道87,围绕中心管道87延伸的第一环形管道88和在填充头部85的侧壁和环形管道88的外侧壁之间形成的第二环形管道89。
每个填充装置80的支撑块83在内部限定至少三个不同的流体通路,仅在图11示意性示出:
产品通路90,其用于通过开/关阀(公知的类型,这里未示出的)将环形导管88连接至含有可填充产品的罐(未示出);
加压通路91,其用于通过开/关阀92将中央导管87连接至填充有加压流体(例如二氧化碳)的腔93;以及
降压通路95,其用于通过开/关阀96将环形导管88连接至室97,转而连接到排放装置(未示出)。
根据所讨论的解决方案的一个方面,在操作期间,通过启动耦合到卷绕体32的电动马达39,每个容器13绕其轴线F转动,同时容器13通过填充装置80填充有可倾倒产品。
由于在相同容器13围绕垂直轴线B(由于转盘的转动)的公转运动的过程中容器13绕其轴线A的额外的转动,可以实现以下效果:
组合的转动所引起的离心力在容器中的可倾倒产品上产生额外的压力,其俘获二氧化碳进入产品;以及
可倾倒产品沿容器13侧向壁而不是靠中央地进入容器13。
这两种效果允许在填充操作的最后显著减少泡沫的形成。
在组合的填充和贴标签机器10的操作过程中,有利地,贴标签和填充操作可以基本上同时进行,容器13由于在相应的卷绕体32的顶表面33上支承,因此在整个操作阶段可以啮合相应的填充装置80(相应地,不妨碍填充操作)。
根据从监控单元70接纳到的控制信号Sc,通过处理单元25的相应的控制电路60来控制操作阶段。
详细来说,在容器13被接纳在输入传送站18的相应的处理单元25的卷绕体32的顶表面33上之后,通过将填充头部85从息止位置移动到填充位置,相同的容器13相对于所述填充装置80居中。特别地,填充头部85的下端的垫圈接触容器13的顶颈部15,从而达到与填充头部85同轴的位置。容器13的轴线A与填充头部85的垂直轴是同轴的。
在这一点上,加压通路91的阀92被打开(产品通路90的阀和降压通路95的阀96处于关闭状态),并保持在该状态直到在容器13中的压力到达给定的第一值V1,例如约1.5巴,适于使容器13具有足够用于贴标签的刚性的时刻。然后,将阀92关闭。
同时,处理单元25到达第二传送站21,在第二传送站21标签材料的部分36从输入滚筒20被供给到卷绕体32;为了使部分36能绕卷绕体32缠绕,卷绕体32通过启动电动马达39绕其轴线F转动。特别地,在此阶段,转动运动也传递到容器13并从容器13传递到填充头部85,填充头部85与相同的容器13的顶颈部15接触,并且在空闲状态由支撑块83支承。
一旦形成的套筒标签5已经施加于容器13(通过前面详细讨论的贴标签阶段的装置),进一步的加压步骤通过打开加压通路91的阀92来执行,阀92被保持在打开状态直到在容器13中的压力到达给定的第二值V2(例如约6巴,高于第一值V1并限定用于用碳酸液体填充操作所需的条件)的时刻。然后,再次将阀92关闭。
通过打开产品通路93的阀,可以启动用产品实际填充容器13。当在容器13中产品到达期望的水平时这一步骤结束。
在该步骤的过程中,电动马达39被再次启动以使容器13绕其轴线A转动。因此,使容器13进行围绕轴线B的转动运动和围绕轴线A的转动运动,从而实现前面所讨论的效果。
下一步骤是容器13的降压,这是通过将相同的容器13与减压通路95连接来实现的。在这一点上,填充头部85可以被移回至息止位置。
在传送到容器13中的可倾倒的产品是非碳酸液体的情况下,不执行所述第二加压步骤。
上面讨论的解决方案的优点从上面的讨论中清楚可见。
特别地,通过处理单元25的控制模块63进行贴标签操作的集中控制架构提高了机器10的效率,还提供了更容易的维护和测试能力。
事实上,所有的贴标签操作通过每个处理单元25中(相应的控制模块63中)的局部智能局部管理,从而占用机器10的监控单元70的最小的资源。相同的操作的局部管理也使得每个处理单元25在其自身可测试,并允许以更简单的方法识别失效和故障。
此外,电控位移装置50允许消除用于造成套筒标签5和容器12的相对位移的机械凸轮,以便将形成的套筒标签5围绕相同的容器12放置。
在所有的处理操作的过程中,位移装置50也允许容器13由顶部固定件38保持。这反过来又有助于在相同的机器10内和在相应的传送带的相同的转动路径内提供填充操作与贴标签操作的组合。
该组合解决方案被证明在节省成本、空间占用方面是有利的,并且通常提高处理机器10的整体效率。
此外,以相对于机器10的转动部分一定距离处布置的用于处理单元25的所有的密封装置45的单个变换电路的使用允许减少相同的机器10的尺寸和转动部分的重量。耦合到密封装置45的电源模块67允许细分各种密封装置45之间的能量转换。
显然,在不背离如在所附的权利要求所限定的本发明的范围的情况下,可以对本文所公开的和示出的解决方案做出改变。
例如,处理单元25的控制电路60还可以被配置以进一步控制在贴标签以及(可能的话)在填充操作中合作的元件。
特别地,在组合的贴标签和填充解决方案中,每个处理单元25的控制模块63也可以有利地管理由填充装置80进行的填充操作,特别是相同的填充操作的多个操作阶段的顺序和时序。因此,贴标签和填充操作可以由单个的控制模块63共同管理。
单个电源模块67可以被配置成提供两个或多个处理单元25的密封装置45,例如,在单个的控制模块63的控制下具有两个或更多个输出阶段(电源模块67的数量比密封装置45的数量少)。在进一步的变型方案中,具有单个输出阶段的单个的电源模块67可以由相应的控制模块63来控制,以便交替地(在不同的时间间隔)供电给两个或更多的密封装置45,这些密封装置45不同时启动来执行焊接过程。因此电源模块67的输出转换器电连接到这样的密封装置45的加热元件47(在此情况下,上述的密封装置45被定位在对应于用于完成焊接过程所需要的至少时间的角距离处)。
Claims (17)
1.一种用于处理容器(13)的机器(10),其包括输送装置(17),以及耦合到所述输送装置(17)的待沿处理路径(P)载运的至少一个处理单元(25);所述处理单元(25)包括:
卷绕元件(32),其具有:外侧表面(34),其设计为接纳具有相对的重叠端部的呈管状结构的标签材料的部分(36)并造成所述部分(36)的缠绕,以及顶表面(33),其设计成支承要被处理的容器(13)的底部(14);
密封装置(45),其包括具有适于与绕所述卷绕体(32)缠绕的所述部分(36)协作的功能表面的密封元件(46),所述密封元件(46)用于当处理单元(25)被沿所述路径(P)载运时执行所述重叠端部的焊接过程,以形成套筒标签(5);以及
位移装置(50),其能操作以造成所述套筒标签(5)和所述容器(13)之间的相对位移,从而将所述套筒标签(5)绕所述容器(13)的期望部分放置,
其特征在于,所述处理单元(25)还包括控制电路(60),其耦合到所述密封装置(45)和所述位移装置(50)并配置成共同控制它们的操作。
2.根据权利要求1所述的机器,其中所述控制电路(60)被配置成管理由所述密封装置(45)和所述位移装置(50)进行的处理操作的时序和顺序从而造成用所述套筒标签(5)对所述容器(13)进行贴标签。
3.根据权利要求2所述的机器,其中所述输送装置(17)被配置成绕转动轴线(B)转动,并包括用于将未贴标签容器(13)馈送至所述输送装置(17)的输入站(19),和用于接收来自所述输送装置(17)的已贴标签的容器(3)并用于在输出端传送已贴标签的容器(3)的输出站(23);所述路径(P)布置在所述输入站(19)和输出站(23)之间。
4.根据权利要求2或3所述的机器,其中所述控制电路(60)设置有反馈信号(S4),其指示所述输送装置(17)绕所述转动轴线(B)的转动角度,并且所述控制电路(60)被配置成根据所述输送装置(17)绕所述转动轴线(B)的所述转动角度管理处理操作的时序和顺序。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的机器,其中所述卷绕体(32)包括具有垂直轴线(F)的圆筒状元件;并且所述位移装置(50)耦合到卷绕体(32),并设计成造成所述套筒标签(5)在所述垂直轴(F)的方向上沿所述卷绕体(32)垂直位移。
6.根据权利要求5所述的机器,其中所述位移装置(50)包括:
垂直臂(51),其被设计成在导向件(52)内滑动,与垂直轴线(F)对齐;
驱动器元件(53),其被配置成沿所述导向件(52)移动垂直臂(51);以及
位移单元(54),其在其自由端由所述垂直臂(51)承载,并配置成与所述套筒标签(5)相互作用以造成所述套筒标签(5)的位移;
其中,所述控制电路(60)被配置成产生用于所述驱动器元件(53)的电驱动信号(EV2)以造成所述垂直臂(51)的位移。
7.根据权利要求6所述的机器,其中所述位移装置(54)包括:夹持元件(55),其耦合到所述垂直臂(51);和环形平台(56),其绕所述卷绕体(32)布置并耦合到所述夹持元件(55),所述环形平台(56)被设计成在所述位移单元(54)的位移期间沿所述套筒标签(5)载运。
8.根据权利要求1所述的机器,其中所述控制电路(60)被集成在设置在壳体(61)中的印刷电路板(60'),壳体(61)安装在机器(10)在所述处理单元(25)上。
9.根据权利要求1所述的机器,其中所述控制电路(60)包括:
控制模块(63);
第一驱动模块(64),其被配置成提供第一驱动信号(EV1)至所述密封装置(45)的驱动器元件(49),以造成所述密封元件(46)朝向标签材料的所述部分(36)的位移,以及远离标签材料的所述部分(36)的位移;
第二驱动模块(65),其配置成提供第二驱动信号(EV2)至所述位移装置(50)的相应的驱动器元件(53),以造成所述套筒标签(5)相对于所述容器(13)的位移;以及
接口模块(68),其配置成接收来自所述处理机器(10)的监控单元(70)的控制信号(Sc)。
10.根据权利要求9所述的机器,其中所述控制模块(63)被配置成接收来自耦合到处理单元(25)的传感器的反馈信号,所述反馈信号包括:
来自耦合到所述密封元件(46)的第一位置传感器(71)的第一反馈信号(S1),所述第一反馈信号(S1)指示所述密封元件(46)朝向标签材料的所述部分(36)的位移,以及远离标签材料的所述部分(36)的位移;
来自耦合到所述位移装置(50)的第二位置传感器(72)的第二反馈信号(S2,S3),所述第二反馈信号(S2,S3)指示所述位移装置(54)相对于所述套筒标签(5)的位移。
11.根据权利要求9或10所述的机器,其中所述卷绕体(32)设置有流体地耦合到真空装置的多个孔(43),以便实现对绕相同的卷绕体(32)缠绕的标签材料的所述部分(36)的抽吸操作;且其中所述控制电路(60)还包括:
第三驱动模块(66),其被配置成提供第三驱动信号(EV3),以启动在卷绕体(32)的真空抽吸操作;以及
电源模块(67),其配置成提供从输入电源信号(Val)开始产生的输出信号(Vout)到所述密封装置(45)的所述密封元件(46),以造成在密封过程中密封装置(45)加热。
12.根据权利要求1所述的机器,其中所述处理单元(25)还包括保持元件(38),其被配置成保持待处理的所述容器(13)的顶部(15);其中所述保持元件限定填充装置(80),其配置成当所述处理单元(25)沿所述路径(P)被载运时用可倾倒产品填充所述容器(13)。
13.根据权利要求12所述的机器,其中所述填充装置(80)包括中空支承元件(84),和用于将可倾倒产品倾倒入所述容器(13)的填充口(85,86);所述填充口(85,86)以绕在使用中与所述容器(13)的所述轴线(A)同轴的轴线可转动的方式,并且以在第一位置和第二位置之间可轴向移动的方式啮合所述中空支承元件(84),其中在所述第一位置所述填充口(85,86)的下端接触所述容器(13)的顶部(14),其中在所述第二位置所述填充口(85,86)的所述下端与所述容器(13)的所述顶部(14)分隔开。
14.根据权利要求12或13所述的机器,其中所述处理单元(25)还包括加压通路(91),其用于在将所述标签(5)施加到所述容器(13)之前,并且在启动所述填充装置(80)以将所述可倾倒产品输送到所述容器(13)中之前将容器(13)加压。
15.根据权利要求12或13所述的机器,其中所述控制电路(60)被配置成在用所述可倾倒产品填充所述容器(13)的过程中造成所述卷绕体(32)绕其纵轴的转动。
16.根据权利要求1所述的机器,其中所述输送装置(17)设置有沿所述路径(P)隔开的多个处理单元(25)。
17.根据权利要求1所述的机器,其进一步包括配置成通过数据通信总线提供控制信号(Sc)给所述控制电路(60)的监控单元(70);所述控制电路(60)被配置成根据所接收的所述控制信号(Sc)共同控制所述密封装置(45)和所述位移装置(50)的操作。
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