CN102630213B - 以连续校准方式填充瓶或容器的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种按连续校准用来填充瓶或容器的设备，并且涉及这样一种设备的一种连续校准方法。校准方法(100)的特征在于，它包括如下步骤：收集与通过填充设备(10)的同一龙头或填充阀(15)和/或通过填充设备(10)的同一封闭和/或加盖头(14)处理的容器或瓶(16)的填充参数和/或封闭参数相关的至少一组数据(110)；基于收集的数据，计算与龙头或填充阀(15)和/或与封闭和/或加盖头(14)相关联的统计数据(120)；基于收集的新数据更新统计数据，并且监视其发展(130)；在统计数据相对于时间变化的情况下，调整与统计数据相关联的龙头或填充阀(15)和/或封闭和/或加盖头(14)，从而补偿变化。
Description
技术领域
本发明涉及一种以连续校准方式填充瓶或容器的设备，并且涉及这种设备的连续校准方法。
背景技术
用来填充瓶或容器的常规生产线一般由用来填充瓶或容器的填充站组成，后面有瓶或容器的封闭和/或加盖站，以及布置在封闭站下游的一个或多个控制站，这些瓶或容器由塑料、铝容器、或者还有用聚乙烯涂敷的硬纸板容器(纸板盒)制成，包含任何种类的液体，该塑料像例如PET、HDPE、PE等等，该铝容器像例如罐。
填充站和封闭站依据设备的具体实施例，又分别包括多个龙头或填充阀、和机械或电子类型的封闭和/或加盖头。
依据希望处理的具体容器，将填充和封闭/加盖站初始校准或电子地设定，从而就填充和封闭而论获得希望的输出结果。
设定的填充和封闭参数的实际获得然后由布置在下游的可能的控制站监视，通过这些控制站，有可能检查已填充的瓶或容器，确定它们是有还是没有希望获得的填充和封闭特性。
具体地说，根据填充线的具体实施，控制站使得可能的是，检验填充水平、可能的帽盖相对于瓶或容器的位置、响应施加的压力所产生的容器的张力、等等。
可导致在设定的填充和封闭值与实际值之间的偏差的原因有多种，并且是各种类型的。例如，在用来使容器向前运动的系统中有卡住或在填充或加盖工具中有堵塞的情况下，有显著偏差。
在这种情况下，下游的控制站指示，容器或瓶没有正确地处理，并且设备负责丢弃它。
此外，填充阀的和/或加盖头的磨损或机械蠕变会缓慢地导致与基准值愈来愈大的偏差。
尽管这样，通过控制站，有可能大体探测在希望的填充和封闭值与实际值之间的任何总偏差，仍然落在公差范围内的很小差值不被控制站指示为异常。
因此，归因于磨损或机械蠕变的影响，只有当它们已经达到这样一种水平，从而测量值落在公差范围外时，才可由瓶的填充或封闭的控制站注意到。
然而，在这种情况下，难以推测出异常的具体原因，因为没有探测与希望值的逐渐偏差，而仅仅探测了已经越过公差阈值的事实。
此外，在缺少具体填充阀和加盖头的跟踪系统的情况下-这些具体填充阀和加盖头已经处理一定容器，根据在公差范围外的值的探测，不能显然地推测出：哪个具体工具在这样一种磨损或蠕变状态下。
最后的但并非是最不重要的是，当前使用的控制站不能提供为校正由磨损或蠕变造成的可能偏差而言必需的数据，特别是在电子类型的填充阀和加盖头中，这些填充阀和加盖头要求一些参数的具体测量，这些参数当前只能够通过实验室试验而确定。
发明内容
本发明的一个目的是避免上述缺陷，并且具体地说，制成一种用来填充瓶或容器的设备，该设备能够探测和量化具体填充阀和/或加盖头在它正在使用时的蠕变和/或磨损的状态。
本发明的另一个目的是，提供一种用来填充瓶或容器的设备，该设备能够自动和连续地进行校准，该校准适于补偿所探测到的蠕变和/或磨损状态。
本发明的另外一个目的是，制成一种用来填充瓶或容器的设备，该设备能够自动地进行校准，以补偿也在电子填充阀和/或加盖头上的磨损或蠕变。
本发明的最后一个但并非是最不重要的目的是，设计一种用来校准设备的方法，该设备用来填充瓶或容器，该方法能够识别具体填充阀和/或加盖头的蠕变和/或磨损的可能状态，并且在这样一种状态导致丢弃由它们处理的瓶之前，补偿这样的可能状态。
根据本发明的这些目的和其它目的，通过如在独立权利要求中概述的制成用来填充容器或瓶的设备、和用来校准该设备的方法而得以实现。
设备的和方法的另外特性是从属权利要求的目的。
附图说明
根据本发明的、用来填充瓶或容器的设备的和用来校准这样一种设备的方法的特性和优点，由参照附图、作为非限制性例子给出的如下描述，将变得更为显明，在附图中：
图1是根据本发明的用来填充瓶或容器的设备的一个优选实施例的示意平面图；
图2是根据本发明的用来校准设备的方法的方块图，该设备用来填充瓶或容器。
具体实施方式
参照附图，各附图示出了用来填充瓶或容器的设备，该设备用10总体地表示。
这样一种设备包括瓶或容器16的第一填充站11，后面有第二站12，该第二站12用来封闭和/或加盖瓶或容器16。
填充站和封闭站又分别包括多个龙头或填充阀15、和多个封闭和/或加盖头14，这些龙头或填充阀15和封闭和/或加盖头14被约束成，沿相应第一站和第二站11、12的周缘向前运动，从而跟随被处理的瓶一段区间，在运动中对被处理的瓶进行填充和/或加盖。
优选地，第一站11和第二站12具有圆形构造，在该圆形构造中，龙头或填充阀15和封闭和/或加盖头14连接到转台或圆盘传送带的周缘上。
这样的站11、12可以例如是工具夹持器，其分别设有约80个龙头或填充阀15，以及约20个封闭和/或加盖头14。
容器或瓶16沿路径通过专用传送装置运输，通过像例如在传送带上连接的并且自由的一组传送装置运输，该路径至少部分地顺应第一站11和第二站12的周缘。
将容器或瓶16沿着行进的路径划分成多个离散位置，容器16随着沿填充线向前运动占据这些离散位置。
在到向前移动装置的进口处，设有第一传感器18，该第一传感器18探测第一瓶或容器16的通过。
类似地，第一填充龙头15和第一加盖头14与相应传感器19、20相关联，这些相应传感器19、20保持对加盖头14和龙头15在相应站12、11内的位置的跟踪。
最后，设有与向前移动装置相关联的专用编码器(未示出)，该专用编码器知道关于机器步伐的相关距离，保持机器位置(容器16、龙头15及加盖头14位于这些机器位置中)的跟踪。
按这种方式，可以了解(work out)作用在每个容器16上的具体工具(龙头15和加盖头14)的情况。
相对于容器16的向前运动方向在第二站12的下游，还设有至少一个控制站13′、13″。
根据是对全部的填充瓶16进行控制，还是仅对于由专用变向装置沿第二分支传送的一子组处理容器16进行取样控制，可将控制站13′、13″沿瓶16的主要向前路线布置，或沿设备10的并联第二分支17按直线布置。
这样的控制站13′、13″可例如包括如下测量模块中的一个或多个：
-用来测量填充水平的模块；
-用来测量侧壁的张力的模块；
-用来测量加盖高度的模块；
-用来测量除去扭矩和/或重新封闭角度的模块；
-用来测量气体含量和/或压力的模块；
-用来测量重量的模块；或
-用来测量颜色的模块。
具体地说，根据本发明的用来填充瓶和容器16的设备包括至少一个控制站13′、13″，该至少一个控制站13′、13″设有用来测量填充水平的模块、和在用来测量加盖高度的模块和用来测量帽盖的拧紧角度和/或除去扭矩的模块中的一个。
在生产线中定位的、直接在填充站11和封闭站12的下游的控制站13′优选地包括用来测量填充水平、侧壁的张力及/或加盖高度的模块。
沿第二分支17布置的、用于取样水平的控制站13″优选地包括用来测量帽盖的除去扭矩和/或重新封闭角度、重量、气体含量和/或压力、以及颜色的模块。
用于填充水平控制的模块，可根据容器16和待控制的液体、填充线10的速度、及要求的精度，用各种技术实施。通常使用高频或高频电容性模块，对于所有食品液体一般使用这样的模块：瓶通过测量桥，该测量桥由两块金属板组成，这两块金属板按高频摆动。板适当地连接到电子板上，该电子板当瓶通过时专用于对频率或电容的变化加以测量。变化与液体量成比例。被适当地滤波和放大的探测值由处理单元(未示出)处理，以便评估是接受还是丢弃被分析的容器16。
可选择地，为了制成用来测量填充水平的模块，可能的是，使用X射线源，对于全部类型的容器和液体一般使用该X射线源。这样一种X射线源由发生器组成，该发生器用于发射射线束，该射线束能够透过经过的瓶并撞击接受传感器，该接受传感器称作闪烁器。根据撞击接收器的射线量，处理单元(未示出)能够评估是接受还是丢弃被分析的容器16。
为了检查填充水平，也可能的是，使用工业摄像机。与适当照明系统相关的工业摄像机拍摄被分析的全部样本的照片，并且用来处理图像的适当软件装置计算填充水平，确定是接受还是丢弃容器16。
用来侧壁的张力的模块可例如通过压力变换器实施，该压力变换器使用不同的技术，如直线或接近变换器、负载单元、激光器、等等。基于由变换器探测的值的适当处理，确定是接受还是丢弃容器16。
用来测量加盖高度的模块优选地包括与适当照明系统相关的工业摄像机，这些工业摄像机拍摄被分析的容器的一张或多张照片。根据图像的电子处理，可确定加盖高度，并且可决定是丢弃还是接受容器16。
用来测量重量的模块优选地包括公制的审定天平，以便提供填充容器16的重量的准确测量，也能够用于检定目的。
在通过拧紧而封闭容器16的情况下，用来测量帽盖的除去扭矩和/或重新封闭角度的模块，优选地包括用来测量拧下帽盖必需的除去扭矩的扭力计或测力键。为此，扭力计与电动马达相关联，该电动马达优选地是无刷的，在预定角度偏移期间施加扭矩，一般直到达到帽盖的屈服点，并且因此达到打开点。
模块也优选地包括角度偏移的传感器，该角度偏移由马达进行，以封闭帽盖，施加预定扭矩。
有利地，也设有用来测量气体含量和/或压力的模块，该模块布置成，在由用来测量除去扭矩和/或重新封闭角度的模块进行测量之后立即进行测量，以检验在拧紧控制步骤期间，已经正确地封闭容器。
用来测量气体含量和/或压力的这样一种模块，可例如按与用来测量侧壁的张力的模块相类似的方式制成，因此通过压力变换器制成。
最后，优选地设有用来测量颜色的模块，该模块通过适当色度计制成。
具有一个或多个测量模块的单个控制站13′、13″连接到电子处理单元21上，该电子处理单元21用来处理所探测到的并且与具体加盖头14和/或填充龙头15相关联的控制数据。
同样，电子处理单元21设有软件装置22，该软件装置22适于：创建所接收到的、与具体加盖头14和/或龙头15相关联的测量值的数据库；由它确定多个统计参数，如平均值、标准偏差或其它统计指标Cp和cpk-它们指示系统产生在预定限度内的结果的能力，以便描述这样一种加盖头14和/或龙头15的统计特性；分析在临时范围中统计参数的发展，以便探测这样的值相对于时间的变化(该变化归因于磨损或蠕变)，并且量化其程度。
电子处理单元21也优选地连接到第一站和第二站11、12的调整装置(未示出)上，该调整装置分别控制单独龙头15的和单独加盖头14的操作参数(像例如龙头15的打开时间、和加盖头14的除去扭矩以及重新封闭角度)，以便基于所探测到的变化对其进行校准。
因而，可以进行单独加盖头14的和单独龙头15的连续和自动校准，基于这样的仪器14、15中的每一个的统计特性的变化，自动而又精确地确定校准的程度。
根据本发明的用来填充瓶或容器的设备10的操作如下所述。
最初，进行数据收集(步骤110)，其中，每个数据与具体的龙头或填充阀15并且与具体的封闭和/或加盖头14相关联。
所收集的数据是来自控制站13′、13″的数据，并且它包括与被处理的容器16的填充水平相关的至少一个数据、和/或与加盖特性(拧紧高度和/或重新封闭角度和/或除去扭矩)相关的数据。
一旦已经收集与由同一龙头或填充阀15全部处理的容器16的填充水平的测量的相当数量的统计样本，就计算这样一个龙头15的统计数据(步骤120)，像例如由它产生的填充水平的平均值和标准偏差。
在每次新测量时更新统计数据(步骤130)，仍然保持其发展的跟踪，以便探测单独龙头15的操作的变化，例如要求校准(步骤140)，以将龙头带回初始设定的填充水平。
也按类似方式处理关于通过特定加盖头14获得的加盖高度收集的数据，因此由它确定统计数据(步骤120)，并且监视其相对于时间的可能的逐渐变化(步骤130)。在其中发现变化的情况下，相关加盖头14被自动地校准(步骤140)，从而补偿相对于初始设定的加盖高度的偏差。
因而，按这种方式，可以探测一般由磨损或蠕变造成的加盖头14和填充龙头15的特性的缓慢和逐渐变化，并且自动地补偿其影响。
优选地，为了填充龙头15的特性的甚至更精确评估，也探测被填充的容器的重量，从而具有指示填充水平的第二基准值。也统计地处理关于被填充的容器的重量的数据探测，并且监视其相对于时间的可能变化、以及初始设定的填充水平的相应变化。
关于填充水平和重量获得的结果的适当联系过程(correlation)，提供统计数据相对于时间的可能变化的更准确分析。
在使用电子加盖头14的情况下，为了具有其精确校准，优选地除加盖高度14之外，必要的是，探测重新封闭角度和/或除去扭矩。
对于特定加盖头14探测的这样的数据也经受统计分析，并且监视获得的统计数据，以便探测其相对于时间的变化，并且具体地说探测由特定加盖头14施加的封闭角度的和/或除去扭矩的变化。
按这种方式，可以通过将角度和/或除去扭矩值带到初始设定的那些值，而自动地校准电子加盖头14。
根据已经进行的描述，用来填充瓶和容器的设备的、和用来校准它的方法的特性是清楚的，正如相关优点是清楚的那样，该设备和方法是本发明的目的。
由于对填充阀的和对加盖头的跟踪，并且由于连接到各单独控制站上的电子处理单元，根据本发明的填充设备能够将所收集的数据与具体加盖阀和/或填充头相关联，并且重新处理它，从而获得在设定参数与实际获得的那些参数之间的差值的增长的量化测量，该差值一般归因于被监视的具体工具的磨损或蠕变。
按这种方式，处理单元可确定被监视的工具的操作设置的适当修改，补偿由磨损或蠕变造成的设定参数的可能变动。因而能够通过对填充阀和加盖头的自调节而实现连续校准，该自调节将填充水平和加盖特性保持在设定水平处。
此外，在设备也具有用来测量除去扭矩和/或重新封闭角度的模块的情况下，也可对于电子加盖头实现连续校准。
最后，显然的是，如此构思的设备可经受多种修改和变更，全部这样的修改和变更由本发明覆盖；此外，所有的细节可以由技术等效元素代替。
例如，根据本发明的填充设备也可有利地设有控制站，这些控制站另外设有用来测量侧壁的张力、气体含量和/或压力、及颜色的模块。
在实际中，使用的材料以及尺寸，可以根据技术要求而变化。
Claims (11)
1.一种对用来填充容器的填充设备（10）进行校准的方法（100），所述方法包括如下步骤：
－收集与通过所述填充设备（10）的同一龙头或填充阀（15）处理的多个容器（16）的填充参数相关的至少一组数据，并且/或者收集通过所述填充设备（10）的同一封闭和/或加盖头（14）处理的多个容器（16）的封闭参数相关的至少一组数据（110），其中，所述填充参数包括通过同一龙头或填充阀（15）处理的所述多个容器（16）的重量的测量值；
－基于所收集的数据，计算与所述龙头或填充阀（15）相关联的统计数据以及/或者与所述封闭和/或加盖头（14）相关联的统计数据（120）；
－基于收集的新数据更新所述统计数据，并且监视其相对于时间的发展（130）；
－在所述统计数据相对于时间变化的情况下，调整与变化的所述统计数据相关联的所述龙头或填充阀（15）以及/或者所述封闭和/或加盖头（14），从而补偿所述变化（140）；并且
所述方法还包括：利用跟踪系统对所述容器（16）、所述龙头或填充阀（15）以及所述封闭和/或加盖头（14）的瞬时位置进行跟踪，其中，所述跟踪系统包括：第一传感器（18），该第一传感器适于探测容器（16）的通过；第二传感器（19），该第二传感器与龙头或填充阀（15）相关联；第三传感器（20），该第三传感器与封闭和/或加盖头（14）相关联；及编码器，所述编码器与所述填充设备（10）的传送装置相关联，从而保持对所述容器（16）、所述龙头或填充阀（15）以及所述封闭和/或加盖头（14）的瞬时位置的跟踪。
2.根据权利要求1所述的对用来填充容器的填充设备（10）进行校准的方法（100），其特征在于：所述填充参数包括由同一龙头或填充阀（15）填充的多个容器（16）的填充水平的测量值。
3.根据权利要求1或2所述的对用来填充容器的填充设备（10）进行校准的方法（100），其特征在于：所述封闭参数包括由同一封闭和/或加盖头（14）封闭的多个容器的加盖高度的测量值。
4.根据权利要求1或2所述的对用来填充容器的填充设备（10）进行校准的方法（100），其特征在于：所述封闭参数包括由同一封闭和/或加盖头（14）封闭的多个容器的帽盖的除去扭矩的测量值和/或重新封闭角度的测量值。
5.根据权利要求1或2所述的对用来填充容器的填充设备（10）进行校准的方法（100），其特征在于：由所收集的数据计算的所述统计数据是属于包括如下选项的组的指标中的至少一个：
－平均值；
－标准偏差；
－统计指标Cp；
－统计指标cpk。
6.一种用来填充容器的设备（10），包括传送装置，在该传送装置上，多个容器（16）沿向前运动方向运动，沿所述向前运动方向依次布置有：所述多个容器（16）的第一填充站（11），该第一填充站包括多个龙头或填充阀（15）；所述多个容器（16）的第二封闭和/或加盖站（12），该第二封闭和/或加盖站包括多个封闭和/或加盖头（14）；及至少一个第三控制站（13′、13″），该至少一个第三控制站用来检查所述多个容器（16）的至少一个填充参数和/或至少一个封闭参数，所述设备还包括：作用在所述多个容器（16）中的一容器（16）上的龙头或填充阀（15）的以及封闭和/或加盖头（14）的跟踪系统（18、19、20）；和处理单元（21），该处理单元连接到所述至少一个第三控制站（13′、13″）上，用来接收受到所述龙头或填充阀（15）以及/或者所述封闭和/或加盖头（14）作用的所述容器（16）的填充参数和/或封闭参数，所述至少一个第三控制站（13′、13″）包括用于测量所述容器（16）的重量的模块，所述处理单元（21）也连接到用来调整所述第一填充站（11）以及/或者所述第二封闭和/或加盖站（12）的调整装置上，该调整装置适于基于所接收的填充参数和/或封闭参数而控制作用在所述容器（16）上的所述龙头或填充阀（15）的操作参数以及/或者所述封闭和/或加盖头（14）的操作参数，其中，所述传送装置包括多个离散位置，这些离散位置能被所述容器（16）占据，所述跟踪系统包括：第一传感器（18），该第一传感器适于探测第一容器（16）的通过；第二传感器（19），该第二传感器与第一龙头或填充阀（15）相关联；第三传感器（20），该第三传感器与第一封闭和/或加盖头（14）相关联；及编码器，所述编码器与所述传送装置相关联，从而保持对所述第一容器（16）、所述第一龙头或填充阀（15）以及所述第一封闭和/或加盖头（14）的瞬时位置的跟踪。
7.根据权利要求6所述的用来填充容器的设备（10），其特征在于：所述至少一个第三控制站（13′）沿所述容器（16）的主要前进路线布置。
8.根据权利要求6所述的用来填充容器的设备（10），其特征在于：所述至少一个第三控制站（13″）沿分支（17）布置，该分支与所述容器（16）的主要前进路线相并联。
9.根据权利要求6所述的用来填充容器的设备（10），其特征在于：所述至少一个第三控制站（13′、13″）包括用来测量填充水平的至少一个模块、和/或来自以下模块中的至少一个模块：
－用来测量加盖高度的模块，和
－用来测量帽盖的除去扭矩和/或重新关闭角度的模块。
10.根据权利要求9所述的用来填充容器的设备（10），其特征在于：所述至少一个第三控制站（13′、13″）还包括来自属于包括如下选项的组的测量模块中的至少一个：
－用来测量侧壁的张力的模块；
－用来测量气体含量和/或压力的模块；及
－用来测量颜色的模块。
11.根据权利要求6所述的用来填充容器的设备（10），其特征在于：所述处理单元（21）包括软件装置（22），该软件装置适于实施根据权利要求1至5任一项所述的对用来填充容器的填充设备（10）进行校准的方法（100）。
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