CN104379456A - 贴标签机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在相应容器(3)上施加标签(2)的贴标签机(1)；该贴标签机(1)设有至少一个工作单元(18)，其适于接纳拟被贴标签的相应容器(3)并具有支承元件(21)以支承该容器(3)的底部(12)，具有传送带设备(5)以将工作单元(18)从容器(3)的馈送站(7)转移至出口站(11)；并具有馈送装置(8)以提供拟被施加在通过工作单元(18)承载的容器(3)上的至少一个标签(2)；该工作单元(18)还包括致动器元件(31)，该致动器元件(31)由传送带设备(5)承载的在支承元件(21)的相对于容器(3)接纳位置的相反侧并可选择地相对于支承元件(21)位移以通过其贯通开口(30)作用在容器(3)的底部(12)上并使其从第一变形结构变位成为第二结构，第一结构朝向支承元件(21)膨胀，而第二结构从容器(2)向内朝中心缩回。

Description

贴标签机

技术领域

本发明涉及在相应容器上，尤其是由塑料制成的容器(例如瓶子)上施加标签的贴标签机。

本发明较为有利地但非排他地适用于塑料热填充容器的领域，对此下面的描述将明确地引用塑料热填充容器，不因为这种一般性的不严格和没有任何引用意图作为对由所附权利要求书定义的保护范围的限制。

背景技术

如已知的，前面提到类型的容器在已填充有热的(例如在大约85℃)可灌注产品或或液体之后，首先经历盖帽操作并随后被冷却以返回到室温。通过盖帽操作的影响，存在于容器顶部(被表示为“头部空间”)内的加热空气膨胀，由此造成应力，该应力往往造成容器在侧壁和底壁处的总体膨胀。反之亦然，容器接下来经历的冷却造成包含在容器内的空气体积的减小以及包含在容器内的液体产品体积的最低程度的减小；由此形成低压，这往往导致向内拉动容器的侧壁和底壁。如果这些壁不具有足够的刚性以抵抗前面披露的应力的作用，则这可确定容器壁内的变形。

为了抑制在容器内的产品冷却期间产生的压应力而不在容器上产生不期望的变形，一般这些容器在侧壁上提供有一系列的垂直面板，通常被称为“真空面板”。这些面板在压应力存在时向容器内侧变形，由此允许它耐受热填充过程，不会在容器的其它区域中产生不期望的变形。

同样，将要经历热填充过程的已知容器也可具有在压应力作用下适于向上变形的优化下部或底部。

即使所披露的解决方案允许“减轻”容器的一些特定部分(即垂直真空面板或底部)上的压应力，由此避免在容器其它部分上出现不合需要的变形，然而它们不会使前述应力消失，换句话说，容器在任何情形下仍然受到内部压应力的作用并因此必须设置有能够抵抗这些应力的结构。

专利申请WO2006/068511示出具有可变形底部的容器，该容器可具有两种不同的结构(configuration)：第一不稳结构，其中该底部具有中央区域，该中央区域相对于与之紧邻的最外部环形区域向下伸出；以及第二稳定结构，其中该中央区域向容器内回撤，即在相对于相邻环形区域被配置在较高的位置。

在用热的可灌注产品填充之后，容器的底部具有第一不稳结构并且必须通过与其耦合的特定杯形元件支承。由此，容器底部的向下变形可被最大化而不危及容器的稳定支承，因为这种支承是由杯形元件提供的。在冷却之后，在第二稳定结构下，底部可通过外部作用(例如垂直向上推动)而位移，随后有去除杯形元件的可能。

容器底部从第一结构至第二结构的位移确定容器的容纳体积的显著减小，远大于简单地通过借助单纯压应力的影响使底部变形而在已知容器中获得的容纳体积的减小；因此最终效果是基本上消除了作用在容器内侧上的压应力。

在前述内容基础上，所披露的容器必须进行下列操作以形成它们最终的形状：

-在填充机器上用热的可灌注产品的填充操作；

-在盖帽机上盖帽的后继操作；

-在适当的站内的冷却操作；

-在相应的加工机器上的逆操作，其中容器的底部被机械地从第一结构位移至第二结构；

-在相对贴标签机上的贴标签操作；以及

-可能的进一步精加工操作，如果需要的话。

如已知那样，填充机、盖帽机和贴标签机通常是旋转式机器，其中容器被输送到相应的转盘上。具体地说，每个转盘提供有多个工作单元以接纳和加工容器，这些工作单元均匀地分布在转盘的转轴周围；更准确地说，每个工作单元共同地提供有元件以支承相应的容器，从而将其保持在预定位置以执行一个或多个特定操作。

如能容易注意到的那样，前述精加工的容器的生产过程是相当耗时的并且在相应的设施中需要可观的空间；为了执行所指出的不同操作，需要提供适于将容器从一台机器移动至另一台机器的相对大的数量的机器和传送带。

发明内容

本发明的一个目的因此是寻找一种简单和节约成本的方案以解决前述缺陷，即减少执行所披露的一系列操作所需的机器数量并因此减少将容器从一个机器转移至另一机器所需的传送带数量。

前述目的通过本发明来达到，因为本发明涉及如权利要求1中所定义的贴标签机。

本发明进一步涉及如权利要求13定义的加工容器的设施。

附图说明

为了更好地理解本发明，下面仅借助非限定示例并参照附图披露了优选的实施方式，在附图中：

图1示出根据本发明的指导将一些部件去除以使贴标签机变得清楚的图解平面图；

图2是在第一结构下图1的贴标签机的工作单元的部分截面侧视图，以放大比例显示；

图3是在第二结构下图2的工作单元的部分截面侧视图，以放大比例显示；

图4是在第一结构下图2和图3的工作单元的一种可能变例的部分截面侧视图，其以放大比例显示；

图5是在第二结构下图4的工作单元的部分截面侧视图，以放大比例显示；以及

图6是包括图1的贴标签机的容器加工设施的图解平面图。

具体实施方式

参见图1，附图标记1表示用于在相应容器(尤其是塑料瓶3)上施加标签2的作为整体的贴标签机。

机器1主要包括支承结构4(图1中仅部分可见)以及可绕垂直中轴线A转动地安装在支承结构4上的转盘5。

转盘5通过入口行星轮6接纳拟被贴标签的一系列瓶3，该入口行星轮6在第一中转站7与转盘5配合并被安装以绕与轴线A平行的相应纵轴线B转动。

转盘5也从贴标签单元8(其本身是已知的并且仅示意地表示)接收一系列矩形或正方形标签2，该贴标签单元8在第二中转站9与转盘5配合工作。

转盘5将一系列贴好标签的瓶子3释放至出口行星轮10，该出口行星轮10在第三中转站11与转盘5配合并被安装以绕与轴线A、B平行的相应纵轴线C转动。

如从图2和图3中可以详尽看到的那样，每个瓶3具有纵轴线D，在底部通过底部12限制并终止在具有颈部13的顶部上，所述颈部13界定开口(不可见)以灌注包含在瓶3中的产品。

在图示情形下，底部12具有：带轴线D的环形区15，其径向地向外并界定相应瓶3的环形停靠表面；以及中央区16，其由环形区15围住并沿轴线D相对于环形区15一般布置在较高位置，具体地说，中央区16被布置在沿轴线D的离颈部13的距离小于颈部13和环形区15之间的距离的位置。

底部12可变形并可呈现图2和图3所示的两种不同结构。在第一结构(图2)下，底部12的中央区16变形并向下膨胀，即被布置在沿轴线D离颈部13的最大距离处；在第二结构(图3)下，中央区相反地向相应瓶3内缩回，即相对于第一结构，中央区16被布置在沿轴线D离颈部13的距离较小的位置。显然，瓶2在底部12的第二结构中具有比在第一结构下的容量体积更小的容量体积。

瓶3在它们被用可灌注产品(一般是液体食品产品)填充并利用相应的密闭设备或盖17在颈部13处被密封的状态下被输送至转盘5。

在图示情形下，瓶3在已经被热填充并经历冷却操作之后被馈送至转盘5。底部12因此被布置在第一结构下，即变形并向下膨胀，并且在瓶3中存在压应力，该压应力容易使底部12朝向第二结构位移。

瓶3在垂直位置到达转盘5，即底部12相对于颈部13和盖17被布置在底下并且轴线D平行于轴线A、B和C。

转盘5包括多个工作单元18(图2和图3中仅详细示出其中的一个)，这些工作单元18绕轴线A均匀地分布并被安装在转盘5的外缘部。

工作单元18通过转盘5沿圆形路径P位移，该圆形路径P绕轴线A延伸并通过中转站7、9和11。具体地说，考虑路径P(图1)，使瓶3馈送至转盘5的中转站7被布置在用于馈送标签2的中转站9的上游，而后一站9显然被布置在中转站11上游，在中转站11已贴标签的瓶3被馈送至出口轮10。

如从图2和图3中可以看到的那样，工作单元18被固定至转盘5的水平转台19，具有平行于轴线A、B、C并与路径P正交的相应轴线E，并通过转台19和其两侧上的相应通孔20同轴地延伸。

每个工作单元18适于在垂直位置(即其轴线D与相对轴线E同轴)接纳相应瓶3，并沿从中转站7至中转站11的路径P将该瓶3保持在前述位置。

由于工作单元18彼此相似，因此为清楚和简单起见下文中仅详细描述其中一个，显然下文中披露的特征对所有工作单元18来说是共通的。

具体地说，工作单元18包括在转台19之上的支承元件21，该支承元件21适于限定相应瓶3的底部12的水平支承。更具体地说，支承元件21包括与轴线E正交延伸并在顶上具有中央区23的板22，该中央区23相对于板22的最外部是中空的并适于支承相应瓶3的底部12。在实践中，作为瓶3的底部12最外侧的环形区15完全地配合在相对板22的中空中央区23内，以使瓶3稳定地保持在垂直位置；板22的中空中央区23因此限定相应瓶3的底部12的接纳和容纳座。

如可在图2和图3中看到的那样，每个瓶3当被容纳在相应的工作单元18上时，也通过与瓶3的盖17配合工作的保持元件24被锁定在顶上。

支承元件21也固定至相应电动机26的旋转部件2，以便当相应瓶3从贴标签单元8接纳标签2时绕轴线E旋转。

具体地说，电动机26包括中空圆柱形定子27，其在孔20周围并与之同轴地突出固定于转台19的下侧，更准确地说，定子27具有固定至转台19的下表面并在转台19的下侧上突出的顶端27a。

旋转部件25也是圆柱形和中空的，其绝大部分被安装在定子27内并在顶上从其突出，由此同轴地啮合并穿过转盘5的转台19的通孔20。旋转部件25相对于定子27和转台19绕轴线E可旋转地安装；换句话说，旋转部件19可旋转地啮合于转台19的孔20。

支承元件21最终从旋转部件25的顶部突出。

较为有利地，支承元件21的板22具有与轴线E同轴的贯通开口，并且工作单元18还包括致动器元件31，致动器元件31相对于瓶3由转盘5的转台19承载在支承元件21的相反侧上，其可沿轴线E相对于支承元件21可选择地位移以通过开口30作用在相应瓶3的底部12上，并使底部12从第一结构变位成为第二结构。

具体地说，致动器元件31优选地具有圆柱形形状，其轴向地并滑动地啮合于具有旋转部件25的轴线E的中央通孔32并可选择地在停靠位置和工作位置之间位移，在停靠位置中，它与通过支承元件21承载的的瓶3的底部12间隔开，而在工作位置中，它与支承元件21的开口30啮合并与瓶3的底部12配合工作以使其从第一结构变至第二结构。

优选地，致动器元件31耦合至流体致动器组件34的活塞33(例如气动式的)。

根据未示出的一个可能变例，致动器元件31也可完全地由致动器组件34的活塞限定。

根据另一可能的变例(未示出)，致动器元件31可耦合至线形运动移动部件或由其限定。

根据另一可能的变例(未示出)，致动器元件31可通过与蜗杆螺钉耦合的电动机驱动。

致动器组件34相对于支承元件21被布置在电动机26的相反侧上。

在图示情形下，致动器组件34包括外壳35，其借助带凸缘的衬套36向定子27的下端27b突出，所述下端27b与端部27a相对并设有通孔27c。

活塞33以沿轴线E滑动的方式部分地啮合在壳体35内并在顶部从其突出，其端部耦合至柱塞31。

如图2和图3中可见那样，致动器元件31以滑动方式啮合于定子27的端部27b的孔27c并终止在具有小杆38的顶部，所述小杆38与相应瓶3的底部12中获得的相应中央凹进部39相互作用。在所示例子中，小杆38相对于致动器元件31的剩余部分具有减小的直径。

小杆38可具有任何结构并尤其可通过拟被加工的瓶3的规格参数化。

简言之，在所披露的工作单元18的配置中，定子27、旋转部件25、支承元件21、致动器组件34和致动器元件31绕轴线A随转台19移动；除了这种移动，旋转部件25也可相对于工作单元18的其它组件随支承元件21绕轴线E转动；最终，致动器元件31和活塞33可相对于工作单元18的其它组件沿轴线E平移。

优选地，工作单元18还包括传感器装置40，其适于检测由致动器元件31沿轴线E实现的位移，以使相应瓶3的底部12从第一结构转变至第二结构。

在图示情形下，传感器装置40包括位置换能器41(本身已知)，其适于检测活塞33在其移动期间的位置；实践中，位置换能器41产生与活塞33占据的位置相关的出口信号。在与相应瓶3的底部12的相互作用冲程之前和结束时，在活塞33位置的基础上，活塞33的位移程度可被确定并因此致动器元件31的位移程度可被确定。通过监测瓶3上每个动作期间致动器元件31的位移，可通过该测得的位移与期望值的范围相差多少来进行检测；这种测量允许间接地执行对瓶3的质量控制。

在图4和图5中，示出了每个工作单元18的致动器元件31的位移系统的可能变例。在这种情形下，每个致动器元件31在其与小杆39相对的下端42设有凸轮从动辊43，该凸轮从动辊43适于在相对工作单元18沿路径P位移期间以滑动方式与固定的环形凸轮44配合工作。

同样在这种情形下，凸轮44相对于支承元件21被布置在电动机26的相反侧上。

具体地说，凸轮44固定至支承结构4，在转盘5周缘绕轴线A延伸并沿其下侧与工作单元18的致动器元件31的凸轮从动辊43配合工作。更准确地说，凸轮44平行于路径P延伸并具有工作部分50，该工作部分50被配置成确定每个致动器元件31从停靠位置至工作位置(反之亦然)的位移。工作部分50参照轴线A优选地沿在中转站7和中转站9之间延伸的路径P的圆弧被布置在预定的角位置，在中转站7中，瓶3被馈送至转盘5，而在中转站9中，标签2被馈送至瓶3。

在图5所示的情形下，工作部分50由凸轮44的凹口限定，该凹口被布置在离支承元件21的平面的距离比凸轮44的其余部分的平面的距离小的位置。

每个工作单元18的凸轮从动辊43以滑动方式啮合于托架45上，托架45从相对定子27的下端27b借助相应的衬套36在下侧上突出并平行于相对轴线E延伸；圆柱形螺旋弹簧46被缠绕在相应托架45的下端周围并与相应的凸轮从动辊43配合以将其弹性地加载到凸轮44上。

图6中图解地示出瓶3的加工设施的一个例子，它作为总体以附图标记100表示并包括贴标签机1。

具体地说，系统100包括：

填充机101，其用热的可灌注产品填充瓶3；

盖帽机102，其布置在填充机101的下游并适于用相应盖17来密封瓶3；

冷却单元103，其被配置在盖帽机102下游并适于冷却包含在密封瓶3内的产品；以及

多个星形或直线传送带104，其用于在设施100中传送瓶3。

贴标签机1较为有利地紧邻冷却单元103的下游布置，以使退出该单元的瓶3仅通过直线或星形传送带104(而没有中间处理站)地被传送至贴标签机1。

在实践中，在瓶3从冷却单元103向贴标签机1传递的过程中，在瓶3上没有加工被执行。

在使用中，瓶3在填充机101上被填充以热的可灌注产品，例如在大约85℃下的液体食品产品。在实践中，空瓶3通过入口传送带104(这种情形下被图示为星形传送带)被馈送至填充机101，并在填充之后，通过出口传送带104(也是星形的)退出填充机101。从这里，瓶3到达盖帽机102，在这里瓶3用相应的盖17密封。

通过盖帽操作的影响，在每个瓶3的顶部中存在的在产品和相应的盖17之间的加热空气膨胀，由此导致容易造成瓶3总体膨胀的应力。在该步骤期间，瓶3的底部12变形，呈现出图2、图4所示的第一结构。

可以注意到，另外在前述第一变形结构中，底部12的中央区16不向下突出超过相邻的环形区15；由此，环形区15一直确保对相应瓶3的稳定支承。

在这时，瓶3被馈送至冷却单元103，在这里包含在其中的产品达到期望的温度。在该步骤中，压应力产生在瓶3内并倾向于使瓶收缩。

退出冷却单元103的瓶3直接通过直线传送带104被馈送至入口轮6，并从这里按顺序到达贴标签机1的不同的工作单元18。

实践中，每个瓶3被布置成停靠在中空中央区23内在相应的工作单元18的支承元件21上。瓶3在垂直位置被馈送至贴标签机1，其轴线D平行于相应工作单元18的中轴线A并与这些工作单元18的轴线E同轴。

在瓶3从中转站7至中转站9的移动过程中，相应致动器元件31被启动以使相对底部12从第一结构转变至第二结构并由此消除作用在瓶3内的压应力。

通过特别参照图2和图3所示的方案，致动器元件31的位移是通过启动相应的致动器组件34来获得的。在实践中，考虑单个工作单元18，相应致动器组件34的启动造成相应致动器元件31沿轴线E的位移，以使小杆38完全地穿过相对支承元件21的开口30。在该位移期间，小杆38啮合于被布置成停靠在相对支承元件21上的瓶3的底部12的凹口39并将底部12的中央区16向上推动，直到它到达第二结构为止。在该操作结束时，致动器元件31返回到其停靠位置(图2)。

在图4和图5的变例中，致动器元件31的相同位移是通过凸轮从动辊43与凸轮44的相互作用获得的。具体地说，相应致动器元件31的凸轮从动辊43在凸轮44的中空工作部分50的穿过确定了致动器元件31相应的向上轴向位移，接下来其小杆38与相应瓶3的底部12的相互作用将其带到第二结构。

一旦底部12的变形操作结束，瓶3到达贴标签单元8以接纳相应标签2。

为了在相应瓶3上实现每个标签2的缠绕，相应工作单元18的电动机26被启动；由此，相应支承元件21绕其轴线E旋转，由此导致支承元件21所承载的的瓶3的相应旋转。

标签2在相应瓶3上的固定操作由此沿路径P的剩余部分完成，直到瓶3到达将它们馈送至出口轮10的中转站11为止。

从根据本发明作出的对贴标签机1和相应加工设施100的特征的分析来看，它能够获得的优势是明显的。

具体地说，贴标签机1，借助工作单元18的结构的微小修正，允许既执行瓶3的贴标签操作又执行将瓶3的底部12从第一结构变位成为第二结构的位移操作。这无需修正路径(这一般是通过在贴标签机1上的工作单元18执行的)并无需对传统执行以在瓶3上固定标签2的一系列操作作出任何干预就能实现。

此外，在瓶3的常见加工设施内采用贴标签机1使得能在执行的相同操作的情况下实现所采用的机器数量和将前述瓶3从一台机器转移至另一台机器的传送带的数量两者的减少。这也演变为相对于已知设施由加工设施占据的总空间的显著减小。

最终，很清楚的是，可在不脱离权利要求书的保护范围的情况下对本文披露和示出的贴标签机1和加工设施100作出许多修正和变化。

Claims (11)

1.一种在相应容器(3)上施加标签(2)的贴标签机(1)，所述贴标签机(1)包括：

至少一个工作单元(18)，其适于接纳拟被贴标签的相应容器(3)并设有支承元件(21)，所述支承元件(22)用于支承所述容器(3)的底部(12)；

传送带设备(5)，其用于沿预定路径(P)将所述工作单元(18)从所述容器(3)的馈送站(7)传送至所述容器(3)的出口站(11)；以及

馈送装置(8)，其用于提供拟被施加在由所述工作单元(18)承载的容器(3)上的至少一个标签(2)；

其中所述工作单元(18)进一步包括电动机装置(26)，所述电动机装置(26)由所述传送带设备(5)承载在所述支承元件(21)的相对于所述容器(3)的接纳位置的相反侧上并可选择地被驱动以使所述支承元件(21)绕与所述路径(P)横交的轴线(E)旋转；

其特征在于，所述支承元件(21)具有与所述轴线(E)同轴的贯通开口(30)，并且所述工作单元(18)还包括能轴向滑动地安装在所述电动机装置(26)的通孔(32、27c)内的致动器元件(31)以及被布置在所述电动机装置(26)的相对于所述支承元件(21)的相反侧上的位移装置(34、43、44)，位移装置(34、43、44)用于沿所述轴线(E)使所述致动器元件(31)位移，以穿过所述开口(30)作用在所述容器(3)的所述底部(12)并使其从朝向所述支承元件(21)膨胀的第一变形结构变位成为向所述容器(2)内朝中心缩回的第二结构。

2.如权利要求1所述的贴标签机，其中，所述致动器元件(31)能在停靠位置和工作位置之间位移，在所述停靠位置中，所述致动器元件(31)与通过所述支承元件(21)承载的所述容器(3)的所述底部(12)间隔开，而在所述工作位置中，所述致动器元件(31)与所述支承元件(21)的开口(30)啮合并与所述容器(3)的所述底部(12)配合工作。

3.如权利要求1或2所述的贴标签机，其中，所述位移装置包括流体驱动的致动器组件(34)。

4.如权利要求1或2所述的贴标签机，其中，所述位移装置包括固定凸轮(44)和凸轮从动辊，所述凸轮从动辊与所述致动器元件(31)一体形成并在所述工作单元(18)沿所述路径(P)位移期间以滑动方式与所述凸轮(44)配合工作。

5.如权利要求4所述的贴标签机，其中，所述凸轮(44)平行于所述路径(P)延伸并具有工作部分(50)，所述工作部分(50)被配置成确定所述致动器元件(31)从所述停靠位置至所述工作位置的位移，反之亦然。

6.如前述权利要求中的任一项所述的贴标签机，其中，所述电动机装置(26)包括定子(27)和中空旋转部件(25)，所述定子(27)固定至所述传送带设备(5)，所述中空旋转部件(25)被所述定子(27)绕所述轴线(E)以转动方式支承、被固定至所述支承元件(21)并且所述致动器元件(31)穿过所述中空旋转部件(25)轴向地滑动。

7.如前述权利要求中的任一项所述的贴标签机，其中，所述支承元件(21)具有相应容器(3)的所述底部(12)的中空接纳座(23)。

8.如前述权利要求中的任一项所述的贴标签机，其中，所述工作单元(18)也包括传感器装置(40)，所述传感器装置(40)产生与所述致动器元件(31)的沿所述轴线(E)的位移关联的信号，以使所述相应容器(3)的所述底部(12)从所述第一结构转变至所述第二结构。

9.如前述权利要求中的任一项所述的贴标签机，其中，所述工作单元(18)被配置成接纳被密封并冷却的热填充容器(3)。

10.如前述权利要求中的任一项所述的贴标签机，包括多个所述工作单元(18)，所述工作单元(18)绕与所述工作单元(18)的轴线(E)平行的轴线(A)彼此等角地间隔开。

11.一种用于加工容器(3)的设施(100)，其包括：

填充机(101)，其用热的可灌注产品填充所述容器(3)；

盖帽机(102)，其布置在所述填充机(101)的下游并适于用相应密封设备(17)来密封所述容器(3)；

冷却单元(103)，其被配置在盖帽机(102)的下游并适于冷却包含在所述密封容器(3)内的产品；

如前述权利要求中的任一项所述的贴标签机(1)；以及

传送装置(104)，其将所述容器(3)从所述冷却单元(103)传送至所述贴标签机(1)而无需中间处理站。