CN104418278A - 用于利用对驱动转矩的控制来排空容器的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于排空容器（10）的设备（1），具有：保持待排空的容器的第一区域（10a）的第一保持装置（2）；保持待排空的容器的第二区域（10b）的第二保持装置（4），第二区域（10b）与第一区域（10a）隔开一间距；使第一保持装置（2）朝第二保持装置（4）运动以便压缩位于它们之间的容器的运动装置（20）；与容器的内腔流体连通或能够由于对容器的压缩提取位于容器中的液体的提取装置（40）；根据容器内部的内压控制其中一个保持装置（4）相对于另一个保持装置（2）的相对运动的控制装置（6）。所述控制装置（6）设计成根据驱动装置（8）的驱动转矩控制所述一个保持装置（4）相对于另一个保持装置（2）的相对运动。

Description

用于利用对驱动转矩的控制来排空容器的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于排空容器的设备和方法。由现有技术已知各种不同的用于排空容器的设备和方法。例如已知，用气体加载容器的内腔，从而能够从容器中提取液体。由现有技术还已知这样的装置，其中容器夹紧在两个保持装置之间并通过相向运动挤压容器，从而可以从容器中取出液体。在这种装置或汲取设备中，希望在汲取（Zapfen）时在一定程度上保持压力恒定，以便首先能以均匀的压力汲取液体，例如啤酒，并且另一方面在整个时间段上（从开始到倒出的最后一杯）保持CO₂含量恒定。如果容器中的压力下降，则所溶解的CO₂从啤酒中逸出到顶部空间中。

背景技术

由内部的现有技术和尚未公开的DE10 2012 101 507已知，容器中的内压通过例如容器壁上或者也可以在汲取软管上的适当的电和机械传感器测量。当在汲取期间低于确定的压力时，重新压缩容器，直至重新达到希望的压力。也可以利用压力计（并且因此接触产品地）测量容器和软管中的压力。DE10 2012 101507的公开内容特别是涉及其中的从属权利要求的段落这里通过引用也整体成为本申请的内容。

但在实践中已经证明，这种利用传感器的压力测量是较为困难的。特别是通过探头在容器壁上进行的压力测量精度较差并且特别是还取决于容器的壁厚和容器壁的可变形性。容器的壁厚、特别是对于用吹塑工艺制造的塑料容器，不是总是相同的并且甚至可能在容器个体之间有所波动。壁厚还取决于吹塑机的环境条件以及取决于所采用的塑料坯料。因此精确的测量非常困难或非常复杂。

此外由本申请人的内部现有技术已知，容器内部的压力通过套筒经由汲取软管测量，类似于在血压测量中那样进行。但这种方法也取决于软管材料，就是说特别是软管的壁厚、材料和温度。此外如果采用一次性部件，例如一次性汲取软管，将接触产品的压力传感器集成到软管中也是有问题的。在这种情况下，必需定期地对传感器进行清洁。

发明内容

因此，本发明的目的在于，相对于现有技术提供一种简化的压力测量或基于压力的对用于这种汲取设备的驱动装置的调节。所述目的根据本发明通过各独立权利要求的主题来实现。有利的实施形式和改进方案是从属权利要求的主题。

根据本发明的用于排空容器的设备具有第一保持装置，所述第一保持装置适于保持待排空的容器的第一区域。此外，所述设备还具有第二保持装置，所述第二保持装置适于保持待排空的容器的第二区域，其中第二区域与第一区域隔开一间距。此外设有运动装置，所述运动装置适于使第一保持装置朝第二保持装置运动，以便压缩位于第一保持装置和第二保持装置之间的容器。此外，所述设备具有提取装置，所述提取装置具有和/或建立与容器的内腔的流体连通，并且通过所述提取装置由于对容器的压缩能够提取位于容器中的液体。此外，所述设备还具有驱动装置，所述驱动装置驱动运动装置，还具有控制装置，所述控制装置根据容器内部的内压控制一个保持装置相对另一个保持装置的相对运动或通过提取装置对液体的提取。

根据本发明，所述控制装置设计成，使得控制装置根据驱动装置的驱动转矩、特别是驱动装置的作用在运动装置上的以及特别是作用在运动装置的至少一个组成部件上的驱动转矩来控制所述一个保持装置相对于另一个保持装置的相对运动。

所述控制装置有利地具有检测装置，所述检测装置检测驱动装置作用在运动装置上的驱动转矩。根据所检测到的驱动转矩，可以控制驱动装置。但也可以利用通过驱动转矩产生的作用或其他力，以开关或控制驱动装置。

由于需要较大的转矩来驱动汲取设备的驱动装置，例如丝杠，例如可以在驱动装置上设置转矩支承。这里驱动装置受到旋拧，因为通常驱动装置能够绕驱动轴线旋转。这样的测量具有这样的优点，即，不需要与产品发生接触并且也不在一次性部件上进行测量。

但这里应指出，所述检测装置不是必须检测绝对的力数值，而是检测相对值，例如检测压力或转矩相对于确定的值的升高就足够了。

驱动装置优选设置在可运动的支承件上并且驱动转矩可以通过该支承件的运动检测，和/或控制装置设计成，使得所述控制装置根据支承件的运动来控制各保持装置相互间的相对运动。

这样例如可以在所述能运动的支承件上设置力测量装置。如果现在该支承件由于驱动转矩的变化而运动，则这可以通过力测量装置检测到。

所述支承件因此可以是转矩支承，在所述转矩支承中例如装入力传感器。由此特别是电机的驱动装置优选能自由旋转地支承，并且支承有驱动装置的支承件压向力传感器。所述力传感器测量压缩容器所需的力。通过关于汲取设备本身的简单的公式和知识（例如丝杠、传动比、转矩支承或支承件的杠杆长度、容器的直径和类似参数）可以测量和调节容器中的压力。

例如在超过确定的转矩时可以使驱动装置停机。在低于第二（较低的）转矩时（例如在汲取期间），重新启动驱动装置。这种力传感器这里优选利用了弹簧元件的弹性变形并例如能够利用应变测量条、压电地或利用电阻工作，所述电阻在弹性应变时变化。

但设置有驱动装置的支承件也可以直接操作开关装置，从而不是直接测量驱动转矩，而是响应于升高的驱动转矩例如启动或关闭电机。这里在受载荷时支承件可以压缩一个具有确定的弹簧常数的弹簧。如果所述弹簧被充分压缩，则支承件可以按压一个简单的电开关（按键），所述电开关中断向驱动装置的供电。如果转矩由于汲取而重新变小，则重新释放所述开关并且电机重新旋转。优选此时在驱动装置中设置适当的传动装置，由此系统可以自锁。就是说，当电机断电时，容器中的压力不会将两个保持装置推压开。

但也可以设想，（例如通过旋转传感器、电流测量装置以及类似仪器）直接检测电机的驱动转矩并根据所测量到的驱动转矩进行控制。

在另一个优选的实施形式中，运动装置具有第一驱动丝杠，所述驱动丝杠的旋转运动使得所述一个保持装置相对于另一个保持装置运动。所述驱动丝杠这里可以实现非常有利的力降低。

驱动装置优选通过力传递装置与第一驱动丝杠耦合。所述力传递装置例如可以是齿带，一方面驱动装置作用在所述齿带上，另一方面由驱动装置驱动的丝杠也作用在齿带上。此外，也可以设置环绕的链条机构或类似装置作为力传递装置。

在另一个有利的实施形式中，检测装置检测作用在力传递装置上的力。由此也可以间接地确定驱动装置或电机的转矩。

在另一个有利的实施形式中，运动装置具有第二驱动丝杠，所述驱动丝杠的旋转运动实现所述一个保持装置相对于另一个保持装置的运动。以这种方式，可以将所施加的力更好地分配到容器上。

这里第二驱动丝杠的旋转运动有利地与第一驱动丝杠的旋转运动耦合。特别是这里所述的各旋转运动通过力传递装置耦合并优选共同受驱动。

在另一个有利的实施形式中，还可以再设置第三驱动丝杠，所述第三驱动丝杠的旋转运动使得所述一个保持装置相对于另一个保持装置运动。由此在该实施形式中总共设有三个驱动丝杠，这些驱动丝杠实现了两个保持装置相对于彼此的相对运动。

第一保持装置有利地设置为用于保持容器的底部区域，而第二保持装置用于保持容器的口部区域。有利地这里各保持装置设置成，使得容器可以竖直地以口部向上地设置在各保持装置之间。

此外优选至少一个保持装置具有冲头元件，所述冲头元件具有比容器的基体小的横截面。以这种方式可以这样排空容器，即，使容器的一个区域卷入容器的第二区域。

在另一个有利的实施形式中，提取装置具有穿刺装置，通过刺穿容器的至少一个壁部或刺穿容器的容器封闭件。

这里提取装置特别优选地设置在所述两个保持装置之一中，并且特别是设置在承载容器口部区域的保持装置中。

在另一个有利的实施形式中，所述设备具有开关装置，所述开关装置根据由检测装置检测到的驱动转矩和/或由驱动装置施加的驱动转矩开关驱动装置。由此所述开关装置优选还实现了，响应于容器内部的内压接通或断开驱动装置。

这种开关装置例如也可以是调节器，所述调节器根据所测量到的驱动转矩调节驱动装置。但也可以设想采用机械开关或者采用力传感器，所述力传感器的输出信号用于调节驱动装置，或者用于接通和断开驱动装置。

本发明还涉及一种用于排空容器的方法，其中容器设置在容纳容器的预定的第一区域的第一保持装置和容纳容器的预定的第二区域的第二保持装置之间，并且第一保持装置和第二保持装置能够相向进给，以便在压缩设置这两个保持装置之间的容器。根据本发明保持装置相向的进给运动通过驱动装置来实现并根据由驱动装置施加的驱动转矩来控制。

就是说在方法方面建议，不是直接采用容器中的内压作为排空容器的评估基础或基准，而是采用由此得出的参量，即驱动装置的驱动转矩。

优选测量在驱动装置与由驱动装置至少间接驱动的保持装置之间的力传递路线中出现的力。但也可以直接例如以电子的形式测量驱动转矩。

附图说明

其他的优点和实施形式由附图得出。其中：

图1a-1c示出处于不同的运行状态的根据本发明的设备的三个视图；

图2示出根据本发明的设备的俯视图；

图3示出根据本发明的设备的另一个实施形式的视图；

图4示出根据本发明的设备的另一个实施形式的视图；

图5a示出用于说明驱动转矩与容器压力之间的关系的视图；以及

图5b示出用于说明转矩与容器压力之间的关系的测量的视图。

具体实施方式

图1a至1c示出根据本发明的设备1的侧视图。这里设有容器10，所述容器设置在第一保持装置2和第二保持装置4之间。保持装置2这里用于容纳容器的口部区域10a，包括容器的封闭件10c，保持装置4用于容纳底部区域10b（底部区域是隐藏的）。为了提取液体，第二保持装置4向上运动，由此朝第一保持装置2进给。以这种方式可以通过特别是具有提取软管42的提取装置40从容器中提取液体。附图标记32和34表示两个驱动丝杠，这两个驱动丝杠的旋转这里实现第二保持装置4的向上运动。此外，还存在第三丝杠，但第三丝杠在图中不可见。

附图标记8表示驱动装置，特别是驱动电机，所述驱动电机通过齿轮33和35以及传动带24驱动丝杠32和34，所述传动带这里用作力传递装置。

图1b示出处于另一个运行状态的图1a的设备。这里第二保持装置4已经相对于丝杠32和34处于一半的高度并且由此已经使容器10部分卷入。这里可以看到，特别是第一保持装置2具有冲头26，所述冲头具有比容器的横截面小的横截面，从而具有封闭件10c的口部区域能够卷入容器中，以这种方式，可以基本上排空容器。

在图1c中示出的状态中，第二保持装置4已经接近完全进给到第一保持装置2上并由此接近完全排空容器。

图2示出根据本发明的设备的第一实施形式的俯视图。这里也可以看到具有容器封闭件10c的容器10。此外，可以看到三个驱动丝杠32、34和36，这三个驱动丝杠分别与齿轮33、35和37耦合，这些齿轮由循环的力传递装置24驱动，所述力传递装置这里构造成齿带。附图标记8表示驱动装置，附图标记9表示传动装置，经由所述传动装置驱动一个驱动齿轮18，所述驱动齿轮又驱动力传递装置24。在该实施形式中，可以在驱动装置8的内部设置转矩检测装置，例如可以通过旋转传感器检测驱动转矩，或者也可以通过检测推动驱动装置8所需的电流的电流测量装置检测驱动转矩。

一个控制装置可以根据驱动转矩控制驱动装置8。这里控制可以这样进行，即，使得驱动转矩（以及由此还有容器内部的压力）始终处于预先规定的极限之内。附图标记6表示控制装置的整体，所述控制装置控制和一个保持装置相对于另一个保持装置的相对运动。控制装置优选控制驱动装置8。

附图标记20表示运动装置整体，所述运动装置用于实现第一保持装置2和第二保持装置4之间的相对运动。所述运动装置20优选包括从实际的驱动装置到至少一个保持装置的整个驱动路线，就是说，特别是包括力传递装置和各驱动丝杠。

优选驱动装置的驱动转矩通过驱动转矩对所述驱动路线的至少一个元件的作用来确定。

图3示出本发明的另一个实施形式。在该实施形式中也设有三个驱动丝杠，这些驱动丝杠实现排空容器或使保持装置相向调整。在该实施形式中设有力测量装置或传感器装置62。所述传感器装置例如是电的力传感器，例如压电元件或应变测量条。附图标记28表示支承件，通过所述支承件驱动装置8这里能摆动地支承。在驱动转矩升高时或在用于压缩容器所需的力提高时，如箭头所示，支承件28向左摆动并相应地对力测量装置62加载。附图标记66表示调节装置，所述调节装置根据由力测量装置62输出的信号调节电机或驱动装置8。这里所述的各元件在总体上构成控制装置6。

图4示出根据本发明的设备的另一个实施形式，其中这里设有较为简单的力开关。这里，首先设有弹簧装置72，所述弹簧装置在图4中与箭头方向相反地，即向右预紧支承件28。在驱动转矩提高时，支承件28重新向左摆动并可以在这种情况下触发开关装置74，并由此例如使驱动装置8停机。一旦驱动转矩重新下降，开关74可以重新闭合并继续操作电机。

在申请人研究的范围内使用了电的力传感器，所述力传感器具有在0到2kN之间的测量范围。支承件28的杠杆长度选择为10mm。三个丝杠32、34和36挤压容器10，这些丝杠的螺距有利地在2mm至10mm之间，特别优选地在3mm至8mm之间，更为优选地在4mm至6mm之间。这里如图所示，驱动通过力传递装置或齿带28在没有其他变速的情况下实现。以这种方式在容器中存在不同的压力时可以确定转矩，以便一方面保持容器中的压力，而另一方面提高所述压力，或者说，在压向高压阀时保持压力。

由于丝杠的效率和在通过高压阀压出时（对应于汲取）的阻力，该数值有所不同，这又导致一种滞后效应。所述滞后效应是有用处的，由此可以不必频繁地开关电机。由此，如上面所述的那样，容器内部的压力也借助于驱动丝杠32、34、36或驱动装置上的转矩来确定和/或调节。如上所述，优选设有电测量的力测量系统，所述力测量系统进行分析评估和调节。

总体上本发明还涉及一种非常简单和精确的测量容器内压或者根据容器内压控制驱动装置的方法，其中不必接触产品本身。这种效果也可以在安全技术方面应用在汲取设备中，从而由于可以达到的最大转矩，容器压力从不会升高到爆裂压力之上。这里可以设想不同的方法，用于限制驱动装置的转矩，既可以采用电动或电子的方法，也可以采用图3或4中所示的实施形式。

图5a和5b示意性示出所测得的力与容器压力的关系。在测量装置、例如测量装置62（见图3）上可以确定力并由此确定在压力下将容器卷入或保持卷入的容器内部的压力所需的转矩。这里得出如下式的作用在容器上的拉力（FZ）：

FZ=(M*2*π):(S*η)

这里M表示转矩，S表示丝杠螺距，而η表示丝杠效率。

图5a示出容器压力与转矩的关系。这里左面的视图示出与保持转矩相关的比例，而右面的视图5b示出与作用在容器上力相关的比例。由测量装置62测得的值，例如应力值，可以得出力，由该力又能够得出转矩，并且由转矩又得出作用在容器上的力。这里已经证明，在容器卷入时所述力明显高于保持力或理论上的力。这一方面是由于丝杠的效率，另一方面是由于挤压空气通过高压阀以保持压力恒定所需的力。在这样测量的情况下，力传感器上的应力升高为145mV/bar。所述应力可以利用相应的结构在2.5bar的压力下以约20mV上的精度精确地确定。这对应于在该压力下约140mbar的压力变化。由此，利用根据本发明的设备能够以0.14bar的精度精确地调整压力。利用优化的转矩支承或优化的支承件28还能够进一步提高该精度。

申请人保留要求保护所有在申请文件中公开的特征作为本发明内容的权利，如果这些特征单独地或按组合对比现有技术是新的。

附图标记列表

2               第一保持装置

4               第二保持装置

6               控制装置

8               驱动装置

9               传动装置

10              容器

10a             口部区域

10b             底部区域

10c             封闭件

18              驱动齿轮

20              运动装置

24              传动带

28              支承件

32、34、36      驱动丝杠

33、35、37      齿轮

40              提取装置

42              提取软管

62              传感器装置/力测量装置

66              调节装置

72              弹簧装置

74              开关装置

Claims (11)

1.一种用于排空容器（10）的设备（1），具有：第一保持装置（2），所述第一保持装置适于保持待排空的容器（10）的第一区域（10a）；第二保持装置（4），所述第二保持装置适于保持待排空的容器（10）的第二区域（10b），其中，第二区域（10b）与第一区域（10a）隔开一间距；运动装置（20），所述运动装置适于使第一保持装置（2）朝第二保持装置（4）运动，以便压缩位于第一保持装置（2）和第二保持装置（4）之间的容器（10）；以及，提取装置（40），所述提取装置具有与容器（10）的内腔的流体连通，或通过所述提取装置能够由于对容器（10）的压缩提取位于容器（10）中的液体；以及，控制装置（6），所述控制装置根据容器（10）内部的内压控制其中一个保持装置（4）相对于另一个保持装置（2）的相对运动；其特征在于，控制装置（6）设计成，使得该控制装置根据驱动装置（8）的驱动转矩控制所述一个保持装置（4）相对于另一个保持装置（2）的相对运动。

2.根据权利要求1所述的设备（1），其特征在于，所述设备具有检测装置（62），所述检测装置检测驱动装置（8）的作用在运动装置（20）上的驱动转矩。

3.根据权利要求1所述的设备（1），其特征在于，驱动装置（8）设置在可运动的支承件（28）上，并且能够通过该支承件（28）的运动检测驱动转矩，和/或控制装置（6）设计成，使得所述控制装置根据支承件（28）的运动来控制所述一个保持装置（4）相对于另一个保持装置（2）的相对运动。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述运动装置（20）具有第一驱动丝杠（32），所述第一驱动丝杠的旋转运动促成所述一个保持装置（2）相对于另一个保持装置（4）的运动。

5.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，驱动装置（8）通过力传递装置（24）与第一驱动丝杠耦合。

6.根据权利要求4所述的设备（1），其特征在于，检测装置检测作用在力传递装置（24）上的力。

7.根据权利要求3所述的设备（1），其特征在于，运动装置（20）具有第二驱动丝杠（34），所述第二驱动丝杠的旋转运动促成所述一个保持装置（2）相对于另一个保持装置（4）的运动。

8.根据权利要求6所述的设备（1），其特征在于，第二驱动丝杠（34）的旋转运动与第一驱动丝杠（32）的旋转运动耦合。

9.根据上述权利要求中的至少一项所述的设备（1），其特征在于，所述设备（1）具有开关装置（74），所述开关装置根据由检测装置（62）检测到的驱动转矩或者根据驱动装置（8）的所出现的转矩开关驱动装置（8）。

10.一种用于排空容器（10）的方法，其中容器设置在第一保持装置和第二保持装置之间，所述第一保持装置容纳容器（10）的预定的第一区域，所述第二保持装置容纳容器（10）的预定的第二区域（10b），第一保持装置（2）以及第二保持装置（4）朝向彼此进给，以便压缩设置在这两个保持装置（2、4）之间的容器（10），其特征在于，通过驱动装置（8）实现保持装置（2、4）的进给运动并且根据由驱动装置（8）施加的驱动转矩控制保持装置的进给运动。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，测量至少一个在驱动装置（8）和由驱动装置（8）至少间接驱动的一个保持装置（2、4）之间的力传递路线中出现的力。