CN106170454B - 具有输送设备的用于灌装容器的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种饮料加工工业中的灌装系统(100)，其用于灌装诸如罐的容器(130)，所述灌装系统包括：至少一个灌装站(110)，其与产品存储容器(105)连接；输送设备(101)，借助于所述输送设备将容器传送至所述灌装站；和容器供给部件(102)，其成层地将容器供给至所述输送设备，所述输送设备上配置有能够确定所述输送设备中的容器的数量(K)的计数器，其特征在于，设置有控制单元(180)，所述控制单元根据所述产品存储容器(105)中可用的产品量以及所述输送设备(101)中的容器的数量(K)控制所述容器供给部件(102)。本发明还涉及对应的方法。

Description

具有输送设备的用于灌装容器的系统

技术领域

本发明涉及饮料加工工业中的用于灌装诸如罐的容器的灌装系统。

背景技术

在饮料加工工业中，用于灌装诸如罐等的容器的灌装系统的使用是已知的。这些灌装系统通常设置有转盘(carousel)或这些系统被构造成线式灌装机(linear filler)。灌装系统上任意配置有多个灌装站，通过灌装站可以灌装容器。通常，通过传送带供给容器。当供给罐时，新的容器经常起初随机地经由托盘移送至输送设备，然后在输送设备中被单排化(singulated)。

如果意欲改变产品，或者如果要装罐的产品的原料用尽，则一定数量的容器将会保留在输送设备上，尤其是当容器成层供给时。由于通常不可能直接进一步使用所述容器，所以这些容器必须从输送设备移除，并且很可能被处理掉。根据容器的制造成本和产品的制造成本，这会导致高的损失。

发明内容

发明要解决的问题

从现有技术出发，本发明的目的是提供一种灌装系统，其在容器被成层供给的情况下具有降低了的废品率(reject rate)并且在进行类别变换(change of grade)时节省时间。

用于解决问题的方案

根据本发明，通过根据本发明的灌装系统和根据本发明的容器灌装方法实现该目的。

根据本发明，一种饮料加工工业中的灌装系统，其用于灌装诸如罐的容器，所述灌装系统包括：至少一个灌装站，其与产品存储容器连接；输送设备，借助于所述输送设备将容器传送至所述灌装站；和容器供给部件，其成层地将容器供给至所述输送设备，所述输送设备上配置有能够确定所述输送设备中的容器的数量(K)的计数器，其特征在于，所述灌装系统设置有控制单元，所述控制单元根据所述产品存储容器中可用的产品量(M)以及所述输送设备中的容器的数量(K)控制所述容器供给部件。以此方式构造的灌装系统在改变产品的情况下或者在产品存储容器几乎空或空的状态下使得废品率降低或最小化。

根据有利的进一步发展，灌装系统的特征在于，所述产品存储容器中配置有一个或多个传感器，所述传感器用于周期性地或连续地测量所述产品存储容器中可用的产品量(M)，所述传感器能够向所述控制单元发送表示灌装高度的信号。提供了至少一个或多个传感器，允许对产品存储容器的灌装高度进行实时测量，结果允许非常准确地计算和控制容器供给部件。通过提供多个传感器，实现了测量的一定冗余度。

所述输送设备可以包括一个或多个检验单元，所述检验单元能够检验所述输送设备上的容器并且能够将容器从所述输送设备排出。这提供了在灌装之前直接挑出故障容器的可能性。因此，能够减少灌装废品的量。

根据实施方式，容器供给部件在一个供给循环中对输送设备的供给数量n＞1。这里，每个供给循环可以将数十个容器以及多达数百个容器发送给输送设备。

根据实施方式，灌装系统还可以具有如下特征：在一个供给循环中供给至输送设备的容器可以成层供给，该层具有容器的高度。当各层的高度仅对应于容器的高度时，容器能够更容易地在输送设备中前进。

根据实施方式，所述控制单元从确定通过所述容器供给部件供给至所述输送设备的层的数量m，其中，V表示容器容积，数量m为：a)m＝((M div V)–K)div n，或者b)m＝(((M div V)–K)div n)+1。控制单元能够由此控制容器供给部件，使得比所需的实际层数少一层的层数被发送至输送设备，这将具有如下效果：一定剩余量的产品将保留在产品存储容器中。然后，可选地，该剩余量可以从产品存储容器排掉。

在第二种情形中，发送至输送设备的容器的数量超过了能够被产品存储容器中可用的产品量灌装的容器的数量，使得在整个灌装过程的最末，在产品存储容器被排空的过程中，能够从输送设备移除一定数量的容器，并可选地将这些容器处理掉。

根据实施方式，灌装系统具有如下特征：在所述情况a)中，所述灌装系统包括出口，能够通过所述出口排出多余的产品，和/或在所述情况b)中，所述输送设备包括排出设备，所述排出设备能够从所述输送设备排出多余的容器。出于成本的原因，这里要考虑是应当将多余的产品还是应当将多余的容器处理掉。由于容器的制造成本通常大致高于产品的制造成本，所以在许多情形下会处理掉多余的产品。

一种饮料加工工业中的容器灌装方法，其例如通过上述灌装系统之一实现，所述容器例如是罐，其特征在于，通过控制单元根据如下条件控制容器至将容器传送至灌装站的输送设备的供给：与所述灌装站连接的产品存储容器中可用的产品量(M)以及所述输送设备中的容器的数量(K)。使用该方法能够实现实质上更为经济的容器供给。

根据实施方式，该方法具有如下特征：通过容器供给部件以包含n＞1的容器并且具有容器的高度的层将容器供给至输送设备，其中，对于一容器类别(container grade)，n是常数。以此方式，例如通过容器供给部件每个供给循环将数十个容器或每个供给循环将数百个容器发送至输送设备，并且通过输送设备使容器前进。

还可以对所述输送设备中的容器进行检验，并根据结果排出容器。这允许供给至输送设备的容器在被灌装之前受到检查，可选地，在灌装容器之前可以排掉受损的或不能令人满意的容器，使得可以避免产品的浪费。

根据该方法的进一步的发展，通过一个或多个传感器连续地或周期性地测量所述产品存储容器中的产品量(M)，并且向所述控制单元发送表示产品量的信号。这允许实时测量产品存储容器的真实灌装高度，结果，非常准确地计算并实时控制容器供给部件。通过设置多个传感器，使得测量方法为冗余式的，并且克服了单个传感器的不足。

所述控制单元可以从确定待供给至所述输送设备的层的数量m，其中，V表示容器容积，数量m为：a)m＝((M div V)–K)div n，或者b)m＝(((M div V)–K)divn)+1。根据方法的本实施方式，发送至输送设备的容器的数量可以稍微高于能够由剩余量的产品灌装的容器的数量，或者发送至输送设备的容器的数量可以稍微低于剩余量的产品能够灌装的容器的数量。

根据本实施方式的进一步的发展，方法具有如下特征：在所述情况a)中，从所述产品存储容器排出多余的产品，并且在所述情况b)中，从所述输送设备排出未被灌装的容器。因此，可以例如在经济方面的基础上决定处理掉多余的产品或从输送设备移除多余的容器哪个更合算并且可选地处理掉它们。

根据实施方式，方法具有如下特征：根据所述输送设备中的容器的数量(K)将容器供给至所述输送设备。以此方式能够实现容器到输送设备的受控制的移送。

此外，如果输送设备中容器的数量是K≥N，其中N为整数，则容器到输送设备的供给可以停止。如果超出了预定的数量N，则容器供给部件可以首先完全停止，并且输送设备能够继续操作直到其至少部分地空。

附图说明

图1示出了根据本发明的灌装系统的实施方式的示意图。

图2示出了灌装系统的另一实施方式的示意图。

图3a至图3e示出了根据本发明的方法的实施方式的示意图。

具体实施方式

图1示出了根据实施方式的灌装系统100。图示的该灌装系统被构造成线式灌装机并且包括与产品存储容器105连接的一个或多个灌装站110。灌装站110可以例如安装于合适的框架109，框架109中还可以配置从产品存储容器105至各灌装站110的供给线。尽管灌装系统100在这里示出为线式灌装机，但是其还可以被构造成转盘式灌装机(carouselfiller)。在此情况下，框架109可以被安装有灌装站110的旋转转盘代替。

在图示的实施方式中，额外设置了输送设备101，其将容器130供给至灌装站110。该输送设备例如可以包括将容器130供给至灌装站110的、诸如颈部把持保持器(neck-handling holder)或气体传送器等的传送带或保持器。输送设备101可以包括供给区域，在该供给区域中例如随机地在比较宽的传送带上传送多个容器130。如这里所示的，该区域可以在容器130的传送方向上变窄，使得容器130将会至少在其到达灌装站110的区域中时已经被单排化，并且接着能够分别被供给至灌装站。还能够想到输送设备101的其它实施方式。例如，可以设置借助于旋转星轮(rotary star)的传送器，尤其是当灌装系统被构造成转盘时。

输送设备连接有容器供给部件102。容器供给部件例如可以构造成可枢转的机器手122，其将具有容器的托盘121移送至输送设备101。被移送的托盘121可以接着借助于清扫设备被清空。托盘121或121'上可以设置有一层或多层容器，使得在每个托盘上能够输送数十个或数百个特别是罐的容器，例如500个罐。

另外，设置了控制单元180，其经由以虚线示出的连接与产品存储容器105、输送设备101、容器供给部件102和可选的灌装站110连接。根据本发明，控制单元108可以根据产品存储容器105的灌装高度控制容器供给部件102和可选的输送设备101。根据产品存储容器105中可供给的产品量以及输送设备上的容器的数量K，控制单元180控制通过容器供给部件102供给额外的容器。如果产品存储容器105中的剩余产品量小到其仅足够灌装输送设备上的容器130，则控制单元180将结束通过容器供给部件102进行新容器的连续供给。

另外，控制单元180可以直接连接到产品存储容器105中的传感器，所述传感器长期地或周期性间隔地测量产品存储容器105的灌装高度，并将对应的信号发送给控制单元。另外，或可选地，控制单元可以与灌装站110连接，并且分别测量递送的产品量和灌装过程的数量。在之前已知的产品存储容器的初始灌装高度和递送的产品量的基础上，控制单元由此能够计算有多少产品仍然收纳在产品存储容器105中以及用这些产品能够灌装多少容器。另外，控制单元180与输送设备或诸如计数器等的测量设备连接，其中，计数器能够对输送设备上的容器的数量进行计数。如果数量K大于或等于将要被仍然收纳在产品存储容器中的量为M的产品灌装的容器的量，则控制单元将停止通过容器供给部件102供给额外的容器层。接下来，仍然在输送设备101上的所有容器或几乎所有容器都能够被灌装，并且，当产品存储容器已经空了时，仅有少量容器可能需要被处理掉，或者在产品存储容器中仅有少量能够或将要被处理掉的剩余的产品。

图2示出了根据本发明的灌装系统200的另一实施方式。灌装站和产品存储容器以及输送设备101的特征在这里与根据图1的灌装站和产品存储容器以及输送设备101相比没有变化，因此将不再更详细地说明。根据本实施方式，输送设备包括一个或多个检验单元或检查单元。特别地，输送设备包括两个遮光器141和142，遮光器141和142对输送设备上的容器的到达数量以及排到各灌装站的容器的数量进行计数。供给至输送设备的容器和从输送设备移送至灌装站的容器在这里被计数，使得能够确定输送设备中的容器的总数量。各个容器在这里被从来自供给区域123的托盘121移送至输送设备，其中，沿容器传送方向观察时，供给区域123配置在遮光器的上游。在该处理的过程中，容器经过第一遮光器141并且能够由此被计数为已经移送至输送设备。在已经行进经过输送设备101足够远以便被移送至灌装站110之后，这些容器经过第二遮光器142并且被计数为已经移送至灌装站。因此，从供给的容器的总数量与已经被移送至灌装站的容器的数量之差得到在输送设备上的容器的数量。代替遮光器，还可以设置照相机等用于检测容器。

另外，或可选地，设置了检验容器的检验单元143。该检验单元例如可以是照相机，该照相机例如关于标签或打印图像或关于损伤对容器进行核查。检验单元在这里不限于照相机。还能够想到其它检验单元。

如果检验单元检查到容器例如由于其受损而不能满足需求，则可以经由合适的排出设备144将容器从输送设备101中排出。排出设备可以是例如能够使相应的容器远离传送带移动并且进入为此目的设置的箱子(bin)145中的推动器(pusher)。如果容器的传送是例如经由颈部把持方法中的保持器实现的，则容器和讨论中的保持器可以从实际的传送路径转移至替代路线上，或者容器可以掉到位于传送路径下方的箱子中。优选地，检验单元将给控制单元发送表示容器已经被从输送设备排出的信号。因此，即使已经排出了少数容器，也能够保证准确地知道仍然在输送设备中的容器的数量。根据本实施方式，从移送到输送设备的容器的总数量减去已被送至灌装站110的容器的数量再减去从输送设备排出的容器的数量，得到仍然在输送设备中的容器的数量。

如果产品存储容器是空的，则这里说明的排出设备144也可以用于排出仍然在输送设备中的容器。

图3a至图3e示出了根据本发明的方法的步骤的顺序，该方法使用例如根据图1或图2的实施方式之一的灌装系统，并且该方法用于灌装特别是罐的容器。在图3a中，产品存储容器105被灌装成大致如灌装高度351所示的样子。控制单元可以基于该灌装高度计算出利用产品存储容器中可供给的产品能够灌装多少个容器，但是，由于产品存储容器的灌装高度351在这里对应于足够对数量比输送设备101中的容器的数量K大得多的容器进行灌装的灌装高度，所以控制单元还可以控制通过容器供给部件102进行起初不受阻碍的额外容器的供给。

在图3b中，已经灌装了额外的容器，使得产品存储容器105中剩余灌装高度352。该灌装高度低于预定值350。该预定值例如可以对应于利用此量还能够灌装的容器的剩余数量。以示例方式，灌装高度350可以对应于允许灌装10000个额外容器的灌装高度。最迟从该灌装高度350起，控制单元计算还要通过容器供给部件102向输送设备101供给多少个容器。为了这个目的，控制单元首先计算在灌装高度352的情况下还能够灌装的容器的数量。原则上，从M除以V获得的商获得该数量，其中，M表示根据灌装高度352的剩余产品量，V表示每个独立容器的容积。因此，该值对应于还能够被灌装的容器的数量。为了确定还要通过容器供给部件向输送设备供给多少个容器，控制单元确定还能够被灌装的容器的数量和输送设备中的容器的数量K之间的差。例如，10000个能够被灌装的容器中的4500个可能已经位于输送设备101中，从而需要通过容器供给部件移送5500个额外的容器。由于仅部分地灌装容器是没有意义的，所以根据实施方式上述商是在没有任何余数的情况下确定的，即利用产品量M还能够灌装的容器的数量是通过M div N确定的。接着，从得到仍要通过容器供给部件移送至输送设备的容器层的数量m。该除法式还可以以没有任何余数的情况执行，使得整数个剩余层被作为控制信号发送给容器供给部件102。在该情况中，m对应于清空产品存储容器仍然需要的完整层的数量。如果容器的数量n为每层500个，则上述示例所获得的结果是容器供给部件还必须供给m＝11层。

根据实施方式，当灌装高度落到临界灌装高度350以下时，对待要供给至输送设备的剩余层的待要确定的数量m的确定可以只执行一次。然而，由于可能需要在容器被传送的过程中出于一些容器受损或不能令人满意的原因而排出这些容器，所以根据实施方式还可以例如以一分钟或两分钟的间隔周期性地进行计算，从而减少废品率。

还可以提供如下的可能性：仅将到达临界灌装高度作为信号发送给控制单元，并且在输送设备中的容器的数量K和排出了的以及灌装了的容器的数量的基础上确定仍然需要的容器的连续或周期性的计算。在此情况下，所需要的层的数量是从得到的，其中，A代表在已经到达临界灌装高度后排出的容器的总数量，B代表在已经到达临界灌装高度后灌装的容器的数量。

在图3c中，容器供给部件已经将最后一层容器移送至输送设备101。从这一刻起，仅输送设备上的容器会被供给至灌装站。由于之前已经通过控制单元计算的所需的容器或所需的层的量至少近似地对应于还能够用来自于产品存储容器的剩余量的产品灌装的容器的量，所以保证了图3c中剩余的量353将足以灌装仍在输送设备101中的所有容器。由于，为了计算仍然需要的层的数量m，在上述等式中没有余数的情况下进行除法式，所以计算出的数量m实际上将总是稍微小于或最多等于所需的层的实际数量。因此，适当考虑因为受损而在灌装之前要被排出的容器的数量，在使用所述控制方法时估计剩余产品将留在产品存储容器中，并且输送设备上的所有容器将被灌装。

如果是这样的情况下，输送设备101将在产品存储容器105中达到剩余产品的最小灌装高度354时变空，所有的容器130'将已被灌装并且将已经经过灌装站，并且剩下来的根据灌装高度354的剩余量的产品能够被处理掉，并且例如新的产品能够被灌装到产品存储容器105中。

当根据上述表达式、即m＝((M div V)–K)div n计算出仍然需要通过容器供给部件移送至输送设备的容器层的数量m时，达到该情况。则因为容器归因于缺陷而从输送设备排出而使得输送设备中的容器的数量减少，如果真的发生，在极端情况下，在本实施方式的情况下能够使用的容器的数量不足以保证产品存储容器105能够被排空。

但是，根据例如经济考虑，在产品存储容器105已经被完全排空时可以在输送设备101中留下剩余量的容器130”。当被装罐的产品的价值高于容器130时可能出现该情况。在该情况中，由控制单元按照m＝(((M div V)–K)div n)+1进行仍然需要的层数m的计算。在该情况下，用于清空产品存储容器仍然需要的层的数量被上舍入(rounded up)，这意味着在任何情况下通过容器供给部件供给至输送设备的容器的数量都要高于利用剩余产品量能够灌装的容器的数量。接下来，本实施方式例如允许对在灌装前被挑出作为排出废品的至少一些容器加以考虑，并出于经济原因对如下情况加以考虑：相比于处理掉剩余量的产品，可能更有利的是处理掉留在输送设备中的容器。如果在灌装高度落到临界灌装高度350以下时周期性地并且不止一次地进行仍然需要的层数m的计算，则本实施方式实现了在任何情况下都将会排空产品存储容器105，同时少数容器130”可能会留在输送设备101中并被挑出。

在任何情况下，根据图3d或图3e的用于通过控制单元180控制容器供给部件的实施方式保证了容器(图3e)或剩余产品(图3d)中的任一者的废品率将会为最小，尽管容器是成层地移送至输送设备101。在图3e的情况中，在例如发生类别变换并且将新的容器移送至输送设备以及将新的产品灌装到产品存储容器105中之前，可以例如通过图2中描述的排出设备排出剩余的容器130”。如果甚至在最后一个容器130'已经离开灌装站(图3d)之后在产品存储容器105中还留着产品量354，则剩余的产品量354能够经由合适的出口从产品存储容器105中排出，由此防止接下来的产品被原先的产品污染，尤其是在类别变换的情况中。

Claims (12)

1.一种饮料加工工业中的灌装系统(100)，其用于灌装容器(130)，所述灌装系统包括：至少一个灌装站(110)，其与产品存储容器(105)连接；输送设备(101)，借助于所述输送设备将容器传送至所述灌装站(110)；和容器供给部件(102)，其成层(121、121')地将容器供给至所述输送设备，

所述输送设备(101)上配置有能够确定所述输送设备(101)中的容器的数量K的计数器，

其特征在于，

所述灌装系统(100)设置有控制单元(180)，所述控制单元根据所述产品存储容器(105)中可用的产品量M以及所述输送设备(101)中的容器的数量K控制所述容器供给部件(102)，

所述控制单元(180)从n确定通过所述容器供给部件(102)供给至所述输送设备(101)的层的数量m，其中，V表示容器容积，数量m为：

a)m＝((M div V)–K)div n，或者

b)m＝(((M div V)–K)div n)+1，

在所述情况a)中，所述灌装系统包括出口，能够通过所述出口排出多余的产品，和/或

在所述情况b)中，所述输送设备包括排出设备，所述排出设备能够从所述输送设备排出多余的容器。

2.根据权利要求1所述的灌装系统，其特征在于，所述容器(130)是罐。

3.根据权利要求1所述的灌装系统，其特征在于，所述产品存储容器(105)中配置有一个或多个传感器，所述传感器用于周期性地或连续地测量所述产品存储容器(105)中可用的产品量M，所述传感器能够向所述控制单元(180)发送表示灌装高度的信号。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的灌装系统，其特征在于，所述输送设备(101)包括一个或多个检验单元(143)，所述检验单元能够检验所述输送设备(101)上的容器并且能够将容器从所述输送设备(101)排出。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的灌装系统，其特征在于，各容器层均包括n个容器，其中，n≥100。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的灌装系统，其特征在于，各层均为单层。

7.一种饮料加工工业中的容器灌装方法，其特征在于，通过控制单元(180)根据如下条件控制容器至将容器传送至灌装站(110)的输送设备(101)的供给：与所述灌装站(110)连接的产品存储容器(105)中可用的产品量M以及所述输送设备(101)中的容器的数量K，

所述控制单元从n确定待供给至所述输送设备(101)的层的数量m，其中，V表示容器容积，数量m为：

a)m＝((M div V)–K)div n，或者

b)m＝(((M div V)–K)div n)+1，

在所述情况a)中，从所述产品存储容器(105)排出多余的产品，并且/或者

在所述情况b)中，从所述输送设备(101)排出未被灌装的容器。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述容器是罐。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，各容器层包括n个容器，其中，n≥100，对于一容器类别，n是常数。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，对所述输送设备(101)中的容器进行检验，并根据结果排出容器。

11.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，通过一个或多个传感器连续地或周期性地测量所述产品存储容器(105)中的产品量M，并且向所述控制单元发送表示产品量的信号。

12.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述输送设备(101)中的容器的数量K将容器供给至所述输送设备(101)。