CN107207110A - 用于将饮用吸管施加到包装容器的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于将饮用吸管施加到包装容器的装置和方法。饮用吸管托架适于在沿着饮用吸管的长度方向从施加位置朝向离开位置移动时将所述饮用吸管朝向所述包装容器的壁保持。所述饮用吸管托架包括可旋转辊，所述可旋转辊具有旋转轴线，所述旋转轴线基本上垂直于所述饮用吸管的长度方向布置，并且所述辊适于接触所述饮用吸管旋转。

Description

用于将饮用吸管施加到包装容器的装置和方法
技术领域
本发明涉及用于将饮用吸管施加到包装容器的装置和方法。
背景技术
许多用于液体食品的包装容器以所谓的部分容量生产，打算直接从该包装饮用。这些包装中的大部分设置有固定于包装容器的一个侧壁的在保护封套内的饮用吸管。通常为平行六面体形状的包装容器由具有纸或纸板芯的、具有热塑性塑料层及可能有铝箔的层压材料制成。在该包装容器的一个壁上-最常见在顶壁上，在芯层中已经冲压出孔，而这个孔被层压材料的其他层覆盖，这样可以用伴随包装容器的饮用吸管穿透该孔，因此饮用包装中所装的饮料。
长期以来，已有一些机器，其将在饮用吸管的保护封套内的饮用吸管施加到被输送通过该机器的包装容器上。例如，在欧洲专利说明书EP-1 042 172中描述了这种机器，即饮用吸管施加器。该施加器的功能在于引导装有饮用吸管的连续饮用吸管封套带朝向驱动设备并围绕它。在该驱动设备附近，有将饮用吸管带分开为单个的封装在保护封套中的饮用吸管的装置，以及将该饮用吸管施加到该包装容器的一个侧壁上的装置，该包装容器在输送机上被移动通过该机器。在施加之前，封套饮用吸管设有固定点。例如，该固定点可以包括热熔化物，其是将饮用吸管封套粘接在合适的位置并在粘接剂已硬化时保持该饮用吸管封套的热熔化粘接剂。
如今，吸管施加器可以超高速运行，处理大约40000-50000个包装/小时。瑞典专利申请No.1451136-4描述了一种超高速吸管施加器。
使用吸管施加器的一个问题是，无论操作速度如何，都难以在输送包装容器通过吸管施加器的同时，用施加器件将吸管保持在包装容器的壁上的完全相同的位置处。如果施加器件和输送机(在该输送机上运输包装容器)变得不同步，甚至仅仅略微不同步，则吸管将错过其在包装壁上的位置，并且粘接剂将被涂抹。在大多数情况下，最终的结果将仅仅是不太有吸引力的包装容器，而且在最坏的情况下，吸管和包装容器之间的粘合强度大大降低，在搬运期间，吸管脱离包装容器的风险会增大。瑞典专利申请号1451542-3-3描述了一种方案，其中饮用吸管不相对于包装容器在输送方向的方向上(即在施加期间移动包装容器的方向上)移动。施加器件的移动被补偿，使得施加器件在施加期间将沿吸管长度方向跟随饮用吸管。
可能仍然存在的另一个问题是，在饮用吸管的长度方向上，饮用吸管相对于包装容器不合乎期望地移动。这种移动可能导致胶污染，并且将会有吸管未正确附着在包装容器上的风险。移动是由饮用吸管的封套与施加器件的接触面之间的摩擦引起的。
发明内容
本发明的一个目的因此是提供一种用于将饮用吸管施加到包装容器的装置，该装置改善吸管在合适位置的定位和保持。根据本发明的第一方面，该目的通过一种用于将饮用吸管施加到包装容器的装置来达到。所述装置包括适于将包裹在保护封套中的饮用吸管输送到拾取位置的驱动设备。所述装置还包括：第一输送机，其适于沿着包装容器运动方向以基本恒定的速度输送包装容器。所述装置还包括施加器件，该施加器件包括至少一个施加器臂，所述施加器臂包括适于载运饮用吸管的饮用吸管托架。所述至少一个施加器臂适于在所述拾取位置处从所述驱动设备拾取饮用吸管，并且利用所述饮用吸管托架将所述饮用吸管载运到施加位置，在该施加位置，所述饮用吸管适于与所述包装容器的壁接触，并且将所述饮用吸管进一步载运到离开位置，在该离开位置，所述至少一个施加器臂离开在所述包装容器上的所述饮用吸管。所述饮用吸管托架适于在沿着所述饮用吸管的长度方向从所述施加位置朝向所述离开位置移动时将所述饮用吸管朝向所述包装容器的壁保持，并且所述饮用吸管托架包括可旋转辊，所述可旋转辊具有旋转轴线，所述旋转轴线基本上垂直于所述饮用吸管的所述长度方向布置，所述辊适于接触所述保护封套和所述饮用吸管旋转。
在一种或者多种实施方式中，所述辊能旋转地通过轴颈安装在所述施加器臂的轴上并且由于来自所述保护封套和所述饮用吸管的摩擦而适于旋转。
在一种或者多种实施方式中，所述轴和所述辊之间的摩擦适于小于所述保护封套和所述辊的外接触表面之间的摩擦，其中所述保护封套与所述辊的所述外接触面之间的摩擦小于所述保护封套与所述包装容器的所述壁之间的摩擦，使得所述辊适于在接触所述封套和所述饮用吸管时开始旋转，并且使得所述饮用吸管不会相对于包装容器移位。
此外，在一种或者多种实施方式中，所述辊由具有低摩擦系数和高耐磨性的塑料材料制成。
在一种或者多种进一步的实施方式中，所述辊成形为轴对称的凹形圆柱，其适于用由两个端部凸缘限定的凹形中部载运所述饮用吸管。
在一种或者多种实施方式中，所述至少一个施加器臂具有基端点，该基端点布置成围绕旋转点偏心地、基本圆形地旋转，该旋转点连接到适于提供旋转速度的驱动单元。所述施加器臂包括加载弹簧(spring-loaded)的枢转点，所述施加器臂的至少外部部分能够围绕所述加载弹簧的枢转点旋转。所述外部部分包括所述饮用吸管托架。所述施加器件和所述第一输送机被布置成彼此之间相互关联，使得在所述施加位置处，在将所述饮用吸管朝向所述包装容器的所述壁施加时，所述施加器臂的外部部分将被迫围绕所述加载弹簧的枢转点旋转，从而产生将所述饮用吸管朝向所述包装容器的所述壁推的力。
根据本发明的第二方面，所述目的通过一种用于将饮用吸管施加到包装容器的方法来实现。所述方法包括以下步骤：通过驱动设备将包裹在保护封套中的饮用吸管输送到拾取位置。所述方法还包括以下步骤：通过第一输送机沿着包装容器运动方向以基本恒定的速度输送包装容器。所述方法还包括以下步骤：通过施加器件在所述拾取位置从所述驱动设备拾取具有封套的饮用吸管，所述施加器件包括至少一个施加器臂，所述施加器臂包括适于载运饮用吸管的饮用吸管托架。所述方法还包括以下步骤：利用所述饮用吸管托架将所述饮用吸管载运到施加位置，在该施加位置，所述饮用吸管适于与所述包装容器的壁接触，并且将所述饮用吸管进一步载运到离开位置，在该离开位置，所述至少一个施加器臂离开在所述包装容器上的所述饮用吸管。所述方法还包括以下步骤：在沿着所述饮用吸管的长度方向从所述施加位置朝向所述离开位置移动所述饮用吸管托架时利用所述饮用吸管托架将所述饮用吸管朝向所述包装容器的壁保持，所述饮用吸管托架是能旋转辊，所述能旋转辊具有旋转轴线，所述旋转轴线基本上垂直于所述饮用吸管的所述长度方向布置，并且所述辊被布置成接触所述饮用吸管旋转。
在一种或多种实施方式中，所述至少一个施加器臂具有基端点，该基端点布置成围绕旋转点偏心地、基本圆形地旋转，该旋转点连接到适于提供旋转速度的驱动单元。所述施加器臂包括加载弹簧的枢转点，所述施加器臂的至少外部部分能够围绕所述加载弹簧的枢转点旋转，所述外部部分包括所述饮用吸管托架。所述施加器件和所述第一输送机被布置成彼此之间相互关联，使得在所述施加位置处，在将所述饮用吸管朝向所述包装容器的所述壁施加时，所述施加器臂的所述外部部分将被迫围绕所述加载弹簧的枢转点旋转，从而产生将所述饮用吸管朝向所述包装容器的所述壁推的力。所述方法包括以下步骤：将所述饮用吸管托架沿所述包装容器运动方向从所述施加位置移动到所述离开位置，通过以下方式来保持在该方向上的速度等于所述第一输送机的所述恒定速度，从而将所述饮用吸管保持在所述包装容器的所述壁上的相同位置：使所述驱动单元的所述旋转速度加速或减速以补偿在所述包装容器运动方向上所述饮用吸管托架的速度变化，该速度变化是由于在所述包装容器运动方向上围绕所述旋转点的所述偏心旋转的速度分量和所述施加器臂的至少所述外部部分围绕所述枢转点旋转的速度分量的变化而导致的。
附图说明
现在将参照附图对本发明的一个优选实施方式在下文作更详细的说明，其中：
图1是平面图的示意图。
图2是根据本发明的装置的透视图的示意图。
图3是两个包装容器和输送机的俯视图的示意图。
图4是施加器件和一些包装容器的俯视图的示意图。
图5是饮用吸管托架和饮用吸管的示意图。
图6是施加臂的最外部分在施加位置和离开位置之间的三个位置中的示意图。
图7是包装容器、施加器臂和饮用吸管的侧视示意图。
图8是施加器件和第一输送机的运动路径的部分的示意图。
图9是施加器件的饮用吸管托架的实际运动周期。
图10是示出由施加器件进行的运动周期的时间和速度的曲线图。
附图仅示出了对理解本发明所必须的那些细节，而已经省略了对本领域技术人员所公知的该装置的其余部件。
具体实施方式
图1示出了装置100的一些中心部件。该装置包括驱动设备1，即所谓的供料轮。包裹在保护封套中的饮用吸管3的连续带2被向前移动到驱动设备1。饮用吸管3的带2经导向件(未示出)及在驱动设备1周围并使饮用吸管3的带2抵靠驱动设备1而保持的导向件4和5被向前移动。驱动设备适于通过驱动单元的第一电机(未示出)旋转，该第一电机例如伺服电机。伺服电机优选地布置成从驱动设备1移位，并经由带和/或嵌齿轮/齿轮(未示出)连接到驱动设备1的中心轴15。
驱动设备1在其圆周表面上具有若干凹槽6，每个凹槽6拟供一根饮用吸管3使用。在驱动设备1上的凹槽6的数目取决于饮用吸管3的厚度和设计，以及在带中的吸管之间的间距。在直的并可伸缩的吸管的常规带中，间距为例如15mm，而对于U形吸管，间距为例如22mm。
在驱动设备1的圆周表面上的每个凹槽6之间，设置有切口7。切口7用来接收分离器件8的使单个的饮用吸管3及其封套与带2分离的刀9。
用于分离饮用吸管3的分离器件8包括刀9，该刀9固定安装在刀架10上。刀架10通过轴颈安装在偏心轴11上。固定偏心轴11的盘12的中心轴由第一伺服电机通过与驱动该驱动设备1的带和/或嵌齿轮/齿轮相同的带和/或嵌齿轮/齿轮驱动。因此，分离器件8和驱动设备1机械地互连，而且驱动设备1的旋转和分离器件8的运动两者均由第一伺服电机驱动。此外，刀架10通过轴颈安装在轴向轴承13中，该轴承13固定地附接到围绕驱动设备1的中心轴15可转动地通过轴颈安装的杆14上。
装置100还包括将饮用吸管3施加到包装容器17的一个侧壁18上的施加器件16。该施加器件16包括两条施加器臂19。通过两条相互配合的施加器臂19，可使饮用吸管3更可靠且更有效地放置在包装容器17的一个侧壁18上得以实现。
两条臂19上下排列并经由支架20相连，支架20原则上可由施加器臂19的延伸段组成。支架20通过轴颈安装在具有相同偏心度的两个偏心轴21、22中。驱动设备1沿其圆周设有平行的切口(未示出)。施加器臂19被布置成在这些切口中以及在被布置在驱动设备和分离的吸管3之间的至少一个点处移动，以便能够拾取吸管3并将其运送到包装容器17的侧壁18。施加器件16由驱动单元的第二电机(未示出)驱动，该第二电机例如伺服电机。第二伺服电机通过带和/或嵌齿轮/齿轮驱动施加器件16。
装置100还包括经过驱动设备1的第一下部输送机23，其用于输送待被供应饮用吸管3的包装容器17。输送机23可由环形驱动带组成。图1中仅示出输送机的一部分。
驱动设备1、施加器件16和分离器件8被设计成使得其相对于输送机23可变地倾斜。以这种方式，其底表面支撑在水平输送机23上而前移的包装容器17以理想的倾角将饮用吸管3放置在侧壁18上。倾斜度取决于包装容器17的体积和饮用吸管3的尺寸和形状两者。示出整个装置100的图2示出了倾斜度。为了简化的目的，驱动设备1、分离器件8和施加器件16被示出为用虚线绘制的盒子24。示出了显示驱动设备1的中心轴15的倾斜度的轴线，并且还示出了具有以相似倾斜度施加的吸管的包装容器。
再次参见图1，设置为在操作期间连续旋转的驱动设备1是装置100中的中心单元。当被包裹在保护封套中的饮用吸管3的连续带2经由若干导向件(未示出)到达该装置100时，驱动设备1输送饮用吸管3，使其围绕驱动设备1的圆周表面旋转，通过分离器件8到达施加器件16。驱动设备1以取决于驱动设备1的圆周表面上凹槽6的数目的第一伺服电机的传动比转动。驱动设备1旋转一个分度，即针对通过驱动设备1的每个包装容器17的一个凹槽6。例如，对于直吸管3而言，驱动设备1可具有17∶1的传动比，而对于U形吸管而言，驱动设备1可具有12∶1的传动比。
在每个分离周期中，使在吸管3的封套内的吸管3与带2的剩余部分分离的分离器件8执行两种运动。一方面，刀9相对于驱动设备1作径向往复运动，并进入切口7内以便能从带2上分离1根饮用吸管3。另一方面，在分离周期进行期间，分离器件8必须随连续旋转的驱动设备1而运动。这两种运动通过轴11的偏心度和杆14围绕驱动设备1的轴15的交替枢转运动(逆时针和顺时针)同时实现。
一旦分离周期完成且刀9已将在其保护封套中的一根饮用吸管3从连续带2上切断，分离器件8即回到其初始位置，并开始新的分离周期。
第一输送机23相对于驱动设备1切向运动，并输送待被供应饮用吸管3的包装容器17经过驱动设备1。第一输送机23以与驱动设备1、分离器件8和施加器件16的速度同步的速度移动。在分离的吸管3由施加器件16拾取之前，它们的保护封套在其侧面之一上已设有固定点，优选为2个，固定点例如可由粘接剂(优选所谓的热熔化物)组成。这些固定点要粘接在适当位置，一旦热熔化物粘接剂凝固，即可使保护封套中的饮用吸管3抵靠在包装容器17的侧壁18而保持。
将饮用吸管3施加在包装容器17的侧壁18上的施加器件16借助于两个偏心轴21、22作圆周或者椭圆运动，从而使臂19朝向驱动设备1运动并夹住饮用吸管3来描述。通过旋转运动使饮用吸管3朝向包装容器17的侧壁18移动并通过固定点被保持在适当位置。通过第二伺服电机以及必需的传动比，现在施加器臂19以与输送机23(因此也和包装容器17)运动的速度相同的速度运动，在旋转运动使施加器臂19恢复回到它们开始新的施加周期的起始位置前，施加器臂19在其旋转运动中伴随包装容器17和输送机23一段短的距离。
将通过图2描述装置100的更多的部件。装置100包括用于感测正在第一下部输送机23上通过的包装容器17的包装容器感测装置28。感测装置28包括能够检测正在通过的包装容器的任何常规类型的传感器，该传感器例如光电池装置。感测装置28布置在驱动设备1的上游。光电池装置分成两个部分，所述两个部分在垂直于下部输送机23的输送方向的方向上对齐并相互面对。该两个部分如图2所示。
感测装置28定位在离施加器件16将吸管3施加到包装容器17上的位置固定的距离处。包装容器的通过向装置的控制器件(未示出)发送信号，该控制器件例如PLC，其将基于检测到包装容器正在下部输送机23上被输送来为驱动设备1、分离器件8和施加器件16的移动而定时。定时是通过使驱动单元的第一和第二伺服电机加速或减速来实现的并且以这种方式，一旦包装容器到达施加器件16，吸管将被施加在包装容器上的正确位置。因此，就感测装置28和控制器件而言，可以处理包装容器之间的任何距离，例如，如果连续的包装容器之间的距离不完全相同，或者两个连续的包装容器之间的距离甚至非常不同，则其仍然会运行，因为通过第一和第二伺服电机的加速或减速对于每个通过的包装容器的施加周期是单独定时的。
在图2中，为了简化的目的，驱动设备1、施加器件16、分离器件8和相关联的伺服电机等被示出为虚线的盒子24。图2进一步示出了为本发明的装置的部件的先前描述的第一输送机23和感测装置28。装置100还包括用于控制在连续的正被馈送到驱动设备1的包装容器17之间的间距(即，距离)的间距控制器件25。通过图3说明间距的定义。表示为P的间距是两个连续的包装容器17上的相似点之间的距离。在该图中，间距P是测量得到的从前导包装容器的后表面到尾随的或接连的包装容器的后表面的距离。
间距控制器件25布置在驱动设备1的上游，并且间距控制器件25包括包装容器减速装置26(例如，带式制动器)和第二上部输送机27。
在本实施方式中，属于带式制动器的减速装置26布置在感测装置28和第二上部输送机27的上游。该带式制动器在下部输送机23的每一侧上具有带26a、26b。带26a、26b以使得所述带适于与每个包装容器的两个相对的侧壁接触，并且使包装容器减速且以比输送机23的速度小的速度输送包装容器的方式与所输送的包装容器17在一定程度上平行运行。因此，带26a、26b适于对包装容器17产生比包装容器17和下部输送机23之间的摩擦力大的摩擦力。因此，包装容器将在下部输送机23上滑动并在带式制动器26中排队等候或排队。
第二上部输送机27布置在第一下部输送机23的一部分的上方，并且其适于通过支撑包装容器的顶表面来帮助输送包装容器。由于使用了用于驱动输送机的第三电机(未示出)，例如伺服电机，因此上部输送机还基于伺服电机速度来跟踪包装容器相对于施加器件的位置，以计算在包装容器通过施加器件之前的时间。上部输送机27包括适于靠压在包装容器的顶表面上的带30。上部输送机27被定位成使得当包装容器即将离开带式制动器26时将与包装容器接触。上部输送机27接触包装容器17的位置在感测装置28的上游。下部输送机23的包装容器输送表面与上部输送机27的带30的下端之间的距离等于包装容器的高度，并且可以调节以适应不同的包装容器尺寸。因此，优选上部输送机27相对于下部输送机23可移动。
间距控制器件25操作如下。第一下部输送机23和第二上部输送机27的速度被设为基本相等。带式制动器26的带26a、26b的速度被设定得较慢。因此，如上所述，包装容器17一旦到达带式制动器26就会排队等候。当包装容器17通过带式制动器26前移时，包装容器17将到达带式制动器26的下游端。包装容器刚好离开带式制动器26后，就将到达上部输送机27的上游端。然后，上部输送机23和下部输送机27将在带式制动器26的下游端“拾取”包装容器17，并使其速度变化到上部输送机23和下部输送机27的速度。由于带式制动器26的速度相比于上部输送机23和下部输送机27的速度较低，导致该“拾取”动作将在连续的包装容器17之间产生距离(间距P(图3))。包装容器17将继续前进到感测装置28处，感测装置28定位在离施加器件16将吸管3施加到包装容器17上的位置固定的距离处。控制器件将基于检测到包装容器来为驱动设备1、分离器件8和施加器件16的移动而定时，使得一旦包装容器到达施加器件16，吸管3将被施加在包装容器上的正确位置。这是为了适应可能自然存在的间距的变化。
设定间距设定点值Ps(未示出)。这是针对该装置所设计的容量(就速度和加速度而言)的理想间距。对于尺寸在装置的操作范围内的包装容器，无论包装容器的尺寸如何，间距设定点值Ps都相同。这意味着对于将通过该装置进行处理的所有包装容器，间距都将相同。使用固定的预设的间距，由于可以针对所述间距对结构进行尺寸设计并使其平衡，因而可以使装置中的振动显著地最小化。这在瑞典专利申请号1451136-4中被进一步描述。
驱动单元以大致恒定的速度被驱动，即具有最小的加速度变化，尽可能减少驱动单元的伺服电机的频繁的、相当大的加速度和减速度。伺服电机的速度由装置的控制器件设定，控制器件也控制驱动设备1、分离器件8和施加器件16以及输送包装容器的输送机的运动的同步。如果间距设置为80mm，则如果包装容器处于130mm的间距内，驱动单元将不会进入停止/待机模式(驱动单元的停止)。它会减速一些。
到目前为止，已经描述了装置100的一般功能。在下文中将参照图4-8更详细地描述施加器件16，还将更详细地描述施加器件16的运动。
如上所述，施加器件16包括成对的施加器臂19，成对的施加器臂19定向成上下放置并通过支架20连接。在图4中仅示出了最上面的施加器臂。支架20通过轴颈安装在两个具有相同偏心度的偏心轴21,22中。臂19的基点B通过轴颈安装在两个偏心轴的第一个21中，因此臂19将适于围绕旋转点C偏心地大致圆形地旋转。所述旋转点C连接到驱动单元，并且特别地连接到第二电机(未示出)，例如伺服电机。伺服电机在操作期间将提供旋转运动，使得臂19由于偏心轴而沿圆形路径运动。该运动使得施加器件利用其施用器臂19执行施加运动周期，其中施加器件在拾取位置从驱动设备1(图1所示)拾取饮用吸管3，并将其运送到包装容器17，该包装容器17在第一输送机23上经过。饮用吸管在施加位置与包装容器接触，并且施加器臂19跟随移动的包装容器一段距离，该距离从施加位置到离开位置，在该离开位置，施加器件离开饮用吸管3并返回到驱动设备1，以拾取后续的吸管3。
如上所述，成对的施加器臂19能够从驱动设备1拾取饮用吸管3。本实施方式中的驱动设备1是圆筒形的，并且在其封套中的饮用吸管3保持在外周表面上。吸管延伸部平行于圆筒形驱动设备1的轴向轴线a。驱动设备1旋转，以便使饮用吸管3向前移动到拾取位置A(在图1中示出)，在该位置，施加器臂19能够拾取饮用吸管3。为了使饮用吸管3向前移动，驱动设备1围绕轴线a(见图1)旋转一个分度。一个分度是对应于保持在驱动设备1上的两个连续的饮用吸管之间的圆周距离d的旋转。运动周期对应于旋转一个分度所需的运动。
在这个实施方式中，按每个分度向前移动一根饮用吸管3，并且使得可在拾取位置A处获得该饮用吸管3，在拾取位置A，施加器件16即施加器臂19可以拾取该饮用吸管3。旋转一个分度的时间取决于包装容器之间的间距P。由于第一输送机23的速度保持恒定，所以将另一包装容器置于对吸管施加适当的位置的时间段将取决于该间距。如上所述，连续包装容器之间的间距由感测装置28检测，并且驱动设备1的运动适于适应相应的间距。
每个施加器臂19包括两部分(见图4)，即第一部分19a和外部第二部分19b。第一部分19a包括基点B，如上所述，基点B通过轴颈安装在偏心轴21上。作为外部部分的第二部分19b处于可旋转地通过轴颈安装在第一部分19a中的第一端36中。围绕枢转点D进行旋转。第二部分19b具有远离第一端36的第二端40，第二端40具有用于载运吸管3的吸管托架42。饮用吸管托架42在这里显示出是非常简化的，并且更详细的描述将参照图5给出。围绕枢转点D的旋转被从第二部分19b的第一端36延伸到第一部分19a的压缩弹簧44施加弹力作用。第二部分19b可以围绕枢转点D沿顺时针方向旋转并压缩弹簧44。
饮用吸管托架42以及施加器臂19的第二部分19b的一部分在图5中更详细地示出。为了简化，省略了将饮用吸管覆盖在其内的保护封套。饮用吸管托架42由辊46形成。辊可旋转地通过轴颈安装在轴(未示出)上，该轴被牢固地附接到施加器臂19的第二部分19b的第二端40上。辊46通过常规的锁定构件(例如垫片)被固定在轴上。辊46是轴对称的，并且成形为凹形圆柱或线轴。它具有两个端部凸缘48和圆形凹形中部50。辊的中部50具有渐变的直径。中部50的直径从一个端部凸缘48向下平缓地减小到中部50的中间部分，其中直径在一定距离上是恒定的，然后直径再次增加直到另一端凸缘。因此形成的圆形凹形形状优选地对应于饮用吸管3的尺寸和直径。饮用吸管3也在图15中示出，并且可以看出，辊被形成为适合饮用吸管3，使得饮用吸管3可以通过辊46的凹形中部50载运。在图中还可以看出，辊46的旋转轴线R垂直于表示饮用吸管3的长度方向的轴线K(在图7中最佳地示出)。辊46可以例如由塑料材料制成，优选由具有低的摩擦系数的塑料材料制成，是自润滑的，具有高的耐磨性。这种材料的一个示例可以是高分子量或超高分子量聚乙烯(HMPE、UHMWPE)或高性能聚乙烯(HPPE)。轴例如由不锈钢或另一种金属材料制成。
饮用吸管将被定位在包装容器17的壁上的包装点44内。第一输送机23的速度(如标注vc的箭头所示)基本上是恒定的。因此，包装容器17将以相同的恒定速度vc移动。为了将饮用吸管3精确地保持在包装容器的壁上的包装点44处，施加器臂19的饮用吸管托架42的位移需要以完全相同的恒定速度移动。否则，吸管将沿着包装容器被拖动，并且粘接剂将被涂抹。此外，为了使吸管牢固地附着到包装容器上，施加器臂19需要通过对包装容器17施加轻微的压力来牢固地保持吸管3。
该压力被解决了，因为至少施加器件16的端部40的偏心圆形路径至少在理论上从施加位置(即，饮用吸管3和包装容器17之间的第一接触时刻)至离开位置与第一输送机23的线性路径L重叠。这由图8说明。包装容器沿线L输送，而施加器件16围绕旋转点C偏心移动，使得吸管托架42沿着圆形路径移动。然而，实际上，当在第一输送机23上存在包装容器，并且饮用吸管3与包装容器17的壁接触时，其不能继续跟随圆形路径，因为包装容器将防止这种情况。相反，包装容器推动饮用吸管托架42，并且由于加载弹簧的枢转点D，施加器臂19的第二部分19b顺时针旋转并压缩弹簧44。因此，用于朝向包装容器17的壁保持饮用吸管3的保持力由弹簧44产生。
施加器件的偏心圆周运动以及通过加载弹簧的枢转点D导致的第二部分19b的弹性使得在施加位置和离开位置之间产生饮用吸管托架42的变化的速度。因此，吸管3不会在沿着线L的整个运动中保持在包装点44处。
然而这已被解决，已经认识到，速度的变化有两个原因。第一个原因是施加器件围绕旋转点C偏心运动，第二个原因是弹簧改变了饮用吸管托架的运动。
图6示出了施加器臂19的外部部分19b处于三个不同的位置。图中最右侧的外部部分19b示出了外部部分19b的位置是在施加位置。图中最左侧的外部部分19b示出了外部部分19b的位置是在离开位置附近。由于第一部分19a的基点B和外部部分19b的枢转点D将围绕旋转点C进行相同的运动，因此为了简化起见，仅示出旋转点C和枢转点。在驱动单元的伺服电机旋转期间，枢转点D将沿着圆形路径偏心地移动，其显示为弯曲的虚线。在旋转期间，枢转点将相对于旋转点C形成旋转角度α(在图6中示为α1-α3)。当施加器臂19的外部部分19b围绕枢转点D旋转时，在外部部分19b的延伸部和通过旋转点C的虚拟虚线之间的角度β(图6中显示为β1-β3)将改变。附图标记vr示出了由伺服电机提供的运动的速度。可以理解，只有所述速度的水平分量cvr将与第一输送机23的水平速度vc对准。几何形状使得随着角度α增大到90°，vr的水平分量cvr将增大。此外，当角度α增大到90°以上时，vr的水平分量cvr将再次减小。在角度α处，速度vr的水平分量cvr将等于包装容器的速度vc，因为不存在速度vr的竖直分量。如果仅考虑上述情况，伺服电机的旋转运动将需要通过以下方式来补偿：从0°直到90°逐渐(或连续地)减小一些，然后在90°以上增加，以使包装点44与在饮用吸管托架42中的饮用吸管3保持对准。因此，伺服电机应连续或逐渐减速至90°，然后在90°以上加速以使vr的水平分量cvr恒定。但是由于外部部分19b围绕枢转点的旋转，所以有更多的要考虑。当施加器臂的外部部分19b围绕枢转点D开始旋转时，角度β(图6中显示为β1-β3)将减小。旋转将产生相对于饮用吸管托架42的速度贡献vs，其将具有与包装容器的速度vc方向相反的水平分量cvs。随着角度β减小直到角度α为90°，速度vs的水平分量cvs将减小。角度α和角度β相关。在角度α大于90°时，速度vs的水平分量cvs反而将增大。如果仅考虑围绕枢转点D的旋转，伺服电机的旋转运动将需要通过以下方式来补偿：从角度α＝0°到90°逐渐(或连续地)增大，然后在90°以上减小以保持包装点44与饮用吸管托架42中的饮用吸管3对准。
计算结果已表明，旋转速度vr的水平分量cvr将大于围绕旋转点D的速度vs的水平分量cvs。因此，净效应是驱动单元的伺服电机需要通过至少在施加位置F处减速来补偿，优选地在施加点F之前开始减速，并且在通过施加位置F之后继续一段时间。此外，在离开饮用吸管3时，至少在离开位置G处，伺服电机需要通过加速来补偿。
换句话说，饮用吸管托架42可以从施加位置F移动到离开位置G，从而保持包装容器运动方向上的速度，该速度等于第一输送机23的恒定速度vc。这通过以下方式来实现：加速驱动单元的旋转速度vr以进行补偿，使得包装容器运动方向上的围绕旋转点C的偏心旋转和施加器臂19的至少外部部分19b的围绕枢转点D的旋转的速度分量cvr，cvs的净差值(net balance)总是等于恒定速度vc。
伺服电机的减速和加速必须根据每个特定装置的条件和所需的准确度进行调整。
之前已经描述了如何通过伺服电动机补偿将饮用吸管3相对于输送方向保持在包装容器的壁上的相同位置。关于图7，现在将描述饮用吸管的移动如何在吸管的长度方向上被阻止。如已参照图2所描述的，驱动设备1、施加器件16、分离器件8和相关联的伺服电动机(如图2中的框24所示)相对于输送机23倾斜。因此，如图7所示，饮用吸管3将在包装容器17的侧壁上以角度θ定位，并且，因此实际上，施加器臂19将沿着饮用吸管的长度方向在施加位置F和离开位置G之间移动。输送机23的运动方向由箭头S表示。
如上所述，施加器臂19将沿着饮用吸管的长度方向(即沿着早先描述的轴线K)从施加位置F移动到离开位置G。每个具有垂直于轴线K的旋转轴线R的辊46将沿着与保护封套52接触的吸管3滚动。轴和辊46被设计成使得轴和辊之间的摩擦小于保护封套52和辊46的外接触表面之间的摩擦。此外，保护封套52与辊46的外接触面之间的摩擦应设计成小于保护封套52与包装容器17的壁之间的摩擦。以此方式确保辊46在接触饮用吸管3(即，封套52)时将开始旋转。因此，也在饮用吸管的长度方向上，阻止具有封套的饮用吸管相对于包装容器移位。因此，可以确保吸管3将准确地保持在先前描述的包装点44处。
应当理解，所使用的胶或粘合剂将高度影响包装容器壁和具有封套的吸管之间的摩擦。
从施加位置F到离开位置G，辊46将在包装容器上滚动大约几毫米的距离。
到目前为止，已经描述了施加器件从拾取位置A到离开位置G的运动。然而，这只是对于每个饮用吸管的由施加器件16执行的整个运动周期的一部分。整个运动周期可以分为两部分。在图9所示的运动周期的第一部分I中，施加器臂19从它们施加吸管的施加位置F运动到离开位置G，在离开位置G，它们离开在包装容器上的饮用吸管。运动周期的所述第一部分I对于第一输送机23上的连续包装容器是相等的，即第一部分I是“静态的”，即在装置的运行期间，它从一个包装容器到另一个包装容器不会改变。
在运动周期的第二部分II中，施加器臂19从离开位置G移回到施加位置F，以将饮用吸管施加到连续的包装容器上。第二部分II包括通过拾取位置A，使得施加器臂能够从驱动设备1(即，饮用吸管馈送轮)拾取后续的饮用吸管，并将其运送到施加位置F。与第一部分I不同，所述第二部分II在包装容器之间变化。因此，在调整其适合第一输送机23上的连续包装容器17之间的间距P的意义上，它是“动态的”。在理想情况下，连续的包装容器17的间距P等于设定点间距值Ps。如果连续包装容器的间距P比设定点间距值Ps短，则相比于设定点间距值Ps，从离开位置G回到施加位置F的运动需要更快地执行。另一方面，如果连续的包装容器的间距比设定点间距值Ps长，则需要执行较慢的运动。在施加位置F进行从第二部分II到第一部分I的转变，使得由驱动单元中的伺服电机提供的旋转速度vr等于施加速度va，加速度等于施加加速度aa。对于所有连续的包装容器，即对于每个运动周期，施加速度va和施加加速度aa将是相同的。在离开位置G处进行从第一部分I到第二部分II的转变，使得由驱动单元中的伺服电机提供的旋转速度vr等于离开速度vl，并且加速度等于离开加速度al。离开速度vl和离开加速度al对于所有连续的包装容器将是相同的，即对于每个运动周期将是相同的。
施加加速度aa是在施加位置F所需的加速度，使得饮用吸管托架42可以以等于第一输送机23的速度vc的速度运动。因此，在该时刻，加速度补偿，使得包装容器运动方向上的围绕旋转点C的偏心旋转和施加器臂19的至少外部部分19b的围绕枢转点D的旋转的速度分量cvr，cvs的净差值(net balance)等于恒定速度vc。施加速度va使得其在包装容器运动方向上的分量等于包装容器的速度vc，即等于第一输送机23的速度。
离开加速度al是在离开位置G所需的加速度，使得饮用吸管托架42可以以等于第一输送机23的速度vc的速度移动。因此，在该时刻，加速度补偿，使得包装容器运动方向上的围绕旋转点C的偏心旋转和施加器臂19的至少外部部分19b的围绕枢转点D的旋转的速度分量cvr，cvs的净差值(net balance)等于恒定速度vc。离开速度vl使得其在包装容器运动方向上的分量等于包装容器的速度vc，即等于第一输送机23的速度。
实现平缓运行的关键是限制急剧的或相当大的加速度。加速度的任何改变应尽可能平缓，因为急剧的加速度变化将导致设备100的不必要的振动和驱动单元的伺服电机中的不必要的应变。因此，如果检测到比设定点间距值Ps短的两个连续的包装容器17之间的间距P，则所述运动周期的所述第二部分II将通过以下方式来调整：从所述离开速度vl和所述离开加速度al平缓地加速，然后平缓地减速，使得在所述施加位置F，已经达到所述施加速度va和所述施加加速度aa。类似地，如果检测到比设定点间距值Ps长的两个连续的包装容器17之间的间距P，则所述运动周期的所述第二部分II将通过以下方式来调整：从所述离开速度vl平缓地减速，然后平缓地加速，使得在所述施加位置F，已经达到所述施加速度va和所述施加加速度aa。
运动周期的第二部分II的调整由前述的控制器件进行，该控制器件连接到驱动驱动设备1和施加器件16的驱动单元。
图10示出了施加器件16的说明性的示例性操作的时间和速度曲线图。三个不同的“动态”第二部分II1、II2和II3与在其间显示的“静态”第一部分I一起被示出。第一部分I中的速度未示出，并且之前被详细描述。在第一个第二部分II1中，在图中左侧，间距P等于设定点间距值Ps，时间为t。速度将以施加速度va开始，增大，然后减小，并以离开速度vl结束。在第二个第二部分II2中，间距P比设定点间距值Ps长，因此该第二部分II2的时间增加到t+。由于可用的时间范围较长，所以速度变化不会太急剧。速度仍然将以施加速度va开始，增大，然后减小，并以离开速度vl结束。在第三个第二部分II3中，间距P比设定点间距值Ps短，可用时间较短，为t-。速度仍然将以施加速度va开始，增大，然后减小，并以离开速度vl结束。然而，由于时间较短，因此需要比前两个第二部分II1、II2更急剧的速度变化。
本发明不应被认为是受限于上述的和附图所示的实施方式。对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离所附权利要求书的范围的情况下，可以构思许多修改方案。
例如，根据本发明的装置也可以用于施加其他物体，例如用于随包装17一起给消费者的勺子等。
在所描述的实施方式中，每个施加器臂19包括两个部分19a、19b，其中最外面的部件在枢转点D中可旋转地通过轴颈安装在另一个中。枢转点D中的旋转被压缩弹簧44施加弹力作用，以便向包装容器施加力，从而将饮用吸管牢固地保持在壁上。替代地，每个施加器臂19被制造成一体。然后，基点B也具有枢转功能。然后用扭簧使基点是加载弹簧的以能够对包装容器17施加力。

Claims (8)

1.一种用于将饮用吸管(3)施加到包装容器(17)的装置(100)，所述装置(100)包括
驱动设备(1)，其适于将包裹在保护封套(52)中的饮用吸管(3)输送到拾取位置(A)，
第一输送机(23)，其适于沿着包装容器运动方向以基本恒定的速度(vc)输送包装容器(17)，
施加器件(16)，其包括至少一个施加器臂(19)，所述施加器臂(19)包括适于载运饮用吸管(3)的饮用吸管托架(42)，所述至少一个施加器臂(19)适于在所述拾取位置(A)处从所述驱动设备(1)拾取饮用吸管(3)，并且利用所述饮用吸管托架(42)将所述饮用吸管(3)载运到施加位置(F)，在该施加位置(F)，所述饮用吸管适于与所述包装容器(17)的壁接触，并且将所述饮用吸管(3)进一步载运到离开位置(G)，在该离开位置(G)，所述至少一个施加器臂(19)离开在所述包装容器(17)上的所述饮用吸管(3)，其中
所述饮用吸管托架(42)适于在沿着所述饮用吸管(3)的长度方向(K)从所述施加位置(F)朝向所述离开位置(G)移动时将所述饮用吸管(3)朝向所述包装容器(17)的所述壁保持，并且
所述饮用吸管托架(42)包括能旋转辊(46)，所述能旋转辊(46)具有旋转轴线(R)，所述旋转轴线(R)基本上垂直于所述饮用吸管(3)的所述长度方向(K)布置，所述辊(46)适于接触所述保护封套(52)和所述饮用吸管(3)旋转。
2.根据权利要求1所述的装置(100)，其中所述辊(46)能旋转地通过轴颈安装在所述施加器臂(19)的轴上并且由于来自所述保护封套(52)和所述饮用吸管(3)的摩擦而适于旋转。
3.根据权利要求2所述的装置(100)，
其中所述轴和所述辊(46)之间的摩擦适于小于所述保护封套(52)和所述辊(46)的外接触表面之间的摩擦，
其中所述保护封套(52)与所述辊(46)的所述外接触面之间的所述摩擦小于所述保护封套(52)与所述包装容器(17)的所述壁之间的摩擦，使得所述辊(46)适于在接触所述封套和所述饮用吸管时开始旋转，并且使得所述饮用吸管不会相对于所述包装容器(17)移位。
4.根据权利要求1或2所述的装置(100)，其中，所述辊(46)由具有低摩擦系数和高耐磨性的塑料材料制成。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100)，其中所述辊(46)成形为轴对称的凹形圆柱，其适于用由两个端部凸缘(48)限定的凹形中部(50)载运所述饮用吸管。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100)，其中所述至少一个施加器臂(19)具有基端点(B)，该基端点(B)布置成围绕旋转点(C)偏心地、基本圆形地旋转，该旋转点(C)连接到适于提供旋转速度(vr)的驱动单元，其中所述施加器臂(19)包括加载弹簧的枢转点(D)，所述施加器臂(19)的至少外部部分(19b)能够围绕所述加载弹簧的枢转点(D)旋转，所述外部部分(19b)包括所述饮用吸管托架(42)，其中
所述施加器件(16)和所述第一输送机(23)被布置成彼此之间相互关联，使得在所述施加位置(F)处，在将所述饮用吸管(3)朝向所述包装容器(17)的所述壁施加时，所述施加器臂(19)的所述外部部分(19b)将被迫围绕所述加载弹簧的枢转点(D)旋转，从而产生将所述饮用吸管(3)朝向所述包装容器(17)的所述壁推的力。
7.一种用于将饮用吸管(3)施加到包装容器(17)的方法，所述方法包括以下步骤：
通过驱动设备(1)将包裹在保护封套(52)中的饮用吸管(3)输送到拾取位置(A)，
通过第一输送机(23)沿着包装容器运动方向以基本恒定的速度(vc)输送所述包装容器(17)，
通过施加器件(16)在所述拾取位置(A)从所述驱动设备(1)拾取饮用吸管(3)，所述施加器件(16)包括至少一个施加器臂(19)，所述施加器臂(19)包括适于载运饮用吸管(3)的饮用吸管托架(42)，
利用所述饮用吸管托架(42)将所述饮用吸管载运到施加位置(F)，在该施加位置(F)，所述饮用吸管适于与所述包装容器(17)的壁接触，并且将所述饮用吸管进一步载运到离开位置(G)，在该离开位置(G)，所述至少一个施加器臂(19)离开在所述包装容器(17)上的所述饮用吸管(3)，所述方法还包括以下步骤：
在沿着所述饮用吸管(3)的长度方向(K)从所述施加位置(F)朝向所述离开位置(G)移动所述饮用吸管托架(42)时利用所述饮用吸管托架(42)将所述饮用吸管(3)朝向所述包装容器(17)的所述壁保持，所述饮用吸管托架(42)是能旋转辊(46)，所述能旋转辊(46)具有旋转轴线(R)，所述旋转轴线(R)基本上垂直于所述饮用吸管(3)的所述长度方向(K)布置，并且所述辊(46)被布置成接触所述饮用吸管(3)旋转。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述至少一个施加器臂(19)具有基端点(B)，该基端点(B)布置成围绕旋转点(C)偏心地、基本圆形地旋转，该旋转点(C)连接到适于提供旋转速度(vr)的驱动单元，其中所述施加器臂(19)包括加载弹簧的枢转点(D)，所述施加器臂(19)的至少外部部分(19b)能够围绕所述加载弹簧的枢转点(D)旋转，所述外部部分(19b)包括所述饮用吸管托架(42)，其中
所述施加器件(16)和所述第一输送机(23)被布置成彼此之间相互关联，使得在所述施加位置(F)处，在将所述饮用吸管(3)朝向所述包装容器(17)的所述壁施加时，所述施加器臂(19)的所述外部部分(19b)将被迫围绕所述加载弹簧的枢转点(D)旋转，从而产生将所述饮用吸管(3)朝向所述包装容器(17)的所述壁推的力，所述方法包括以下步骤：
将所述饮用吸管托架(42)沿所述包装容器运动方向从所述施加位置(F)移动到所述离开位置(G)，通过以下方式来保持在该方向上的速度等于所述第一输送机的所述恒定速度(vc)，从而将所述饮用吸管(3)保持在所述包装容器(17)的所述壁上的相同位置：使所述驱动单元的所述旋转速度(vr)加速或减速以补偿在所述包装容器运动方向上所述饮用吸管托架(42)的速度变化，该速度变化是由于在所述包装容器运动方向上围绕所述旋转点(C)的所述偏心旋转的速度分量和所述施加器臂(19)的至少所述外部部分(19b)围绕所述枢转点(D)旋转的速度分量的变化而导致的。
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