CN107635908B - 盖定位的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
用于将盖(230,430,440,450,460)施加到容器(200)的方法和装置(100)包括:相对于第一容器(200)的颈部(220)布置第一盖(230,430,440,450),使得第一盖(230,430,440,450)的螺纹部分(240)面向第一容器(200)的互补螺纹颈部(228),并且使得第一盖(230,430,440,450)的对称轴线和第一容器(200)的颈部(220)的对称轴线对准;使第一盖(230,430,440,450)围绕其对称轴线旋转到预先记录的初始角位置;通过沿着其对称轴线使盖(230,430,440,450)朝向螺纹颈部(228)移动或反之亦然,以及通过沿与螺纹颈部(228)接合的方向旋转第一盖(230,430,440,450),将第一盖(230,430,440,450)施加到颈部(2250);以及记录第一盖(230,430,440,450)相对于其初始角位置的路径长度,在该路径长度之后第一盖(230,430,440,450)完全接合互补螺纹颈部(228)并到达颈部(220)的底部。如果第一盖(230,430,440,450)的记录的路径长度偏离预定值,则将第二盖的初始角位置调节到新的初始角位置。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于将盖施加到容器的方法和装置。
背景技术
很长一段时间以来,用于具有螺纹颈部的容器的螺旋盖在本领域是已知的。
通常,螺旋盖和颈部都由聚合物材料制成,包括一个或多个用于将盖拧到颈部上的互补螺纹部分。
在食品包装行业中,容器(特别是具有瓶状形状的包装容器)具有包装材料层合件的主体部分和包括螺纹颈部的聚合物材料的顶部是众所周知的。这种包装容器的实例是Tetra TopTM、Tetra EveroTM和Tetra Evero AsepticTM,其中后者另外包括铝箔形式的氧阻隔层,其作为包装材料层合件的一部分,用于使容纳在包装容器中的食品的储存时间更长。
纸材料幅材在与几种外部聚合物材料层合之后,被折叠并拼接以形成中空包装容器主体,包括螺纹颈部的顶部注射模制到主体上,该顶部可以与从前一段落所述的包装容器中可以看出的顶部具有不同的材料。在下一步骤中,盖施加单元将通常由聚合物材料制成的螺旋盖螺钉拧到包装容器的包括互补螺纹的螺纹颈部上。在随后的步骤中,包装容器的中空侧面填充有待容纳的食品,然后将容器的中空端折叠并密封。应该提到的是,在一个可能且已知的加盖过程的实现方式中,将包括注射模制的顶部的中空包装容器主体被进给到旋转鼓中并被旋转以面对螺旋盖保持器,同时在一定距离处将螺旋盖进给到螺旋盖保持架。当包装容器和螺旋盖保持器都被锁定在其径向位置时,螺旋盖被旋转地朝向包装容器的顶部移动并被拧到其颈部上。
经验表明,一小部分如此加盖的包装容器显示了盖和容器的颈部之间的不对准。然而,对于其他类型的容器也存在问题,其中顶部和主体部分由相同的材料(例如聚合物材料)制成。这种不对准造成容器密封不充分,颈部上和盖本身的螺纹部分损坏或容器容易打开的效果。具有这些偏差的容器需要丢弃。
可以看出,除了在申请人提交的未决申请中提及和处理的原因之外,错位问题的一个原因在于盖在其撞到容器的螺纹颈部上的螺纹的起点之前必须行进的路径长度。特别是在盖中的至少一个螺纹可能撞到容器颈部的螺纹部分上的两个螺纹中的任一个的起点时,倾斜施加的盖或倾斜的盖可能发生。
发明内容
根据本发明的一个解决方案是一种用于将盖施加到容器的方法,其包括:相对于第一容器的颈部布置第一盖,使得所述第一盖的螺纹部分面向所述第一容器的互补螺纹颈部,并且使得所述第一盖的对称轴线和所述第一容器的所述颈部的对称轴线对准。然后使所述第一盖围绕其对称轴线旋转到预先记录的初始角位置。此后,通过沿着其对称轴线使所述盖朝向所述螺纹颈部移动或反之亦然,以及通过沿与所述螺纹颈部接合的方向旋转所述第一盖,将所述第一盖施加到所述颈部。然后,记录所述第一盖的相对于其初始角位置的路径长度,在该路径长度之后所述第一盖完全接合所述互补螺纹颈部并到达所述颈部的底部。在所述第一盖的记录的所述路径长度偏离预定义的阈值的情况下,将第二盖的相对角位置调节到新的相对角位置。
以这种方式,如果所述路径长度从减小趋势改变到增加的路径长度,则这表明对于某个相对角已经达到某个临界值并且该相对角度应该被调节为与这个临界领域相距安全的角距离。使用根据本发明方法的解决方案可以减少由倾斜施加的盖引起的废弃容器的百分比。
根据本发明的解决方案的另一方面由一种用于将盖施加到容器的装置给出,所述装置包括:保持器,其被构造成用于相对于第一容器的颈部布置第一盖,使得所述第一盖的螺纹部分面向所述第一容器的互补螺纹颈部,并且使得所述保持器的第二对称轴线和所述第一容器的所述颈部的对称轴线对准。所述装置还包括:驱动单元,其被构造成用于使所述保持器并且因此使所述第一盖围绕其第二对称轴线旋转到预先记录的初始角位置,其中所述驱动单元还被配置为通过指示所述保持器沿与所述螺纹颈部接合的方向移动所述第一盖来将所述第一盖施加到所述第一容器的所述螺纹颈部。而且,所述装置包括处理单元,该处理单元被配置为记录所述第一盖相对于其初始角位置的路径长度,在该路径长度之后所述第一盖完全接合所述第一容器的所述螺纹颈部并到达颈部的底部。此外,所述处理单元还被配置为在所述第一盖的记录的所述路径长度偏离预定义值的情况下,指示所述驱动单元将用于第二盖的所述保持器的所述相对角位置调节到新的相对角位置。
因此,使用根据本发明的装置,可以实现由于前面提到的盖施加问题引起的废弃容器的显著减少。
附图说明
图1示出了用于将盖施加于透视图中看到的容器的装置的一个实施方式。
图2a以顶视图示出了盖和容器的一部分,其中盖在第一初始角度。
图2b以透视图示出了来自图2a的盖和容器。
图2c以剖视图示出了来自图2a的盖和容器,其中更详细地示出了盖的螺纹部分和容器的互补螺纹颈部。
图3a以透视图示出了容器的盖和顶部,其中盖在第二初始角。
图3b以透视图示出了来自图3a的盖和容器。
图3c以剖视图示出了来自图3a的盖和容器,其中更详细地示出了盖的螺纹部分和容器的螺纹颈部。
图4a-4d根据本发明的方法的一个实施方式示出了针对要拧到容器上的盖的一系列的递增的初始角度,以便找到安全的初始角度。
图5示出了显示由盖直到盖完全封闭容器的颈部时行进的路径长度作为盖的初始角度的函数的图。
图6示出了说明用于将盖施加到容器的颈部的方法的一个实例的流程图。
具体实施方式
以下将参考附图更详细地描述本发明的实施方式,以使本领域技术人员能够实现本发明。然而,本发明可以以许多不同的形式实施,并且不应被解释为限于本文所阐述的实施方式。最终,本发明仅受所附专利权利要求的限制。此外,在附图中示出的特定实施方式的详细描述中使用的术语不旨在限制本发明。
图1示出了用于将盖施加到容器的颈部的示例性装置100。在该示例中,容器是所谓的包装容器,其中主体部分由包装材料幅材制成,顶部由聚合物材料制成。然而,应当注意,权利要求书中呈现的解决方案也适用于其他类型的容器,其他类型的容器中的主体部分和顶部部分可以由相同的材料(例如聚合物)制成。此外,这里应当提到的是,一旦将包装层合材料幅材切割并制造成中空包装容器主体,并且一旦将包括螺纹颈部的聚合物部分注塑在包装容器的顶部上,则将这种制造的容器送往装置100。装置100包括可围绕轴线A-A旋转的鼓130并且鼓130包括用于接收包装容器的管状开口132。此外,装置100包括剥离器单元(stripper unit)110,其将包装容器从鼓130进给到加盖站,在加盖站,盖被施加到包装容器的螺纹颈部。剥离器单元110然后使包装容器远离加盖站120移动并将新的包装容器放置在那里。当新的包装容器被进给到加盖站120时,盖施加单元140沿B-B轴线向下移动并沿着图1中的箭头方向沿C-C轴线向前(向前是指朝向鼓130)移动以从盖搬运单元(未示出)拾取螺旋盖。盖在活塞(未示出)上被进给到盖保持器或卡盘150中。螺旋盖保持器的径向位置被连接到盖保持器150的处理单元160记录。然后,螺旋盖施加单元140沿着A-A轴线向后移动(即,远离鼓轮130移动)、沿着B-B轴线和箭头方向的轴线向上移动,以将保持螺旋盖的盖保持器150定位在加盖站120中的包装的前面。处理单元160指示用于盖保持器150的驱动单元(未示出)将卡盘以及从而将螺旋盖旋转到预先记录的位置。最后,螺旋盖施加单元140使盖保持器150旋转,同时朝向盖保持器150移动包装容器。以这种方式,保持在盖保持器150中的盖被拧到包装容器的螺纹颈部上。一旦拧紧步骤已经完成,剥离器单元110将如此封闭的包装容器从加盖站120移动到包装填充步骤,在包装填充步骤,在与盖端相对的端部上中空的包装容器被填充食品,并且在包装填充步骤,包装容器的开口端被折叠在一起并密封。同时,将新的包装容器进给到加盖站120,并且盖施加循环全部再次开始。在盖施加过程的最后步骤期间,处理单元监视盖从其初始角位置直到其完全封闭容器的螺纹颈部并到达颈部的底部时行进的角度路径长度。然后,处理单元160指示盖保持器150的驱动单元将其初始旋转位置调节到新的旋转位置,直到已经超过针对路径长度的某个阈值,或者直到路径长度从递减的路径长度改变到递增的路径长度。这将在图5和6的描述中更详细地解释。
图2a-2c示出了盖230和容器200的将被盖230封闭的顶部。盖230包括具有标记238的底部232和与底部232接触的凸起的环形部分234。盖230还包括一个或多个螺纹240,使得盖230可以用于封闭容器200的包括互补螺纹部分224的颈部220。在该具体示例中,盖230包括位于盖230的面向容器200的颈部220的内部的底部232上的三个标记238。三个标记238定位在距盖230的中心一定的径向距离处,并彼此之间相隔大约120°的角度。每个标记238与盖200上的螺纹240的起点径向对准,这意味着在该示例中,盖230包括三个螺纹。此外,该示例显示了容器200,其被示为包装容器,由主体210(主体210的一部分被示出)以及由顶部212和包括与盖230的螺纹240互补的互补螺纹部分224的颈部220组成的顶制成。图2b中显示的情况发生在盖230已经被进给到盖保持器(未示出)之后,并且发生在当盖保持器已经将盖230移动到一定的位置时,在该位置处,盖230的对称轴线(S-S)和容器200的颈部220的对称轴线(T-T)对准。这就是在容器朝向盖移动之前并且在盖保持器已经开始使盖230朝向容器200的颈部220旋转之前的情况。
盖230的这个位置可以被设定为其初始角位置,其中角度λ1被测量为在X-Y平面中在盖螺纹的起点和X轴之间的角度。在图2b所示的情况下,盖230的初始角位置λ1是30°。由于相对于该初始角位置测量盖230围绕其对称轴线S-S的任何进一步的角度旋转,所以相对初始角位置可以被定义为λR1=0°。现在,当将盖230将被施加到容器200时,通常具有颈部220的加高了的(raised)容器200通过图1所示的剥膜器单元朝向盖230进给。通常,盖230上的一个或多个螺纹必须在互补螺纹颈部240上行进一定的路径长度,直到它们封闭容器200并且直到盖230已经到达容器200的颈部220的底部228为止。可以测量路径长度为盖围绕其对称轴线S-S从其初始位置直到盖230已经到达容器200的颈部220的底部228时的角位移即该路径长度取决于盖的螺纹何时撞到容器200的颈部224上的互补螺纹的起点226。如果盖螺纹240的起点立刻撞到容器200的颈部224上的互补螺纹的起点226,则会导致路径长度比在盖螺纹240在距其起始点一距离处撞到互补螺纹部分的情况下的路径长度更短。
图3显示了如图2所示的相同的盖和容器,因此在此不再重复相同的附图标记。在该示例中,盖230已经从其相对初始角位置λR1=0°移动到新的相对角位置λR2=60°,即盖230已经相对于相对初始角旋转了60°。因此,新的角位置的绝对值为λR2=90°。这种调节将导致从相对初始起始角度λR1=0°的情况路径长度减小或增加的改变。这个新的路径长度将取决于盖螺纹240撞到容器的颈部220上的互补螺纹的起点226的位置。如图5中的图所示,测得的路径长度的突然变化可能表明盖施加过程中存在问题的区域。
图4a-4d显示了盖的相对初始起始角度λR的变化对行进的路径长度的影响。在图4a中,对于第一盖430选择相对起始角度λR1=0,在这种情况下,假设相对起始角度λR1与在保持器的盖进给位置期间由处理单元记录的第一盖430的初始起始角度相关。虽然用于向容器的颈部施加盖的每个装置针对相同的相对起始角度可以具有不同的路径长度并因此导致倾斜施加的盖的“临界”相对起始角度可以变化,这里我们假设起始角度λR1=0°在“安全区域”内。还应该提到的是,临界起始角度不仅取决于每个单独的装置,还取决于盖的尺寸和类型。
在图4b中,选择相对起始角度λR2=40°,这意味着第二盖从第一盖430的初始角位置调节了+40°。从图中已经清楚了第二盖430的路径长度将缩短,因为螺纹240中的一个的起点将较早地撞到螺纹颈部228上的互补螺纹的起点。
在图4c中,针对第三盖450选择相对起始角度λR3=80°。在这种情况下,第三盖450上的螺纹240之一的起点可能将错过螺纹颈部228上的第一互补螺纹的起点,并因此接合第二互补螺纹。因此,相对起始角度处于一个区域中,在该区域,在第三盖450施加到容器的颈部期间第三盖450的螺纹中的一个螺纹也可以将其自身定位在容器的颈部上的两个螺纹之间,从而形成倾斜施加的盖。在这种情况下,相对起始角度λR3=80°将再次导致较长的路径长度处理单元将检测到改变至更长的路径长度,并指示驱动单元将相对起始角度λR3调节到安全值,在这种情况下,相对起始角度λR3可能距第一盖430的初始起始角度介于+/-45°到+/-60°之间。
在图4d中,对于第三盖450选择相对起始角度λR4=120°,导致第四盖460的路径长度的减小,因为其是与针对第一盖的相对起始角度λR1=0°的情况相同的情况。我们在这里假定,在图4a-4d所示的所有情况下,盖具有三个螺纹,其中每个螺纹的起点彼此具有120°的角度间隔。
图5显示了在实际盖施加装置上执行的模拟图,其示出了作为盖的起始角度λ的函数的行进的路径长度的依赖性。这个模拟中的盖有三个螺纹,每个螺纹的起点分开120°的角距离。本示例中的路径长度被计算为以相同起始角度λ施加的一组10个盖的标准偏差。可以看到盖行进的路径长度随着初始角度在间隔λ=0°-70°内增加而稳定减少。然后,盖行进的路径长度突然跳跃表示盖的螺纹已经“错过”容器颈部上第一个互补螺纹的起点,并且行进了路径长度从而撞到容器的螺纹部分上的下一个螺纹的起点。通常在这里倾斜盖发生,并且必须丢弃这些容器。这里应该提到的是,图4中的图是特定于在图1-3的实施方式中使用的盖和容器的颈部的类型。然而,由于本发明不限于具有特定数量的螺纹的仅一种类型的盖,也不限于有具有互补螺纹的特定颈部的一种类型的容器,所以该图可以示出针对其他这样的盖的初始角λ和行进的路径长度之间的不同关系。
图6显示了说明根据本发明的方法的示例性实施方式的流程图。
在步骤600,启动盖施加装置,例如图1中的装置100,以生产加盖的容器。
此后,在步骤610,启动涉及几个子步骤的盖施加程序。为了方便起见,这些子步骤以概括的方式描述,因为它们不是本发明的基本部分。这里也应该提及的是,盖施加方法不仅限于一个具体的装置,因为所附权利要求中限定的本发明的一般原理可以在任何盖施加装置上实现,其中盖的螺纹和容器的上面要施加盖的带有螺纹的颈部之间的对准是一个问题。
回到步骤610中提到的施加程序,盖保持器,例如图1中的装置100中的盖保持器150,从装置的进给单元接收未知方位的盖,并旋转盖保持器并因此旋转盖直到盖与进给单元的工具接合。盖和工具可以具有互补的凹部和突起,使得盖和工具之间存在接合点。然后可以通过处理单元(例如处理单元160)来登记接合的角位置,以供稍后在盖施加步骤中使用。在这个子步骤之后,盖方位是已知的。在接合之后,盖保持器的驱动单元指示驱动器保持器沿远离与进给单元的工具的接合的方向旋转,并且将工具保持器移动到盖施加位置。在图2b和3b所示的这个位置,盖面向容器的颈部,使得它们的对称轴线对准。此外,处理单元指示盖保持器的驱动单元将盖保持器旋转到实现与进给单元的工具接合的先前登记的位置。
步骤620处的该位置被定义为盖的相对初始角位置λR1=0°。在这个位置未知的是相对于容器的上面将要施加盖的颈部上的螺纹的角位置的盖上的螺纹的角位置。
尽管这个角位置不是直接确定的,但是盖直到其碰到容器的颈部的底部必须行进的路径长度是容易测量的。该路径长度取决于盖螺纹碰到容器的螺纹颈部上的互补螺纹的起点的位置。
此外,如图5中已经描述的,对于具有三个螺纹的特定尺寸的示例性盖和具有三个互补螺纹的颈部,其中每个螺纹的起点被分开120°的角度,存在显著地影响路径长度的临界相对起始角度,该临界相对起始角度位于λR=60°和λR=70°之间,其中存在这样的风险,即,一个或多个盖螺纹撞到容器的螺纹颈部,使得它们撞击颈部上的两个不同螺纹之间的点,并且盖因此倾斜地施加到容器上,从而导致废弃的容器。
为了检测该临界相对起始角度,处理单元指示该装置以相同的相对起始角度λR=0°施加一定数量的盖。
因此,在步骤630,处理单元指示装置使用初始角位置或相对初始起始角度λR=0°来施加10个盖,并且确定路径长度即盖必须行进以便到达容器的颈部的底部的角距离。这实际上由处理单元计算为路径长度在该相对起始角度λ处的标准偏差。然而,其他计算方法也是可能的。
在步骤640,处理单元将登记的路径长度与预定义的阈值进行比较。该阈值对于不同类型的盖以及从机器到机器可以变化,并且可以由操作者设置。在该具体示例中,阈值被选择为阈值标准偏差并且设置为(两个连续起始角度的路径长度差为120°)。为了从相对起始角度λR在60°到70°之间发生的路径长度的跳跃具有安全余地,安全相对角度被选择为45°。如果该实施例中的路径长度差被确定为长于45°,则处理单元指示驱动单元旋转盖保持器,从而将盖从该临界区域旋转到安全的起始角度,即旋转到消除或最小化具有倾斜盖的容器的起始角度。
在该具体示例中,处理单元在步骤650指示驱动单元旋转盖保持器,从而将盖从前一相对起始角度旋转-60°,使其在安全侧。对于其他盖尺寸和类型以及其他机器,此值可能不同。
此后,装置将接下来的10个盖施加到容器的相应颈部,并再次检查路径长度的标准偏差是否高于预定义的阈值。
由于起始角度、路径长度和阈值可能已经改变,因此图6中的示例性方法可以在每次盖尺寸发生改变时由操作者启动。
然而,这也可以在来自处理单元的指令下由装置自动完成,处理单元可以具有针对每个盖尺寸和类型的阈值路径长度的数据库,以便考虑盖尺寸和类型改变。此外,根据应用,角度增量和具有相同起始角度的盖的数量可以由操作者根据应用进行修改。
这里应该说明的是,本发明应被解释为受仅在此描述的仅作为说明性示例的示例性实施方式的限制。本发明最终仅受所附权利要求的范围的限制。
Claims (15)
1.一种将盖施加到容器的方法,其包括:
-相对于第一容器的颈部布置第一盖,使得所述第一盖的螺纹部分面向所述第一容器的互补螺纹颈部,并且使得所述第一盖的对称轴线和所述第一容器的所述颈部的对称轴线对准;
-使所述第一盖围绕其对称轴线旋转到预先记录的初始角位置;
-通过沿着其对称轴线使所述盖朝向所述螺纹颈部移动或反之亦然,以及通过沿与所述螺纹颈部接合的方向旋转所述第一盖,将所述第一盖施加到所述颈部;
-记录所述第一盖相对于其初始角位置的路径长度,在该路径长度之后所述第一盖完全接合所述互补螺纹颈部并到达所述颈部的底部;以及
-在所述第一盖的记录的所述路径长度偏离阈值的情况下,将第二盖相对于所述初始角位置的相对角位置调节到新的相对角位置。
2.根据权利要求1所述的方法,其中按远离所述第一盖的所述初始角位置调节预定值将所述第二盖的所述相对角位置调节到所述新的相对角位置。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,在将所述第一盖施加到对应的容器的颈部之后的多个盖之后,执行所述第二盖的所述相对角位置的所述调节。
4.根据权利要求3所述的方法,其还包括以预定义的增量旋转角度步长调节继所述第一盖之后的所述多个盖的所述相对角位置。
5.根据权利要求4所述的方法,其中所述预定义的增量旋转角度步长包括距前一盖的相对角位置10度的步长。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法,其中所述阈值是记录的所述路径长度的标准偏差。
7.根据权利要求6所述的方法,其中所述阈值标准偏差距前一盖的所述初始角位置+/-60°。
8.一种用于将盖施加到容器的装置,其包括:
-保持器,其被构造成用于相对于第一容器的颈部布置第一盖,使得所述第一盖的螺纹部分面向所述第一容器的互补螺纹颈部,并且使得所述保持器的对称轴线和所述第一容器的所述颈部的对称轴线对准;
-驱动单元,其被构造成用于使所述保持器并且因此使所述第一盖围绕其对称轴线旋转到预先记录的初始角位置,所述驱动单元还被配置为通过指示所述保持器沿与所述螺纹颈部接合的方向移动所述第一盖来将所述第一盖施加到所述第一容器的所述螺纹颈部;
-处理单元,其被配置为记录所述第一盖相对于其初始角位置的路径长度,在该路径长度之后所述第一盖完全接合所述第一容器的所述螺纹颈部并到达颈部的底部,
其中所述处理单元还被配置为在所述第一盖的记录的所述路径长度偏离预定义的阈值的情况下,指示所述驱动单元将用于第二盖的所述保持器的所述相对角位置调节到新的相对角位置。
9.根据权利要求8所述的装置,其中,所述驱动单元还被构造成用于将所述保持器从盖进给位置移动到盖施加位置。
10.根据权利要求9所述的装置,其中所述盖施加位置是所述保持器的所述对称轴线和所述第一容器的所述颈部的所述对称轴线对准的位置。
11.根据权利要求9或10所述的装置,其还包括进给单元,所述进给单元被构造成当所述保持器处于所述盖进给位置时将所述第一盖进给到所述保持器中。
12.根据权利要求9或10所述的装置,其中所述驱动单元进一步被构造成旋转所述第一盖,直到所述第一盖与承载所述第一盖的进给单元接合。
13.根据权利要求12所述的装置,其中所述处理单元还被配置为用于将在所述盖与所述进给单元接合期间所述保持器的角位置和因此所述盖的角位置登记为所述初始角位置。
14.根据权利要求8所述的装置,其中所述处理单元还被配置为用于指示所述驱动单元使所述保持器围绕所述对称轴线旋转,以便在所述第一盖的所述路径长度偏离所述预定义的阈值的情况下将第二盖的所述相对角位置调节到新的初始位置。
15.根据权利要求14所述的装置,其中所述处理单元还被配置为指示所述驱动单元将所述第二盖的所述相对角位置调节了距离所述第一盖的所述初始角位置预定角度值。
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