CN107922060A - 一种用于将盖施加于容器上的施加单元 - Google Patents

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阿勒斯桑德洛·祖科蒂
毛里其奥·蒙特里斯
费德里科·萨尼彻里
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Abstract

一种用于将盖(1)施加到容器(10)的颈部(9)的施加单元包括：‑输送装置，其用于使所述容器(10)沿前进方向(F)上的路径前进；‑成组的施加头(23)，每个施加头(23)被布置成将盖(1)旋拧到相应的颈部(9)上；‑移动装置(26)，其用于沿所述前进方向(F)移动所述成组的施加头(23)，使得每个施加头(23)沿着所述路径的一部分耦合到相应的颈部(9)。所述移动装置(26)被配置成作用于支撑所述成组的所述施加头(23)的共同的支撑元件(24)上，以便沿着所述前进方向(F)同步地移动所述施加头(23)。

Description

一种用于将盖施加于容器上的施加单元
技术领域
本发明涉及一种用于将盖施加到容器上的施加单元，特别是将盖施加到用于包装可倾倒食品的密封容器上的施加单元。根据本发明的施加单元特别适合于将盖施加到已经模制在片状包装材料上的颈部上，所述片状包装材料进而适于被折叠、用可倾倒的食品填充并且被密封以形成容器。
背景技术
如已知的，许多可倾倒食品例如果汁、UHT(超高温处理)牛奶、酒、蕃茄酱等等都是在由已杀菌的片状包装材料制成的容器中销售。
该类型容器的典型示例是被称为Tetra Brik Aseptic(注册商标)的用于液体或可倾倒食品的平行六面体形状的容器，其是通过折叠和密封层合带状包装材料而制成。
该包装材料具有多层结构，其基本上包括：用于刚度和强度的基体层，其可包括纤维材料(例如纸)层，或矿物填充的聚丙烯材料层；和多个可热密封塑料材料层合层，例如聚乙烯膜，其覆盖基体层的两侧。
在用于如UHT牛奶之类的长期储存产品的无菌容器的情况下，包装材料还包括气体屏障材料层(例如铝箔或乙基乙烯醇(EVOH)膜)，其叠置在可热密封塑料材料层上，该气体屏障材料层进而覆盖有形成容器的最终接触食品的内表面的另一可热密封塑料材料层。
这种容器通常是在全自动包装机上生产，向该包装机进给包装材料幅材，包装材料幅材是在包装机上灭菌，例如通过施加化学灭菌剂(如过氧化氢溶液)进行，一旦灭菌完成，将灭菌剂从所述包装材料表面除去，例如通过加热蒸发除去。然后将以这种方式杀菌的包装材料幅材保持在封闭的无菌环境中，并纵向折叠和密封以形成竖直管。
将该管填充经杀菌的或经杀菌处理的食品，并沿着等距间隔的截面密封并随后切割以形成枕形包，这些枕形包然后被机械折叠，以形成相应的成品(例如基本上平行六面体的)容器。
可替代地，该包装材料可以被切割成坯件，坯件在成型主轴上成型为容器。这些容器用食品填充并进行密封。这类容器的一个示例是以商标名Tetra Rex(注册商标)公知的所谓的“屋顶形”包装。
为了打开上述容器，已经提出了各种解决方案，包括由塑料材料制成并且主要包括倾倒嘴的可重新封闭的开启装置，所述倾倒嘴限定贯通的倾倒开口并且安装到容器的壁中的孔。
当制造开启装置时，倾倒嘴的开口由与倾倒嘴一体连接并且可以沿着通常的圆形撕开线从其上拆卸下来的封闭元件密封。封闭元件在与包装材料相同的高度上延伸，以密封容器的壁中的孔。封闭元件在朝向盖的一侧上具有整体的突出的拉环，拉环的自由端被使用者拉动以沿着撕开线将封闭元件从倾倒嘴分离，从而打开倾倒开口。更具体地说，拉环在倾倒嘴的内部并在离倾倒嘴预定的距离处延伸。
也可以将开启装置的封闭元件直接固定在包装材料中的预层压孔上，该预层压孔即仅在基体中形成并由包括阻气材料层的其它层压层覆盖的孔。
在这两种情况下，可移动的(例如，螺旋的或者铰接的)盖随后被安装到倾倒嘴，以在外部封闭倾倒嘴。
根据另一解决方案，开启装置的封闭元件与在倾倒嘴内延伸的突出部分一体成型，并且焊接到盖上。盖具有焊接到突出部分的盘形焊接促进元件，从而当从倾倒嘴移除盖时，突出部分和封闭元件保持附接到盖上。
在任何情况下，使容器成型、在填充机中填充和密封。当从填充机中出来时，每个容器都有限定倾倒嘴的颈部。颈部由相应的封闭元件封闭，并从容器的顶壁突出。
填充机的下游设置有施加单元，该施加单元用于施加盖到容器的颈部。
施加单元包括：输送器，容器沿着该输送器被推进；分配单元，其在容器通过输送器被推进的同时释放盖到相应的颈部；和封盖单元，其将盖拧(screw)到颈部上。封盖单元包括成对的带。每个带具有基本上平行于另一个带的主动分支的主动分支。这些主动分支沿相反的方向移动并与盖的径向相对部分相互作用，以便旋转该盖并将盖旋拧到颈部上。
已知的施加单元的缺点在于它们不是非常精确的。这些带实际上可能会被磨损，从而影响盖的定位和旋拧力矩。
已知的施加单元借助于带和盖之间的摩擦来施加盖。因此，已知的施加单元的性能取决于设置和由操作者进行的调节和微调。因此，已知的施加单元可能不是可靠的，特别是在生产速率高的情况下。
此外，已知的施加单元不是很灵活。换言之，在其上必需施加盖的容器的大小和形状被改变的情况下，需要进行主要的重新设置。
此外，由于带与盖的径向相对的部分相互作用，因此已知的施加单元只适合用于施加圆形或基本上圆形的盖。
发明内容
本发明的一个目的在于改进用于施加开启装置的盖到容器的施加单元。
另一目的在于增强用于施加开启装置的盖到容器的施加单元的精确性，而不会过度地使施加单元的机械结构复杂化。
另一目的在于提供能够施加盖到具有不同形状和尺寸的容器的施加单元，而无需对该施加单元进行主要的重新配置。
另一目的在于提供能够施加盖(其还具有非圆形的形状)的施加单元。
进一步的目的在于提供能够以非常高的生产速率施加盖到容器的施加单元。
根据本发明，提供了一种用于施加盖到容器的颈部上的施加单元，所述施加单元包括：
-输送装置，其用于使所述容器沿前进方向上的路径前进；
-成组的施加头，每个施加头被布置成将盖旋拧到相应的颈部上；
-移动装置，其用于沿所述前进方向移动所述成组的施加头，使得每个施加头沿着所述路径的一部分耦合到相应的颈部；
其中，所述移动装置被配置成作用于支撑所述成组的所述施加头的共同的支撑元件上，以便沿着所述前进方向同步地移动所述施加头。
通过在容器的一部分路径上提供跟随容器的施加头，可以避免基于摩擦的施加系统。因此，即使在较高的生产率下，也可以避免所述基于摩擦的系统的磨损和不正确的调整所带来的缺点，从而提高了施加单元的精度和可靠性。另外，由于不再需要使用基于摩擦的系统，所以根据本发明的施加单元可以被制成能够施加非圆形的盖。
此外，由于施加头由共同的支撑元件支撑，所以当需要改变容器的形状和/或尺寸时，仅通过作用于共同的支撑元件就能够容易地执行施加单元的重新配置。
在一实施方式中，每个施加头包括至少两个抓握元件，两个抓握元件用于与盖接合并将盖旋拧到对应的颈部上。
抓握元件使得盖能够被稳定和精确地处理，以便成功地旋拧到相应的颈部上。
此外，抓握元件也可以被设计成处理在平面图中具有非圆形形状的盖，例如设置有从每个盖的侧壁突出的附件的盖。
附图说明
将参考附图来更好地理解和实施本发明，附图示出了本发明的示例性和非限制性实施方式，其中：
图1是意图被施加到容器的颈部上的盖的透视图；
图2是显示图1的旋拧到对应的颈部上的盖的放大的剖视图；
图3是示出了图2的盖和颈部的在使用者将盖从相应的容器去除时的透视图；
图4是示出用于将盖施加到容器的对应的颈部的设备的透视图；
图5是放大的透视图，示出了处于工作配置中的图1的设备的两个施加头和两个焊头；
图6是类似于图5的视图，示出了处于不同工作配置中的施加头和焊头；
图7是放大的正视图，示出了图5的处于工作配置中的施加头的细节；
图8是放大的平面仰视图，示出了耦合到盖的图7的施加头的两个抓握元件；
图9是类似于图5的视图，示出了处于另一种工作配置中的施加头和焊头；
图10是放大的正视图，示出了图9的处于工作配置中的焊头的细节；
图11是放大的平面仰视图，示出了图9的处于工作配置中的焊头的两个抓握构件；
图12是放大的平面仰视图，示出了处于图6的工作配置中的图11的抓握构件。
具体实施方式
图1示出了旨在被施加到容器颈部上的盖1。盖1包括端壁2，端壁2可以被成形为盘状，特别是圆盘状。盖1还包括附接到端壁2的可以是大致圆筒形的侧壁3。侧壁3围绕盖1的轴线延伸，而端壁2横向延伸，特别是垂直于盖1的轴线延伸。
侧壁3设置有一个或多个内螺纹4，该内螺纹4能够与容器颈部上获得的相应的螺纹接合。侧壁3可以在外部设置有多个滚花5，从而让使用者更容易抓握盖1。
两个附件6从侧壁3的外表面在直径上相对的位置处突出。
例如可以是盘状的焊接促进元件7被锚定到端壁2的内表面，即锚定到在使用中面对容器颈部的表面。
盖1可以包括与端壁2一体形成的环形肋8，其从端壁2向盖1的内部轴向突出。环形肋8限定用于接收焊接促进元件7的底座。
焊接促进元件7由不同于端壁2并永久地连接到端壁2的多层片状元件限定。特别地，焊接促进元件7包括导电材料层(例如，铝箔)和至少两个覆盖该导电材料层的两侧并且限定焊接促进元件7的相应的相对面的可热密封的塑料材料层，例如聚乙烯薄膜。焊接促进元件7的表面通过在由导电材料制成的层中感应电流时产生的热而焊接到端壁2上。
如图2所示，盖1旨在被施加到容器10的颈部9上，特别是用于包装可倾倒食品的密封容器的颈部上。颈部9被包括在开启装置中，所述开启装置包括固定到形成容器10的包装材料上的倾倒嘴11。颈部9具有基本上圆筒形的管状形状并围绕轴线A延伸。颈部9限定了倾倒开口12，容器10的内容物可以由用户通过倾倒开口12倾倒。在围绕轴线A延伸的颈部9的外表面上，设置有一个或多个外螺纹13，其能够与盖1的内螺纹4接合。因此，盖1可以可去除地耦合到颈部9上。当盖1旋拧到颈部9上时，盖1的轴线与颈部9的轴线A重合。
倾倒开口12最初由封闭元件14封闭，封闭元件14在撕裂线15处一体地连接到倾倒嘴11，封闭元件14可以沿撕裂线15从倾倒嘴11脱离。
倾倒嘴11和封闭元件14一体地形成在形成容器10的包装材料的容纳部分16上，而盖1与倾倒嘴11和封闭元件14分开形成，然后装配到倾倒嘴11和封闭元件14上。倾倒嘴11和封闭元件14可以通过在将包装材料转变成容器10之前模制熔化的塑料材料(特别是通过注塑操作)而成型在包装材料上。
容纳部分16可由在形成容器10的包装材料中制成的所谓的预先层压的孔限定，即，由穿过包装材料的基体层制成并且由包装材料的一层、两层或更多层覆盖的孔限定，该一层、两层或更多层密封该孔。在一替代实施方式中，容纳部分16可以简单地由穿过形成容器1的包装材料的整个厚度制成的孔限定，所述孔旨在由倾倒嘴11和封闭元件14密封。在另一个实施方式中，容纳部分16可以由固定到包装材料的其余部分以密封孔的贴片来限定，在该案例中，该孔穿过包装材料的整个厚度形成。封闭元件14与延伸穿过倾倒开口12的突出部分17一体成型。突出部分17旨在在将盖1旋拧到颈部9上之后焊接到焊接促进元件7。
突出部分17可以包括用于接触焊接促进元件7的环形主体18以及用于将环形主体18连接到封闭元件14的两个或更多个支腿19。在示出的示例中，支腿19彼此径向相对。
容器10在填充机中形成、被填充和密封，并且在离开填充机时已经设有倾倒嘴11、封闭元件14和突出部分17。之后，如下面将更详细地描述的那样，施加头将盖1旋拧到颈部9上。然后通过在焊接促进元件7的导电层中感应电流，将盖1的焊接促进元件7焊接到突出部分17上。该电流使焊接促进元件7的面向颈部9的可热密封层熔化，由此将焊接促进元件7永久地接合到突出部分17上。
在使用中，容器10的第一次打开通过使盖1相对于倾倒嘴11围绕轴线A旋转而获得。在使用者在盖1上开始施加旋转时，支腿19沿着旋转方向弯曲，由此在撕裂线15的给定点处对封闭元件14施加拉动作用力。换言之，由于支腿19，因而施加在盖1上的扭矩转变成在封闭元件14上的拉动作用力，封闭元件14在沿着撕裂线15的两个给定点处开始与倾倒嘴11分离。
通过继续旋转盖1，盖1完全从倾倒嘴11拧下。如图3所示，封闭元件14沿着撕开线15从倾倒嘴11完全分离，并且保持附接到盖1。此时，使用者可以通过倾倒开口12倒出容器10的内容物。
使用者然后可以使用盖1如往常所期望的那样通过将盖1旋拧到颈部9上或者相应地从颈部9拧下盖1再次封闭或打开容器10。
图4示出了用于将盖1施加到相应的容器10上的施加单元或设备20，所述容器10已经在被设置在设备20上游的填充机中被形成、填充并密封。
在所示的实施方式中，每个容器10具有大致的平行六面体和倾斜的顶壁，即相对于容器10的底壁倾斜的顶壁。换言之，当容器10的底壁搁置在水平表面上时，顶壁相对于平行于底壁的水平面倾斜。
在另一未示出的实施方式中，每个容器10具有大致的平行六面体和基本平行于底壁的顶壁。
通常，设备20可以与具有不同形状和/或尺寸的容器10一起工作。
设备20包括未示出的输送装置，输送装置用于沿前进方向F，特别是沿着直线路径推进容器10。输送装置可以包括线性输送机，例如带式输送机或辊式输送机。输送装置可以被配置为沿着前进方向F连续地推进容器10。
在输送装置的上游，可以设置排序装置，以便将容器10以彼此间隔预设的距离排列，即以具有预设间距的顺序排列。因此确保容器10在进入设备20时规则地间隔开。
设备20还包括分配单元21，分配单元21用于将盖1供给到沿着前进方向F前进的容器10的颈部9。分配单元21可以包括滑动件(slide)22和未示出的用于将盖1供给至滑动件22的供给单元。滑动件22相对于沿前进方向F输送容器10的输送装置倾斜，使得滑动件22和输送装置之间的距离在沿着前进方向F移动时减小。
在滑动件22的下端设置有分配开口，该分配开口配置成松散地保持一个盖1。
当沿前进方向F前进的容器10到达滑动件22时，容器10的颈部9与由分配单元20的分配开口保持的盖1相互作用，并从该分配单元去除盖1。换言之，盖1被下面的容器10的颈部9从位于滑动件22下游的分配开口剥离。因此，在滑动件22的下游，盖1位于颈部9上，但不是完全旋拧到颈部9上。
设备20还包括成组的施加头23，施加头23用于将盖1施加到相应的容器10上，特别是通过将每个盖1旋拧到容器10的对应的颈部9上来实现。
在所示的实施方式中，成组的施加头包括沿着前进方向F顺序布置的两个施加头23。然而，成组的施加头还可以包括不同于两个的多个施加头23，例如三个、四个或更多的施加头23。每个施加头23被布置成将盖1旋拧到相应的颈部9上。
施加头23由共同的支撑元件24支撑。支撑元件24可以一体成型，或者可以由多个相互连接以便在使用中像单件一样利用的部件组装而成。
在所示的示例中，支撑元件24被成形为背板，多个突出壁从该背板延伸，以限定多个凹部25，每个凹部25中部分地容纳施加头23。然而支撑元件24可以具有与附图中所示的形状不同的形状。
将施加头23装配到支撑元件24上，使得两个连续的施加头23之间的距离等于沿前进方向F前进的两个连续的容器10之间的距离，即与容器10的间距相等。
移动装置26被设置用于沿着前进方向F移动成组的施加头23，使得每个施加头23沿着前进方向F在下部容器10的路径的一部分上被耦合到下部容器10。换言之，移动装置26使得施加头23能沿着容器10的路径的一部分跟随容器10，沿着该路径的一部分，施加头23与容器10相互作用。施加头23因此能够与使容器10沿前进方向F前进的输送装置沿着输送装置的路径的上述部分同步地移动。
移动装置26可以包括可以连接到齿轮箱28的马达27，马达27被布置用于驱动皮带轮30，皮带29缠绕在皮带轮30上。皮带29进一步缠绕在从动皮带轮31上。皮带29具有用于驱动支撑元件24并平行于前进方向F延伸的主动分支。
设置成对的引导杆32，每一个引导杆32都与与前进方向F平行地延伸，成对的引导杆32用于在支撑元件24沿前进方向F移动时引导支撑元件24。特别地，未示出的滑动元件能够沿着引导杆32滑动。支撑元件24相对于滑动元件固定。
未示出的一个或多个连接板固定在皮带29上。连接板相对于上述滑动元件固定。
马达27被配置成用于使皮带轮30沿两个相反的旋转方向旋转，使得可以平行于前进方向F向前或向后驱动皮带29。
当皮带29的主动分支平行于前进方向F移动时，如上所述，相对于皮带29固定的支撑元件24与皮带29一起移动。因此，由支撑元件24支撑的施加头23沿前进方向F向前或向后移动。特别地，当施加头23沿着前进方向F向前移动时，施加头23能够跟随相应的容器10，使得每个施加头23在相应的颈部9上施加盖1。施加头23在与相应的容器10分离之后，可以沿着前进方向F向后移动，从而返回到施加头23可以开始与新的容器10相互作用的起始点。
移动装置26因此使施加头23同步地移动，这意味着施加头23通过移动装置26沿前进方向F一起移动。换言之，施加头23通过移动装置26同时移动并且沿着前进方向F移动相同的程度。
在未示出的实施方式中，移动装置26可以包括相对于支撑元件24固定的齿条。马达27具有耦合到与齿条啮合的齿轮或小齿轮的轴，以便平行于前进方向F向前或向后移动齿条。
更一般地，移动装置26可以包括能够将马达27的轴的旋转转变成相对于支撑元件24固定的线性可移动元件的线性运动的任何传动装置。
如图5至图8所示，每个施加头23包括成对的抓握元件33，抓握元件33用于与盖1相互作用以将其旋拧到颈部9上。施加头23的抓握元件33由连接到杆36的支撑部件35支撑。每个施加头23还包括用于驱动抓握元件33的驱动装置34。驱动装置紧固到支撑元件24上。驱动装置34直接连接到杆36上以便移动支撑部件35并因此同时驱动两个抓握元件33。
特别地，驱动装置34能够使杆36平行于其纵向轴线滑动，从而使支撑部件35以及因此使抓握元件33在平行于颈部9的轴线A的方向上移位。抓握元件33因此可以朝着盖1移动以被拧紧，或者替代地远离已经旋拧到相应的颈部9上的盖1移动。为此，驱动装置34可以包括线性马达。
驱动装置34进一步被配置成使杆36并且因此使支撑部件35和抓握元件33围绕在使用中与颈部9的轴线A重合的杆36的纵向轴线旋转。
当杆36朝向容器1移动时，通过使支撑部件35围绕杆36的纵向轴线旋转，抓握元件33沿着螺旋线运动，从而将盖1旋拧到颈部9上，如将在下文更详细描述的。
如图7和8所示，每个抓握元件33包括用于接触盖1的端壁2的邻接平面38。邻接平面38例如在抓握元件33的主要部分39上获得，其在平面图中可以是近似半圆形的。
每个抓握元件33还包括旋拧部分40，该旋拧部分40从邻接平面38朝容器10突出，即远离支撑部件35突出。旋拧部分40由两个主动表面41界定，每个主动表面41能够与盖1的附件6相互作用。在所示的示例中，主动表面41基本上是平坦的，并且每个主动表面41位于平行于颈部9的轴线A的平面中。
旋拧部分40进一步由两个接合表面42限定，每个接合表面42介于主动表面41之间。接合表面42可以成形为圆筒形表面的部分，特别是彼此同轴的圆筒形表面的部分。
每个抓握元件33包括例如T形的引导部分37，引导部分37可在形成在支撑部件35中的相应形状的底座内滑动。引导部分37从主体部分39的面突出，主体部分39的该面与主体部分39的另一面相对，旋拧部分40从该主体部分39的该另一面突出。
施加头23的抓握元件33可在图6和8所示的接合位置P1和图5和7所示的分离位置P2之间移动。在接合位置P1，抓握元件33彼此靠近，使得旋拧部分40的主动表面41可以与盖1的附件6相互作用，以便围绕颈部9的轴线A旋转盖1。在分离位置P2，抓握元件33彼此远离，使得旋拧部分40布置在附件6的外部并且不能与附件6相互作用。
当从分离位置P2移动到接合位置P1或从接合位置P1移动到分离位置P2时，抓握元件33沿着垂直于颈部9的轴线A的方向彼此朝向对方移动或彼此远离对方移动。引导部分37滑入支撑部件35的底座中，从而保持抓握元件33沿着其行程从接合位置P1被引导到分离位置P2，反之亦然。
提供气动装置以用于将抓握元件33从接合位置P1移位到分离位置P2，反之亦然。气动装置包括气动回路，在气动回路内，气动流体(例如压缩空气)可以流动。气动回路包括限定在杆36内的中空的导管，该导管与支撑部件35内部设置的腔室流体连通。来自该腔室的气动流体作用在抓握元件33的引导部分37上以便使抓握元件33在接合位置P1与分离位置P2之间移位。
在使用中，驱动装置34沿着平行于颈部9的轴线A的方向朝向盖1移动抓握元件33，直到邻接平面38抵靠盖1的端壁2，如图7所示。抓握元件33从该位置再稍微朝向盖1移动，以便将朝向容器10的力(即压缩力)施加在盖1上，从而使盖1能正确地定位在颈部9上。因此抓握元件33在盖1上施加调平作用力，以便确保盖1的端壁2垂直于颈部9的轴线A，即确保盖1和颈部9被同轴地布置。
这有助于将盖1正确地施加到颈部9上，这可能是关键的操作，如下所述。
当盖1在分配单元21中被容器10剥离时，可能发生盖1没有被正确地定位在颈部9上的情况。例如，盖1可能搁置在颈部9上处于倾斜位置，其中盖1的轴线相对于颈部9的轴线A倾斜。
这种情况可能会恶化，因为容器10不是刚性容器，而是由柔性包装片材制成，并且具有在不同容器之间的相对大的容差内变化的尺寸。此外，容器10的硬度不如玻璃瓶或罐的硬度高。因此，容器10需要小心处理，以确保它们不被设备20损坏。
另外，颈部9可以相对较软，特别是如果直接模制在片材包装材料上的话。由于这个原因，颈部9可能是略微椭圆的，而不是完美的圆形。
在这种情况下，在开始将盖1拧在颈部9上之前，由抓握元件33在盖1上施加的压缩力可以使盖1适应颈部9，由此使得盖1随后能够更容易地拧紧在颈部9上。
需要强调的是，在开始拧紧盖1之前，在盖1上施加的调平作用力是在受控的条件下进行的，使得颈部9不被损坏。为此，使用包括在驱动装置34中的线性马达是特别有用的，因为线性马达使得能够容易地控制所施加的力。
在邻接平面38在盖1上施加使得盖1能在颈部9上被调平的压缩力的同时，抓握元件33仍处于分离位置P2。在调平盖1之后，抓握元件33通过与其相关联的气动机构而彼此朝向对方移动，使得它们可以到达接合位置P1。
需要强调的是，在接合位置P1中，抓握元件33之间的距离没有短到足以使得旋拧部分40能与颈部9的侧壁3相互作用，因为旋拧部分40的接合表面42不与侧壁3接触。盖1通过旋拧部分40的作用在附件6上的主动表面41拧紧。
因此，在抓握元件33彼此靠近以便到达接合位置P1之后，抓握元件33可能需要围绕杆36的轴线旋转一定角度，以使得每个旋拧部分40的主动表面41与盖1的附件6接触，如图8所示。在这一点上，旋拧部分40实际上与附件6接合并且可以有效地旋转盖1。
由于为了使盖1旋转，抓握元件33与从侧壁3突出的附件6接合，所以可以补偿盖1和杆36之间的可能的错位。
特别地，抓握元件33可以首先在与使得能将盖1旋拧到颈部9上的旋转方向相反的旋转方向上旋转盖1，即首先沿通常是逆时针方向的拧开方向旋转盖1。这使得盖1能够如此定位，使得盖1上的内螺纹4的起始点与颈部9上的外螺纹13的起始点对准。这使得更容易将盖1旋拧到颈部9上。
抓握元件33现在沿着拧紧方向旋转，并且同时朝向容器10移动，使得盖1被旋拧到颈部9上。
在所示的盖1包括附件6的实施方式中，盖1沿拧紧方向旋转，直到附件6已经到达预定位置，特别是到达相对于颈部9的预定角度位置。此时，盖1被正确地旋拧到颈部9上，并且可以被抓握元件33释放。换言之，对控制附件6的位置的位置控制被用于确定使得盖1能旋拧到颈部9上旋拧操作的结束。
该位置控制通过与驱动装置34相关联的位置传感器(尤其是编码器)而成为可能。传感器使得能够确定杆36的角度位置，并因此确定抓握元件33的角度位置。
在未示出的实施方式中，施加头23可被配置成将不包括附件6的盖1，即由圆柱形侧壁3界定的盖1施加到容器10上。
在这种情况下，为了将盖1旋拧到相应的颈部9上，抓握元件33作用在盖1的侧壁3上，即直接抓握围绕盖1的轴线限定盖1的圆柱形表面的一部分。当预先设定的旋拧力施加在盖1上时，旋拧作用终止。换言之，不是通过控制盖1的位置来确定旋拧操作何时完成，而是通过控制施加在盖1上的旋拧力来确定旋拧操作的结束。这可以通过控制由抓握元件33施加在盖1上的扭矩来实现。因此可以避免由于过度的旋拧力而对盖1和/或颈部9的损坏。
通过使抓握元件3在接合位置P1和分离位置P2之间移动的气动机构，经由控制作用在抓握元件33的引导部分37上的压力，可以容易且精确地控制在使盖旋转时施加到盖1上的力。
因此，损害盖1和/或颈部9的风险大大降低。
设备20还包括多个焊头43，焊头43用于将盖1感应焊接到从封闭元件14突出的突出部分17上。特别地，每个焊头43被配置成在焊接促进元件7的导电层中产生电流，该电流使焊接促进元件7的面向封闭元件14的可热封层熔化。因此，该可热封层粘附到突出部分17，突出部分17因此永久地附接到盖1上。
焊头43沿着使容器10沿前进方向F前进的输送装置布置在施加头23的下游。焊头43因此在施加头23已经将盖1旋拧到容器10上之后与容器10相互作用。
焊头43的数量可以等于施加头23的数量。在所示的示例中，提供了两个焊头43，但是这个条件不是必需的，并且焊头43的数量也可以不同于两个。
两个连续的焊头43之间的距离等于沿前进方向F前进的两个连续的容器10之间的距离。类似地，最后的施加头23与第一焊头43之间的距离等于两个连续的容器10之间的距离。
焊头43能够沿前进方向F前后移动，即，能够与使容器10沿前进方向F前进的输送装置同步地沿输送装置的路径的局部移动。因此，每个焊头43能够跟随容器10以与相应的盖1相互作用足够的时间，以确保盖1焊接到突出部分17上。当盖1已经被焊接到突出部分17时，焊头43向后移动，以达到其准备将新的盖1焊接到相应容器10的初始位置。
所有焊头43可以通过共同的机构同步移动。为此，所有焊头43可以由共同的支撑构件44支撑，使得通过沿前进方向F移动支撑构件44，所有焊头43沿前进方向F一起向前或向后移动。
在所示的示例中，焊头43由也使施加头23移位的同一移动装置26移动。例如，因为支撑构件44直接固定在支撑元件24上，所以支撑构件44相对于支撑元件24固定。因此，当马达27通过驱动皮带29而移动支撑元件24时，支撑构件44以及因此还有焊头43也沿前进方向F移位。
通过使用用于移动施加头23和焊头43两者的同一移动装置26来，可以获得结构简单的设备20，因为其仅包括一个马达27以致动多个头。设备20也易于操作，因为就沿着前进方向F的位移而言，可以同时控制所有的施加头23和焊头43。
此外，例如，如果需要改变待处理的容器10的尺寸和/或形状，则可以容易地调整施加头23、焊头43和分配单元21的位置。
图4示出了设备20的框架45，其相对于处理容器10的包装线固定。框架45包括布置在设备20的相对侧的两个端部支架46。
分配单元21、施加头23和焊头43由共同的支撑结构支撑，该支撑结构除了包括支撑元件24和支撑构件44之外还包括支撑移动装置26的结构和支撑分配单元21的结构。共同的支撑结构包括两个支撑板49，每个支撑板都固定在端部支架46上。
如果待处理的容器10的形状发生变化，例如因为容器10的顶壁的倾斜度已经改变，则其足以相对于框架45摆动支撑分配单元21、施加头23和焊头43的共同的支撑结构。所述共同的支撑结构尤其可以围绕支点47摆动。多个弧形槽48设置在两个端部支架46上，以使得支撑板49能相对于端部支架46旋转。
如果需要改变待处理的容器10的高度，则能够通过竖直移动支撑分配单元21的整个结构来容易地调节分配单元21的竖直位置，该竖直移动能通过调节设置在与分配单元21相邻的支撑板49中的槽50进行。因此可以调节在使容器10沿前进方向F前进的输送装置上方的分配单元21的高度。
类似地，包括施加头23的施加模块和包括焊头43的焊接模块的竖直位置可以通过少量简单的调节操作容易地调节。支撑元件24和支撑构件44实际上定位在支撑机构中，使得它们相对于输送装置的高度是可调节的。
因此，设备20具有高度的灵活性。
图10详细示出了作用在容器10的盖1上的焊头43。焊头43包括包含未示出的线圈的电感应产生元件51。通过激活线圈，在焊接促进元件7的导电层中感应出电流，随之产生局部热，使得焊接促进元件7的面向颈部9的可热封层被焊接到突出部分17上。
焊头43包括致动器装置52，致动器装置52用于使电感应产生元件51沿横向(特别是垂直)于前进方向F布置的位移方向移位，以便将电感应产生元件51朝向盖1或者替代地远离盖1移动。更确切地说，致动器装置52旨在使电感应产生元件51平行于正被焊接的盖1的轴线移动。
致动器装置52可以包括例如电动线性马达或气动致动器。
致动器装置52被构造成使电感应产生元件51在例如图10所示的工作配置C1与图4所示的非工作配置C2之间移位。在非工作配置C2中，电感应产生元件51与盖1相隔一定距离，以便不与后者相互作用。在工作配置C1中，电感应产生元件51与盖1相互作用并将其焊接到突出部分17。在所示的实施方式中，电感应产生元件51与盖1的端壁2在工作配置C1中接触。在未示出的实施方式中，电感应产生元件51仍然可以通过在工作配置C1中与端壁2保持短距离而将盖1焊接到突出部分17上。
每个焊头43还包括用于特别是在盖1的侧壁3处抓握盖1的成对的抓握构件53，以避免在焊接过程中盖1发生不希望有的侧向位移。
如图11和12所示，每个抓握构件53包括用于与盖1相互作用的相互作用部分54。抓握构件53的相互作用部分54由用于接触盖1的侧壁3的两个接触表面55界定，接触表面55基本上是平坦的。在所示的示例中，抓握构件53的接触表面55限定了彼此垂直的相应平面。
焊头43的抓握构件53相对于彼此对称。因此，在所示的示例中，两个相互作用的抓握构件53的四个接触表面55位于彼此成直角布置的各个平面中，从而限定在平面图中的理想的正方形。
在使用中，成对的抓握构件53的每个接触表面55位于平行于盖1的轴线的相应平面中。
在抓握构件53的两个接触表面55之间，凹部56设置在相互作用部分54中。凹部56具有在盖1被抓握构件53抓握时容纳盖1的附件6的用途。
焊头43的抓握构件53可在图11所示的打开位置Q1和图12所示的闭合位置Q2之间移动。在打开位置Q1，抓握构件53彼此远离，不与盖1相互作用。在闭合位置Q2中，抓握构件53彼此更靠近，以将盖1保持在接触表面55之间。
如图11和12所示，每个焊头43还包括用于支撑抓握构件53的承载元件57。承载元件57可以布置在焊头43的后部区域中。
每个抓握构件53包括滑动地耦合到承载元件57的引导部分58。引导部分58例如可以是T形并且接合在承载元件57的相应成形的底座中，以便当抓握构件53在打开位置Q1和闭合位置Q2之间移动时由承载元件57引导。
每个抓握构件53还包括将相互作用部分54连接到引导部分58的中间部分59。
提供气动系统以用于使抓握构件53在打开位置Q1和闭合位置Q2之间移位。气动系统包括气动回路，在气动回路内部，气动流体(例如压缩空气)可以流动。气动回路包括在承载元件57内部获得的腔室。来自该腔室的气动流体作用在抓握构件53的引导部分58上，以便使抓握构件53在打开位置Q1和闭合位置Q2之间移位。
承载元件57被紧固到布置在电感应产生元件51上方的安装部件60。
每个焊头43还包括补偿装置62，该补偿装置62通过补偿电感应生成元件51和盖1之间可能的错位，使得电感应生成元件51能相对于盖1的端壁2居中。补偿装置62位于致动器装置52和电感应生成元件51之间。
补偿装置62包括相对于致动器装置52固定的第一部件63。特别地，第一部件63相对于致动器装置52的板64固定。板64进而连接到致动器装置52的多个柱65，当致动器装置52使抓握构件53在工作配置C1和非工作配置C2之间移动时，柱65可相对于致动器装置52的主体66滑动。
补偿装置62进一步包括耦合到第一部件63的第二部件67。特别地，第一部件63和第二部件67之间的耦合具有两个自由度，因为第二部件67能够在两个方向相对于第一部件63滑动。更确切地说，第一部件63和第二部件67在界面平面P中彼此接触，并且第二部件67能够在界面平面P中相对于第一部件63滑动。界面平面P平行于电感应产生元件51的平坦表面，所述平坦表面用于接触盖1的端壁2。
界面平面P横向(特别是垂直)于位移方向布置，致动器装置52在使电感应产生元件51在工作配置C1和非工作配置C2之间移动时沿该位移方向移位。
在使用中，界面平面P横向(尤其是垂直)于颈部9的轴线A布置。换言之，界面平面P平行于盖1的端壁2并且还与容器10的顶壁平行。
第二部件67比第一部件63更靠近电感应产生元件51。换言之，第二部件67面向电感应产生元件51，而第一部件63背离电感应产生元件51。
由于补偿装置62本身是已知的，所以将不详细描述使得第二部件67能相对于第一部件63滑动的机构。
就在与界面平面P平行的平面上的位移而言，电感应产生元件51相对于第二部件67固定。
如下面将更详细描述的，当焊头43与盖1相互作用以便将盖1焊接到突出部分17上时，电感应产生元件51首先进入工作配置C1。如图5所示，抓握构件53仍然处于打开位置Q1。然后抓握构件53通过与其相关联的气动系统进入闭合位置Q2。可能发生的是，盖1相对于电感应产生元件51并因此相对于抓握构件53不是完全居中的。如果发生这种情况，则盖1的端壁2的中心与由接触表面55限定的理想四边形的中心点不重合。因此，当抓握构件53彼此朝向对方移动以到达闭合位置Q2时，盖1的侧壁3先与接触表面55中的一个接触，然后接触另外的三个接触表面55。在由盖1向与盖1相互作用的第一接触表面55上施加接触力的情况下，补偿装置62的第二部件67平行于界面平面P平行移动，即平行于盖1的端壁2移动，以补偿这种接触力。电感应产生元件51与第二部件67一起移动，从而到达抓握部件53相对于盖1居中以及因此电感应产生元件51也相对于盖1居中的位置。
换言之，抓握构件53在补偿装置62的第二部件67上以及因此在电感应产生元件51上施加引导作用力。特别地，通过首先接触盖1的接触表面55，盖1确定抓握构件53的位置，抓握构件53进而确定第二部件67的位置，由此使得电感应产生元件51能相对于盖1居中。这是可能的，因为抓握构件53与第二部件67相关联，尤其是借助于承载元件58与第二部件67相关联，就平行于界面平面P的位移而言，承载元件58相对于第二部件67是固定的。
此时，电感应产生元件51可以将盖1的端壁2正确地焊接到突出部分17上。
在操作中，容器10通过未示出的排序装置按照彼此相隔预设的距离的顺序排列。然后，使容器10沿着前进方向F前进，从而在分配单元21的下方通过。这里，每个容器10接收盖1，盖1搁置在颈部9上而不完全施加到颈部9上。盖1可以以随机角度位置释放在颈部9上，即，分配单元21可以被构造成不对盖1的角位置进行位置控制。
随后，容器10到达施加头23下方，并且每个施加头23的抓握元件33通过相应的驱动装置34竖直移位，以使得每个抓握元件33的邻接平面38与每个盖1的端壁2接触。如图5所示，仍处于分离位置P2的每个抓握头23的抓握元件33在相应的盖1上施加压缩力，即将盖1朝向颈部推送。这使得盖1能在颈部9上保持平整，即被定位在颈部9上，其中顶壁2基本垂直于颈部9的轴线。然后将每个施加头23的抓握元件33移动到接合位置P1，如图6所示，并且首先使盖1沿拧开方向旋转，使得其内螺纹4与颈部9的外螺纹13接合。然后，使盖1沿拧紧方向旋转，以便旋拧到颈部9上，直到已经达到盖1的预定角度位置或预定的旋拧力。
上述用于将盖1旋拧到相应的颈部9上的操作是通过成组的施加头23中的所有施加头23(即，由所述支撑元件支撑的所有施加头23)在相应的盖1上同时执行的。同时，支撑元件24通过移动装置26沿前进方向F移动，使得施加头23与容器10一起沿前进方向F前进，同时在容器10上施加相应的盖1。
当盖1已经完全旋拧到颈部9上时，每个施加头23的抓握元件33打开以到达分离位置P2，并且向上移动以便与相应的盖1脱离，如图9所示。移动装置26现在将施加头23向后移动，使得施加头23可以与新的成组的容器10接合。
已经施加有盖1的容器10继续沿着前进方向F朝向焊头43移动，以到达焊头43的下方。然后，每个焊头43向下移位，直到相应的电感应产生元件31在工作配置C1中接触盖1的端壁2。如图5和9所示，抓握构件53处于打开位置Q1。在到达工作配置C1之后，如图6所示，使每个焊头43的抓握构件53处于闭合位置Q2。盖1的侧壁3与抓握构件的至少一个接触表面55接触。根据哪个接触表面55接触盖1的侧壁3，补偿装置62使得电感应产生元件51能在垂直于盖1的端壁2的平面内移动，以便达到相对于盖1是居中的位置。由于焊接促进元件7，盖1现在可以焊接到封闭元件14的突出部分17上。
当焊头43与容器10相互作用时，容器10继续沿前进方向F前进。焊头43因此在与沿前进方向F前进的容器10一起移动的同时将盖1焊接在相应的容器10上。为此，移动装置26沿着前进方向F移动支撑构件44，这使得相对于支撑构件44固定的焊头43能沿着前进方向F一起(即同步地)移动。
一旦盖1被焊接到颈部9上，就将抓握构件53打开并移离相应的盖1，从而盖1被从焊头43释放。通过移动装置26使被支撑构件44支撑的焊头43向后移动，以到达焊头43可以与新的成组的容器10接合的位置。
意图是，当施加头23通过在容器10上旋拧相应的盖1而与成组的容器10相互作用时，焊头43通过将相应的盖1焊接到相应的突出部分17上而与另外的成组的容器10相互作用。因此，以上描述的旋拧和焊接操作在不同的成组的容器10上同时进行。
以上描述主要涉及将旨在被焊接到封闭元件14的相应的突出部分17的盖1。由于通过旋开盖1，封闭元件14与颈部9分离，因此所得的容器10可以在一个步骤中打开。
然而，设备20也可以用于施加不包括焊接促进元件7的盖1。所形成的容器10将不得不分两步打开，首先拧开盖1，然后例如借助于拉环去除闭合元件14。在这种情况下，焊头43不存在，因为设备20仅需要将盖1旋拧到颈部9上。不需要在盖1上进行焊接操作。
在一替代实施方式中，设备20可以用于在颈部9上施加基本上是圆形的，即不具有附件6的盖1。在这种情况下，抓握元件33和抓握构件53可以具有更简单的结构并且被配置成直接接合盖1的侧壁3。
设备20可以避免使用用于将盖1旋拧到颈部9上的诸如皮带之类的基于摩擦的系统。在设备20中，盖1被施加头23拧紧，特别是通过当容器10在前进方向F上前进时跟随容器10的抓握元件33拧紧。这使得设备20即使在高生产率下也是特别精确和可靠的，因为消除了与磨损和不正确调节螺纹带关联的缺点。
此外，抓握元件33可以根据需要成形，从而也使得能施加非圆形的盖1。
此外，由于施加头23由被移动装置26驱动的共同的支撑元件24支撑，所以设备20的结构并不复杂。仅驱动一个支撑元件24是特别简单的，并且仅控制一个支撑元件24也是特别简单的。
这个推理也适用于焊头43(如果存在的话)，因为所有焊头43通过作用在相对于支撑元件24固定的支撑构件44上，可以同时沿前进方向F移位。
由于施加头23以及分配单元21和焊头43(如果存在的话)由共同的支撑装置支撑，所以设备20可以容易地重新配置，以便处理尺寸和/或形状与之前处理的容器的尺寸和/或形状不同的容器。为此，调整支撑装置的少量部件的位置就足够了，这可以容易地完成并且不会过于耗时。

Claims (15)

1.一种用于将盖(1)施加到容器(10)的颈部(9)的施加单元，所述施加单元包括：
-输送装置，其用于使所述容器(10)沿前进方向(F)上的路径前进；
-成组的施加头(23)，每个施加头(23)被布置成将盖(1)旋拧到相应的颈部(9)上；
-移动装置(26)，其用于沿所述前进方向(F)移动所述成组的施加头(23)，使得每个施加头(23)沿着所述路径的一部分耦合到相应的颈部(9)；
其中，所述移动装置(26)被配置成作用于支撑所述成组的所述施加头(23)的共同的支撑元件(24)上，以便沿着所述前进方向(F)同步地移动所述施加头(23)。
2.根据权利要求1所述的施加单元，其中，每个施加头(23)包括用于与所述盖(1)接合并且将所述盖(1)旋拧到所述相应的颈部(9)上的至少两个抓握元件(33)。
3.根据权利要求2所述的施加单元，其中每个施加头(23)包括驱动装置(34)，所述驱动装置(34)用于使所述抓握元件(33)沿着纵向轴线移位，使得所述抓握元件(33)朝向或者替代地远离所述盖(1)移动，所述驱动装置(34)还被配置为围绕所述纵向轴线旋转所述抓握元件(33)，以便将所述盖(1)旋拧到所述相应的颈部(9)上。
4.根据权利要求2或3所述的施加单元，其中所述抓握元件(33)能够在接合位置(P1)和分离位置(P2)之间驱动，在所述接合位置(P1)，所述抓握元件(33)与所述盖(1)接合，以便使所述盖(1)围绕其轴线旋转。
5.根据前述权利要求中任一项所述的施加单元，其中所述移动装置(26)包括：用于使轴旋转的驱动马达(27)和相对于所述支撑元件(24)固定的线性可移动元件(29)，位于所述驱动马达(27)与所述线性可移动元件(29)之间以将所述轴的旋转运动转换为所述线性可移动元件(29)的线性运动的传动装置。
6.根据权利要求5所述的施加单元，其中，所述驱动马达(27)能够沿着两个相反的旋转方向旋转所述轴，使得所述线性可移动元件(29)能够沿着所述前进方向(F)向前和向后移动。
7.根据权利要求5或6所述的施加单元，其还包括平行于所述前进方向(F)延伸的至少两个引导杆(32)，所述至少两个引导杆(32)用于在所述支撑元件(24)沿着所述前进方向(F)移动时保持所述支撑元件(24)被引导。
8.根据前述权利要求中任一项所述的施加单元，其中，所述支撑元件(24)被包括在支撑结构中，所述支撑结构能够围绕支点(47)相对于所述施加单元(20)的框架(45)倾斜，以便围绕所述支点(47)调整所述施加头(23)的角度位置，由此使得所述施加头(23)适于将盖(1)施加到从所述容器(10)的不同倾斜的顶壁突出的颈部(9)上。
9.根据权利要求8所述的施加单元，其中，所述支撑元件(24)在所述输送装置上方的可调高度处被装配到所述支撑装置上。
10.根据权利要求8或9所述的施加单元，其还包括布置在所述成组的施加头(23)的上游的用于将所述盖(1)释放到所述颈部(9)的分配单元(21)，所述分配单元21)被固定到所述支撑结构上。
11.根据前述权利要求中任一项所述的施加单元，其中，所述支撑元件(24)成形为板，多个突出壁从所述板延伸，以限定多个凹部(25)，在所述多个凹部(25)中的每一个中部分地容纳施加头(23)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的施加单元，其还包括布置在所述成组的施加头(23)的下游的多个焊头(43)，所述多个焊头(43)中的每个焊头(43)被配置成焊接盖(1)的端壁(14)至位于所述颈部(9)内侧的突出部分(17)上，所述突出部分(17)从将容器(10)的倾倒开口(12)封闭的封闭元件(14)突出。
13.根据权利要求12所述的施加单元，其中所述多个焊头(43)中的所述焊头(43)由相对于所述支撑元件(24)固定的共同的支撑构件(44)支撑，使得所述移动装置(26)沿所述前进方向(F)将所述多个焊头(43)中的所述焊头(43)与所述成组的施加头(23)中的所述施加头(23)一起移动。
14.根据权利要求12或13所述的施加单元，其中，所述成组的施加头(23)包括数量与所述多个焊头(43)中的焊头(43)的数量相等的施加头(23)。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的施加单元，其中，每个焊头(43)包括电感应产生元件(51)，所述电感应产生元件(51)用于在附接到所述端壁(2)上的焊接促进元件(7)的导电层中感应电流，以便加热所述焊接促进元件(7)的可热封层并将所述端壁(2)焊接到突出部分(17)上。
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