CN110603222B - 封盖设备用的夹持瓶子并对其进行定心的装置 - Google Patents

Abstract

一种在封盖设备的封盖和/或控制站中用于夹持并定心容器(2)、尤其是颈部(2a)设置有刚性箍(3)的瓶子的装置，所述装置包括定心环(10)以及多个卡爪(12)，所述定心环(10)用于插到容器(2)上并搁置在所述容器(2)的主体(2b)的上部，所述多个卡爪(12)沿定心环(10)的圆周分布并被设置成在操作状态下接收位于所述刚性箍(3)紧下方的容器(2)的颈部(2a)区域。所述定心环(10)与被设置成控制其在竖直方向上移动的移动构件相关联，且所述卡爪(12)与被设置成控制其在竖直方向上的、与定心环(10)的竖直移动同时或相独立的移动以及在水平方向上移动的移动构件相关联。本发明还涉及一种具有装配有所述装置(1)的一个或多个封盖站的封盖设备，以及一种相对于设置在所述封盖站的工作头(4)对容器(2)进行定心的方法。

Description

封盖设备用的夹持瓶子并对其进行定心的装置

技术领域

本发明涉及一种封盖设备，具体涉及一种用于夹持容器并对其进行定心的装置，以及一种将容器保持在封盖头下方并对其进行定心的方法。

优选地，本发明应用于封盖设备以及封盖头，其中，将螺旋盖应用于具有带刚性箍的颈部的容器，并且，通过作用在箍下方的颈部区域来进行夹持以及定心，下面的描述将涉及该优选应用的具体实施方式。

在优选应用中，所述容器是瓶子，并且为了清楚和简要起见，在下面的描述中将始终使用术语“瓶子”一词。

此外，考虑到在许多封盖设备中，封盖头还进行测量和/或控制操作，例如，测量盖的拧紧/旋开扭矩或测量容器中所含液体与盖之间的气体压力，控制容器的物理或视觉特性等，在以下描述以及权利要求书中，所述封盖头通常称为“工作头”。

背景技术

为了在封盖设备的工作站正确进行封盖、测量和/或控制操作，必须将瓶子放置在完全垂直的位置，并将工作头与瓶盖的轴线对齐，并在此类工作站进行操作期间保持该位置。为此，封盖工作站配备有用于夹持瓶子并对其进行定心的装置，以确保瓶子相对于工作头的正确定位，并防止在封盖过程中由于工作头的旋转运动而导致瓶子扭转。

在具有刚性箍的瓶子中，所述夹持及定心装置通常包括支撑件，其具有容纳瓶子的颈部、且所述刚性箍置于其上的侧凹部；以及用于将所述瓶子保持在凹部中的钳子。EP 1712 496 A1、EP 2 383 221 A1、EP 2 439 168 A1和US 6 302 172 B1中公开了这种装置的示例。

现有的解决方案存在一些缺点。

实际上，在封盖的测量或检查阶段，对瓶子施加垂直力(顶部载荷)，该载荷会增加颈部区域的摩擦力，以防止瓶子绕其自身旋转，或者从预设位置上有任何移开。该顶部载荷会导致瓶子、瓶盖和工作头的轴线之间的不对准，从而造成轴向或切向力形式的误差，这些误差与盖的关闭或打开扭矩的参数无关。对于由塑料制成的瓶子，作用在瓶子柔软侧面上的压缩会引起瓶子本身内部的气体压力值的变化，从而导致不能以与瓶子相关联的压缩工具和气相色谱技术，按常规的方式读取液体和瓶盖之间存在的气体的残余压力。

EP 2 383 221 A1公开了一种夹持及定心组件，其中，在封盖过程中，在瓶子的颈部释放防旋转锁定元件的作用，而不会对螺纹和箍施加压力。但没有解决已知的由封盖头在封盖应用时所施加的轴向力大一个数量级的顶部载荷所引起的问题。

EP 2 439 168 A1公开了使用与夹持及定心装置以及支撑瓶子的杯子相关联的弹性元件，以便于在封盖过程中至少部分地释放由封盖头施加的轴向力。此外，该文件也没有解决由顶部载荷引起的问题。

在没有刚性箍的瓶子的夹持及定心装置中，也会出现头部、盖子和瓶子之间的不对准问题，例如，在US 2015/0315002 A1中公开的设备，其中，扭转保护元件阻碍了保证螺帽完整性的保证带。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种用于在封盖设备中将瓶子夹持在工作头下方并使其定心的装置和方法。

本发明的装置包括：

定心环，其用于插到瓶子上并搁置在瓶子主体的上部，其与移动构件相关联，所述移动构件被设置成控制其在平行于瓶子轴线的竖直方向上的移动；

多个卡爪，它们沿定心环的圆周分布，并被设置成在工作状态下与瓶子的颈部接合，所述卡爪与被设置成控制其径向位移的移动构件相关联，以便于将卡爪从与颈部相分隔的空载状态移动到工作状态，反之亦然。

此外，所述定心环和多个卡爪与被设置成控制所述定心环以及多个卡爪的同时垂直移动的移动构件相关联。

有利地，所述卡爪沿着定心环的圆周均匀地分布。

在颈部具有刚性箍的瓶子的优选情况下，在操作状态下，所述卡爪被设置成与位于刚性箍下方的瓶子的颈部区域接合。

有利的是，所述卡爪配备有齿部或橡胶元件，以便与位于刚性箍正下方的瓶子的颈部区域或与刚性箍相接合。所述齿部可以垂直设置，并且适于在卡爪的操作状态下刺入刚性箍的下表面。或者，所述齿部被水平设置，并且适于在卡爪的操作状态下抓紧位于刚性箍下方的瓶子的颈部区域。

本发明还涉及一种封盖设备，该封盖设备包括至少一个具有工作头的封盖站以及本发明的定心装置，其中，所述工作头用于对瓶子进行封盖并在相同的瓶子上进行测量和/或控制。

本发明的方法包括以下步骤：

将放置在支撑平面上并以垂直轴线排列的瓶子送到封盖装置的封盖站，所述封盖站包括至少一个与本发明的定心装置相关联的工作头；

将所述装置降低到要加盖和/或控制的瓶子上，直到所述定心环位于所述瓶子的主体的上部；

同时朝着瓶子的颈部沿径向移动卡爪，并使它们进入第一操作位置，在该位置，卡爪与颈部接触；

将瓶子与支撑平面分开(通过提起瓶子或通过降低支撑平面)，并通过环和卡爪的相对平移运动使瓶子适当地抵靠在卡爪的表面；

对抵靠在卡爪表面的瓶子进行封盖站所规定的操作，同时将瓶子与支撑平面保持一定的距离。

在瓶子具有刚性箍的优选应用中，使卡爪进入第一操作位置的步骤使得相同的卡爪与刚好位于刚性箍下方的瓶子的颈部区域接合，从而使得刚性箍搁置在每一夹具的上表面。

有利的是，所述卡爪配备有在所述卡爪的操作状态下用于保持容器的齿部或橡胶元件。在卡爪设置有垂直齿部的实施方式中，使瓶子适当地抵靠在卡爪表面的步骤使得齿部刺入到刚性箍的下表面，从而相对于工作头锁定瓶子。在卡爪设置有水平齿部的实施方式中，所述水平齿部被设置成在将瓶子与支撑平面分开并使瓶子适当地抵靠在卡爪的表面的步骤之后，所述水平齿部接合瓶子的位于刚性箍正下方的颈部区域；所述方法包括在封盖站上进行操作期间，向颈部施加适合于锁定瓶子的抓紧力的步骤。

附图说明

通过以下结合附图对以非限制性示例的方式给出的优选实施方式的描述，本发明的上述以及其他特点和优势将变得更加明显，其中：

图1示出了应用于瓶子的本发明的夹持及定心装置的俯视立体图；

图2是与图1相类似的视图，其中，其仅示出了定心环，而没有示出卡爪；

图3示出了本发明的装置的分解图；

图4和图5分别示出了本发明的装置在空载位置和操作位置的俯视图；

图6a-图6c示出了卡爪的一些示例性实施方式的俯视立体图；以及

图7-图11示出了本发明的定心方法的一些步骤的示意图。

具体实施方式

参考图1-图6，其示出了本发明的用于夹持瓶子2并使其定心的装置1，更具体地，所述瓶子在其颈部2a区域中具有刚性箍(凸缘)3。装置1与图11中所示的工作头4相关联，该工作头4位于封盖设备的封盖及控制站中，以用于将例如螺旋盖5(图11)施加到瓶子2上。

装置1主要由定心环10以及多个卡爪12(所示示例中为三个)组成，其中，所述定心环10用于抵靠在瓶子2的瓶颈2a和主体2b之间的区域上，在该区域，瓶子2向外扩展形成一肩台，所述多个卡爪12位于环10的上方并优选沿环10的圆周等间距分布。

整个装置1可以平行于瓶子2的轴线A(图7至11)垂直移动(轴向平移)，如箭头X所示。此外，环10和卡爪12可以进行独立的轴向平移运动，并且，卡爪12可以相对于环10从图4所示的空载位置到操作位置间进行水平移动(径向平移)，如箭头Y所示，其中，在所述空载位置，所述卡爪12与瓶子2的颈部2a分开，而在所述操作位置，所述卡爪12与位于刚性箍3下方的颈部2a区域接合，而所述刚性箍3则搁置在卡爪上。如下面将更详细公开的，在工作位置，至少是在第一步中，所述卡爪12与颈部2a接合，但不施加抓紧力，这取决于所述卡爪12的结构。

环10具有用于将装置1插到瓶2上的中心孔14，并且设置有径向臂16，以用于连接到能控制环10的垂直位移的合适构件(未示出)。

相应地，卡爪12又具有能与控制其垂直位移的合适构件(未示出)相连的主体18，该构件被设置成使得卡爪12的轴向位移与环10的位移一起或独立于环10的位移。主体18安装在导向和/或支撑杆20上，该导向和/或支撑杆连接至也未示出的构件上，从而控制水平移动。

整个装置1的垂直位移、环10和卡爪12的垂直独立位移以及卡爪的水平位移可以通过机械、液压或气动装置获得。适用于该目的的这种类型的装置对于本领域技术人员是公知的，并且不属于本发明的一部分，因此不再对其进行详细描述。

每个卡爪12的主体18在其前部具有凹部22，以用于在定心操作中容纳瓶子2的颈部2a。三个卡爪确保了颈部2a和工作头4之间的同心度。凹部22可以具有不同的横截面形状，例如三角形(如图6a或图6b所示)或圆形(图6c)。

为了接合瓶子2，卡爪12可以设置有齿部24(图6a或6b)或橡胶元件26(图6c)。如图6a所示，齿部24可以是水平的(即，相对于箍3径向布置)，在这种情况下，它们与紧靠刚性箍3下方的颈部2a的区域(下方区域)相接合。或者，如图6b所示，齿部24可以是垂直的(相对于箍3轴向布置)，在这种情况下，它们接合箍3的底部水平部分。该垂直齿部例如当下方区域的塑料较软时使用，实际上，在这种情况下，水平齿部会在破坏性测试中留下可以接受的痕迹，但在非破坏性测试中则不被接受。

图7-图11示出了在卡爪设置有水平齿部或橡胶元件的情况下的本发明的方法的各步骤。

图7示出了瓶子2通过具有支撑平面的传送单元被带到与封盖站中的工作头4(图11)相对应的位置，该支撑平面以30表示，瓶子2的底部支撑在所述支撑平面上。当然，在工业设备中，传送单元将连续地将多个瓶子2传送到封盖站。

当瓶子位于工作头下方的位置时，整个装置1下降(图8)，从而使环10抵靠在由连接瓶子2的颈部2a和主体2b的区域所形成的肩台上。

此时，之前与瓶子2相间隔的卡爪12朝着颈部2a径向移动，并进入预抓紧配置(图9)，在该配置下，它们支撑箍3并在其凹部22中接收颈部2a，但仍未抓紧颈部。在该预抓紧配置中，可以避免卡爪12不能均匀地紧贴瓶子2的情况，事实上，瓶子在支撑平面30上可能不完全垂直，或者可能由于例如不均匀的卡爪12(一个卡爪比另一卡爪磨损得更厉害)或卡爪的径向移动不均匀而发生的偏离轴的情况。

如图10所示，瓶子2通过提升装置1与支撑平面30分开，并且，例如通过环10以及卡爪12的相对平移来向瓶子2施加轴向力，以实现正确地抵靠凹部22的壁以及卡爪12的顶部平面。

随后，通过卡爪12的控制系统，可以对颈部2a施加进一步的压力，以便紧紧地抓住它并防止瓶子的任何旋转。此时，如图11所示，通过旋转平移使工作头4与瓶子2的口接触，并且可以盖上瓶盖以及进行封盖瓶子2所需的其他操作。

应当理解的是，在卡爪具有垂直齿部24的情况下，不提供上述抓紧步骤，这是因为由于施加的力使得这些齿部刺入到箍3的材料中，以使瓶子正确地抵靠在卡爪表面上，从而在预抓紧步骤结束时就已经防止了瓶子2的旋转。

根据本发明的实施方式的一种变体，所述瓶子与支撑平面分开的步骤可以通过使装置1保持不动并通过降低支撑平面30来进行。

上面的描述表明，本发明通过抓握来施加与瓶子本身相正交且在颈部2a周围均匀分布的力，从而确保了瓶子2与工作头4之间的同心度，以此来锁定瓶子。因此，在不使用垂直顶部载荷以及不使用可能引起瓶体2b扭转的技术的情况下进行锁定。

这样，就有可能在位于箍3下方的瓶子区域实现相同的摩擦水平；然而，与已知的解决方案不同的是，在盖施加和盖移除期间，盖5在螺纹上的扭转不再受顶部载荷的影响。

当然，在封盖过程中，有必要在盖5上施加所需的轴向载荷，以使确保盖完整性的保证带超出安全参考值，然而，该载荷所施加的力比顶部载荷所施加的力低一个数量级(通常为0.5-1kg，而不是15-25kg)，因此不存在上述缺陷。

无论如何，如果必须通过轴向顶部载荷来锁定瓶子，则可以将其施加在定心装置的下方，因此，不会影响封盖和/或测量状态。

显然，以上描述仅通过非限制性示例给出，并且，在不脱离由所附权利要求所限定的本发明的范围下，可以根据已描述和图示的内容对本发明的结构细节以及实施方式进行更广泛的修改。

Claims (9)

1.一种用于在封盖设备的封盖和/或控制站中夹持容器(2)并对其进行定心的装置，其特征在于：包括：

定心环(10)，其用于通过从容器(2)上方的初始位置下降到最终位置而插到容器(2)上，定心环(10)在该最终位置搁置在所述容器(2)的主体(2b)的上部，定心环(10)与设置成控制其在平行于所述容器(2)的轴线(A)的竖直方向上从所述初始位置向所述最终位置移动的移动构件相关联；以及

多个卡爪(12)，其位于定心环(10)的上方，沿所述定心环(10)的圆周设置，并被设置成在操作状态下与所述容器(2)的颈部(2a)区域接合，所述卡爪(12)与被设置成控制其相对于定心环(10)的径向位移的移动构件相关联，以便于将所述卡爪从与所述颈部(2a)相分隔的空载状态移动到操作状态，反之亦然；

所述颈部(2a)设有刚性箍(3)，其中，在所述操作状态下，所述卡爪(12)被设置成与位于所述刚性箍(3)紧下方的所述容器(2)的所述颈部(2a)区域相接合。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述定心环(10)和所述卡爪(12)与被设置成控制所述定心环(10)以及所述卡爪(12)的同时垂直移动的移动构件相关联。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述卡爪(12)沿所述定心环(10)的圆周均匀设置。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述卡爪(12)设置有齿部(24)或橡胶元件(26)，配置为在所述卡爪(12)的所述操作状态接合并保持所述容器(2)。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述卡爪(12)具有被设置成在卡爪(12)的所述操作状态下刺入所述刚性箍(3)的下表面的垂直齿部(24)；或者，所述卡爪(12)具有被设置成在所述卡爪(12)的所述操作状态下与位于所述刚性箍(3)紧下方的所述容器(2)的所述颈部(2a)区域相接合的水平齿部(24)或橡胶元件(26)。

6.一种用于封盖容器(2)的设备，其特征在于：包括至少一个具有用于封盖容器(2)并对其进行测量和/或控制的工作头(4)的封盖站，以及如前述权利要求任意一项所述的用于在封盖设备的封盖和/或控制站中夹持容器(2)并对其进行定心的装置。

7.一种相对于设置在封盖设备的封盖和/或控制站的工作头(4)定心容器(2)的方法，其特征在于：所述封盖和/或控制站与权利要求1-6中任意一项所述的用于在封盖设备的封盖和/或控制站中夹持容器(2)并对其进行定心的装置相关联，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

将搁置在支撑平面(30)上并以竖直轴线(A)排列的容器(2)送到所述封盖站；

将所述装置降低到要封盖和/或控制的容器(2)上，从容器(2)上方的初始位置到最终位置，在该最终位置所述定心环(10)搁置在所述容器(2)的所述主体(2b)的上部；

同时朝着所述容器(2)的所述颈部(2a)沿径向相对于定心环(10)移动所述卡爪(12)，并使所述卡爪进入第一操作位置，在该位置，所述卡爪与所述颈部(2a)相接触；

将所述容器(2)与所述支撑平面(30)分开，并使所述容器(2)适当地抵靠在所述卡爪(12)的表面；

对适当地抵靠在所述卡爪表面的所述容器(2)进行封盖和/或控制站所规定的操作，同时将所述容器(2)与所述支撑平面(30)保持一定的距离。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述容器(2)具有设置有刚性箍(3)的颈部(2a)，其中，所述使所述卡爪进入第一操作位置的步骤使得所述卡爪(12)与位于刚性箍(3)紧下方的容器(2)的颈部(2a)区域相接合，从而使得所述刚性箍(3)搁置在每一卡爪(12)的上表面。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：

所述卡爪(12)设置有垂直齿部(24)，并且，所述使所述容器适当地抵靠在所述卡爪(12)的表面的步骤使得所述垂直齿部(24)刺入到所述刚性箍(3)的下表面，从而防止容器(2)在所述封盖和/或控制站进行操作时发生旋转；

或者

所述卡爪(12)设置有被设置成与所述刚性箍(3)下方的所述容器(2)的所述颈部(2a)区域相接合的水平齿部(24)或橡胶元件(26)，并且，在使所述容器适当地抵靠在所述卡爪(12)表面的步骤之后，所述方法包括在所述封盖和/或控制站进行操作期间，向所述颈部(2a)施加适于锁定所述容器(2)的抓紧力的步骤。

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