CN111268609B

CN111268609B - 用于利用扭矩测量封闭瓶的装置和方法

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Publication number: CN111268609B
Application number: CN201911211997.4A
Authority: CN
Inventors: T·埃里斯曼; 马库斯·绍恩菲尔德
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2018-12-05
Filing date: 2019-12-02
Publication date: 2021-10-01
Anticipated expiration: 2039-12-02
Also published as: EP3663254B1; CN111268609A; DE102018221034A1; US20200180927A1; SI3663254T1; EP3663254A1; US11208309B2

Abstract

本发明涉及用于保持待封闭的瓶的装置，其包括：保持元件，其用于以待封闭的瓶不能相对于保持元件旋转的方式保持瓶的颈环；以及固定元件，其用于将保持元件固定到瓶封闭装置或瓶输送装置；并且还包括扭矩传感器，其用于检测作用在保持元件与固定元件之间的扭矩。此外，本发明公开了用于封闭瓶的装置和用于封闭瓶的方法。

Description

用于利用扭矩测量封闭瓶的装置和方法

技术领域

本发明涉及用于保持待封闭的瓶的装置，其包括用于以待封闭的瓶不能相对于保持元件旋转的方式保持瓶的颈环的保持元件，以及用于将保持元件固定到瓶封闭装置或者固定到瓶输送装置的固定元件。此外，本发明涉及用于封闭瓶的装置和用于封闭瓶的方法。

背景技术

从EP 2 653 436 A1已知一般种类的用于保持待封闭的瓶、特别是塑料瓶的装置。这里使用了所谓的钉板(spike plate)，当拧上盖时，该钉板借助于设置在钉板上的钉以不能旋转的方式在瓶的颈环处固定瓶。钉被配置在例如钉板的上表面，并且颈环的下表面被放置在钉板的钉上，并且如果需要的话，沿钉的方向压颈环。

在封闭处理期间，能够施加限定的和恒定的封闭扭矩是有利的。这将减少错误封闭容器的数量。为了获得关于施加到封闭件的扭矩的信息，已知的是测量将盖拧到瓶上的驱动器的电流消耗。

然而，摩擦效应、温度影响和其它因素，诸如在垂直方向上作用的施力，可能导致封闭扭矩显著地偏离由马达提供的驱动扭矩。这意味着目前的方法不允许对实际作用在封闭件上的扭矩做出任何可靠和精确的定论。

发明内容

本发明的目的是至少部分地克服上述缺点。

该目的通过如下的装置来实现。

根据本发明的用于保持待封闭的瓶的装置包括：保持元件，其用于以待封闭的瓶不能相对于所述保持元件旋转的方式保持瓶的颈环；以及固定元件，其用于将所述保持元件固定到瓶封闭装置或瓶输送装置；并且其特征在于，所述用于保持待封闭的瓶的装置还包括扭矩传感器，其用于检测作用在所述保持元件与所述固定元件之间的扭矩。

根据本发明的装置具有的优点是，在将盖拧到由保持元件在颈环处保持的瓶上的封闭处理期间，通过检测保持元件和固定元件之间的扭矩来提供关于作用在盖和瓶之间的封闭扭矩的精确信息。

保持元件防止在瓶的封闭(拧上盖)期间瓶相对于保持元件的旋转。为此，保持元件可以构造成例如上述钉板的形式。根据另一示例，瓶的颈环可以经由保持元件的夹持机构与保持元件联接，以便防止瓶和保持元件之间的相对旋转。

根据本发明的装置可以根据下文进一步开发。

所述保持元件和所述固定元件可以借助于至少一个连接元件相互连接，并且因此可以经由所述至少一个连接元件传递作用在所述保持元件和所述固定元件之间的扭矩。

所述至少一个连接元件能够在所述保持元件和所述固定元件之间提供扭转柔性连接。扭转柔性连接是指保持元件和固定元件之间的连接被构造成使得保持元件相对于固定元件的旋转位移(该旋转位移由施加的扭矩和至少一个连接元件所导致的变形引起)提供了弹性恢复力或反扭矩。当施加到盖的封闭扭矩再次减小到零时，旋转位移复位到初始位置。

所述至少一个连接元件可以包括在所述保持元件与所述固定元件之间的一个或多个连接板。这些连接板可以特别地代表保持元件和固定元件之间的唯一连接。这些连接板能够弹性变形，并且变形的程度(以及相应的所引起的旋转位移的程度)能够作为施加在保持元件和固定元件之间的扭矩的量度。

所述扭矩传感器可以包括：指针元件，其不能相对于所述保持元件旋转；以及检测单元，其用于检测所述指针元件的偏转。这提供了经由指针元件或其端部按比例增大旋转位移的可能性，以便简化旋转位移的检测并使其更敏感。

所述检测单元可以优选地设置在所述固定元件上。这样，能够直接与之成比例地检测由指针元件的旋转引起的偏转。

根据另一进一步的发展，所述指针元件可以包括磁性元件，并且所述检测单元可以包括磁场传感器。

最后，根据本发明的进一步发展，还测量了在拧紧处理期间垂直作用在瓶上的垂直作用的压紧力。为此，例如，可以在例如钉之间配置单独的传感器，并且该传感器尺寸化为使其能够测量压紧力，或者例如指针元件可以构造成使得其也能够测量垂直作用力。

本发明还提供了一种用于封闭瓶的装置，其包括：根据本发明的用于保持待封闭的瓶或根据上述进一步发展中的一者的装置；以及控制单元，其用于基于由所述扭矩传感器输出的信号来控制作用于待拧到所述瓶上的盖的封闭扭矩。

所述控制单元可以被构造成当所述信号达到或超过预定的极限值时减小所述封闭扭矩。这样，能够提供限定的封闭扭矩，一方面，该扭矩不会太高从而避免盖“过紧”，另一方面，该扭矩不会太低从而避免盖不充分地封闭瓶。

上述目的另外通过如下的方法来实现。

根据本发明的用于封闭瓶的方法包括以下步骤：借助于保持元件保持待封闭的瓶的颈环，所述保持以所述瓶不能相对于所述保持元件旋转的方式进行，并且所述保持元件通过固定元件固定到瓶封闭装置；所述方法的特征在于检测作用在所述保持元件和所述固定元件之间的扭矩的步骤。

根据本发明的方法的优点对应于根据本发明的装置的优点或该装置的进一步发展的优点；因此，这些优点在此不再重复，而是参考以上陈述。

根据本发明的方法可以进一步如下地开发。

可以提供如下的进一步步骤：基于检测扭矩的扭矩传感器输出的信号来控制作用于待拧到瓶上的盖的封闭扭矩。

所述控制可以包括当所述信号达到或超过预定的极限值时减小所述封闭扭矩。

检测所述扭矩可以包括检测所述保持元件相对于所述固定元件的旋转位移。

检测所述旋转位移可以包括检测配置于所述保持元件的指针元件的位置的变化。

检测所述指针元件的位置的变化可以包括借助于配置于所述保持元件的磁场传感器来检测配置于所述指针元件的磁性元件的磁场。

下面将参照附图更详细地解释本发明的其它特征和示例性实施方式以及优点。当然，本实施方式不能完全地限定本发明的范围。此外，不言而喻，下文中说明的一些特征或所有特征也可以以一些其它方式彼此组合。

附图说明

图1A、图1B示出了根据本发明的用于保持待封闭的瓶的装置的实施方式。

图2示出了根据本发明的用于封闭瓶的装置的实施方式。

具体实施方式

所示出的附图标记涉及所有附图，因此相同的附图标记表示相同的部件。

根据本发明的用于保持待封闭的瓶的示例性装置100包括保持元件10和用于将保持元件10固定到瓶封闭装置或瓶输送装置的固定元件20。保持元件 10用于保持待封闭的瓶的颈环，该保持以瓶不能相对于保持元件10旋转的方式进行。此外，根据本发明的装置100包括用于检测作用在保持元件10和固定元件20之间的扭矩的扭矩传感器40。

保持元件10和固定元件20借助于至少一个连接元件30相互连接，作用在保持元件10和固定元件20之间的扭矩仅经由至少一个连接元件30传递。

归因于施加到拧上的盖的封闭扭矩而产生并且经由瓶的颈环传递到保持元件10的施加到保持元件10的扭矩T(箭头方向)也作用在保持元件10和固定元件20之间。

至少一个连接元件30在保持元件10和固定元件20之间提供扭转柔性连接。该至少一个连接元件30包括保持元件10和固定元件20之间的一个或多个连接板(web)31-34(在本示例中为四个连接板31-34)。

扭矩传感器40包括不能相对于保持元件10旋转的指针元件41和用于检测指针元件的偏转A的检测单元45，该检测单元45设置于固定元件20。在该实施方式中，指针元件41包括磁性元件42，检测单元45包括磁场传感器46。

在本实施方式中，保持元件10、固定元件20和连接板31-34可以由金属制成并且彼此一体地形成。此外，附加地或替代地，指针元件41也可以与保持元件10一体地形成。然而，指针元件41也可以粘合到保持元件10或拧到保持元件10。

保持元件10防止瓶在封闭瓶(拧上盖)期间相对于保持元件10旋转。在本实施方式中，保持元件10示例性地构造为所谓的钉板，并且在保持元件的上表面上具有尖头元件11(钉)，尖头元件11与由塑料制成的瓶的颈环的下表面相互作用(将尖头元件11压入下表面)并且防止瓶相对于保持元件10旋转。根据另一示例，可以经由保持元件的夹持机构将瓶的颈环联接到保持元件以防止相对旋转。

在图1B中，另外示出了力传感器43，其在此以如下的方式配置在钉11 之间：使得其能够测量在拧紧处理期间中沿竖直方向作用的力KV。该传感器也可以配置在其它合适的点上，并且不限于根据所示实施方式的形式。然而，在该实施方式的情况下，它也可以例如集成在指针元件41中，即，指针元件可以例如设置有应变仪，该应变仪附接到指针元件的上表面和/或下表面并且能够检测指针元件的向下偏转。

图2示出了根据本发明的用于封闭瓶的装置的实施方式。

根据本发明的用于封闭瓶的装置200的该实施方式包括根据图1A、图1B所示实施方式的用于保持待封闭的瓶的装置100，以及用于基于扭矩传感器40输出的信号控制作用于待拧到瓶上的盖的封闭扭矩的控制单元90。

待利用盖85封闭的瓶体81借助于保持元件10以不能旋转的方式在颈环 82处被保持。特别地，瓶体81的底部在此可以是自由的，即，不采取其它支撑措施，使得瓶体仅在颈环82处被保持。

保持元件10借助于固定元件20被固定到瓶封闭装置200的部件210。

控制单元90在此被构造成当扭矩传感器40的信号达到或超过预定的极限值时减小作用于盖85的马达M的封闭扭矩。这样，提供了限定的封闭扭矩，使得避免了过高的封闭扭矩和可能导致的对盖85和/或瓶颈上的螺纹的损坏。此外，也能够避免封闭扭矩不足，从而避免盖的密封不足。

总之：智能钉板(包括保持元件10、固定元件20、扭矩传感器40)具有传感器系统，该传感器系统能够检测实际作用在封闭件上的扭矩。由于封闭头施加的力，钉板经由连接板在百分之几毫米的范围内弹性变形。借助于指针，该变形被缩放到传感器能够检测到的尺寸。在指针的末端，提供了磁性目标。检测变形的传感器与该磁性目标定位成相对的关系。智能钉板提供反馈变量，即，作用于封闭件的扭矩。然后，该反馈变量能够在控制回路中使用，以在封闭处理期间调节马达侧的扭矩，使得在封闭件处提供的扭矩将精确为期望的扭矩并将在整个封闭处理过程中恒定。

所说明的实施方式仅是示例性的，本发明的全部范围由权利要求限定。

Claims

1.一种用于保持待封闭的瓶的装置(100)，其包括：

保持元件(10)，其用于以待封闭的瓶不能相对于所述保持元件(10)旋转的方式保持瓶的颈环；以及

固定元件(20)，其用于将所述保持元件(10)固定到瓶封闭装置或瓶输送装置；

其特征在于，

所述用于保持待封闭的瓶的装置还包括扭矩传感器(40)，其用于检测作用在所述保持元件(10)与所述固定元件(20)之间的扭矩，其中所述扭矩传感器(40)包括：

指针元件(41)，其不能相对于所述保持元件(10)旋转；以及

检测单元(45)，其用于检测所述指针元件的偏转。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述保持元件(10)和所述固定元件(20)借助于至少一个连接元件(30)相互连接，并且经由所述至少一个连接元件(30)传递作用在所述保持元件(10)和所述固定元件(20)之间的扭矩。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述至少一个连接元件(30)在所述保持元件(10)和所述固定元件(20)之间提供扭转柔性连接。

4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述至少一个连接元件(30)包括在所述保持元件(10)与所述固定元件(20)之间的一个或多个连接板。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述检测单元(45)设置在所述固定元件(20)上。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述指针元件(41)包括磁性元件(42)，并且所述检测单元(45)包括磁场传感器(46)。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，设置有传感器(43)，所述传感器(43)测量沿竖直方向作用于正在进行拧紧过程的瓶的力(KV)。

8.一种用于封闭瓶的装置(200)，其包括：

根据权利要求1至7中任一项所述的用于保持待封闭的瓶的装置(100)；以及

控制单元(90)，其用于基于由所述扭矩传感器(40)输出的信号来控制作用于待拧到所述瓶上的盖的封闭扭矩。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述控制单元(90)被构造成当所述信号达到或超过预定的极限值时减小所述封闭扭矩。

10.一种用于封闭瓶的方法，其包括以下步骤：

借助于保持元件(10)保持待封闭的瓶的颈环，所述保持以所述瓶不能相对于所述保持元件旋转的方式进行，并且所述保持元件通过固定元件(20)固定到瓶封闭装置；

其特征在于，

检测作用在所述保持元件(10)和所述固定元件(20)之间的扭矩；

检测所述扭矩包括检测所述保持元件(10)相对于所述固定元件(20)的旋转位移；以及

检测所述旋转位移包括检测配置于所述保持元件(10)的指针元件(41)的位置的变化。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括以下步骤：

基于检测扭矩的扭矩传感器(40)输出的信号来控制作用于待拧到瓶上的盖的封闭扭矩。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述控制包括当所述信号达到或超过预定的极限值时减小所述封闭扭矩。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其特征在于，检测所述指针元件的位置的变化包括借助于配置于所述保持元件的磁场传感器来检测配置于所述指针元件的磁性元件的磁场。

14.根据前述权利要求10至12中任一项所述的方法，其特征在于，还测量在封闭处理期间垂直于待封闭的瓶施加的力。