CN114258477A - 用于检查容器的设备以及方法 - Google Patents

Abstract

一种用于检查容器(100)的检查设备，该检查设备包括旋转传送器(2)和测量工位(400)，该旋转传送器(2)设有多个接纳腔体(5)，且该测量工位(400)构造成在容器(100)由传送器(2)支撑和移动时检查每个容器(100)，其中，传送器(2)具有连续运动，且测量工位(400)包括设有测量区域(410)的微波检测器，每个容器(100)穿过该测量区域以生成与以下至少一个相关的信息项：容器(100)整体重量或其中所含产品剂量、容器(100)内产品的类型、容器(100)内是否存在异物。

Description

用于检查容器的设备以及方法

技术领域

本发明涉及一种用于检查容器的设备和方法，该容器特别是含有用于制造诸如冻干的食品材料(肉类或蔬菜原料等)或用于制造冲泡饮料的颗粒材料的食品的预剂量的颗粒状或粉末状材料的类型，且更具体地说，是用于制造这种食品的胶囊。

背景技术

通常情况下，使用沿胶囊馈送线设置的检重秤对用于冲泡饮料(例如咖啡)的胶囊进行检查，该检重秤位于胶囊制造机器的下游。称重的目的是检查胶囊是否含有所需量的产品，以及它们因此符合预定的生产标准。

在现有技术生产线中，使用托盘或合适的支撑板在不同的生产工位(装载、计量、密封等)之间转移胶囊，该托盘或合适的支撑板设有壳体以容纳多个胶囊。

在现有技术的应用中，使用队列式检重秤需要间歇地馈送胶囊，因为称重要求每个胶囊在检重秤(特别是称重传感器)上保持预定的时间长度。

不利的是，这些解决方案速度慢且缺乏灵活性。间歇性地馈送胶囊降低了机器的生产率，且增加胶囊运动时的拉伸速度并不是克服这一缺点的理想解决方案，因为含有颗粒或粉末材料的胶囊容易因高加速度或振动而损坏。

此外，考虑到胶囊的相互定位由壳体分布在托盘上的方式决定，支撑托盘的使用降低了机器的灵活性。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于检查容器的设备和方法，以克服现有技术的上述缺点。

更具体地说，本发明的目的是提供一种用于检查容器的设备和方法，以允许提高生产率。

本发明的另一目的是提供一种用于检查容器的设备和方法，以提高整体操作灵活性。

这些目的通过根据本发明的用于检查容器的设备和方法完全实现，其特征分别在所附权利要求1和10中以及从属权利要求中的一个或多个权利要求中表征。

附图说明

参照上述目的，本发明的技术特征在所附权利要求中进行了清楚的描述，并且其优点从下面的详细描述中更加明显，参考附图示出了本发明的优选的、非限制性的示例实施例，其中：

-图1示出了根据本发明的检测设备的立体图；

-图2和图3分别示出了图1的设备中使用的微波探测器的剖视图和立体图；

-图4示意性地示出了根据本发明的容器校准程序。

具体实施方式

附图中的附图标记1整体表示根据本发明的检查设备。检查设备1构造成检查包括有外壳的类型的容器100，该容器含有用于制作冲泡饮料(咖啡、茶、草药茶等)的预剂量的颗粒或粉末形式的材料。在优选实施例中，这些容器是用于制备这种饮料的胶囊并且可以例如具有向下渐缩的“杯子”的形状。

本发明适用于未密封的容器，因此，例如在工位的上游施加盖子以关闭外壳，或者它可以适用于已经密封的容器。优选地，这些容器是非金属类型的。

设备1包括旋转转盘形式的传送器2，该传送器2设有转台3，该转台3绕垂直旋转轴线X旋转并且在其上设置了一系列支撑件4。

更具体地说，传送器2具有借助测量工位400沿处于装载工位200与卸载工位300之间的馈送路径A输送一系列上述类型的容器100的功能，该测量工位400构造成在单个容器100上执行电磁、非接触式检查。

上述支撑件4均匀地分布在转台3的旋转轴线X周围，特别是在其周界区域，并横向于馈送路径A远离转台3地延伸，特别是沿平行于旋转轴线X的相应方向延伸。

在其顶部，每个支撑件4设有一个或多个接纳腔体5，该接纳腔体构造成接纳相应的容器100。在所示实施例中，每个支撑件4在其顶部设有两个接纳腔体5：然而，可以有任何数量的接纳腔体5(一个或两个以上)。

优选地，相同支撑件4的两个或多个接纳座部5在单根线上彼此对齐，其原因将随着本描述的继续而变得更加清楚。

如图1和图2所示，每个接纳腔体5构造成顶部开口的“杯子”的形式，其通过容器100本身的至少一个底部部分由重力来保持相应的容器100。

根据本发明的有利方面，每个支撑件4安装在转台3上(或安装在传送器2的通用输送元件上)，该转台3可绕相应的回转轴线Y旋转，该回转轴线Y平行于转台3的旋转轴线X。在这样的构造中，支撑件4至少可以采用第一位置(在图1中的装载工位200和卸载工位300中可见)和第二位置(在图1中的测量工位400中可见)，在该第一位置中，同一个支撑件4的接纳腔体5被设置成横向于、较佳地垂直于馈送路径A地对齐，而在该第二位置中，同一个支撑件4的接纳腔体5沿馈送路径A连续地彼此对齐，使得它们一个接一个地穿过测量工位400。

支撑件4可以通过相应的独立致动器(例如，独立可控的电动马达)或通过机械传动设备(例如，容纳在转台3内的凸轮系统)绕相应的回转轴线Y旋转。

为了分别在装载工位200和卸载工位300中同时装载和同时移除两个或多个容器100，设有合适的装载和卸载装置(未示出)，该装置配备有构造成同时抓持和释放两个或多个容器的钳部，且它们安装在相应转移轮的相应操作单元上。当容器按照上述第一位置对齐时，钳部设置成同时释放和拾取两个或多个容器100。

此外，更详细地看，每个支撑件4具有板状的中间部分4a(设置在其下部和上部之间，该下部可旋转地连接到转台3，该上部设有上述接纳腔体5)，该中间部分4a主要位于平行于接纳腔体5的相互对齐方向的平面中(图1和图2)。

在变型实施例中，支撑件4绕其回转轴线Y的运动可能不是两个端部位置之间的回转运动(也就是说，旋转是反向的)，但它可能是完整的旋转，其始终在相同方向上，且如果有必要的话是间歇的。

此外，在其中每个支撑件4仅具有一个接纳腔体5的实施例(未示出)中，支撑件4绕其回转轴线Y的前述旋转可能不存在，因为它不是必要的。

测量工位400构造成在容器100由传送器2支撑和移动(优选地为连续运动，也就是说，以恒定的速度或切向速度)的同时测量每个容器100。为此，传送器2设定为以恒定的角速度旋转。

更详细地，测量工位400包括设有测量区域410的微波检测器，每个容器100穿过该测量区域410，根据馈送逻辑，测量区域410每次由一个容器100穿过。

优选地，测量工位400包括单个微波检测器，在单个纵向线上对齐的一系列容器100通过该微波检测器，使得容器100每次一个地穿过微波检测器。

优选地，微波检测器是谐振器，而测量区域410则是谐振腔体。

微波检测器优选地还包括波导元件420，该波导元件420具有比如环绕测量区域410的形状，优选地为开口面朝下(即，朝向传送器2)的U形状或C形状。具体而言，如可在图2和图3中看到的，微波检测器的波导元件420基本上是环形的，其内部限定了腔体，即测量区域410。

波导元件420具有两个相面对的端部430，在它们之间限定有间隙440，支撑件4一个接一个地穿过该间隙440。

垂直于馈送路径A所测量的朝向传送器2的间隙440的尺寸(或宽度)小于测量区域410，因此测量区域410由上述两个端部430在底部上部分地界定。

此外，每个支撑件4的板状的中间部分4a的厚度小于间隙440，使得当对应的支撑件4采用上述第二位置时，中间部分4a可以穿过间隙440(图2)。

有利地是，设备1还包括处理单元(未示出)，该处理单元构造成从微波检测器接收测量信号并生成与容器内容物的至少一个属性相关的信息项。

在实施例中，该至少一个属性是以下至少一个或与以下至少一个相关：容器100整体重量或其中所含产品剂量、容器100内的产品类型、容器100内是否存在异物。在优选的选择中，所测量的属性至少是内容物或容器整体(因此包括外壳)的密度或重量。

更具体地说，处理单元允许识别微波检测器检测到的容器和/或其内容物的不同属性，特别是参照容器100内的产品类型，它不仅允许确定内容物的类型(例如，区分茶、咖啡或其它)，而且还允许区分相同类型的产品的不同等级或品牌(例如，不同品牌的咖啡粉)。

在优选实施例中，生成信息项的步骤是通过将从微波检测器接收到的测量值与参考模型的适当选择(特别是存储在存储单元中的预设参考模型)进行比较来执行的，例如遵循特定的校准程序。参考模型可以指容器内产品的不同重量值和/或不同类型和/或属性和/或异物存在于容器中的不同情况，特别是通过将不同的“信息项”与不同的参考测量值关联。

这样，处理单元可以调用存储在存储单元中并与相应的参考测量值相关联的一个或多个参考模型，然后可以在与这些模型相关联的参考测量值和从微波检测器接收到的真实测量值之间进行比较，从而识别出最接近当前所测量情况的模型。

上述设备可以构成用于包装容器的机器的一部分，并包括用于生产一系列容器的单元以及在其下游的根据本发明的检查设备1。

该机器还包括位于检查设备1下游的剔除设备以及反馈控制系统，该反馈控制系统连接到生产单元和检查设备，并构造成根据由检查设备1的处理设备生成的信息项执行以下校正措施中的至少一项：

-修改生产单元的一个或多个操作参数，特别是用于填充容器的设备(以校正任何剂量或填充错误)的操作参数，以及

-操作剔除设备，以基于生成的信息项剔除一个或多个被认为不符合要求的容器，例如含有异物的容器或其重量在预定公差范围之外的容器。

下面描述的是根据本发明的检查方法，特别是通过上述类型的检查设备实现的检查方法。

该方法包括以下步骤：

-沿馈送路径A将一系列容器100馈送通过微波测量工位400；

-在使容器100穿过测量工位400的同时借助于微波测量每个容器100，从而获得连续的测量值；

-基于每个测量值，生成与以下至少一项相关的信息项：容器100整体重量或其中所含产品剂量、容器100内的产品类型、容器100内是否存在异物。

当容器100沿馈送路径A前进时，它们以两个或多个为一组被支撑，其中每组的容器100彼此对齐地设置；以及每一组绕第一和第二位置之间的相应的回转轴线Y旋转。

本发明的另一个目的是一种用于校准检查设备的方法，该检查设备用于检查容器(特别是胶囊)，每个容器含有用于制备食品的一定剂量的粉末或颗粒产品。

可以用该校准方法进行校准的检查设备基本上包括：

-馈送传送器，该馈送传送器用于馈送容器并构造成沿馈送路径移动容器；

-测量工位，该测量工位沿馈送路径定位并包括用于检查每个容器的微波检测器；

-处理单元，该处理单元构造成接收来自微波检测器的测量信号，并生成与容器或其中所含剂量的至少一种属性(优选密度或重量)相关的信息项。

基于本发明的校准方法包括以下步骤：

-从传送器上拾取一个或多个容器，并将它们转移到检重秤上；

-用检重秤称量容器；

-使用微波检测器确定每个容器的重量值；

-优选地借助于处理单元，来比较用检重秤(20)获得的和用微波检测器获得的每个容器的重量值；

-如果比较结果的差值大于预定值，则对检查设备施加校正措施。

根据本发明的检查设备1可经受如图4示意性示出的校准过程：例如，上述类型的校准过程。

校准可以定期执行，也可以在需要时按要求执行。

根据对检查设备1进行校准的方法，由特定的拾取装置10从传送器2拾取一个或多个容器100。

在优选实施例中，拾取装置10包括基本已知类型的协作机器人：例如，“德尔塔(delta)”类型的协作机器人。

拾取装置10将容器100(例如，借助于螺旋传送器等)转移到检重秤20，该检重秤20将它对容器100的测量值发送到处理单元(CPU)，从而可以将其与由微波检测器400得到的对应测量值进行比较。

在由检重秤20进行称重后，容器100由移除装置30移除，该移除装置30将容器卸载至排出或回收生产线。

对于在由检重秤20得到的测量值和由微波检测器400得到的对应测量值之间的比较(优选地由处理单元执行)，如果比较结果的差异大于预定值，则允许识别可能的差异并在检查设备1上施加校正措施，该比较优选地在由拾取装置10从传送器2拾取容器100之前进行。

根据本发明的另一个方面，执行对设备1的参考控制核查。根据参考控制核查，检查方法适用于一个或多个参考件(例如，由高密度聚乙烯或PEEK制成)，这些参考件具有精确的、众所周知的属性，并具有与被检查的常规容器相同的形状。

可以使用用于校准的相同装置10、30或使用专用装置手动地将参考件装载到传送器以及将参考件从传送器移除。

一旦在微波检测器中经受了微波测量，处理单元将获得的测量值与对应的参考测量值(预设值，例如，可从存储单元中检索)进行比较。如果差异超出公差范围，则可以对设备1采取进一步的诊断步骤或校正和/或维护措施。例如，一个非常不同的测量值可能表明谐振腔体中存在阻尼，需要采取适当的维护措施。

如上所述的本发明易受若干变化的影响，这些变化虽然未明确说明，但都属于本发明概念的范围。

特别地，传送器可能不是转盘，而可能是以线性传送器、闭环传送器或其它类型的传送器的形式构成(也就是限定了馈送路径的通用输送装置)，前提是它始终配备有一系列如上所述的支撑件，并且在接纳腔体的数量以及回转的可能性方面也有相同的考虑。

本发明实现了预定目标，克服了现有技术的缺点。

检查设备借助于非接触系统(特别是电磁系统，更具体地说，借助于微波测量系统)对单个容器进行测量的能力允许提高生产率，因为检查设备(以及整个包装机器)可以连续地操作，而不必再间歇地操作。

由于传送器能够与双队列容器一起工作，从而进一步提高了生产率，这些双队列容器仅在馈送路径的延伸部分进行纵向重新定位和彼此对齐，其中通过微波测量对它们进行单独检查，同时对成对的容器进行装载和卸载操作。此外，该特点还可以降低装载和卸载速度，从而降低损坏容器的风险。

最后，单独移动容器，避免使用托盘或支撑板，可以提高生产效率，因为它不需要根据预定的定位阵列对容器进行固定的、静态的布置。

Claims (14)

1.一种检查设备(1)，用于检查尤其是胶囊的容器(100)，每个容器(100)含有一定剂量的用于制备食品的粉末或颗粒形式的产品；所述设备(1)包括：

-传送器(2)，所述传送器(2)设有用于相应容器(100)的多个接纳腔体(5)，并构造成沿馈送路径(A)移动所述接纳腔体(5)，所述馈送路径(A)在用于装载所述容器(100)的装载工位(200)与用于卸载所述容器(100)的卸载工位(300)之间；

-测量工位(400)，所述测量工位(400)沿着在所述装载工位(200)与所述卸载工位(300)之间的馈送路径(A)定位，并构造成在所述容器(100)由所述传送器(2)支撑和移动时检查每个容器(100)；

其特征在于，所述测量工位(400)包括设有测量区域(410)的微波检测器，每个容器(100)穿过所述测量区域(410)，所述设备(1)还包括处理单元，所述处理单元构造成接收来自所述微波检测器的测量信号，并生成与所述容器或所述容器中所含剂量的至少一种属性相关的信息项，所述属性较佳地为密度或重量。

2.根据上述权利要求所述的设备，其特征在于，所述处理单元构造成根据从所述微波检测器接收到的测量信号生成与以下至少一项相关的信息项：重量或密度、所述容器(100)内的产品类型、所述容器(100)内是否存在异物。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述传送器(2)包括限定了所述馈送路径(A)的输送元件(3)以及横向于所述馈送路径(A)而远离所述输送元件(3)地延伸的多个支撑件(4)，每个支撑件具有所述接纳腔体(5)中的至少一个。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述微波检测器包括波导元件(420)，所述波导元件(420)具有使得环绕所述测量区域(410)的形状，较佳地为U形或C形，且其中所述波导元件(420)具有两个相面对的端部(430)，所述两个相面对的端部(430)之间限定有间隙(440)，所述支撑件(4)穿过所述间隙(440)，垂直于所述馈送路径(A)进行测量，所述间隙(440)的尺寸小于所述容器(100)所穿过的所述测量区域(410)。

5.根据权利要求3或4所述的设备，其特征在于，每个支撑件(4)设有两个或多个接纳腔体(5)并能绕回转轴线(Y)旋转，以至少采取第一位置和第二位置，在所述第一位置中所述支撑件(4)的所述接纳腔体(5)被设置成与所述馈送路径(A)横向地、优选垂直地对齐，且在第二位置中所述支撑件(4)的所述接纳腔体(5)被设置成沿所述馈送路径(A)对齐，使得它们一个接一个地穿过所述测量区域(410)，每个支撑件(4)较佳地具有厚度小于所述间隙(440)的部分(4a)，并且所述部分(4a)构造成当所述支撑件(4)采取所述第二位置时穿过所述间隙(440)。

6.根据上述一项或多项权利要求所述的设备，其特征在于，所述传送器(2)以转盘的形式制成，所述转盘绕旋转轴线(X)旋转、较佳地连续旋转，且其中所述回转轴线(Y)平行于所述旋转轴线(X)。

7.根据上述一项或多项权利要求所述的设备，其特征在于，所述处理单元与含有一个或多个参考模型的存储器单元相关联，所述参考模型与相应的参考测量值相关，并参考所述容器(100)或其中含有的产品剂量的不同重量值；所述处理单元构造成通过比较从所述微波检测器接收到的所述测量值和所述参考模型来生成信息项。

8.一种用于尤其是胶囊的容器的自动包装机器，所述容器含有用于制备食品的粉末或颗粒形式的产品，所述自动包装机器包括：

-用于生产一系列容器(100)的单元；

-检查设备(1)，所述检查设备是根据上述一项或多项权利要求所述的检查设备(1)，位于所述生产单元的下游；

-剔除设备，所述剔除设备位于所述检查设备(1)的下游；

-反馈控制系统，所述反馈控制系统连接到所述生产单元和所述检查设备(1)，并构造成根据所述检查设备(1)的所述处理单元生成的信息项执行以下校正措施中的至少一项：

-修改所述生产单元的一个或多个操作参数，尤其是用于填充所述容器(100)的设备的一个或多个操作参数；以及

-在所述剔除设备上进行操作，以剔除根据所述生成的信息项被视为不合格的一个或多个容器(100)。

9.一种用于检查尤其是胶囊的容器的检查方法，每个容器中含有一定剂量的用于制备食品的粉末或颗粒状产品，所述方法特别是使用根据权利要求1至8中一项或多项所述的检查设备(1)来实施的，并包括以下步骤：

-将一系列容器(100)沿馈送路径(A)馈送通过测量工位(400)，所述测量工位(400)设有微波检测器，用于测量每个容器(100)；

-借助于测量工位(400)测量通过所述微波检测器的每个容器(100)，以获得一系列测量值；

-基于每个测量值，生成与所述容器或所述容器中所含剂量的至少一种属性相关的信息项，所述属性较佳地是密度或重量。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，如下地执行沿馈送路径(A)馈送一系列容器(100)的步骤：

-通过对所述容器(100)以两个或多个容器(100)为一组进行支撑，并将每组容器(100)设置成彼此对齐；以及

-通过在至少第一位置和第二位置之间绕相应的回转轴线(Y)旋转每个组，所述第一位置在用微波测量的步骤之前和之后获得，在所述第一位置中所述组的所述容器(100)被设置成横向于、优选垂直于所述馈送路径(A)地对齐，而至少在用微波测量的步骤期间保持所述第二位置，在所述第二位置中所述组的所述容器(100)被设置成沿所述馈送路径(A)对齐，使得它们一个接一个地穿过所述测量区域(400)。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，如下地执行生成信息项的步骤：

-通过调用存储在存储器单元中并与相应的参考测量值相关的一个或多个参考模型，所述参考模型参考所述容器(100)或其中所含的产品剂量的不同重量值；以及

-通过将从所述微波检测器接收到的所述测量值与所述参考模型进行比较来生成信息项。

12.根据权利要求9至11中的一项或多项所述的方法，其特征在于，测量每个容器(100)的所述步骤是在所述容器(100)连续前进时执行的，且所述容器优选地以恒定速度前进。

13.根据权利要求9至12中的一项或多项所述的方法，其特征在于，基于每次测量值生成信息项的步骤还包括生成与以下至少一项相关的信息项的步骤：重量或密度、所述容器(100)内的产品类型、所述容器(100)内是否存在异物。

14.一种校准检查设备的方法，所述检查设备用于检查尤其是胶囊的容器(100)，每个容器含有一定剂量的用于制备食品的粉末或颗粒形式的产品，所述设备(1)包括：

-传送器(2)，所述传送器(2)用于馈送所述容器(100)并构造成沿馈送路径移动所述容器(100)；

-测量工位(400)，所述测量工位沿所述馈送路径(A)定位并包括用于检查每个容器(100)的微波检测器；

-处理单元，所述处理单元构造成接收来自所述微波检测器的测量信号，并生成与所述容器或其中所含剂量的至少一种属性相关的信息项，所述属性较佳地为密度或重量：

-从所述传送器(2)上拾取一个或多个容器(100)，并将它们转移到检重秤(20)上。

-用所述检重秤(20)称量所述容器(100)；

-使用所述微波检测器确定每个所述容器(100)的重量值；

-较佳地借助于所述处理单元来比较使用所述检重秤(20)和使用所述微波检测器获得的每个容器的重量值；

-如果比较结果的差值大于预定值，则对所述检查设备(1)施加校正措施。

Images