CN116783138A - 用于以螺旋封闭件封闭容器的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于以螺旋封闭件(11)封闭容器(8)的设备(1)、优选地用于在饮料灌装设备(5)中以螺旋封闭件(11)封闭饮料容器的设备,所述设备包括:用于保持待封闭的容器(8)的容器保持件(3);和可在施加方向(12)上相对于容器保持件(3)移动的封闭单元(2),其中封闭单元(2)具有电动马达(13),所述电动马达用于将围绕施加方向(12)的扭矩(M)施加到由封闭单元(2)容纳的螺旋封闭件(11)上;以及用于控制/调节电动马达(13)的控制/调节设备(4),其中控制/调节设备(4)设立用于控制/调节电动马达(13),使得可以以预设高度(MP)的相继的多个扭矩脉冲(P)加载螺旋封闭件(11);并且本发明涉及一种对应地构成的方法。
Description
技术领域
本发明涉及用于以螺旋封闭件封闭容器的设备和方法、例如用于在饮料灌装设备中以螺旋封闭件封闭饮料容器的设备和方法。
背景技术
已知的是,以螺旋封闭件封闭容器。为此已知的是,设有用于控制螺旋封闭件到容器上或其容器口部上的旋拧的机械系统。
机械系统不提供在螺旋封闭件的旋转角度方面或在施加在螺旋封闭件上的扭矩方面的反馈或过程监控的可行性。此外,机械系统仅分别允许通过其物理构成而预设的、固定预设的扭矩变化曲线。
为了解决上述缺点,已知如下设备:所述设备具有电动马达、例如伺服马达,以用于将旋拧扭矩施加到螺旋封闭件上。这种设备和对应的方法可从EP 2 203 377 B1中获知。由此,借助对应的操控,可以使转速、旋转方向和扭矩改变或适应于相应的应用情况。因此,在从处理第一类型的容器改变到处理另一类型的容器的情况下,与机械系统相比,所述设备的改造或改装可以减少或甚至完全取消。这例如在无菌应用中引起更短的清洁时间。
发明内容
基于已知的现有技术,本发明的目的是,提供一种用于以螺旋封闭件封闭容器的改进的设备、优选地用于在饮料灌装设备中以螺旋封闭件封闭饮料容器的改进的设备,以及提供一种对应的方法。
所述目的通过具有权利要求1的特征的用于以螺旋封闭件封闭容器的设备、优选地用于在饮料灌装设备中以螺旋封闭件封闭饮料容器的设备来实现。有利的改进方案从从属权利要求、说明书和附图中得出。
对应地,提出一种用于以螺旋封闭件封闭容器的设备、优选地用于在饮料灌装设备中以螺旋封闭件封闭饮料容器的设备,所述设备包括:用于保持待封闭的容器的容器保持件;和可在施加方向上相对于容器保持件移动的封闭单元,其中封闭单元具有电动马达,所述电动马达用于将围绕施加方向的扭矩施加到由封闭单元容纳的螺旋封闭件上;以及用于控制/调节电动马达的控制/调节设备。根据本发明,控制/调节设备设立用于控制/调节电动马达,使得可以以预设高度的相继的多个扭矩脉冲加载螺旋封闭件。
通过控制/调节设备设立用于控制/调节电动马达使得可以以预设高度的相继的多个扭矩脉冲加载螺旋封闭件的方式,相对于传统的设备可以实现改进的封闭结果。对应于多次施加具有预设高度的扭矩脉冲可以实现,在封闭周期结束时,螺旋封闭件的闭合力矩特别精确地对应于预设值。换言之,预设高度的相继的多个扭矩脉冲对应于将扭矩冲击多次施加到螺旋封闭件上。对应地,通过相继的多个扭矩脉冲,可以提供“电子棘轮”的效果。相继的多个扭矩脉冲在此对应于螺旋封闭件的多次拧紧直至预设扭矩或直至以Nm为单位的预设高度的扭矩。
在一个替选的考虑方案中,所述电子棘轮也可以被认为是一种扭矩扳手。
对应地,通过所提出的设备,与传统的设备相比,可以减小错误封闭的概率,使得具有错误封闭的封闭件的容器的废品百分比更低。
此外,借助于所提出的设备可以实现,与在旋拧过程中可能短期出现的——例如通过容器口部处的或封闭件中的螺纹的粘接或形状和尺寸的不规律性或公差引起的——阻力无关地实现用于相应的容器封闭件的期望的旋拧力矩,从而实现产品安全的封闭。
根据一个优选的实施方式,控制/调节设备设立用于,在达到螺旋封闭件到容器上的旋拧过程的预设条件时以相继的多个扭矩脉冲加载螺旋封闭件,和/或响应于用于关断所述设备的关断指令以相继的多个扭矩脉冲加载螺旋封闭件。
根据另一优选的实施方式,旋拧过程的预设条件对应于达到电动马达和/或螺旋封闭件的预设旋转角度。
替选地或附加地,旋拧过程的预设条件可以对应于达到预设的最终扭矩,其中优选地,多个扭矩脉冲中的第一扭矩脉冲对应于达到最终扭矩。
优选地,控制/调节设备构成用于求取旋转角度,优选地借助于旋转角度传感器来求取旋转角度。
替选地或附加地,控制/调节设备可以构成用于求取电动马达的扭矩变化曲线,优选地基于求取电动马达的实际电流值来求取电动马达的扭矩变化曲线,其中优选地,控制/调节设备构成用于根据旋转角度控制/调节电动马达。
根据另一优选的实施方式,至少第一扭矩脉冲的预设高度对应于旋拧过程的预设的最终扭矩。于是可以在不同的和/或可变的和例如较低的扭矩的情况下施加其他脉冲。
可以设定扭矩脉冲的数量优选地,其中优选地,多个扭矩脉冲至少对应于2个、3个、4个、5个、6个、7个或8个扭矩脉冲。
根据另一优选的实施方式,在相继的两个扭矩脉冲之间设有预设的脉冲持续时间,其中优选地,所有分别相继的扭矩脉冲之间的脉冲持续时间相同大小。
可以设定脉冲持续时间优选地,其中脉冲持续时间优选地为10ms至0.1s,特别优选地为20ms至70ms,特别优选地为40ms至60ms,以及完全特别优选地为50ms。
根据另一优选的实施方式,在每个扭矩脉冲之后存在预设高度的扭矩降,其中优选地,扭矩降对应于扭矩脉冲的预设高度的10%至40%、特别优选地20%至35%、完全特别优选地25%至30%,或者扭矩降对应于完全下降到零。换言之,可以通过多个扭矩脉冲和分别在其间设置的扭矩降来提供鼓起的负载或鼓起的扭矩变化曲线。
替选地,扭矩降可以大于扭矩脉冲的预设高度。换言之,在每个扭矩脉冲之后跟随有负载变换、即变换到关于扭矩脉冲的符号为负的扭矩。负扭矩的高度优选地是扭矩脉冲的预设高度的2%至10%。
已经证实为有利的是:控制/调节设备设立成,使得至少突然施加跟随第一扭矩脉冲的数个扭矩脉冲,和/或控制/调节设备设立成,使得至少在跟随第一扭矩脉冲的数个扭矩脉冲中的扭矩增加的变化曲线在扭矩脉冲之前指数地或线性地增加,或以服从另一增函数的方式增加。
上述目的还通过一种具有权利要求8的特征的用于以螺旋封闭件封闭容器的方法、优选地用于在饮料灌装设备中以螺旋封闭件封闭饮料容器的方法来实现。所述方法的有利的改进方案从从属权利要求以及本说明书和附图中得出。
对应地,提出一种用于以螺旋封闭件封闭容器的方法、优选地用于在饮料灌装设备中以螺旋封闭件封闭饮料容器的方法,所述方法包括:使螺旋封闭件在施加方向上下降到待封闭的容器上;将围绕施加方向的扭矩施加到螺旋封闭件上。根据本发明,以预设高度的相继的多个扭矩脉冲加载螺旋封闭件。
通过所述方法,可以以类似的方式实现在所述设备方面描述的优点和作用。
根据一个优选的实施方式,在达到螺旋封闭件到容器上的旋拧过程的预设条件时和/或响应于关断指令来进行以相继的多个扭矩脉冲加载螺旋封闭件。
根据另一优选的实施方案,旋拧过程的预设条件对应于达到电动马达和/或螺旋封闭件的预设旋转角度。替选地或附加地,旋拧过程的预设条件对应于达到在螺旋封闭件到容器上的旋拧过程结束时的预设的最终扭矩,其中优选地,多个扭矩脉冲中的第一扭矩脉冲对应于达到最终扭矩。
优选地,求取、优选地借助于旋转角度传感器求取螺旋封闭件的旋转角度或求取提供对于旋拧所需的扭矩的电动马达的旋转角度。替选地或附加地,可以求取电动马达的扭矩变化曲线,优选地基于求取电动马达的实际电流值来求取电动马达的扭矩变化曲线,其中优选地,根据旋转角度控制/调节电动马达。
根据另一优选的实施方案,至少第一扭矩脉冲的预设高度对应于旋拧过程的预设的最终扭矩。于是可以在不同的和/或可变的和例如较低的扭矩的情况下施加其他脉冲。
此外有利地,可以设定扭矩脉冲的数量,其中优选地,多个扭矩脉冲至少对应于2个、3个、4个、5个、6个、7个或8个扭矩脉冲。
根据另一优选的实施方案,在相继的两个扭矩脉冲之间设有预设的脉冲持续时间,其中优选地,所有分别相继的扭矩脉冲之间的脉冲持续时间相同大小,其中优选地,可以设定脉冲持续时间,其中脉冲持续时间优选地为10ms至0.1s,特别优选地为20ms至70ms,特别优选地为40ms至60ms,以及完全特别优选地为50ms。
根据另一优选的实施方案,在每个扭矩脉冲之后存在预设高度的扭矩降,其中优选地,扭矩降对应于扭矩脉冲的预设高度的10%至40%、特别优选地20%至35%、完全特别优选地25%至30%,或者扭矩降对应于完全下降到零。
替选地,扭矩降也可以大于扭矩脉冲的预设高度的100%,使得螺旋封闭件交替地受负载。
根据另一优选的实施方案,至少突然施加跟随第一扭矩脉冲的数个扭矩脉冲。换言之,至少在跟随第一扭矩脉冲的数个扭矩脉冲中的扭矩增加的变化曲线在扭矩脉冲之前指数地或线性地增加,或以服从另一增函数的方式增加。
附图说明
本发明的另外的优选的实施方式通过以下对附图的描述更详细地阐述。在此示出:
图1示意性示出根据一个优选的实施方式的用于以螺旋封闭件封闭容器的设备的侧视图;
图2示意性示出包括根据图1的设备的饮料灌装设备的俯视图;
图3示意性示出用于根据第一实施方式的用于以螺旋封闭件封闭容器的方法的扭矩变化曲线;
图4示意性示出用于根据另一实施方式的用于以螺旋封闭件封闭容器的方法的扭矩变化曲线;
图5示意性示出用于根据另一实施方式的用于以螺旋封闭件封闭容器的方法的扭矩变化曲线;以及
图6示意性示出用于根据另一实施方式的用于以螺旋封闭件封闭容器的方法的扭矩变化曲线。
具体实施方式
下面根据附图描述优选的实施例。在此,相同的、相似的或作用相同的元件在不同的图中设有相同的附图标记,并且部分地舍弃对所述元件的重复描述,以便避免冗余。
在图1中示意性示出根据一个优选的实施方式的用于以螺旋封闭件11封闭容器8的设备1的侧视图。所述设备包括用于保持待封闭的容器8的容器保持件3和可在施加方向12上相对于容器保持件3移动的封闭单元2,其中封闭单元2具有电动马达13、当前呈伺服马达的形式的电动马达,所述电动马达用于将围绕施加方向12的扭矩施加到由封闭单元2容纳的螺旋封闭件11上。螺旋封闭件11在此容纳在封闭单元2的与电动马达13旋转耦联的封闭件容纳部14中。
所述设备1还包括用于控制/调节电动马达13的控制/调节设备4,所述控制/调节设备设立成控制/调节电动马达13,使得以预设高度的相继的多个扭矩脉冲加载螺旋封闭件11,如在下文中关于图3更详细地阐述的那样。
螺旋封闭件11的施加通过使封闭单元2朝向容器8下降直至螺旋封闭件11与设置在容器口部9处的螺纹10接触来实现。通过经由电动马达13引入到封闭件容纳部14上的旋转运动,将螺旋封闭件11旋拧到螺纹10上。
如在图3方面更详细地阐述的那样,控制/调节设备4设立用于,在达到螺旋封闭件11到容器8上的旋拧过程的预设条件时,以相继的多个扭矩脉冲加载螺旋封闭件11,所述预设条件当前对应于达到在实际的旋拧过程结束时的最终扭矩。
替选地,以相继的多个扭矩脉冲加载螺旋封闭件11可以响应于用于关断设备1的关断指令来进行。
控制/调节设备4可选地构成为,求取、优选地借助在此未示出的旋转角度传感器求取电动马达13和/或螺旋封闭件11的旋转角度。附加地,控制/调节设备4可以求取电动马达13的扭矩变化曲线,当前基于求取电动马达13的实际电流值来求取所述电动马达的扭矩变化曲线。可选地,控制/调节设备4可以构用于根据旋转角度控制/调节电动马达13。
图2示意性示出饮料灌装设备5的俯视图,所述饮料灌装设备包括呈圆形转子结构方式的封闭装置转盘6,在所述封闭装置转盘处设置有多个根据图1的设备1。
封闭装置转盘6包括封闭区域7,在所述封闭区域中提出通过设备1封闭容器8。在封闭装置转盘的台角度Φ的方向上观察,封闭区域7从封闭区域7的初始TA延伸直至封闭区域7的结束TE。
在图3中示意性示出用于根据第一实施方式的用于以螺旋封闭件11封闭容器8的方法的扭矩变化曲线M,如所述方法在根据图1和图2的设备1中应用的那样。
图3在此示出图表,其中纵坐标示出以Nm为单位的扭矩M,以及横坐标示出以秒为单位的时间t或同义地以度为单位的台角度Φ。
从初始时刻TA开始,开始将螺旋封闭件11旋拧到螺纹10上(参见图1)。在此,扭矩M首先从初始时刻TA开始逐渐增加,直至其达到设置同于封闭过程的最终扭矩MEnd。达到最终扭矩MEnd对应于传统的旋拧过程的结束。现在以预设高度MP的相继的多个扭矩脉冲P加载螺旋封闭件11,其中达到最终扭矩MEnd表示第一扭矩脉冲P。
在达到最终扭矩MEnd或第一扭矩脉冲P之后,扭矩变化曲线M经由控制-调节设备4经受预设扭矩降△M的高度的下降。随后,扭矩M再次增加直至预设高度MP,所述扭矩表示下一扭矩脉冲P。当前,扭矩脉冲P的扭矩M的预设高度MP对应于最终扭矩MEnd的高度。
如从图3中可看出的那样,在此示例性地设有四个扭矩脉冲P。因此,在旋拧过程结束时,以分别通过在此期间扭矩M以扭矩降△M的减小分开的方式以最终扭矩MEnd相继四次加载螺旋封闭件11。
扭矩脉冲P的数量可以优选地经由控制/调节设备4来设定。
根据所述可选的实施方式,最终扭矩MEnd为1.3Nm,并且扭矩降△M为扭矩脉冲P的预设高度MP的30%,因此为最终扭矩MEnd的30%。
相继的各两个扭矩脉冲P以预设的脉冲持续时间TP彼此间隔开,其中脉冲持续时间TP当前在所有分别相继的扭矩脉冲P之间相同大小。根据所述实施方式,所述脉冲持续时间为50ms。
脉冲持续时间TP的持续时间可以优选地经由控制/调节设备4来设定。
如从图3中可看出的那样,几乎突然施加跟随第一扭矩脉冲P的数个扭矩脉冲P。换言之,在跟随第一扭矩脉冲P的数个扭矩脉冲P中的扭矩增加的变化曲线在扭矩脉冲P之前分别指数地构成。在一个未示出的变型方案中,所述变化曲线也可以线性增加地构成或以服从另一增函数的方式构成。
旋拧在结束时刻TE结束。
图4示意性示出用于根据另一实施方式的用于以螺旋封闭件11封闭容器8的方法的扭矩变化曲线M。所述方法基本上对应于如针对图3描述的方法,其中在此与根据图3的方法不同,扭矩降△M为预设高度MP的100%。换言之,在每个扭矩脉冲P之后,基本上完全卸载螺旋封闭件11。
替选地,扭矩降△M也可以大于扭矩脉冲P的预设高度MP的100%。对应地,于是在每个扭矩脉冲P之后将负扭矩施加到螺旋封闭件11上,例如以扭矩脉冲P的预设高度MP的-5%的高度施加。因此,螺旋封闭件11于是在施加多个扭矩脉冲P期间交替地受负载。
图5示意性示出用于根据另一实施方式的用于以螺旋封闭件11封闭容器8的方法的扭矩变化曲线M。所述方法基本上对应于图3中的方法,其中在此扭矩变化曲线M对应于具有(未示出的)保证带(Garantieband)的螺旋封闭件11构成。对应地,在达到在螺旋封闭件11的旋拧结束时的最终扭矩MEnd之前,扭矩变化曲线M具有局部最大值MG,所述局部最大值表示在将螺旋封闭件11的保证带推动经过对应地设置在容器口部9处的用于固定保证带的(未示出的)环时发生的扭矩,如在EP 2 203 377 B1中进一步详细地获知的那样。
图6示意性示出用于根据另一实施方式的用于以螺旋封闭件11封闭容器8的方法的扭矩变化曲线M,所述实施方式基本上对应于针对图5描述的实施方式,其中在此通过推动保证带出现的局部最大值MG大于最终扭矩MEnd或扭矩脉冲P的预设高度MP。
只要可应用,则在实施例中示出的所有单个特征可以彼此组合和/或交换,而不脱离本发明的范围。
附图标记列表
1 设备
2 封闭单元
3 容器保持件
4 控制/调节设备
5 饮料灌装设备
6 封闭装置转盘
7 封闭区域
8 容器
9 容器口部
10 螺纹
11 螺旋封闭件
12 施加方向
13 电动马达
14 封闭件容纳部
TA 封闭区域的初始时刻
TE 封闭区域的结束时刻
Φ 台角度
P 扭矩脉冲
M 扭矩变化曲线
MP 预设高度
MEnd 最终扭矩
MG 局部最大值(保证带扭矩)
ΔM 扭矩降
TP 脉冲持续时间
Claims (14)
1.一种用于以螺旋封闭件(11)封闭容器(8)的设备(1)、优选地用于在饮料灌装设备(5)中以螺旋封闭件(11)封闭饮料容器的设备,所述设备包括:用于保持待封闭的容器(8)的容器保持件(3);和可在施加方向(12)上相对于所述容器保持件(3)移动的封闭单元(2),其中所述封闭单元(2)具有电动马达(13),所述电动马达用于将围绕所述施加方向(12)的扭矩(M)施加到由所述封闭单元(2)容纳的螺旋封闭件(11)上;以及用于控制/调节所述电动马达(13)的控制/调节设备(4),
其特征在于,
所述控制/调节设备(4)设立用于控制/调节所述电动马达(13),使得能够以预设高度(MP)的相继的多个扭矩脉冲(P)加载所述螺旋封闭件(11)。
2.根据权利要求1所述的设备(1),其特征在于,所述控制/调节设备(4)设立用于,在达到所述螺旋封闭件(11)到所述容器(8)上的旋拧过程的预设条件时以所述相继的多个扭矩脉冲(P)加载所述螺旋封闭件(11),和/或响应于用于关断所述设备(1)的关断指令以所述相继的多个扭矩脉冲加载所述螺旋封闭件。
3.根据权利要求2所述的设备(1),其特征在于,所述旋拧过程的预设条件对应于达到所述电动马达(13)和/或所述螺旋封闭件(11)的预设旋转角度,和/或所述旋拧过程的预设条件对应于达到预设的最终扭矩(MEnd),其中优选地,所述多个扭矩脉冲(P)中的第一扭矩脉冲(P)对应于达到所述最终扭矩(MEnd)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的设备(1),其特征在于,至少所述第一扭矩脉冲(P)的预设高度(MP)对应于旋拧过程的预设的最终扭矩(MEnd),和/或能够设定所述扭矩脉冲(P)的数量,其中优选地,所述多个扭矩脉冲(P)至少对应于2个、3个、4个、5个、6个、7个或8个扭矩脉冲(P)。
5.根据上述权利要求中任一项所述的设备(1),其特征在于,在相继的两个扭矩脉冲(P)之间设有预设的脉冲持续时间(TP),其中优选地,所有分别相继的扭矩脉冲(P)之间的所述脉冲持续时间(TP)相同大小,其中优选地,能够设定所述脉冲持续时间(TP),其中所述脉冲持续时间(TP)优选地为10ms至0.1s,特别优选地为20ms至70ms,特别优选地为40ms至60ms,以及完全特别优选地为50ms。
6.根据上述权利要求中任一项所述的设备(1),其特征在于,在每个扭矩脉冲(P)之后存在预设高度的扭矩降(△M),其中优选地,所述扭矩降(△M)对应于所述扭矩脉冲(P)的预设高度(MP)的10%至40%、特别优选地20%至35%、完全特别优选地25%至30%,或者所述扭矩降(△M)对应于完全下降到零。
7.根据上述权利要求中任一项所述的设备(1),其特征在于,所述控制/调节设备(4)设立用于,至少突然施加跟随所述第一扭矩脉冲(P)的数个扭矩脉冲(P),和/或至少在跟随所述第一扭矩脉冲(P)的数个扭矩脉冲(P)中的扭矩增加的变化曲线在扭矩脉冲(P)之前指数地或线性地增加,或以服从另一增函数的方式增加。
8.一种用于以螺旋封闭件(11)封闭容器(8)的方法、优选地用于在饮料灌装设备(5)中以螺旋封闭件(11)封闭饮料容器的方法,所述方法包括:使螺旋封闭件(11)在施加方向(12)上下降到待封闭的容器(8)上;以及将围绕所述施加方向(12)的扭矩(M)施加到所述螺旋封闭件(11)上,
其特征在于,
以预设高度(MP)的相继的多个扭矩脉冲(P)加载所述螺旋封闭件(11)。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,在达到所述螺旋封闭件(11)到所述容器(8)上的旋拧过程的预设条件时和/或响应于关断指令来进行以所述相继的多个扭矩脉冲(P)加载所述螺旋封闭件(11)。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述旋拧过程的预设条件对应于达到电动马达(13)和/或所述螺旋封闭件(11)的预设旋转角度,和/或所述旋拧过程的预设条件对应于达到预设的最终扭矩(MEnd),其中优选地,所述多个扭矩脉冲(P)中的第一扭矩脉冲(P)对应于达到所述最终扭矩(MEnd)。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法,其特征在于,至少所述第一扭矩脉冲(P)的预设高度(MP)对应于旋拧过程的预设的最终扭矩(MEnd),和/或能够设定所述扭矩脉冲(P)的数量,其中优选地,所述多个扭矩脉冲(P)至少对应于2个、3个、4个、5个、6个、7个或8个扭矩脉冲(P)。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的方法,其特征在于,在相继的两个扭矩脉冲(P)之间设有预设的脉冲持续时间(TP),其中优选地,所有分别相继的扭矩脉冲(P)之间的所述脉冲持续时间(TP)相同大小,其中优选地,能够设定所述脉冲持续时间(TP),其中所述脉冲持续时间(TP)优选地为10ms至0.1s,特别优选地为20ms至70ms,特别优选地为40ms至60ms,以及完全特别优选地为50ms。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的方法,其特征在于,在每个扭矩脉冲(P)之后存在预设高度的扭矩降(△M),其中优选地,所述扭矩降(△M)对应于所述扭矩脉冲(P)的预设高度(MP)的10%至40%、特别优选地20%至35%、完全特别优选地25%至30%,或者所述扭矩降(△M)对应于完全下降到零。
14.根据权利要求8至13中任一项所述的设备,其特征在于,至少突然施加跟随所述第一扭矩脉冲(P)的数个扭矩脉冲(P),和/或至少在跟随所述第一扭矩脉冲(P)的数个扭矩脉冲(P)中的扭矩增加的变化曲线在扭矩脉冲(P)之前指数地或线性地增加,或以服从另一增函数的方式增加。
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