CN1234567C - 基于重量的多注入口灌装机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于重量的多注入口灌装机,用于通过多个灌装装置把预定重量的若干物品灌装到多个容器中,该灌装机包括:多个各自测量一个相关的所述容器中的所述物品的重量的测压仪;安装在每个所述测压仪的负载感测元件的表面上或之内的称重算术运算装置,每个所述称重算术运算装置用于当由相关的测压仪测量的所述物品的重量超过一个预定水平时,通过相关的灌装装置控制对把物品灌装到相关的容器内进行控制。该灌装机具有简化的接线布局。

Description

基于重量的多注入口灌装机
技术领域
本发明涉及一种基于重量操作的多注入口灌装机,用于把预定重量的例如液体、粉末或颗粒等物品灌装到诸如袋、瓶、盒的容器,并且更具体地涉及一种可由这种灌装机使用的重量测量系统。
背景技术
上述类型的多注入口灌装机典型地包含多个并行地、串行地或随机地把物品灌装到多个容器的注入口或注入部件。在图1A、1B和1C中示出用液体灌装容器的基于重量的多注入口灌装机的一个例子。示出的多注入口灌装机包括一个位于灌装机1上部的储罐2,从外部经旋转接头4、管道6等向其中馈送灌装容器的液体。在储罐2中暂时储存液体。在储罐2的周围,在彼此按预定角度相隔的位置上安装多个注入管8(8-1,8-2,…,8-n)。阀门10(10-1至10-n)安装在对应管8-1至8-n的下端,用于控制通过与阀门10-1至10-n中各个对应阀门相关的喷嘴供给的液体的流速。在灌装机1的下部周围,在阀门10-1至10-n中相应阀门的下方设置多个灌装台14(14-1至14-n)。每个台14-1至14-n适用于在其上安放一个容器12(12-1至12-n),例如一个瓶子。各个平台14-1至14-n与相应的测压仪16(16-1至16-n)相耦合,各测压仪和对应的灌装台14-1至14-n一起使用。测压仪16-1至16-n安装在灌装机1的下部的测压仪板18上。当由外部驱动装置,例如电动马达20,通过齿轮21和22驱动时,储罐2、测压仪板18和灌装台14-1至14-n适合于按预定速度绕通过灌装机1的中心垂直延伸的转动轴24转动。
从一个外部容器供给机(未示出)向灌装机1的容器进入段一个一个地供应空瓶。容器进入段位于一个圆周上,其中灌装台14-1至14-n沿该圆周转动。一个一个地把空瓶放在灌装台14-1至14-n上。在移动时对瓶12-1至12-n称重,并且对每个瓶12-1至12-n注入预定量的液体。灌满的瓶12-1至12-n运送到灌装机1的卸货段,卸货段位于该圆周上和进入段不同的位置处,在卸货段处把瓶子从灌装机1卸到下一阶段的传送带上。
阀门10-1至10-n和瓶子12-1至12-n一起转动,并且当阀门到达阀门10-1至10-n沿其上运动的该圆周的预定位置处时各个阀门打开。接着,按预定流速液体灌入瓶12-1至12-n,并且同时通过各个瓶子的测压仪16测量灌入瓶12中的液体的重量。阀门10-1至10-n的口径是这样控制的,即,当灌入每个瓶12中的液体的重量达到略小于目标值的第一值时减小流速。当各个瓶12-1至12-n中的液体的重量达到大于第一值但刚好低于该目标值的第二值时关闭阀门10-1至10-n。即使关掉阀门10后,阀门10和瓶12之间路径上剩余的液体部分仍流入瓶12,从而对每个瓶12灌入目标量的液体。
为了知道每个瓶12中的液体的重量,必须对来自相关测压仪16的表示重量的模拟信号进行模数转换以产生表示重量的数字信号,并且对所产生的表示重量的数字信号必须进行称重算术运算。为此,和各个测压仪16-1至16-n关联地使用多个称重算术运算装置,例如运算器26(26-1至26-n)。运算器26的数量等于灌装台14(14-1至14-n)的数量。运算器26-1至26-n安装在运算器板29上,后者设置在储罐2的测压仪16-1至16-n之间。通过各自信号线28运算器26-1至26-n和相关的测压仪16-1至16-n相连。
每个运算器中进行的算术运算如下例所述。下面对一个运算器的说明可应用到所有的及任何一个运算器上,因此在以下的说明中不再使用参照数字的尾标。
装入到测压仪16中的待测量对象的重量,即,在灌装机的情况下例如是液体的重量以及灌装台14和瓶子12的重量被测量并产生表示重量的模拟信号。该表示重量的模拟信号经A/D转换(模数转换)成为表示重量的数字信号Wa。
在调整灌装机中使用的重量测量系统期间,把台14上未放有任何东西时得到的表示重量的数字信号作为初始值Wi存储在运算器26的存储器中。当把瓶子12放在灌装台14上并开始灌装操作时,表示重量的数字信号Wa开始增加。根据下述等式计算瓶12和灌入到灌装台14上的瓶12中的液体的总重量Wn:Wn=K(Wa-Wi)其中K是在重量测量系统调整期间通过利用一个放在灌装台14上的参考重量确定的一个范围(Span)因子,从而所得到的Wn可以等于该参考重量。范围因子K是根据测压仪16上的负载、一个电压转换因子以及运算器26中使用的一个表示重量的模拟信号放大因子确定的。这样,范围因子K取决于测压仪16和运算器26二者。
即使当灌装台14上没有瓶子12时,如果例如在台14上有水滴,则值Wn不为零。从而,台14上对象的重量表达成:Wn=K(Wa-Wi)-Wz其中Wz是零点的变化量。若当灌装台14上没有瓶12时Wn不等于零,则把该Wn存储为Wz。该过程称为零点调整。
在该灌装机中首先把空瓶12放在灌装台14上,并且这种情况下的Wn表示瓶12自身的重量Wb。在就要开始向瓶12注入液体之前,测量瓶12的重量并存储在皮重(taring)存储器中。当开始把液体注入瓶12时,Wn变成表示瓶12和瓶中液体的总重量。接着,计算Wn-Wb以确定液体单独的重量Wm。替代地,也可以在考虑瓶12重量的情况下完成零点调整,从而Wn可以只表示液体的重量。在该情况下,Wn=Wm。
在运算器26中设置多个重量等级W1、W2和Wt,以供控制液体的流速。重量等级Wt对应于目标重量。等级W2是一个接近Wt的值,而等级W1小于W2。开始灌装时,控制阀门10以按q1的速率通过喷嘴供应液体。瓶12中的液体的重量Wm逐渐增加,并且以短间隔反复地和重量等级W1比较以查明是否Wm>W1。当Wm大于W1时,控制阀门10以把流速从q1改变到q2,其中q1>q2。以流速q2继续提供液体,同时频繁地检查以确定是否Wm>W2。当确定Wm已大于W2时,控制阀门10以停止液体的供给。甚至在阀门10接收到关闭命令后,仍有少量的液体供给瓶12,从而大致等于目标重量Wt的液体灌注到瓶12中。
在基于重量的灌装机中,为了确定最终向瓶12中灌注了多少液体,在停止向瓶12提供液体后的预定时刻再次对瓶12中的液体称重,并把该测出的重量输出作为灌注重量。
运算器26-1至26-n和测压仪板18以及灌装台14-1至14-n一起转动,并通过一个和旋转接头4共用一转动轴的旋转连接件从外部提供用于运算器26-1至26-n的电源。运算器26-1至26-n是由外部的远程显示和控制装置,例如显示和控制单元30来控制的,运算器26-1至26-n向该显示和控制单元发送包含向各个瓶12灌入的液体重量的数据。为此,各个运算器26-1至26-n通过串行通信线组与显示和控制单元30连接,从而能实现它们之间的双向通信。随着串行通信线数量的增加,该旋转连接件必须增加它的触点数量,这使该旋转连接件造价昂贵。因而,从各个运算器26-1至26-n引出的相应信号线共同地连接到一个连接盘并且通过最少二条线连接到显示和控制单元30。
在图1B中示出测压仪(LC)16-1至16-n、运算器26-1至26-n以及显示和控制单元30之间的连接。在图1B中,所示出的各个测压仪16-1至16-n的各条引线31-1至31-n包含表示重量的模拟信号线以及电源线。连接盘32-1至32-n用于把相关的引线组31-1至31-n和相关的运算器26-1至26-n连接。线组33-1至33-n把连接盘32-1至32-n和运算器26-1至26-n连接。从相关的运算器26-1至26-n提供用来控制阀门10-1至10-n的控制信号。为此,通过引线组34-1至34-n、连接盘32-1至32-n以及引线组35-1至35-n使阀门10-1至10-n和运算器26-1至26-n连接。
为了当每个阀门10-1至10-n达到预定的加注启动位置时控制对瓶12-1至12-n加注液体,运算器26-1至26-n必须查明相应阀门10-1至10-n的位置。为此,为阀门10-1至10-n设置表示位置的信号生成器36。通过连接盘38传送表示位置的信号,这些位置信号都连接到连接盘38并且通过接线组40-1至40-n耦接到相应的运算器26-1至26-n。
从各个运算器26-1至26-n引出的相应通信线组42-1至42-n都连接到连接盘44,这些通信线从连接盘44经由二条信号线46通过旋转连接件48与显示和控制单元30连接。
如果灌装机管理要注入容器的液体,则其被清洁以保持卫生。因而,必须分别把测压仪16-1至16-n放在防水盒50-1至50-n内,如图1C所示。支承件52-1至52-n从各个测压仪16-1至16-n伸出,且密封圈54-1至54-n设置在各盒50-1至50-n的开口中,支承件52-1至52n穿过该密封圈伸出。
上述类型的基于重量的多注入口灌装机还包括一个测压仪板18。该板面积相对小,并且其上安装着许多部件,包括测压仪16-1至16-n和运算器26-1至26-n。因而,测压仪板18必须具有这些部件所需要的足够大的面积。另外,由于测压仪16-1至16-n和对应的运算器26-1和26-n是分开的,所以它们必须分别通过相对长的引线31-1至31-n和引线33-1至33-n经连接盘32-1至32-n连接,而且引线的长度必须根据该灌装机的尺寸调整,这就阻碍引线成本的降低。
如果发现供应给每个瓶子的液体量是不恰当的,操作员可能需要尽快地调整机器。在这种情况下,难以确定是测压仪16还是运算器26出毛病,因而二者都必须更换。另外,当更换部件时必须通过把基准重量放在灌装台上重新确定范围因子K,以便在显示和控制单元30上显示等于该基准重量的重量。
当基于重量的多注入口灌装机的生产厂家希望通过通用信息处理机或者通过用于通用信息处理机的软硬件来执行该基于重量的灌装机的算术运算,他们通常不知道如何由这样的机器实现所需的称重算术运算。从而,他们必须从称重机制造商处购买专用的灌装机运算器并且试图在空间很小的测压仪板18上把这些运算器和测压仪16-1至16-n放在一起。
现有技术的运算器26的软硬件都是根据称重机制造商的设计概念设计的。从而当灌装机的用户试图根据他们自己的思路建立例如必须易于操作的在显示和控制单元的显示屏幕上的操作进程和数据显示进程时,他们在许多方面上受到限制。
尽管在基于重量的灌装机中使用了防水的测压仪,但尚无防水的运算器。从而产生了提供用于运算器的水密罩和迷宫式密封件的麻烦。
发明内容
因此,本发明的一个目的是提供一种没有上面讨论的问题的基于重量的多注入口灌装机。
根据本发明的第一方面,提供一种基于重量的多注入口灌装机,用于通过多个灌装装置把预定重量的若干物品灌装到多个容器中,该灌装机包括:多个各自测量一个相关的所述容器中的所述物品的重量的测压仪;安装在每个所述测压仪的负载感测元件的表面上或之内的称重算术运算装置,每个所述称重算术运算装置用于当由相关的测压仪测量的所述物品的重量超过一个预定水平时,通过相关的灌装装置对把所述物品灌装到相关的容器内进行控制。
根据本发明的第二方面,提供一种基于重量的多注入口灌装机,用于通过多个灌装装置把预定重量的若干物品灌装到多个容器中,其包括:多个各自测量一个相关的所述容器中的所述物品的重量的测压仪;多个称重算术运算装置,其中的每一个用于当由相关的测压仪测量的所述物品的重量超过一个预定水平时,通过相关的灌装装置对把所述物品灌装到相关的容器内进行控制;以及,用于各个所述测压仪的多个密封罩,每个密封罩在其中密封相关的一个所述测压仪以及和该一个测压仪相关的称重算术运算装置。
根据本发明的第三方面,提供一种基于重量的多注入口灌装机,用于通过多个灌装装置把预定量的物品灌装到多个容器中,该灌装机包括:多个各自测量相关的所述容器中的所述物品的量的测压仪;以及安装在支持每个所述测压仪的支承件的表面上或者其内的称重算术运算装置,每个所述称重算术运算装置至少包括用于确定由相关测压仪测量的相关容器内的所述物品的重量水平的重量水平确定装置。
根据本发明的第四方面,提供一种测压仪模块,包括:一个包括重量检测装置的测压仪;以及安装在所述测压仪的支承件的表面上或其内部的重量水平确定装置,用于确定由所述重量检测装置检测的物品的重量水平。
根据本发明的第五方面,提供一种基于重量的多注入口灌装机,用于通过多个灌装装置把预定量的物品灌装到多个容器中,该灌装机包括:多个测压仪模块,每个测压仪模块包括一个测压仪以及安装在一个用于支持所述测压仪的支承件的表面上或其内部的重量表示数字信号生成装置,用于至少生成与施加到所述测压仪上的所述物品的重量对应的重量表示数字信号;以及算术运算装置,其从所述各个测压仪模块接收所述重量表示数字信号,并且至少包括用于确定由所述各个重量表示数字信号所表示的所述物品的重量水平的重量水平确定算术运算装置。
对上面所讨论问题的一种解决方案是把测压仪和称重算术运算装置集成或者组合成单个的集成式重量测量系统,从而可以整体地制造、安装和管理它们。
例如,可以把称重算术运算装置安装在测压仪的表面上或者安装在其内部。作为一种替代的例子,可以把测压仪和称重算术运算装置一起放在一个水密的外壳内。
目前,电子部件的尺寸能显著地减小,从而有可能设计小尺寸的且能完成很复杂功能的电子电路,不论是模拟的还是数字的。另一方面,基于重量的多注入口灌装机中使用的测压仪具有一个负载感测元件,当对它施加负载时该元件根据该负载的大小产生某种程度的变形。该负载感测元件具有足以承受数公斤重量的强度,从而该测压仪具有足以容纳灌装机称重算术运算装置的体积。
采用包含这种集成的或组合的测压仪和称重算术运算装置的集成单元提高了制造基于重量的多注入灌装机的效率。
一个基于重量的多注入口灌装机包含大量的测压仪和算术运算装置,从而经常易出现故障。通过储备这样的集成式测压仪和称重算术运算装置单元,可以容易地用好的测压仪和/或算术运算装置更换出故障的部件。通过储备集成式测压仪和称重算术运算装置单元供以后使用并且事先利用基准重量调整范围因子K(这避免在更换期间进行调整),可以进一步提高维修效率。
在和1989年3月28日公开的Benny N.Dillon等的美国4,815,547号专利对应的于1997年10月24日公开的日本2,709,837号专利中,公开了一种包含集成地安装在测压仪的负载感测元件或反作用力元件上的算术运算电路板的称重设备。在该专利所公开的称重设备里,多个测压仪支承一个其上放置要测量的物品的台,并且在每个测压仪的侧表面上安装一个其硬件包括模/数转换器、CPU以及串行通信电路的电路板。在一主控制器中收集各个电路板输出的表示重量的数字信号,从该主控制器生成作为该称重设备的输出的单个测量信号。该称重设备的各个测压仪通过该台彼此干扰。有可能配置成能在该主控制器上读出来自各个测压仪的相应表示重量的信号。然而,若因机械故障该称重设备的单个测量信号异常,对来自各个测压仪的相应的表示重量信号的评估不能确定哪一个测压仪出了毛病。
依据本发明,在一种基于重量的多注入口灌装机中使用的每个测压仪和算术运算装置集成单元对一个单独容器里的物品称重,从而每个集成单元不受其它测压仪或者其它容器里的物品干扰。因此,容易发现哪个测压仪出了毛病。
带有设置在测压仪表面上或其内的算术运算装置的该测压仪可以是密封的,或者每个测压仪可以和一个相关的算术单元一起安装在一个密封外壳内。这种密封单元可用在以液体灌装容器的基于重量的多注入口灌装机中,而不必使用专用的水密结构,例如密封圈。
算术运算装置制造商可能把用于灌装机的算术运算装置设计成通过外部硬件,例如具有固定特征的外部按键开关来操作,或者设计成以专用形式在专用显示器上显示输出数据。在这种情况下,即使把算术运算装置设计成能和外部设备通信,灌装机厂家也不可能根据最优设计概念生产灌装机。
为了解决该问题,在依据本发明的称重算术运算装置中,可以对特定的称重算术运算,例如零点调整、范围调整和皮重存储分配指令码。通过显示和控制装置提供选定的指令码,从而执行和选定的指令码对应的算术运算。在这种情况下,在称重算术运算装置中生成的要显示的数据,例如已置于容器中的物品重量以及完成灌装后测量的容器内物品的稳态重量,被事先分配对应的标识码并且和所分配的码一起输出,从而可以根据需要在显示和控制装置中管理和处理它们。对于灌装机制造商在内的用户这些相应的码以及它们的含义是公开的。因此,灌装机制造商可以通过他们制造的显示和控制装置利用希望的序列和希望的操作装置,例如希望的按键开关来控制称重算术运算装置。另外,灌装机制造商可能使算术运算装置输出的数据以任何希望的形式在显示和控制装置上的任何希望位置处显示。这意味着灌装机制造商可以根据自己的设计概念生产基于重量的多注入口灌装机。
例如,可以通过1:N的串行通信线完成N个称重算术运算装置与单个显示和控制装置之间的通信。例如,把该显示和控制装置成为主设备并且把这N个算术运算装置成为从属设备。该显示和控制装置和各个算术运算装置直接连接到同一条通信线总线,并且作为主设备的该显示和控制装置顺序地轮询(poll)各个作为从属设备的算术运算装置。这样,不需要使用例如中间连接盘那样的在其上集合来自各个算术运算装置的显示数据,从而减少连接线的数量的部件。
对于称重算术运算装置的接线,用于由各算术运算装置输出的信号的各条线通常和一个连接盘的各端子连接,以便通过把类似的信号线连接在一起而减少用来把信号发送到显示和控制装置的线的数量。但是,这种结构需要使用连接盘,需要把各个算术运算装置连接到该连接盘,需要在该连接盘上用于公用地连接相关信号线的各端子之间的连线,等等。这还增加了连接盘的接线。
在一种基于重量的多注入口灌装机中,测压仪排列成使相邻测压仪的距离很小。以下是基于重量的多注入口灌装机的各称重算术运算装置的一种有益的接线方式的一个例子。(这种结构比前面讨论的其中的单个连接盘上集合来自若干算术运算装置的接线的结构更有益。)每个称重算术运算装置包括一个印刷电路板,其中在二个输出接头上输出一个信号。彼此相邻设置的算术运算装置的类似输出接头通过短接线件连接在一起。利用类似的短接线件,若干相邻的算术运算装置串联连接。在这种情况下,短接线件的数量等于串联连接的算术运算装置的数量减一。利用这种接线结构,可以减少线路和接线工作的量。
通信中轮询需要相对长的时间,从而,难以在高速、高性能灌装情况下采用用于控制物品供给率的轮询技术。因此,可以把每个称重算术运算装置本身配置成具有执行称重算术运算的功能,同时把显示和控制装置配置成不介入应实时进行的称重算术运算。利用这种结构,发送信号以命令灌装装置,例如阀门减小物品供给率或者当一旦检测出容器里的物品达到设定水平时停止供给物品(这必须高速完成),都可以和通信装置的通信速率无关地进行。
显示和控制装置与各个称重算术运算装置之间传送的数据包括但不限于:算术运算装置为完成必要的称重算术运算所需的参数,用于控制供给流速的数据,用于零点调整、范围调整等的命令以及在完成灌装操作后各个称重算术运算装置中生成的要显示的数据,这些数据都不需要高速、实时处理。
基于重量的多注入口灌装机包括多个测压仪。其可进行操作以便同时灌装若干容器。在这种情况下,需要对来自多个测压仪的表示重量的信号同时进行并行处理。另外,不同于静态称重,表示重量的信号在采样时间和处理时间上存在限制。另外,为了以指定数量的物品准确地灌装容器,灌装装置也必须受到控制。
依据本发明,把那些必须对来自它们的信号进行实时处理的测压仪配置成从属算术运算装置以提供表示重量的数字信号。接着。设置超级(superordinate)算术运算装置以便集中地处理来自和送至各个从属算术运算装置的输入和输出信号。可以通过各串行通信线连接这些从属和超级算术运算装置。各超级算述运算装置需要根据相关测压仪向其提供的各个容器内的物品重量控制物品供给速率。由此,各灌装装置也可受到实时控制。
如上所述,通过向测压仪分配以并行、实时和高速方式测量若干容器里的物品重量的功能并且同时利用数量上少于测压仪的超级算术运算装置控制灌装操作,可以减少系统所需的称重算术运算装置的数量,这进而减小了灌装机的尺寸。
附图说明
图1A、1B和1C示出现有技术的基于重量的多注入口灌装机,其中图1A是侧视图,图1B是该现有技术灌装机的电路方块图,而图1C是图1A中的灌装机使用的测压仪的放大图;图2是依据本发明的第一实施例的基于重量的多注入口灌装机的电路方块图;图3是图2的灌装机在去掉一部分情况下的示意侧视图;图4A示出图2和3中所示灌装机所使用的测压仪,而图4B是图4A的测压仪的放大图;图5是可在本发明的灌装机中使用的测压仪的另一个例子的平面图;图6是可在依据本发明的第二实施例的基于重量的多注入口灌装机中使用的测压仪的放大侧面图;图7是依据本发明的第三实施例的基于重量的多注入口灌装机的电路方块图;图8是依据本发明的第四实施例的基于重量的多注入口灌装机的电路方块图;以及图9示出可在本发明中使用的测压仪模块的另一个例子。
具体实施方式
在图2、3、4A、4B和5中示出依据本发明的第一实施例的基于重量的多注入口灌装机1a。
通过比较图1A和图3理解,灌装机1a包括各含有一个测压仪和一个称重函数算术单元的算术单元及测压仪模块16a-1至16a-n,以替代称重算术单元26-1至26-n以及分立的测压仪16-1至16-n。以下把该算术单元及测压仪模块称为“测压仪模块”。在图2至图8中,那些和图1A、1B、1C中示出的部件相同或相似的部件用和图1A、1B、1C所使用的相同参考数字示出并且对此不再作出更多的说明。
每个测压仪模块16a-1至16a-n含有一个测压仪和一个相关的算术单元26a-1至26a-n,该测压仪具有一个带有空腔81(图4A)的负载感测元件,其中该空腔是在该负载感测元件固定到一个基座的部位上形成的,而该算术单元位于该空腔81(图4A)内。该负载感测元件具有一个用来检测重量的圆柱形膛(bore)82(图4B)。当对该负载感测元件施加负载时该圆柱形膛82变成椭圆形。应变计83、84、85和86附着在圆柱形膛82内表面以测量应变量。在该圆柱形膛82内插入一个圆柱形组件87以便遮盖膛82的内表面以及应变仪83、84、85和86的内表面。圆柱形组件87具有一个附着在它一端上的盖部件,该盖部件位于并焊在于圆柱形膛82的对应端形成的周缘台阶上,从而相对于外界空气密封应变计83、84、85和86。通过在负载感测元件中形成的通信膛88实现应变计83、84、85、86和算术单元26a-1、…26a-n之间的接线。算术单元26a-1至26a-n的功能和现有技术中算术单元26-1至26-n的功能相同。各个空腔的二个开端通过焊上金属盖80封闭以便水密和气密地密封这些空腔。这样,不必分别为算术单元26a-1至26a-n和应变计83、84、85、86提供专门的防水措施,不需要密封圈。另外,不必在各个测压仪16a-1至16a-n和对应的一个算术单元26a-1至26a-n之间提供接线。
图5示出测压仪的另一个例子,其中各算术单元不设置在对应的负载感测元件内,而是把它们设置成安装在各个负载感测元件的外表面上分立的密封罩89内。
图2示出灌装机1a的各个部件如何连接。测压仪模块16a-1至16a-n实现和现有技术灌装机的测压仪16-1至16-n以及算术单元26-1至26-n相同的功能。因此,不存在与图1B中示出的接线33-1至33-n相对应的接线。
测压仪模块16a-1至16a-n中的每个算术单元26a-1至26a-n设有公用信号输入/输出端子81a、81b、81c、82a、82b和82c(在图2中,只为算术单元26a-2示出参考数字81a、81b、81c、82a、82b和82c)。从这些端子81a、81b、81c、82a、82b和82c分别向输出接头83a、83b、83c、84a、84b和84c输出信号(在图2中只为模块16a-1示出参考数字83a、83b、83c、84a、84b和84c)。
在转动型或流线型基于重量的多注入口灌装机中,等角度地设置测压仪模块16a-1至16a-n。在组装灌装机1a之前,通过导线长度相等的接线单元85-1至85-n,一个测压仪模块的输出接点83a、83b、83c、84a、84b和84c和相邻测压仪模块的这些接点连接。这可以减少对灌装机1a的接线时间。
以对用户公开的预定代码信号的形式从外部显示和控制单元30向各个测压仪模块16a-1至16a-n的相应算术单元26a-1至26a-n提供诸如零点调整、皮重存储和范围因子调整等指令。从而,灌装机设计者可以根据自己的判断在显示和控制单元30中确定操作进程和确定对各个按键开关分配的功能。例如,可以通过屏幕上显示的软件开关生成希望的指令码,从而使测压仪模块16a-1至16a-n的算术单元26a-1至26a-n执行这些希望的指令。
算术单元26a-1至26a-n输出各种带有分配给其的并且对用户公开的预先确定的标识码的数据。这些数据包括完成灌装操作后测得的各个容器或瓶内的物品或液体的静态重量以及范围调整中确定的各范围因子。这样,显示和控制单元30可以通过附加于数据的标识码判断数据的含义,从而以适当的字符式样或形状在适当的位置于适当的画面上显示数据,如果需要,可以图形化显示。
测压仪模块16a-1至16a-n分别包括算术单元26a-1至26a-n。显示和控制单元30设计成可以在该显示和控制单元30中设定值W1、W2和Wt以及分配给这些值的预先确定的代码,前面参照现有技术说明了这些用于控制液体的流速和停止供给液体的值。接着,自动地把这些值提供给各个算术单元26a-1至26a-n的存储器并且设定在其中。
每个算术单元26a-1至26a-n以短时间间隔从一个相关的测压仪16a-1至16a-n采样表示重量的模拟信号,通过执行预定的算术运算计算一相关瓶子12-1至12-n中的液体的重量,判断何时瓶子中的液体重量达到预定水平,并且一旦液体重量达到该预定水平立即控制阀门从而调整流速。以短时间间隔对每个瓶内的液体重量进行算术运算使得有可能无延迟地向相关的阀门提供希望的控制信号。因而,其中分别内置有算术单元26a-1至26a-n的测压仪模块16a-1至16a-n不会对灌装精度造成负面影响。
各个和测压仪模块16a-1至16a-n相关的算术单元26a-1至26a-n控制提供给相应的瓶子12-1至12-n的液体的流速,并且测压仪模块16a-1至16a-n直接向和灌装平台14-1至14-n关联的相关阀门10-1至10-n输出控制信号。这样,用于发送控制信号的引线组34-1至34-n可直接连接到对应的阀门10-1至10-n,从而使用于连接的空间和时间为最小。
图6示出依据本发明的第二实施例的基于重量的多注入口灌装机的一部分。依据第二实施例的灌装机的结构基本上和依据第一实施例的灌装机的结构相同,从而只说明和第一实施例不同的部分。
测压仪模块16b-1至16b-n带有集成地安装在各个测压仪的负载感测元件表面上的算术单元26b-1至26b-n。在图6中只示出一个测压仪模块,即测压仪模块16b-1以及它的各关联部分。其它测压仪模块16b-2至16b-n与测压仪模块16b-1相似地安装。测压仪模块16b-1至16b-n分别位于一个相关的水密罩90中。测压仪模块16b-1具有一个用来将该测压仪模块固定到灌装台14-1的组件92。在组件92上安装一个防水部件94,例如一个密封圈部件。
尽管该结构需要防水装置,但安装在各个测压仪的负载感测元件表面上的算术部件26b-1至26b-n也是防水的,并且可以简化接线。从而,可以降低制造成本。
应注意,在第一实施例中,也可以把算术部件26a-1至26a-n安装在对应测压仪的负载感测元件表面上,并且可以密封各测压仪模块板以使它们是水密的。
图7示出依据本发明的第三实施例的灌装机。该灌装机包括测压仪模块16c-1至16c-n,每个测压仪模块包括一个测压仪和一个集成地安装在该测压仪之上或之内的算术运算电路。每个算术运算电路包括一个用于把由相关的测压仪输出的表示重量的模拟信号转换成表示重量的数字信号的模/数转换器,和一个用于把该表示重量的数字信号串行地发送到一个外部设备的通信电路。
每个测压仪模块16c-1至16c-n包括一个在其被转换成表示重量的数字信号之前处理表示重量的模拟信号的结构。储备这种类型的并事先利用基准重量调整过范围的测压仪模块,从而在灌装机的运行期间发现出故障的测压仪模块时可以不必进行调整立即更换一个新的测压仪模块。依据第一和第二实施例的测压仪模块可类似于第三实施例的测压仪模块进行配置。
使用另一个分立的超级算术运算单元100。该超级算术单元100从测压仪模块16c-1至16c-n接收表示重量的数字信号并且进行各种算术运算。单元100完成的算术运算包括初始皮重偏移算术运算、零点调整运算、减掉容器重量的物品重量计算运算以及重量水平确定算术运算,其中初始皮重偏移算术运算用于补偿实质上因为各个测压仪的安装及几何形状等的不同、各个灌装台的重量测量以及各放大器的偏移造成的测量所产生的重量测量变化。替代地,这些算术运算除了例如重量水平确定算术运算之外都可以在和各个测压仪模块16c-1至16c-n相关的算术运算电路中完成。
该单独的超级算术单元100从所有的测压仪模块16c-1至16c-n接收表示重量的数字信号或所有的物品重量测量,以便进行重量水平确定算术运算来确定灌装台上所有容器或瓶内的重量水平,并且根据这些算术运算的结果控制所有的阀门10-1至10-n。该超级算术单元100从来自表示位置的信号发生单元36的表示位置的信号确定每个阀门10-1至10-n的位置。该算术单元100使每个阀门10-1至10-n在到达应启动灌装操作的位置时打开,并且随后根据灌装到相应容器内的物品的重量水平控制各个阀门10-1至10-n的开口大小。
独立于算术单元100的显示和控制单元30用于实现各种设定和操作例如显示各种测量值、设定重量水平、设定零点以及操作灌装机的各个部件。该显示和控制单元30可以通过一条通信线只和算术单元100连接,或者可以如图7中所示那样通过单根公用的串行通信线和所有的测压仪模块16c-1至16c-n以及算术单元100连接。
图8示出依据本发明的第四实施例的灌装机。通常,希望使用尽可能少的超级算术单元。然而,若测压仪模块的数量太大,单个超级算术单元难以完成适当的算术运算和控制。在这样的情况下,图8中示出的灌装机使用多个例如二个这样的超级算术单元100a和100b,从而在它们之间分担对来自测压仪模块16c-1至16c-n的信号的处理。至于用于通信的接线,如图8中所示,每个测压仪模块和与该测压仪模块相关的超级算术单元可使用一条串行通信线,在显示和控制单元30与二个超级算术单元100a、100b之间通信则使用单根的串行通信线。替代地,可以为所有的测压仪模块16c-1至16c-n和超级算术单元100a和100b使用单根串行通信线。
本发明是依据用液体灌装容器的基于重量的多注入口灌装机来说明的,但是它也可以应用于用粉末材料和颗粒材料灌装容器。
上面说明的灌装机是负载模块以及容器转动的转动型机器,但是本发明也可应用于容器线性移动时灌入物品的线型灌装机。
可用于依据第一和第二实施例的灌装机中的测压仪模块包括一个安装在负载感测元件的表面上或者之内的算术单元。如图9中所示,每个算术单元26d可设置在用于支持测压仪100的支承件102之内。因为算术单元26d不直接安装在测压仪100上,所以当对测压仪100施加负载时算术运算部件26d不干扰测压仪的弯曲。算术单元26d可以是防水的。
替代地,算术单元26d可安装在支承件102的外表面上。在这种情况下,如图6中所示的第二实施例那样,支承件102以及测压仪100需要放入水密罩内。
在又一种替代方案中,类似于图5中示出的例子,算术单元26d可放在一密封罩内。其中带有算术单元26的该密封罩然后安装在支承件102上。
同样,类似于第三和第四实施例,可以把模/数转换器以及带有通信电路的算术运算电路安装在支承件102之内或者其外表面上。

Claims (10)

1.一种基于重量的多注入口灌装机,用于通过多个灌装装置把预定重量的若干物品灌装到多个容器中,该灌装机包括:多个各自测量一个相关的所述容器中的所述物品的重量的测压仪;安装在每个所述测压仪的负载感测元件的表面上或之内的称重算术运算装置,每个所述称重算术运算装置用于当由相关的测压仪测量的所述物品的重量超过一个预定水平时,通过相关的灌装装置对把所述物品灌装到相关的容器内进行控制。
2.依据权利要求1的基于重量的多注入口灌装机,其中,所述称重算术运算装置密封在所述各个测压仪的表面上或者之内。
3.一种基于重量的多注入口灌装机,用于通过多个灌装装置把预定重量的若干物品灌装到多个容器中,其包括:多个各自测量一个相关的所述容器中的所述物品的重量的测压仪;多个称重算术运算装置,其中的每一个用于当由相关的测压仪测量的所述物品的重量超过一个预定水平时,通过相关的灌装装置对把所述物品灌装到相关的容器内进行控制;以及用于各个所述测压仪的多个密封罩,每个密封罩在其中密封相关的一个所述测压仪以及和该测压仪相关的称重算术运算装置。
4.一种基于重量的多注入口灌装机,用于通过多个灌装装置把预定量的物品灌装到多个容器中,该灌装机包括:多个各自测量一个相关的所述容器中的所述物品的量的测压仪;以及安装在支持每个所述测压仪的支承件的表面上或者其内的称重算术运算装置,每个所述称重算术运算装置至少包括用于确定由相关测压仪测量的相关容器内的所述物品的重量水平的重量水平确定装置。
5.依据权利要求4的基于重量的多注入口灌装机,其中,所述称重算术运算装置密封在支持所述各个测压仪的所述支承件的表面上或其内部。
6.依据权利要求4或5的基于重量的多注入口灌装机,还包括:一个显示和控制装置,用于把控制数据发送到所述各个测压仪以及各个称重算术运算装置,以便控制所述各个称重算术运算装置,并且根据从所述各个称重算术运算装置接收的显示数据显示所述各个测压仪以及各个称重算术运算装置的操作状态;所述控制数据包括对于公众公开的代码;所述显示数据为其中附有所述代码的数据。
7.依据权利要求4或5的基于重量的多注入口灌装机,还包括:一个显示和控制装置,用于控制所述各个测压仪和各个称重算术运算装置,并且用于显示所述各个测压仪和各个称重算术运算装置的操作状态;所述各个称重算术运算装置与所述显示和控制装置通过一组接线单元互连。
8.一种测压仪模块,包括:一个包括重量检测装置的测压仪;以及安装在所述测压仪的支承件的表面上或其内部的重量水平确定装置,用于确定由所述重量检测装置检测的物品的重量水平。
9.一种基于重量的多注入口灌装机,用于通过多个灌装装置把预定量的物品灌装到多个容器中,该灌装机包括:多个测压仪模块,每个测压仪模块包括一个测压仪以及安装在一个用于支持所述测压仪的支承件的表面上或其内部的重量表示数字信号生成装置,用于至少生成与施加到所述测压仪上的所述物品的重量对应的重量表示数字信号;以及算术运算装置,其从所述各个测压仪模块接收所述重量表示数字信号,并且至少包括用于确定由所述各个重量表示数字信号所表示的所述物品的重量水平的重量水平确定算术运算装置。
10.依据权利要求9的基于重量的多注入口灌装机,其中,每个测压仪模块的所述重量表示数字信号生成装置密封在用于支持所述相关测压仪的所述支承件的表面上或其内部。
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