CN1640808A - 用于填充和封闭含有流体的储筒的系统 - Google Patents

Abstract

一种用于填充和封闭含有流体材料的储筒的系统，包括：储筒供给装置，其中储筒具有中空的内部和可在打开位置与关闭位置之间运动的封盖；填充工位，其用于允许流体材料进入到储筒的内部；密封工位，其用于使储筒的封盖从打开位置运动到关闭位置；卸载工位；以及传送装置，其用于使储筒传送通过这些工位。

Description

用于填充和封闭含有流体的储筒的系统

技术领域

本发明涉及一种用于填充和封闭含有流体的储筒(cartridge)的系统，更具体地涉及一种用于填充可再用的含有浓缩物的储筒的系统，这种储筒是一种可在用于将多组分系统中的至少两种不同组分混合起来的稀释和分配用容器中使用的类型，其如R.Bruce Yacko和Edward L.Mueller的美国专利6290100所述。

背技术景

填充工艺一般包括沿着传送装置设置一批容器，在填充位置中对容器进行填充，并且在封闭和压盖位置中封闭容器。该工艺可通过单独且不同的充填机和压盖机来生产，或者可包括一个或整体式的可进行传送、填充和压盖的机器。根据其结构，传送系统可以是线性传送装置，或者是线性传送装置与圆形传送装置或转台的组合。在转台系统中，容器定位在沿着转台设置的填充和压盖工位。

填充和输送或传送的方法通常根据容器的类型和尺寸以及填充产品来确定。对于宽口容器中的液体而言，输送期间的溢出是必须要解决的问题。在现有技术中已提出了多种不同的方法来解决此问题，它们通常包括不同的加速、减速循环以及容器在各工位之间的运动的速度。一些产品从下至上地填充；另一些产品从上至下地填充。因此，填充喷嘴的垂直位置对于待填充产品的类型而言必须是可连续调节的。同样，填充喷嘴的垂直位置以及压盖机的垂直位置对于不同的容器高度而言必须是可调的。由于现有技术采用的是使用了凸轮和其它联动机构的用于充填和压盖单元的机械传动装置，因此需要相当多的时间来重新调节机器，以便适应不同类型的填充产品和容器。

传送系统还包括凸轮和机械联动机构，以确定容器在传送装置上的位置。在转台传送系统中，本行业已经使用了可围绕转台的360°旋转而分度出12个位置的分度器。因此，如果要在转台上包括更多的容器用凹口，则必须相对于转台来调节填充和压盖位置，或者必须增大转台的直径以容纳额外的凹口的设置。另外，这要求针对凹口的位置、无论是凹口的数量或凹口的尺寸来对机器进行机械上的改进。因此，如果改变了容器的形状或直径，则必须对转台自身或压盖和填充装置的位置进行机械方面的调节。可沿着包括有插塞插入装置和盖子拧紧装置的路径来设置其它的工位。

美国专利5301488公开了一种填充和压盖机，其可针对各种容器和填充产品而进行自身的适应和调整，不需要较大的机械改动。

该机器包括由计算机控制的转台，其具有用于沿着转台的路径将多个容器定位在至少一个填充位置和压盖位置处的多个凹口。对于凹口在转台上的位置变化而言，控制器可编程地将转台定位在这些位置上。这可适应容器凹口的尺寸和数量的变化。控制器还可编程地以预定速度来操作转台，以适应填充产品的类型和容器类型的变化。控制器还可控制填充单元的位置以适应不同类型的填充产品，以及控制填充单元和压盖单元的定位以适应容器类型的变化。控制器采用伺服马达来定位转台、填充单元和压盖机。填充单元和压盖机的垂直位置优选由伺服马达来控制。通过液压马达来控制用于将盖子从拾取位置取到压盖位置中的压盖机的角位置。同样可包括有加塞单元，其与压盖单元类似地操作，其中控制器提供了伺服马达来用于加塞单元的垂直运动，并提供了液压马达来将加塞单元从其插塞拾取位置转动到其加塞位置。还可沿着转台的路径设置盖子拧紧装置，以便拧紧最初由压盖单元促动的盖子。由第一马达来垂直地控制拧紧单元，由第二马达来控制扭转位置。第一马达是液压马达，而第二马达是伺服马达。设置了扭矩传感器来控制扭转伺服马达。压盖单元包括第二马达，其用于在压盖单元的垂直行程期间拧上盖子。采用真空装置来固定和松开盖子和插塞。伺服马达通过滚珠和螺杆传动而连接到填充单元和压盖单元上。用于传送装置的伺服马达通过齿轮减速器来连接，以扩展定位精度和转台定位速度的范围。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于填充和封闭含有流体的储筒的系统。

本发明的另一目的是提供一种用于用流体浓缩物来填充可再用的储筒、封闭已填充的储筒并卸下已填充储筒的系统。

本发明的另一目的是提供一种用于填充和封闭含有流体的储筒的系统，其中可自动且同时地实现储筒的填充和封闭。

上述目的可通过一种用于填充和封闭含有流体的储筒的系统来实现，该系统包括：储筒供给装置，储筒具有中空的内部和可在打开位置与关闭位置之间运动的封盖；填充工位，其包括从远处供应源中传送流体材料并将流体材料排放到储筒内部中的装置；密封工位，其包括用于使储筒的封盖从打开位置运动到关闭位置的装置；卸载工位，其包括用于将已填充和密封好的储筒引导到系统卸载点处的装置；以及传送装置，其用于按顺序地将储筒从供给装置传送到填充工位，同时使储筒的封盖处于打开位置，从此处将填充有流体材料的储筒传送到密封工位，并使封盖运动到可将流体材料密封于其中的关闭位置，并最后将密封好的储筒传送到卸载工位。

附图说明

通过阅读本发明优选实施例的下述详细描述并参见附图，本领域的技术人员就可以容易地清楚本发明的上述目的和优点，在附图中：

图1是结合有本发明特征的用于填充和封闭含有流体的储筒的系统的顶视平面图；

图2是图1所示系统的局部放大透视图，其中一部分被截去以更完整地显示被处理的储筒的结构；

图3是沿图1中的线3-3的放大剖视图；

图4，5，6和7是沿图1中的线4-4的放大剖视图，显示了由本发明系统所处理的储筒的封闭操作的操作顺序。

具体实施方式

参见附图尤其是图1和2，图中显示了用于填充和封闭储筒10的系统。储筒10的结构在R.Bruce Yacko和Edward L.Mueller的于2001年9月18日公布的题为“用于稀释和分配用容器的浓缩物储筒”的美国专利6290100中有说明和介绍。

系统包括供给工位，其包括入口螺旋式传送装置12，其用于将储筒10从供应源14传送到进给转台或星形件16中，并从此处传送到中心转台或星形件18中。在所示实施例中，中心转台18包括例如如图3所示的两个大致相同的间隔开的部件。进给转台16设有沿周向设置的多个间隔开的凹口20，其适于容纳通常由供应源14提供并沿着导轨22与螺旋式传送装置12的螺纹外壁之间的线性路径而传送的单个容器10。螺旋式传送装置12的螺纹外壁采用螺旋线的形式，其中传送装置12的各条螺旋线之间的间距确定了在容器10出现于进给转台16的间隔开的凹口20处时容器10之间的间距。可以理解，在所示实施例中，传送装置12例如通过驱动马达24来驱动。

还应当理解，储筒10如图2所示地以处于打开的直立位置的形式而离开供应源14，然后通过螺旋式传送装置12被顺序地传送到进给转台16的各个凹口20处。通过进给转台16与中心转台18的同步旋转，储筒10就从进给转台16的凹口20传送到形成于中心转台18的外周边上的相应凹口26中。为了保证保证储筒10在被转台16和18传送时保持在直立位置，在通用板32上方的与之间隔开的垂直位置处设有导板30。储筒10的底部在储筒10被传送通过系统时与板32的上表面接触。

板30形成有半圆形的侧边34，其与进给转台16的一部分周边间隔开。带有凹口20的转台16的外边缘可与带有凹口26的内转台18的外边缘的旋转同步地旋转，使得各凹口20和26相互间指向，以保证储筒10朝向填充工位的稳定传送。

填充工位包括环形导板36，其具有朝向中心转台18的外周边并与之形成间隔开关系的内边缘。环形导板36可与中心转台18配合操作，以在储筒10通过内转台18的旋转而在顺时针方向上传送时使储筒10保持在直立位置。

填充工位还包括多个间隔开的单独的填充喷嘴38(在所示实施例中是七个)。填充喷嘴38沿着由板36的内边缘所限定的弧形路径间隔开，并且以与中心转台18的凹口26的间距相等的方式间隔开。各喷嘴38通过歧管42和供给管线44而与流体浓缩物的供应源40连通。歧管42包括可被单独促动的阀组件46，其通过排放管线48而与相应的排放喷嘴38连通。阀组件46可有效地计量浓缩物从储罐40到排放喷嘴38的流量。

在板32上通过至少两个间隔开的安装支柱组件52来安装了用于支撑排放喷嘴38的环形安装轨50。各个喷嘴38可通过可调节的螺纹紧固件54而选择性地安装在轨50上。螺纹紧固件54有助于排放喷嘴38的最终调节，以将浓缩物流引导到待填充的储筒10中，这将在下文中更详细地解释。

在导板36的上表面上安装了光电元件60。光电元件60适于发出指向容器10的光束62，这在图2和3中清楚地显示出。光电元件60能够发出光束62，并能读取从入射光束62中反射回来的光束，以便确定是否存在容器10。对于待填充的容器10而言，光电元件60必须检测到容器的存在。系统的这部分操作将在下文中更详细地介绍。

系统的下一个工位称为封闭或密封工位。在通用板32中的处于中心转台18的向外周向壁与板36的向内边缘之间的空间的下方形成了沟槽或凹槽64。沟槽64形成于与中心转台18的外边缘和板36的内边缘大致相同的半径上。沟槽64的宽度和深度足以容纳储筒10的中空内管部分，同时，沟槽64的上部外边缘支撑了容器10的管状主体的下端。在一些例子中，储筒10的由沟槽64的上部外边缘所支撑的端部设有朝外的凸缘，这样便增加了储筒10在被传送通过系统时的支撑和稳定性。

可以理解，沟槽64的最接近填充工位出口端的入口端朝下逐渐地倾斜，以允许如下所述地来封闭已填充的储筒10。

另外，密封工位包括多个间隔开的密封组件70。由于密封组件70相互间基本上相同，为简明起见，下面将只详细地介绍一个密封组件。因此，密封组件70沿着由沟槽64限定的弧形路径间隔开，并且以与中心转台18的凹口26的间距相等的方式间隔开。

各个密封组件70包括空心的轴环72，其具有由向内收窄的端壁74所限定的开口端。轴环72的另一端设有用于滑动式容纳柱塞78的缩小颈部76的环形孔。柱塞78在其颈部76的另一端处设有朝外凸起的曲面80。柱塞78的颈部76带有内螺纹，以接受连接件82的外螺纹杆。连接件82的另一端可螺纹式容纳在液压驱动马达86的电枢84的内螺纹端中。马达86包括缸体88，其容纳了与电枢84相连的活塞90以及连接在未示出的阀上的压力流体接头92和94，它们用于控制活塞90和电枢84的往复运动。采用阀控制来调节从远程供应源提供到马达86中的压力流体的流量。可采用锁紧螺母96来将螺纹连接件82固定到电枢84上。

可螺纹式调节的锁紧螺母100可有效地限制电枢84的往复行程。

各个密封组件70安装在水平设置的横梁102的一端，而横梁102的另一端支撑在适当设置的底座件104上。在本发明的所示实施例中，横梁102通过如图1和2图解式示出的适当设计的螺纹紧固件而安装在底座104上。这些紧固件可针对所作用的储筒10提供对相关密封组件70的垂直调节和枢轴转动调节。

沟槽64可通过向上倾斜的斜面而终止于密封工位的出口处，使得已填充和密封的储筒被支撑在基座32的供应面上，并且可在其上滑动。此时，储筒10通过中心转台18与外导板36的弧形内边缘的结合而运动。

卸载工位设置成紧邻于密封工位，并设计成可在储筒10离开密封工位时容纳和传送已填充和密封的储筒10。

卸载工位包括设有一组环状设置且间隔开的凹口108的卸载转台或星形件106，其中凹口108与中心转台18的凹口26同步，以便在储筒10离开密封工位时有效地继续传送储筒10。可以理解，卸载转台106被驱动成沿着逆时针方向旋转。因此，储筒10被凹口108顺序地接受，并且与顺时针转动的中心转台18的凹口26相结合，就可与板30的相对边缘相配合地通过环形路径来传送储筒10，直到储筒10顺序地进入到间隔开的导轨110和112之间的空间为止。

总之，用于用流体材料填充来储筒和封闭已填充的储筒的系统的所述实施例的操作将以下述方式来实现。首先将储筒10装入到供应源14中，并且使其整体式的封盖件处于打开位置，如图2清楚地所示。使未示出的适当马达驱动器以同步的方式来驱动转台16，18和106，使得打开的储筒10被传送到可使排放喷嘴38的排放端被容纳在相应储筒10中的位置处。

接下来通过任何适当的方式例如气动、液压、电气或人工的方式来促动阀组件46，以允许流体材料流可从供应源40通过供应管线44而流到歧管42中。流体材料从歧管42中流经排放管线48，并通过喷嘴38而进入到储筒10中。当所需高度水平的流体材料到达储筒10中时，此高度水平就被光电元件60检测到，光电元件60产生可关闭阀46并因此能防止流体材料进一步流入到储筒10中的信号。

然后使系统驱动转台16，18和106，使得已填充的储筒10被分度式传送到密封工位，其中各个已填充的容器10运动到与密封工位的相应一个密封组件70对齐。同时，空的打开的储筒10被分度式传送到将被相应排放喷嘴38填充的位置处。

通常通过使压力流体(气动或液压)经进入接头92进入到液压马达86的缸体88中而使活塞90和电枢84向下运动，从而操作密封组件70。在该运动期间，使接头94打开以防止任何压力逆着活塞90的向下运动而作用。在活塞90的运动的向上行程中，入口/出口92，94的功能颠倒。

如图4所示，电枢84的向下运动使得轴环72的端壁74接近储筒10的封盖件。图5显示了在轴环72与储筒10的上部接触时的轴环72的继续向下运动。最初，轴环72的锥形端壁74与储筒10的圆柱形外壁的上端接触并将其固定。然后如图6所示地使柱塞78向下运动，以使其下曲面80与储筒10的可滑动的中心封盖件的上端接触，并被向下推动到靠在储筒10的圆柱形外部主体的上端上的密封和封闭位置中，同时储筒10的中心封盖件的最下端进入到沟槽64中。此时便完成了储筒10内的流体材料的密封。

如图7所示，使压力流体经另一入口94进入到马达86的缸体88中，以迫使活塞90向上运动，使轴环72从储筒10的上端处移开，这样就允许开始进行下一个操作步骤。

系统操作的最后步骤是使转台16，18和106分度运动到如图1和2所示的位置，其中填充工位和密封工位中的所有工位均被占据。因此，在系统的下一次操作顺序的过程中，对七个空的储筒10进行填充，对这七个已填充的储筒10进行密封，并从系统中卸载这七个已填充和密封了的储筒10。

可以理解，尽管本发明的所示实施例显示了七个储筒10同时被填充、密封和卸载，然而在不脱离本发明精神的前提下，可以容易地将本系统设计成能够处理不同数量的容器。

另外，本系统显然可用于处理多种不同的流体材料，如液体皂。

用于驱动转台16，18和106的特定驱动机构可以电驱动伺服马达、能够使转台的旋转同步的其它驱动装置，以及传送装置12。

根据专利法的规定，本发明已经在被视为其优选实施例的方面进行了介绍。然而应当理解，在不脱离其精神或范围的前提下，除了这里具体显示和介绍的之外，本发明还可以其它的方式来实施。

Claims (11)

1.一种用于填充和封闭含有流体的储筒的系统，包括：

储筒供给装置，所述储筒具有中空的内部和可在打开位置与关闭位置之间运动的封盖；

填充工位，其包括从远处供应源中传送流体材料并将流体材料排放到所述储筒的内部中的装置；

密封工位，其包括用于使所述储筒的封盖从打开位置运动到关闭位置的装置；

卸载工位，其包括用于将已填充和密封好的储筒引导到所述系统的卸载点处的装置；和

传送装置，其用于按顺序地将所述储筒从所述供给装置传送到所述填充工位，同时使所述储筒的封盖处于打开位置，从此处将填充有流体材料的储筒传送到所述密封工位，并使所述封盖运动到可将流体材料密封于其中的关闭位置，并最后将密封好的储筒传送到所述卸载工位。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述填充工位包括至少一个填充喷嘴。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统包括用于相对于所述储筒来调节所述填充喷嘴的装置。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统包括位于所述储筒内部的流体材料高度水平的检测装置。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述流体材料检测装置包括光敏传感器。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述密封工位的封闭所述储筒的装置包括至少一个具有可往复运动的部件的密封组件。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述可往复运动的部件包括围绕着所述储筒的一部分的轴环以及相关的柱塞，其用于使所述储筒的封盖从打开位置运动到关闭位置。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统包括用于相对于所述储筒来调节所述密封组件的装置。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述传送装置包括多个同步操作的转台。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述转台设有用于容纳所述储筒的多个间隔开的凹口。

11.一种用于填充和密封含有流体材料的储筒的方法，所述储筒具有中空的内部和可在打开位置与关闭位置之间运动的整体式封盖，所述方法包括步骤：

使至少一个待填充的储筒进入到流体材料的排放处，同时使所述封盖处于打开位置；

用流体材料来填充所述储筒的中空内部；

将已填充的储筒传送到密封工位；

在所述储筒的封盖上施加力，以使所述封盖从打开位置运动到关闭的密封位置；和

将已填充和密封的储筒传送到卸载工位。

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