容器处理装置和关联驱动装置的制作方法

本发明涉及基于塑料例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)制预型件成型来制造容器(尤其是细颈瓶、烧瓶)的领域。

背景技术：

在下文中，当不必区分时，初始或中间容器(预型件或粗坯)和成品容器(瓶子或其它)同样都由通用术语“容器”来称呼。否则，要进行区分。

这种成品容器的大批量生产和处理用一种设备来进行，所述设备具有多个处理工位，所述多个处理工位中有至少一个用于加热预型件或粗坯的加热工位和配有多个成型站的成型机，每个成型站具有一模具。所述设备还可配有其他各种工位，例如容器灭菌工位、成品容器贴标签工位、成品容器灌装机、已灌装容器封口机等。

在下文中，如果没有必要区分，那么，术语“处理”不加区别地应用于成品容器制造或其一种或另一种后期处理(灌装、贴标签、封口等)。

为了允许高速处理容器，已知容器鱼贯通过每个站。为此，每个站连接于容器输送装置。

例如设置每个机械具有一轮，该轮上安装有若干处理站，在处理站中处理容器的期间，所述轮能转动地活动，输送容器。

例如已知将预型件成型成容器的这种成型机，其中，预型件在沿着成型机的轮所限定的圆形路径在成型机的输入点和输出点之间移动的期间，被成型成容器。

当容器必须经受多于一种的工艺处理时，生产设备例如具有沿平行轴线转动地移动的相继的轮，每个轮均具有若干用于执行工艺之一的站。容器从一个轮到下一轮移动通过设备，每个容器被接纳到每个轮的一站中，当容器在每个轮上转动地移动时，容器在站中经受一种工艺处理。这些轮或转盘由驱动件(例如链或齿轮传动系统的齿、皮带轮槽)驱动转动，围绕轴线连续转动。驱动件可集成于轮或者固定于轮。轮在其周边承载一系列相同的处理站。

在容器制造设备中，传送或输送装置用于相继地实现指示制造方法步骤的不同输送操作。

这类机械提供令人满意的已处理容器流量，因为工艺并行进行，一个轮对一组容器进行一种工艺处理，而另一轮对另一组容器进行另一种工艺处理。因此，多种工艺处理对不同组的容器并行进行。

作为非限制性例子，可参照用于描述这类机械的下述提到的文献以了解更丰富细节。

例如已知传动装置具有皮带轮和传动带，它们确保不同轮由其驱动件驱动转动。这些弹性的传动带可能造成系统的不稳定。

异步电机的使用同样是已知的。这种电机主要以伺服速度工作，传递处理和输送轮的速度。但是，以伺服速度工作的系统会引起位置变化。另外，异步电机往往具有有限的动态性能，特别是在减速斜度时这可能造成问题。

文献ep2226274提出一种用于容器处理轮的驱动装置。该装置具有电机，电机由传动轴驱动主动齿轮转动。主动齿轮直接与容器处理轮的定向环冠配合。

存在控制处理轮角位置的需求。例如，必须使输送轮夹具的位置与夹具需配合的处理站的位置正确同步。为此，已知使用角位置编码器。当处理轮转动一圈时，主动齿轮转动k圈，其相应于主动齿轮在处理路线上的传动比。

但是，在断电情况下，编码停止与处理和输送轮物理停止之间存在时差。发明人已意识到，如果意外断电引起输送和处理轮物理停止在未知位置，那么处理轮和相应的输送夹具的角位置编码重新初始化难度很大。

特别是，发明人已意识到，如将在本发明说明中描述的那样，一系列非常小的传动比k允许实施简单的重新初始化。就文献ep2226274中提出的机械而言，对于给定的机械配置，可获得这种优先的传动比。但是，这种驱动装置使得对于一系列机械的部件标准化变得困难。例如，文献ep2226274中提出的设计使得对于一系列机械来说使用允许进行简单角度识别的优先传动比变得困难，其中该系列机械中的一些具有装载有34个吹制站的吹制轮、而其他机械具有仅装载有8个吹制站的较小吹制轮。

另外，在文献ep2226274中提出的驱动装置中，电机非常靠近成型轮的驱动件。因此，当电机需要维护保养时，电机和成型轮的靠近使得电机的取出操作复杂化，致使在机械生产进度方面浪费时间。

技术实现要素：

本发明尤其旨在弥补现有技术的前述缺陷。

为此，本发明尤其旨在一种容器处理装置，其具有：

-容器处理轮，容器处理轮沿圆周设有多个容器处理站，容器处理轮能围绕转动轴线转动地活动，容器处理轮具有驱动件，驱动件集成于或者固定于容器处理轮，以及

-用于驱动容器处理轮转动的驱动装置，驱动装置与驱动件配合，驱动装置具有驱动机，驱动机配有与同步的驱动机的转子一体转动的主动齿轮，其特征在于，驱动装置还具有：

-主动齿轮的当前角位置的编码器，以及

-至少一个中间齿轮，中间齿轮与主动齿轮不同轴，中间齿轮与主动齿轮一体转动，中间齿轮布置在主动齿轮和驱动件之间，使得驱动机的转动通过主动齿轮和中间齿轮带动容器处理轮转动。

处理轮与其角位置被编码的主动齿轮之间的上述优先传动比系列的一个非强制的特殊例子是传动比为2ⁿ，其中n是整数。实际上，如果其角位置已知的主动齿轮精确地转动2、4、8、16、32、64圈，处理轮则仅转动一圈。在主动齿轮转动这些2ⁿ圈之后，不仅主动齿轮与处理轮之间的相对位置回复到确切相同。而且，存储的位置编码也恢复到相同配置，而例如如果主动齿轮比处理轮转动快为后者的49倍，则就不会是这种情况。

明白的是，一旦中间齿轮插入在处理轮与角位置被编码的齿轮之间，则允许具有附加自由度，以既优化总传动比(k)，同时又优化其它特征。在上述驱动装置的实施方式中，可令k＝k1*k2，其中，k1是主动齿轮与中间齿轮之间的传动比，k2是中间齿轮与处理轮之间的传动比。例如，总传动比(k)的优化允许可在优先传动比系列中选择出该传动比。待优化的所述其他特征可以是主动齿轮的机械强度，或者是驱动机的巡航转速。这还可以使相同驱动机用于一机械范围的多种配置。但是，在上述实施方式中，中间齿轮可以不对总传动比产生影响，即可令k＝k1。在这种情况下，附加自由度是空间。中间齿轮的存在使驱动机远离处理轮。这便于该驱动机的维护保养。

换句话说，本发明的发明人已发现，将中间齿轮布置在主动齿轮与容器处理轮的驱动件之间，允许获得驱动机与容器处理轮之间的为2ⁿ的减速比，同时消除主动齿轮相对于轮的驱动件的尺寸确定问题。实际上，不管主动齿轮和驱动件的尺寸如何，中间齿轮的尺寸可确定成提供该减速比。但该实施方式并不限于使用为2ⁿ的传动比。

中间齿轮插入在主动齿轮与轮的驱动件之间的优点是：增大驱动机与容器处理轮之间的减速比的范围。

减速比范围的增大，扩大了对于中间齿轮以及容器处理轮来说可能的直径选择。这还可使驱动机的标称力矩适合于系统的其余部分。

使用这种齿轮，可使传动变成刚性，以便跟随加速或者减速，消除传动带弹性所造成的位置变化。

根据本发明的驱动装置还可使驱动机远离容器处理轮的驱动件。其优点是易于接近驱动机，因此易于其维护保养，从而可以更快速地进行这种维护保养。

实际上，始终较高的生产速度需要不断增强的反应性和需要优化待执行操作。

根据符合本发明的装置的一特征，中间齿轮的直径设定成使得计算出的主动齿轮与容器处理轮之间的减速比等于2ⁿ，其中n是整数。如上明确的，驱动机与容器处理轮之间的为2ⁿ的减速比的获得，可确保在与编码器成整体的主动齿轮转动2ⁿ圈之后，处理轮返回到相同位置。这就允许编码器提供处理轮位置的准确位置。例如，这可使抓取件随时与一个处理站或者彼此不同的两个机械处理站配对。

根据符合本发明的装置的一特征，驱动装置具有不同直径的至少两个中间齿轮。

至少两个中间齿轮的存在进一步增大了驱动机与容器处理轮之间的减速比范围，因此，对于中间齿轮以及容器处理轮来说可能的直径选择也增大。

根据符合本发明的装置的一特征，驱动机(84)是同步电机。同步电机允许获得严格等于规定值的平均转速。这允许提高处理轮与例如需同处理轮配合的输送轮之间的同步性。

根据符合本发明的装置的一特征，容器处理轮是利用预型件成型容器的成型轮，具有多个成型站，每个成型站具有用于接纳预型件或者容器的模具。

在本发明的范围内，适配于成型轮使得成型轮直径选择中范围更大，从而可使轮所承载的成型站的数量适合于所需的生产速度。

根据符合本发明的装置的一特征，驱动件是定向环冠(couronned’orientation)，直接接触所述容器处理轮，延伸在容器处理轮的圆周。定向环冠与容器处理轮连接在一起，可使传动件限制在环冠与轮之间，还可减小设备的体积尺寸。

根据符合本发明的装置的一特征，驱动件配有直齿系。直齿系可使驱动件和驱动装置的其他构件布置在同一平面中，这便于实施驱动装置，限制其体积尺寸。根据一特征，中间齿轮具有带齿的轮。

本发明还涉及一种容器制造设备。设备至少具有：

-前述容器处理装置，以及

-容器输送装置，其从容器处理轮输送容器或者向容器处理轮输送容器，容器输送装置是轮，沿圆周设有多个用于抓取容器的抓取件，能围绕与容器处理轮的转动轴线o大致平行的轴线转动。

有利地，输送装置(50,50’)具有用于容器处理站(m)的至少一个抓取件(54)。

一个抓取件关联于多个处理站的可能性允许调节输送装置的直径，从而减小设备的体积尺寸。

根据符合本发明的设备的另一特征，设备具有计算单元，计算单元连接于容器处理装置和容器输送装置，计算单元具有软件，软件设计成使一方面处理已处理或者待处理容器的处理轮的处理站(m)、另一方面输送已处理或者待处理容器的抓取件关联于每个已处理或者待处理容器。

换句话说，基于预型件成型的容器通过处理轮的特定处理站，将始终由相同的抓取件供给或者取回。因此，一旦知道预型件或者容器通过的处理站，就知道预型件和来自预型件的容器所行进的路径。

附图说明

通过阅读下面为了理解而参照附图所进行的详述，本发明的其他特征和优点将体现出来，附图中：

图1是俯视图，示意地表示容器制造设备的一部分，示出在输送装置与成型轮之间输送容器的一示例；

图1a是细部图，表示在制造设备中使用的容器的一示例，以非限制性示出一预型件；

图2是图1所示装置的透视图；

图3是具有根据本发明的驱动装置的容器处理装置的局部剖面图。

具体实施方式

在下文中，相同、相似或类似的构件用相同的标号标示。在下文中，参照附图中所示的坐标系(l，v，t)以非限制性方式采用纵向方向、竖直方向和横向方向，以及参照纵向方向采用术语“前(部)”和“后(部)”，以及参照竖直方向采用术语“上(部)”和“下(部)”，最后参照横向方向采用术语“左”或“右”以及“内(部)”或“外(部)”。

参照被输送通过制造设备的如预型件或容器的物体的物流流通方向，使用术语“上游”和“下游”。

本发明涉及容器制造的技术领域，容器如瓶子，例如含水饮料瓶、充碳酸气水瓶、汽水瓶、果汁瓶、茶水瓶、高能饮料瓶、酒精饮料瓶、非酒精饮料或其他类型液体瓶、个人或家用护理品、药剂瓶、粘性的食品或非食品瓶例如食用油瓶、蕃茄酱瓶、机油瓶。

更准确的说，本发明涉及一种容器处理装置，其具有成型机、灌装机或者封口机。每种机械用于接纳相继的预型件，每个预型件用热塑性材料制成。热塑性材料例如选自于：聚脂，例如聚对苯二甲酸乙酯(pet)、聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)、聚乙烯亚胺(pei)、聚对苯二甲酸亚丙基酯(ptt)、聚乳酸(pla)、聚呋喃二甲酸乙二醇酯(pef)；或者聚烯烃，例如低密度聚乙烯(ldpe)或高密度聚乙烯(hdpe)、聚丙烯(pp)；或者苯乙烯基材料，例如聚苯乙烯(ps)；或者其他聚合物，例如聚氯乙烯(pvc)；或者这些材料的混合物。

图1中示出一种容器制造设备10，其具有多个容器处理机。现在来说明可以对应容器成型机20的处理机。

机械20具有容器处理转盘或轮21，例如成型轮，其安装成能围绕转动轴线o转动，沿圆周设有多个处理站(m1，m2，m3，……m)例如成型站，其以预定的、优选相似的方式处理容器，每个站尤其具有一模具24。

处理站的数量例如为5至50个之间，尤其是5至40个之间，优选地8至34个之间。

每个处理站m例如具有吹管(这里未示出)，其结合到模具24，以利用预型件28成型容器26，而预型件28已预先在炉29中经过了热调节。

炉29主要具有加热器30，加热器结合于通风部件32，预型件28由输送装置34沿给定的加热路径输送通过炉29。

输送装置34为此例如具有循环链，链由驱动部件36驱动，链支承多个用于支承预型件28的支承部件38，支承部件有时还称为“转体”，所述支承部件38的布置确定相继两个预型件28之间的间距。

优选地，设备10具有第一输送装置40，所述第一输送装置40具有输送轮，该输送轮在圆周上配有凹空部42，这些凹空部每个能接纳一个预型件28。

第一输送装置40的输送轮被驱动围绕中心轴线沿顺时针方向转动，即沿与具有预型件28的支承部件38的炉29的输送装置34的移动方向相反的方向转动。

优选地，设备10在第一输送装置40的下游具有第二输送装置44，第二输送装置具有输送轮，该输送轮被驱动围绕具有竖直方向的中心轴线沿逆时针方向转动，即沿着与第一输送装置40的转动方向相反的转动方向转动。第二输送装置44还具有一些输送臂46，每个输送臂设有一抓取件48，所述输送臂46安装在第二输送装置44的输送轮上。

第三输送装置50具有输送轮，该输送轮具有多个输送臂52，所述输送臂52安装成能围绕轴线01转动地活动，每个输送臂52在其自由端部配有抓取件54，所述抓取件54用于抓取物件，例如这里是准备要在机械20中转变成容器26的“热”预型件28。抓取件54例如是抓取夹具，能在预型件颈部的两侧抓取该预型件28。

有利地，设备10具有另一输送装置50’，其类似于前述输送装置50，用于向下游输送由机械20利用来自炉29的热预型件28制造的容器26。输送装置50’尤其具有用于抓取容器26的抓取件54’，该容器放置在输送臂52’的端部。

示出有在输送装置50’下游的容器传送系统26，其适于使容器26例如向其它机械输送，所述其它机械至少包括灌装机和封口机。

作为变型，优选地，输送装置50’直接或间接地供给至少确保容器26灌装的至少一个这种机械。

优选地，位于输送装置50’下游的容器传送系统26类似于输送装置50和50’。

在另一未示出的变型中，处理机可以是灌装机，处理机类似地具有容器处理轮21，此时该轮为灌装轮。每个灌装台具有一供给装置，其供应流体例如液体给容器。

图1a中示出预型件28的放大图，预型件形状和尺寸仅作为非限制性示例给出，因为预型件28在形状和尺寸方面可以是各种各样的。

每个预型件28具有主体56、颈部58和抓取环60。主体56例如是具有封闭底部62的试管形状，限定沿主轴线a延伸的内部容积。颈部58在主体56的连续部分中延伸，与底部62相对，形成上开口，流体可由上开口输入到预型件的内部容积中，如后所述。预型件的颈部58例如具有基于预型件28成型成的容器52中将具有的最终形状，例如在其外壁上具有螺纹，以可使塞盖固定在容器上。抓取环60在主体56与颈部58之间向外径向延伸，例如形成可抓取和输送预型件的输送环，如后所述。

图2和3中示出一种容器处理装置70，其具有容器处理轮21，该轮设有驱动件72，其与根据本发明的驱动装置80配合。如前所述，多个容器处理站(m1，m2，m3……)布置在容器处理轮21上。

根据提出的示例，容器处理轮21具有大致截锥形的支承件81，并具有与轮的转动轴线o垂直的凸肩82，驱动件72是大致圆形的定向环冠，其沿圆周安装在轮21的凸肩82上，因此直接接触轮21。所谓直接接触，这里是指处理装置在定向环冠与容器处理轮21之间没有中间驱动件。驱动件72用于与轮一体转动，与轮具有相同的转动轴线。驱动件可以是固定于轮的环冠，也可以是与轮的一构件成整体的齿系。

驱动件72的转动引起容器处理轮21沿相同方向转动。

优选地，驱动件72的直径为500毫米至2米之间，尤其是600毫米至1.90米之间，优选为700毫米至1.80米之间，还更优选地为800毫米至1.60米之间。

运动中，驱动件72支撑两吨至三吨之间的重量。

载重变化不会影响其运转及其速度。

驱动件72例如由多个螺钉类连接件固定于容器处理轮21。

作为变型，容器处理轮21与驱动件72之间的一体转动连接可设计成使得：容器处理轮可通过布置在容器处理轮21与驱动件72之间的中央传动轴转动。

优选地，驱动件72沿圆周具有外齿系，外齿系用于同互补啮合部件相配合，以驱动容器处理轮21围绕轴线o转动。但是，还可在驱动件72上配置内齿系。

在另一有利的实施方式中，驱动件72直接设计在容器处理轮21上，使得例如，容器处理轮21本身具有外齿系，该外齿系同互补啮合部件相配合，以驱动容器处理轮围绕轴线o转动。驱动装置80具有同步的驱动机84、主动齿轮86和布置在主动齿轮86与驱动件72之间的中间齿轮88。

驱动机84是同步电机，具有轮、定子和编码器87。

优选地，驱动机84是使容器处理轮加速和/或制动的电机。特别是，可以配置称为力矩电机的电机。这种力矩电机或者慢速电机具有大量电极、具有大直径的一般呈环形的开有槽的转子。这种力矩电机的平均转速可从每分钟一转变化到例如大约每分钟1200转。这些电机的力矩例如可以达到例如高至4000牛顿米的数值。

优选地，驱动机84相对于竖直方向完全布置在容器处理轮21下方。这样，整个系统的运转不会受制于驱动机84。

驱动机84是同步电机类型。驱动机84的旋转部件(或者转子)与主动齿轮86以及在驱动机和主动齿轮86之间的传动轴90一体转动。根据所示的实施例，传动轴90竖直延伸，在其端部承载主动齿轮86。传动轴90垂直于具有容器处理轮21的平面。

驱动机84配有主动齿轮86的角位置的编码器87。主动齿轮86与编码器87的旋转部件(或者转子)一体转动，使得编码器87随时了解主动齿轮86的角位置。编码器87的旋转部件例如可安装在传动轴90的与主动齿轮86相对的端部。

优选地，主动齿轮86在圆周上具有齿系，该齿系用于同互补啮合部件相配合，以驱动其转动。

主动齿轮86由驱动机84和传动轴90驱动转动。主动齿轮86的转动轴线平行于容器处理轮21的转动轴线o。

这里，容器处理轮21由直齿系驱动。作为变型，使用圆锥齿轮或类似部件。

驱动装置还具有中间齿轮88，其布置在主动齿轮86与驱动件72之间。

优选地，主动齿轮86在圆周上具有一齿系(未示出)，该齿系用于同驱动件72的互补啮合部件相配合，以驱动所述驱动件72自转。

在另一有利的实施方式中，主动齿轮86和中间齿轮88每个都是带有齿的轮，驱动件72的一组齿直接与中间齿轮86的相应齿系配合，中间齿轮的一组齿直接与主动齿轮86的相应齿系啮合配合。可替换地，主动齿轮86通过连接两个齿轮86、88的同步齿形带，与中间齿轮88一体转动。

在图3所示的一特殊的实施方式中，驱动装置80可具有第一中间齿轮88a和第二中间齿轮88b。第一和第二中间齿轮88a和88b同轴，彼此固定或者形成一个刚性整体件，每个都具有不同的直径和不同的齿数。中间齿轮88a、88b的转动轴线可平行于轮21的轴线o和/或主动齿轮86的转动轴线。第一中间齿轮88a与主动齿轮86啮合，第二中间齿轮88b与轮21的驱动件72啮合。因此，编码器87的转子与轮21之间的传动比k等于第一和第二传动比k1、k2的乘积。在图3所示的实施例中，第一传动比k1等于第一中间齿轮88a的齿数除以主动齿轮86的齿数之商。第二传动比k2等于轮21的驱动件72的齿数除以第二中间齿轮88b的齿数之商。

在未示出的变型中，不同的中间齿轮88不同轴，但是布置在主动齿轮86与支承件81之间。中间齿轮88彼此啮合，驱动支承件81转动。驱动装置例如具有两个或更多个的中间齿轮88。中间齿轮88的直径设定成使得获得主动齿轮86与处理轮21之间的如前所定义的等于2ⁿ的减速比，其中n是整数。中间齿轮88的数量和直径的选择允许精确地限定主动齿轮86与容器处理轮21之间的所需的减速比。

运行中，驱动机84带动该驱动机的传动轴90转动，传动轴90又带动主动齿轮86。主动齿轮86则驱动中间齿轮88，中间齿轮88继而驱动所述驱动件72。

由于中间齿轮88的存在，在维护保养时很容易取下驱动机84，尤其是因为驱动机84在径向上更远离处理轮21。

根据本发明的驱动装置80没有传动带或其他动力传动部件。

这样，摩擦能耗以及位置信息损失在系统中可以避免。

在一有利的实施方式中，驱动装置80具有固定的架92(见图2)，容器处理轮21的支承件81相对于架92能转动地安装。支承件81例如通过滚珠轴承相对于架92能转动地进行安装。优选地，前述架92具有凹空部，凹空部用于接纳驱动机84和中间齿轮88。

优选地，驱动件72、中间齿轮88和主动齿轮86安装在支承件81上，以提高设备的动态特性。这里，驱动装置80可同时用于使容器处理轮21加速和制动。根据该实施例，驱动控制还可设计成在制动时贮存产生的能量。

在该实施方式中，这涉及一种连续旋转机械。但是也可将根据本发明的驱动件72应用于其他机械，特别是高速生产机械。

在另一有利的实施方式中，驱动装置80具有用于制动支承件81的附加制动件，使得其除了驱动机84的电动制动器之外还具有机械制动器。

在另一有利的实施方式中配置有多个驱动装置80或者多个驱动机84，以使驱动装置80适合于机械20的尺寸，从而增强相应布置的模件化。

为了确保设备中容器的可跟踪性，期望成对地关联抓取件54和处理站m。在一个容器26上出现缺陷的情况下，则可快速识别处理过容器26的处理站m-抓取件54副，从而发现和处理造成该缺陷的问题。如果需要进行维护保养，或者万一发生断电，容器26的制造中断。如果处理站m和抓取件54配对，那么，它们的位置变得很容易发现。

设备具有中央单元，中央单元从设备的每个编码器、尤其是主动齿轮86的角位置编码器87和轮36、40、44、50、50’中每个或多个轮的角度编码器接收角位置。中央单元产生寄存器，这些寄存器在每个时刻指示每个抓取件54、54’和/或处理站m1、m2、……mi中多个或每个处理站的角位置。因此，中央单元有利地被编制程序，以便建立一方面是处理已处理或者待处理容器的处理轮21的处理站m、另一方面是输送所述已处理或者待处理容器的输送装置50、50’的抓取件54与每个已处理或待处理容器的关联。

获得驱动机84与容器处理轮21之间的为2ⁿ的减速比对于实现这种配对是特别有利的。

在一种优选实施方式中，容器制造设备10具有如上所述的至少一个容器处理轮21及其驱动装置80，设置如上所述的容器输送装置50、50’，其用于向另一装置输送来自容器处理轮21的容器26或者向容器处理轮输送容器26。容器输送装置50、50’具有如上所述的用于抓取容器26的抓取件54。

优选地，抓取件54的数量少于容器26的处理站m的数量，每个抓取件54适于从处理站m抓取单个容器26。例如，输送装置50、50’针对容器处理站m具有至少一个抓取件54。

根据一种实施方式，识别出的一抓取件54关联于至少两个相应的处理站m，即一个抓取件54可向两个相应的处理站m提供容器。