用于借助螺旋封闭件封闭容器的方法和设备与流程

1.本发明涉及用于借助螺旋封闭件封闭容器的方法和设备，优选用于封闭饮料装填设施中的饮料容器。


背景技术：

2.已知的是，用螺旋封闭件将容器封闭，例如用于封闭饮料瓶。为了将螺旋封闭件施加到相应的饮料容器上，已知封闭设备的应用。
3.为了能够提供封闭设备的封闭件容纳部的为了将螺旋封闭件旋拧到容器的设有螺纹的容器通口上所需的旋转，在已知的封闭设备中例如使用机械系统，其中封闭件容纳部经由磁耦合与驱动器连接，所述驱动器以恒定的旋转速度旋转。当超过磁耦合中的极限力矩时，出现旋转。替选地已知的是，设有伺服马达用于提供封闭件容纳部的旋转。
4.对于封闭过程需要的是，将封闭件容纳部也在其竖直位置或高度中运动，例如以便容纳封闭件，将封闭件移动到容器上，在旋拧期间跟随朝向容器的方向的线性运动或者提供所述线性运动，以及将封闭件容纳部在完成施加封闭件之后与封闭的容器分离。
5.为了提供通常至少沿竖直方向进行的所述线性运动，已知的是，使用所谓的升程弯道。在所述升程弯道中，与具有封闭件容纳部的封闭头连接的滚轮在槽或引导凹槽中移动。通过封闭头沿着槽、例如在使用回转式封闭件时沿着圆形轨道运动，至少封闭件容纳部的位置通过环绕的槽的轮廓在其竖直位置中预设。
6.封闭元件的竖直位置的时间变化曲线不能够或仅能够通过更换机械升程弯道改变。此外从纯机械系统中不能够提取过程参数，以便开环控制/闭环控制或监控封闭过程。
7.此外，已知用于封闭容器的设备，其中替代机械升程弯道，通过线性马达产生封闭件容纳部的运动。


技术实现要素：

8.基于已知的现有技术，本发明的目的是，提供一种用于借助螺旋封闭件封闭容器的改进的方法，以及一种相应的封闭设备和一种相应的饮料装填设施。
9.所述目的通过根据本发明的用于借助螺旋封闭件封闭容器、尤其用于在饮料装填设施中封闭饮料容器的方法。方法的有利的改进方案在从属权利要求以及下面的说明书和附图中得出。
10.相应地，提出用于借助螺旋封闭件封闭容器、优选用于在饮料装填设施中封闭饮料容器的方法，所述方法包括如下步骤：将螺旋封闭件容纳在封闭件容纳部中；将封闭件容纳部沿纵向方向移动到初始高度位置上；和沿预设的转动方向以第一旋转速度旋转封闭件容纳部。此外方法的特征在于，在达到封闭件容纳部的预设的高度位置或封闭件容纳部的预设的高度变化时，封闭件容纳部以与第一旋转速度不同的第二旋转速度旋转。
11.高度位置和/或高度变化优选相对于初始高度位置确定。
12.封闭件容纳部的运动优选相对于封闭件容纳部的纵向方向进行。
13.因为在达到封闭件容纳部的预设的高度位置或预设的高度变化时，以不同于第一旋转速度的第二旋转速度旋转封闭件容纳部，所以可行的是，将螺旋封闭件以不同的速度旋拧到要封闭的容器的一个容器通口上。螺旋封闭件的旋拧运动的旋转速度因此能够在旋拧的过程上调整。
14.通过调整旋转速度，在考虑相应的使用的材料的条件下，将用于封闭的方法匹配于不同的期望参数。
15.优选地，第二旋转速递小于第一旋转速度。因此，在旋拧的第一阶段中，能够将封闭件容纳部以高的旋转速度旋转，使得对应地在旋拧的第一阶段中，能够将螺旋封闭件快速地旋拧到容器通口上。在跟随第一阶段的第二阶段中，随后封闭件容纳部能够以优选地明显低于第一旋转速度的第二旋转速度进行缓慢的旋拧，使得旋拧过程首先快速地并且随后朝向其结束能够尤其精确地进行。通过以第二旋转速度缓慢地旋转封闭件容纳部，能够精确地开环控制/闭环控制螺旋封闭件的位置和/或在构建过程结束时存在的旋拧力矩，借助所述旋拧力矩，螺旋封闭件在旋拧结束之后旋拧在容器通口上，并且所述旋拧力矩基本上对应于打开容器所需要的打开力矩。
16.这能够对于螺旋封闭件的不同的尺寸、不同的填充产品和由容器螺纹和螺旋封闭件构成的不同的材料对改变。
17.尤其地，由此能够实现，实现具有非常小的标准偏差的打开力矩。因此，此外能够考虑如下情形，多个封闭件通口系统需要相对高的扭矩，以便将设置在螺旋封闭件上的密封件压入到通口中，密封件用于将螺旋封闭件相对于容器密封。
18.此外，在速度降低时，可以提供相对高的扭矩，所述扭矩可能是必需的，以便将螺旋封闭件的保险带移动到通口上的保险带环上方。
19.所述方法能够构成为，使得在第一阶段中在达到封闭件容纳部的预设的高度位置或封闭件容纳部的预设的高度变化时，忽略关于预设的关闭力矩或打开力矩的扭矩，并且在第二部段中才考虑。
20.优选地，高度位置或高度变化预设成，使得在第一阶段中在达到预设的高度位置或预设的高度变化之前，密封件已经压入通口中，和/或保险带已经越过容器上的保险带环。由此可行的是，打开力矩的调节与压入密封件和/或越过保险带环或推上保险带无关地展现，因此彼此解耦。尤其地，由此能够将不期望地高的扭矩与打开力矩的调节解耦，所述不期望地高的扭矩需要用于上述压入和/或越过，并且所述不期望地高的扭矩通常高于期望的封闭力矩或打开力矩。因此例如能够防止，螺旋封闭件不那样设置，而是仅到刚刚提到的情况之一时，例如仅到(不完全)压入密封件时或到如下区域旋拧，因此将容器仅不完全地封闭，其中在所述区域中，保险带推向保险带环/推动到保险带环上方。
21.此外，由此能够实现限定的、相对小的打开力矩，所述打开力矩需要用于将螺旋封闭件从容器通口拧开，以打开容器。
22.在上述方法的范围中，能够组合角速度或旋转速度的每个任意的组合。
23.封闭件容纳部的旋转优选地围绕旋转轴线进行，所述旋转轴线平行于纵向方向构成。
24.初始高度位置优选地对应于预设的初始高度位置。替选地或附加地，初始高度位置也能够通过检测沿纵向方向作用到封闭件容纳部上的力或力变化来求取，其中初始高度
位置对应于封闭件容纳部的如下高度位置，在所述高度位置中，预设的力沿纵向方向作用到封闭件容纳部上。只要螺旋封闭件接触容器通口，在此例如就出现沿纵向方向的力或力变化。通过封闭件容纳部沿纵向方向继续运动到容器上，沿纵向方向的力对应地升高。
25.通过实验可以求取，通过预设的力的预设，此外能够实现螺旋封闭件相对于容器通口的螺纹的定向。因此可行的是，当相对于作用到封闭件容纳部上的沿纵向方向的力求取初始高度位置时确定：螺旋封闭件存在于对于容器通口的螺纹正确的初始位置中，用于将螺旋封闭件旋拧到容器通口上。
26.在根据一个优选的实施方式中设有线性马达以沿纵向方向移动封闭件容纳部时，通过检测和换算输送给线性马达的电流能够求取沿纵向方向的力。在容器通口与容纳在封闭件容纳部中的螺旋封闭件接触之后，如果为线性马达预设沿纵向方向的速度，电流尤其通过线性马达的牵引故障的升高而上升。
27.预设的高度变化在此能够优选地对应于封闭件容纳部沿纵向方向的位置相对于初始高度位置的变化。由此能够确保，螺旋封闭件始终可复现地从初始高度位置沿纵向方向在每个要封闭的容器处以相同的量值沿纵向方向旋拧。
28.根据一个优选的实施方式，预设的高度位置基本上是恒定的。换言之，切换始终在预设的切换高度上进行，并且与封闭件安放在容器上的高度无关。因此，可能的由此出现的影响：封闭件安放在容器上的高度能够改变，根据螺旋封闭件的螺纹头和通口如何相对于彼此参考或取向。
29.根据另一优选的实施方案，在封闭件容纳部运动到初始高度位置上之后直至达到预设的高度位置或预设的高度变化，或者换言之，在与容器通口接触之后直至达到预设的高度位置或预设的高度变化，将封闭件容纳部借助第一力沿纵向方向朝容器通口按压。通过施加第一力，尤其能够产生对封闭力矩的配合力矩，以便在封闭过程期间固定容器。优选地，在此将容器的承载环以尖部按压到板中，以便因此将容器固定防止围绕纵向方向的旋转。
30.通过施加第一力，此外能够支持将螺旋封闭件旋拧到容器通口上，其中通过预设作为第一力的力的大小，通过已知的参数支持旋拧，例如可能支持将封闭密封件引入到通口中。
31.因此，优选在封闭件容纳部或螺旋封闭件以第一旋转速度旋转时或期间，封闭件容纳部沿纵向方向被加载第一力。换言之，封闭件容纳部以第一旋转速度旋转和封闭件容纳部基本上同时被加载第一力，在达到初始高度位置之后开始直至达到预设的高度位置或预设的高度变化。
32.优选地，第一力的施加借助于线性马达进行，其中为线性马达输送第一电流值。在旋拧螺旋封闭件时，后者从而封闭件容纳部朝向容器的方向下降。线性马达跟随所述运动并且在此维持预设的电流，优选基本上恒定。因此，虽然封闭件容纳部沿纵向方向运动，在封闭件容纳部上或在螺旋封闭件和容器通口之间存在的沿纵向方向的力基本上保持在不变的水平上，优选恒定。
33.第一力优选大于预设的力，所述预设的力可选地为了求取初始高度位置和/或为了将螺旋封闭件相对于容器通口或容器通口的螺纹定向而施加到封闭件容纳部上。
34.为了通过线性驱动器的期望值闭环控制来减少或者甚至完全避免可能出现的波
动，可选地能够将线性驱动器的一个或多个闭环控制参数设置或调整(tarieren)成零。
35.根据另一优选的实施方案，在达到预设的高度位置或预设的高度变化之后，将封闭件容纳部借助与第一力不同的第二力沿纵向方向朝容器通口按压。由此，考虑在螺旋封闭件在容器通口上的旋拧过程结束时螺旋封闭件的升高的拧紧力矩，从而此外虽然旋拧运动的得出的扭矩升高，仍支持旋拧。
36.优选地，第二力在此大于第一力。
37.因此，优选在封闭件容纳部或螺旋封闭件以第二旋转速度旋转时或期间，封闭件容纳部沿纵向方向被加载第二力。换言之，封闭件容纳部以第二旋转速度旋转和封闭件容纳部被加载第二力基本上同时进行，随着达到预设的高度位置或预设的高度变化开始或在这之后开始。
38.根据另一优选的实施方案，封闭件容纳部以第二旋转速度旋转和/或封闭件容纳部以沿纵向方向的第二力朝容器通口按压，直至通过螺旋封闭件旋转到容器通口上出现的扭矩达到预设的扭矩值。由此能够实现，螺旋封闭件通过封闭件容纳部以已知数额的扭矩旋拧和拧紧到容器通口上，其中已知数额的扭矩基本上对应于预设的扭矩值。
39.已经证实为有利的是，在达到预设的扭矩时，调节作用到封闭件容纳部上的保持力矩，其中保持力矩优选维持预设的时间段，其中保持力矩优选大于预设的扭矩。由此，尤其能够降低或甚至完全补偿惯性对旋拧过程的影响。
40.保持力矩优选地在整个预设的时间段上基本上恒定。
41.优选地，第二力也维持预设的时间段。
42.优选地，尤其为了将在封闭件容纳部中容纳的螺旋封闭件在尤其短的时间中移近容器封闭件，将封闭件容纳部沿纵向方向以相对高的速度从接收位置移动到预先位置中，优选地以在1m/s至5m/s的范围中、优选2m/s的速度。预先位置在此能够选择成，使得在封闭件容纳部中容纳的螺旋封闭件距容器通口存在预设的间距，因此螺旋封闭件不与容器通口接触。
43.根据另一优选的实施方式，在封闭件容纳部以第一速度旋转之前，将封闭件容纳部沿纵向方向下降到容器通口上，直至封闭件容纳部以沿纵向方向的预设的初始力朝容器通口按压。沿纵向方向的速度在此优选相对小地选择，优选在0.01m/s至0.1m/s、尤其优选0.02m/s至0.05m/s的范围中、尤其优选0.03m/s。
44.根据另一优选的实施方式，通过线性马达提供封闭件容纳部的运动和/或作用到容器通口上的沿纵向方向的力，其中第一力通过预设线性马达的开环控制电流/闭环控制电流的第一值产生，和/或其中第二力通过预设线性马达的开环控制电流/闭环控制电流的第二值产生。
45.已经证实为特别有利的是，旋转速度和/或施加到封闭件容纳部上的扭矩通过旋转马达提供，其中通过开环控制/闭环控制旋转马达的开环控制电流/闭环控制电流来开环控制/闭环控制旋转速度和/或扭矩，其中保持力矩优选地通过旋转马达的开环控制电流/闭环控制电流的预设值来产生。
46.在上文中提出的目的此外通过根据本发明的用于借助螺旋封闭件封闭容器、优选用于在饮料装填设施中封闭饮料容器的封闭设备来实现。有利的改进方案从说明书和附图中得出。
47.对应地，提出一种用于借助螺旋封闭件封闭容器、优选用于借助螺旋封闭件封闭饮料装填设施中的饮料容器的封闭设备，包括用于容纳螺旋封闭件的封闭件容纳部、用于将封闭件容纳部沿纵向方向运动的线性马达、和用于围绕纵向方向至少以预设的转动方向旋转封闭件容纳部的旋转马达。封闭设备的特征尤其在于设有开环控制装置/闭环控制装置，其设计和构成用于，执行根据上述实施方式之一的方法。
48.通过这样构成和设计的开环控制装置/闭环控制装置，能够对应地通过封闭设备类似地实现关于方法所述的优点和效果。
49.此外，在上文中提到的目的通过根据本发明的饮料装填设施来实现。有利的改进方案从说明书和附图中得出。
50.对应地，提出一种饮料装填设施，所述饮料装填设施包括用于用填充产品填充容器的填充设备，并且此外具有如上所述的封闭设备。
51.借助于饮料装填设施，同样通过饮料装填设施实现关于方法、以及类似地关于封闭设备在上文中描述的优点和效果。
52.要注意的是，只要可用，在上面的实施方式中示出的全部单独的特征可以彼此组合和/或互换，而不脱离本发明的范围。此外，关于方法提到的实施方式只要可用就类似地同样适合于封闭设备和饮料装填设施，并且反之亦然。
附图说明
53.本发明的优选的其他实施方式通过下面对附图的描述详细阐述。在此示出：
54.图1示意地示出用于借助螺旋封闭件封闭容器的封闭设备的侧视图；
55.图2示意地示出图表，所述图表关于时间图解说明图1中的封闭设备的封闭件容纳部的高度位置，封闭件容纳部的旋转速度，和封闭设备的旋转马达开环控制电流/闭环控制电流。以及
56.图3示意地示出图表，所述图表关于时间图解说明图1中的封闭设备的线性马达的开环控制电流/闭环控制电流和封闭件容纳部的高度位置。
具体实施方式
57.下面根据附图描述优选的实施例。在此，相同的、相似的或起相同作用的元件在不同的图中设有相同的附图标记，并且部分地放弃对所述元件的重复描述，以便避免冗余。
58.在图1中示意地示出用于借助螺旋封闭件5封闭容器6的封闭设备1的侧视图。封闭设备1例如能够在饮料装填设施中使用，其中为其输送由填充设备填充的容器，以便封闭填充的容器。
59.封闭设备1包括用于容纳螺旋封闭件5的封闭件容纳部2。封闭件容纳部2沿线性运动方向或纵向方向30可调整其位置。纵向方向30基本上平行于封闭设备1的纵轴线32取向，所述纵轴线当前对应于重力加速度的方向。换言之，封闭件容纳部2的高度可变，使得其能够占据不同的高度位置。为了沿纵向方向30移动封闭件容纳部2，封闭设备1具有线性马达3，当前可选地呈伺服马达的形式。
60.此外，封闭设备1具有旋转马达4，当前呈伺服马达的形式，借助于所述旋转马达，封闭件容纳部2能够围绕旋转轴线42沿旋转方向40旋转，所述旋转轴线对应于纵轴线32或
纵向方向30。
61.通过沿纵向方向30和旋转方向40的运动的组合，螺旋封闭件5能够经历螺旋运动从而施加到容器6的设有外螺纹的容器通口7上，使得容器6能够借助螺旋封闭件5封闭。
62.封闭设备1此外具有在此未示出的开环控制装置/闭环控制装置，其设计成和构成为，开环控制/闭环控制封闭件容纳部2的运动。对此，开环控制装置/闭环控制装置开环控制/闭环控制线性马达3和旋转马达4。此外，开环控制装置/闭环控制装置构成为和设计成用于，检测线性马达3和旋转马达4的不同的开环控制参数/闭环控制参数以及封闭件容纳部2的高度位置。
63.下面，描述通过封闭设备1执行的用于借助螺旋封闭件5封闭容器6的方法，其中在图2和3中示出方法的不同方法参数。
64.图2示意地示出图表，所述图表关于时间t图解说明图1中的封闭设备1的封闭件容纳部2的高度位置h、封闭件容纳部2的旋转速度ω和封闭设备1的旋转马达4的开环控制电流/闭环控制电流i。在图3中示意地示出图表，所述图表关于时间t图解说明图1中的封闭设备1的线性马达2的开环控制电流/闭环控制电流i
l
和封闭件容纳部1的高度位置。
65.在封闭件容纳部2已经从封闭件输送装置(未示出)接收螺旋封闭件5并且开环控制装置/闭环控制装置触发对应的开始信号之后，封闭件容纳部2沿纵向方向30从接收封闭件的接收位置朝向容器6的方向运动到预先位置中，例如以2m/s的速度。预先位置选择成，使得螺旋封闭件5在任意情况下不与容器通口7接触。
66.在达到预先位置时，沿纵向方向30的速度减小到0.03m/s并且同时检测线性马达3的开环控制电流/闭环控制电流i
l
。借助于开环控制电流/闭环控制电流i
l
，求取沿纵向方向30作用到封闭件容纳部2上的力。如果沿纵向方向30作用的力达到预设的起始值，例如88n，所述起始值对应于相应的开环控制电流/闭环控制电流，那么将封闭件容纳部2的在所述预设的力值下存在的高度位置作为初始高度位置h0检测。借助起始力将封闭件容纳部2或螺旋封闭件5朝容器通口7按压引起螺旋封闭件5相对于容器通口7的定向。
67.现在，为线性马达3作为开环控制变量/闭环控制变量输送恒定的第一开环控制电流/闭环控制电流il,1，使得经由线性马达3，将封闭件容纳部2或在其中容纳的螺旋封闭件5以基本上恒定的沿纵向方向30的第一力朝容器通口7按压。
68.可选地，线性驱动器3的闭环控制参数在达到力的起始值时和/或在达到第一力时设置成零，以便通过下述期望值闭环控制避免波动，其中优选地，在达到起始值之后和在封闭件容纳部2被加载第一力或基本上恒定的第一电流il,1之前置零。
69.此外，与封闭件容纳部2被加载第一力同步地进行封闭件容纳部2从而螺旋封闭件5沿预设的转动方向的旋转，其构成为，使得螺旋封闭件5能够沿旋转方向40以第一旋转速度ω1旋拧到容器通口7上。当前，第一旋转速度ω1选择成，使得封闭件容纳部2以800l/min的转速旋转。旋转马达4的开环控制电流/闭环控制电流i在此基本上对应于保持不变的第一电流值i1。
70.通过按压和旋转的组合，将螺旋封闭件5旋拧到容器通口7上。螺旋封闭件5从而封闭件容纳部2由此朝向容器6的方向下降。线性马达3跟随所述运动并且维持恒定的第一电流il,1，进而维持第一力。
71.在可选地达到预设的高度位置hv或关于初始高度位置h0的预设的高度变化时，将
线性马达3的开环控制电流/闭环控制电流il提高到恒定的第二开环控制电流/闭环控制电流il,2。第二开环控制电流/闭环控制电流il,2在此选择成，使得在封闭件容纳部2和容器通口7之间沿纵向方向30的力以可选242n的数额存在。此外，在达到预设的高度位置hv时，将封闭件容纳部2的旋转速度下降到第二旋转速度ω2上，当前使得封闭件容纳部2以可选30l/min的转速旋转。
72.旋转马达4的马达电流i升高，进一步地螺旋封闭件5接近其在容器通口7上的预设的最终位置，在所述最终位置中，容器通口7通过螺旋封闭件5封闭。
73.开环控制装置/闭环控制装置经由旋转马达4的上述马达电流i检测作用到封闭件容纳部2上从而作用到螺旋封闭件5上的扭矩。
74.如果作用到封闭件容纳部2或螺旋封闭件5上的扭矩达到预设的扭矩值，当前可选为2.67nm(26.63lbs
‑
in)，可选地调整闭环控制参数，并且通过在预设的时间段tv、例如0.1秒或当前为0.2秒的时间段上预设基本上恒定的保持电流i2，将大于预设的扭矩的、当前可选为2.75nm(24.26lbs
‑
in)的保持力矩施加到封闭件容纳部2上从而施加到螺旋封闭件5上。
75.沿纵向方向30的第二力在此维持直至经过预设的时间段tv。
76.在经过预设的时间段tv之后，将封闭件容纳部2向回移动到其初始位置或其用于接收另一螺旋封闭件5的接收位置上。
77.出于比较目的，在图2和3中分别引入相同的时间点t1
‑
t4。
78.只要可用，在实施例中示出的全部单个特征能够彼此组合和/或互换，而不脱离本发明的范围。
79.附图标记列表：
[0080]1ꢀꢀꢀꢀ
封闭设备
[0081]2ꢀꢀꢀꢀ
封闭件容纳部
[0082]3ꢀꢀꢀꢀ
线性马达
[0083]
30
ꢀꢀꢀ
纵向方向
[0084]
32
ꢀꢀꢀ
纵轴线
[0085]4ꢀꢀꢀꢀ
旋转马达
[0086]
40
ꢀꢀꢀ
旋转方向
[0087]
42
ꢀꢀꢀ
旋转轴线
[0088]5ꢀꢀꢀꢀ
螺旋封闭件
[0089]6ꢀꢀꢀꢀ
容器
[0090]7ꢀꢀꢀꢀ
容器通口
[0091]
h
ꢀꢀꢀꢀ
高度位置
[0092]
h0
ꢀꢀꢀ
初始高度位置
[0093]
hv
ꢀꢀꢀ
预设的高度位置
[0094]
i
ꢀꢀꢀꢀ
旋转马达的马达电流
[0095]
i1
ꢀꢀꢀ
第一电流值
[0096]
i2
ꢀꢀꢀ
第二电流值
[0097]
il
ꢀꢀꢀꢀ
线性马达的马达电流
[0098]
il，1 第一电流值
[0099]
il，2 第二电流值
[0100]
ω
ꢀꢀꢀꢀ
旋转速度
[0101]
ω1
ꢀꢀꢀ
第一旋转速度
[0102]
ω2
ꢀꢀꢀ
第二旋转速度
[0103]
t
ꢀꢀꢀꢀꢀ
时间
[0104]
tv
ꢀꢀꢀꢀ
预设的时间段
[0105]
t1
‑
t4 时间点