用于计量和包装农产品的改进的装置的制作方法

文档序号:11529871阅读:177来源:国知局
本发明涉及一种用于制备预定“计量(dose)”的农产品或植物产品的改进的装置,并且涉及全自动方式的农产品或植物产品的包装。这些产品既单个地又以不确定的团(即成组或以连续的形式)存在,并且通过具体的运输装置以大体上连续的方式进行运输,并且接下来,这些产品必须被装载到多个容器或者包装中,使得每个这种包装装载有一定量的产品,这样使得产品的重量不低于预定的最小量。通常,用于此目的的工业/专业类型的装置是广为人知的;例如专利us6,016,643描述了一种实施方案,其中,该装置包括具有辊的输送器,所述辊形成多个相应的“袋”,相应的产品以单个的方式在袋的内部被运输;在所述输送器的端部处布置有容器,该容器由相应的袋运输的连续不断的产品填充。连续地对所述容器进行称重,使得可以实时地控制所装载的产品的重量的整体增加量,并且连续地且基本上立即地将所述总重量与“目标”参考量进行比较。装载阶段继续进行,直到所装载的产品的总重量达到并超过这样的“目标”量,这时,被装载的容器的装载阶段停止,该容器被引导到连续的处置/处理阶段,并且准备好了新的空容器,对于新的空容器开始新的装载循环。显然,该专利的目的是对每个单个容器的装载进行计量,因此避免装载过量的产品。从自动化简单性的角度来看,这个方案似乎是高效的;然而,这个方案显示了两个严重的不便之处:-第一个不便之处是由产品的装载以单个的方式发生在辊线上的事实造成的,并且以上事实当然极大地限制了容器的装载速度,并且最终极大地限制了整个装置的总体生产率,而在高度竞争的生产领域中以上结果是不能接受的;-第二个不便之处是由所控制的重量是整个容器的重量并且在达到最大装载时依然如此的事实造成的;在这些状态下,总体重量的测量精度逐渐地下降,即,相对于满的容器的总重量,不能准确地分辨出在检测到已经达到“目标”重量与输送器最终停止时刻之间的短时间间隔内不可避免地装载到容器中的产品的重量。这种效果的不良后果是将大大超过所述“目标”量的过量产品装载到容器中的可能性和频率。这种情况对于昂贵的产品而言当然是不能接受的,并且当在处理大量产品时当然是更不能接受的。根据专利ep2242692b1,可知如何实现一种用于通过一些步骤用不同种类的产品半自动地填充一连串容器的装置,所述步骤包括对容器进行初始称重,其中,已经初始引入了产品的第一装载,并且连续地引入了产品的第二装载,第一装载和第二装载取自类似产品的至少两个不同进料器,其中,产品的所述第二装载是根据产品的第二装载的重量来选择的,所述重量是基于产品的第一装载的重量而预先测量的。根据该专利,类似产品的所述两个不同进料器和产品的相应补充添加构件相对于形成第一称重装载的产品的运动沿横向方向布置。该方案对于相当大的产品,以及本质上脆弱的(vulnerable)并且因此必须小心地并且逐个地进行处理的产品而言是足够的,但是该方案不能有效地用于其他类型的产品(诸如樱桃),由于它们的数量和特性,这些其他类型的产品必须成组进行处理和处置;此外,所述专利要求在这些容器移动时装载容器,并且因为增加了装置的复杂性,因此该事实进一步限制了装置效率;最后,所述装置注定优选的是手动地将产品装载在相应的容器中,并且这当然需要用到一定数量的工作人员,相对于完全自动化的操作具有进一步明显的负担。根据专利wo10000890,可知一种方案,该方案能够实现用于用不同种类的产品自动地装载容器的装置及方法,其中,精确地对装载重量进行计量;为此目的,该方法的特征在于,布置有确定预先限定和预先称重的不同部分装载的单个料斗,并且其中,实现和采用用于选择和关联所有以及仅仅那些部分装载的特殊算法,那些部分装载大体上形成尽可能接近预定的最佳重量的重量。该方案在概念上类似于前一技术方案,然而,从机械和操作的观点来看,该方案是复杂的,因为必须提供一定数量的料斗和相应的进料和卸料机构,并且还必须提供相应数量的称重机构,以及由于在形成最终装载之前处理产品的复杂性。此外,料斗的存在与非常结实、坚硬和不脆弱的农产品(诸如马铃薯)是兼容的,但是当需要处理更软的产品以及处理有限数量的产品时,诸如当将樱桃装载到简易篮子中用于最终分配和消费时,该方案是不能接受的。总之,上述装置具有明显的和不可克服的固有限制,这些限制不允许在特别注定用于最终消费的一连串容器中以如下方式实现脆弱产品的计量装载,即简单的、无害的、自动的,并且适合于按组或按单个的形式处理产品,并且不意味着使用一个以上的称重机构。因此,期望的是并且本发明的主要目的是,提供一种适合于自动称重和装载一定量的农产品的自动装置,这些农产品的重量被精确地测量,从而能够克服上述约束。这种目的通过根据所附权利要求实现和操作的装置来实现。参考所附附图,本发明的特征和优点将从以下描述中变得明了,以下描述仅为了举例而非是限制性的,在附图中:-图1示出了从对角位置观看的根据本发明的装置在第一操作状态下的外部立体图;-图2示出了在第二操作状态下的类似于图1的视图;-图2a示出了从顶部观看的图2的装置的平面图;-图2b示出了从侧面观看的图2的装置的平面图;-图3示出了在第三操作状态下的类似于图1的视图;-图3a示出了在图3的操作状态下的类似于图2b的视图;-图4示出了先前的附图的装置的总体外部立体图;-图5至图8示出了如在许多不同的操作状态下从侧面观看的先前的附图的装置的相应的象征性的平面图;-图9和图10分别示意性地示出了相应地根据图2a的截面b1-b1的放大图以及该同一图的闭合线“i”中包括的一部分的象征性的放大图;-图11示出了图2的细节的放大示图;-图12示出了图2a的细节的放大示图;-图13示出了从不同角度观看的图3的细节的放大示图。参考所附附图,一种用于自动地计量多个单个容器“a”、“b”、“c”......中的一连串农产品的装置,该装置包括:-第一输送构件1,优选地为带状物,-第二输送构件2,放置在第一输送构件1的下游,并且能够装载由所述第一输送构件1供应并且由第一输送构件在其行程结束时释放的农产品;-第三输送构件3,放置在所述第二输送构件2的下游,并且能够装载由所述第二输送构件2供应并且由第二输送构件在其行程结束时释放的农产品。为了允许将由所述输送构件运送的所有产品倾倒在连续的输送构件上,有必要使“上游”输送构件处于基本上比相应的“下游”输送构件高的水平处,如在图5中象征性地例示出的,其中,可见,第一输送构件1的水平“h”位于比连续的第二输送构件2的水平“k”高的水平处;所述第二输送构件2与所述第三输送构件3之间也与此类似。所述第二输送构件2设置有适于对放置和存在于该第二输送构件上的产品(以及通常任何种类的物体)进行称重的设备,并且具体地,该第二输送构件设置有称重传感器(loadcell,荷重元/测压元件)5。如稍后将详细描述的,所述第三输送构件3可以移动到不同的位置,或多或少地前进,但是总是在第二输送构件2下方,因此,有必要使适于对那些产品进行称重的称重传感器5不在所述输送构件2下方,而在上方,如图中所示。因此,为了不使装置过于复杂,还有利的是,所述称重构件5对所述第二输送构件的整体结构进行称重,该整体结构然后包括相关联的机构,诸如发动机、相应的连接件、设置在输送器2的端部的可激活(activatable,可起动)屏障12和相应的致动器52(将在下文中更好地描述),以及位于所述输送器2的侧面并限定该输送器的侧壁53、54。输送器2的这种构造的直接后果是,通过由所述称重构件测量的总重量与第二输送构件2的所述整体结构的已知且恒定的空载重量之间的差值获得待测量的且对应于第二输送构件上的产品的实际重量。所述第三输送构件用于接收刚由所述第二输送构件2称重并被传输到单个容器“a”、“b”、“c”......中的产品,在单个容器在相应的行程的末端的意义上,根据本领域中广泛使用的技术,该单个容器位于第三输送构件3前面。在已经接收到通过第二输送器2的称重的产品之后,所述第三输送构件3运送产品并将所述产品放入每个所述容器中,逐个容器地直到填满这些容器。在单个容器已经被填满之后,将该容器移走,并且连续的空容器取代该容器的位置,并且再次开始填充循环。为了允许将产品轻轻地(gentle)填充到它们相应的容器中,所述第三容器3被制造为适于:-在容器处于填充阶段时,行进到朝向所述容器并且在该容器上方的位置,-并且部分地改变其形状,使得位于下面的容器的竖直轴线上的其外部部分3b还向下弯曲或部分地旋转,如在图3、图3a和图7中可以清楚地看到的。实际上,使所述外部部分3b进行“屈曲(bow)”,使得其弯曲,降低自身直到几乎处于被装载容器的底部的水平,从而形成一种滑道,该滑道有利于产品缓慢且轻轻地落到容器的底部上。所述第一输送构件1和所述第二输送构件2设置有相应的活动屏障11和12,所述活动屏障布置在相应的输送构件1和2的端部,并且可被激活为两种布置方式;在第一种布置方式中,所述活动屏障是闭合的,并且因此它们适于阻挡产品从输送器流动到连续的下游输送器;在第二种布置方式中,所述活动屏障是打开的,并且因此它们允许在输送器与连续的输送器之间的自由流动和输送。所述两个屏障可以通过本身已知的致动构件单独地或选择性地被致动,并且因此将不再对此进行进一步描述。下文将详细地描述所述两个屏障相对于整个装置的操作的具体操作。此外,如图所示,所述两个活动屏障11和12被实现为旋转门,所述旋转门通过关于相应的水平轴线11x、12x旋转而打开和关闭,所述水平轴线布置在相应的活动屏障11和12的较高部分上,并且放置在相应的输送器1和2的横向方向上。该装置还设置有第四输送构件4,该输送构件的目的和操作将在后面进行描述;原则上,所述第四输送构件可以以任何方式制造,只要该第四输送构件能够运输单个产品以及能够以选择性地能够控制的方式将它们朝向所述输送器3运送并且将它们运送到所述输送器中。无论如何,参考图1、图2、图3、图9、图10、图11、图12,该第四输送构件优选地由形状为“v”的引导件形成,并且被布置在与所述第二输送构件2相邻并且与其平行的位置中。参考图1、图2、图3、图11、图12,两个光单元(photo-cell,光传感器/光元件)20、21与所述第四输送器4相关联,并且被布置成能够检测在所述第四输送器4的相应位置中产品的存在或不存在,并且间隔开相应的距离“d”。最后,提供了第三光单元22(理想地类似于先前的光单元),该第三光单元被定位以便检测落下的产品的存在,或相反地,检测不存在从所述第四输送构件4的端部边缘落下的产品。为此目的,并参考图9和图10,所述第三光单元22布置在位于以下部分之间的交叉处的位置中:-穿过所述第四“v”形输送构件的倾斜壁(具体是,穿过该“v”形第四输送构件4的更靠近所述第二输送构件2的壁4a)的竖直面“v1”,-横向于所述第三输送器3和第四输送器4布置且放置在所述第四“v”形输送器的端部边缘4t的下游的竖直面“v2”(图10),-通过所述第四“v”形输送构件的下拐角4s下方的水平面“v3”。关于所述第三光单元22的位置,其基本上位于水平面上,但最重要的是向后面(rearward),即朝向所述第四“v”形输送器的所述端部边缘4t下方的空间,以便(如在下文中将变得更明显的)适于检测是否存在从所述“v”形第四输送器的所述下拐角4s落下的产品。关于所述第三输送器构件3,记住其目的是允许将产品轻轻地填充到相应的容器中,通过以下来实现该目的,即朝向此时将被填充的容器继续行进且在该容器上方,并且其形状部分地改变,使得起初处于水平位置并且位于将要被填充的容器上方的第三输送器构件的端部3b向下倾斜或者还部分地向下旋转,如在图3、图3a和图7中可以很好地看到的,使第三输送器构件能够通过继续行进和旋转的组合运动而移位,使得第三输送器构件的前边缘3a(图3、图3a)远离所述第二输送构件前移预定距离“dp1”(参见图2a)并且下降预定量“dp2”(参见图3a)。用于致动和引导这种组合运动的机械机构本身是已知的,并且容易适合于本申请;参考附图,优选地实现这样的技术方案,该技术方案设想所述运送构件包括至少一个凸轮引导件30(图1、图13),该凸轮引导件30放置在所述第三输送构件3的一侧上,并且能够与引导销31接合,该引导销适当地与所述第三输送构件3连接,使得如图13中具体示出的,当所述引导销31到达所述凸轮引导件30的端部时,所述前边缘3a向前和向下倾斜,以便获得所需要的较低位置。所描述的装置的操作如下:首先,将待引入容器(通常是篮子“a”、“b”、“c”......)的产品松散且随意地进行装载,然后按小组将其装载到连续移动的所述第一输送器1上;因此,所述产品被运载到所述输送器1的第一屏障11所在的最终区域。首先,打开所述第一屏障11,并且输送器1连续地移动,继续用第二输送器2装载产品;优选地这以逐步运动的方式进行移动,以便产品在同一输送器2上均匀地分布。当产品到达所述第二闭合屏障12时,产品当然被第二闭合屏障阻止,抵靠第二闭合屏障堆积。当测量到所述输送器2上的重量已经达到预定量时,所述第一屏障11闭合,并且同时相应的输送器1停止。不久之后,第二屏障12打开,并且第二输送器以连续的运动被致动,以便将相应的产品装载快速地倾倒于下面的连续的第三输送器3上。在输送器2已经将所有产品卸载在下面的输送器3上之后,所述屏障12再次闭合,所述第一屏障11重新打开,并且同时第一输送器1恢复其运动,以便在输送器2上形成新的装载。在该阶段期间,包括输送器2及其相关联的机构(诸如相应的马达、屏障12和相应的致动器、所述的可能的竖直壁53、54)的整体组件通过合适的设备被连续地称重,该设备优选为布置得比输送器2高且位于其上方的称重传感器5,因为如将在后面看到的,在该输送器的下方,还必须放置第三输送器3,并且因此将难以使所述两个机构基本上在相同的小空间中共存。在所述连续称重阶段期间,连续地测量的称重值被发送到命令和控制单元(未具体示出),该命令和控制单元以类似的连续方式将这些连续的称重值与预定毛重值进行比较,如下文所述。该预定毛重值对应于以下部分的总和:-此时存在于所述第二输送器2上的产品作为整体的预定净重值,-以及第二输送器2的整体结构的已知且恒定的重量,-因此,省略与下述内容相关的明显的解释:“净重=毛重-空载重”有效地发生了以下情况,即,实时地测量净重(即,存在于输送器2上的仅产品的重量),并且类似地实时地将该净重与所述预定净重进行比较。一旦超过了该预定净重值,第一屏障11就关闭,这中断了新产品的流入,并且不久之后第二屏障12打开;此外,所述第二输送器2的连续运动使相应的产品向前移动,直到产品被释放到在所述第二输送器下方的第三输送器3上;这使得第三输送器的前部向前移动并倾斜,以使第三输送器的所述前边缘3a以期望的方式和深度进入下面的容器,使得最终产品以所期望的轻柔度被放置在同一容器的底部上。在此提醒并指出的是,原则上,用其重量被连续测量的产品填充容器,并且当所述重量超过预定值时停止填充,是公知的技术。正如一开始已经说的,这种情况带来一些不便,这主要是由于在第二输送器2上的整体产品装载的称重在本质上是近似的、不精确的,并且无论如何,即使是精确的,也不能保证在第二输送器2上装载的一定量的产品具有期望重量的可能性,因为产品的流入是偶然的,而且是快速的,并且在所述第一屏障11能够关闭前,这在第二输送器2上造成相当易变的装载。实质上,指出的是,称重构件的可能的精度本身不能确保发送到每个容器中的最终装载被精确地确定为接近期望的最终重量。这个问题被以如下方式解决:-首先,需要从限定期望装载到容器中的最佳重量“po”开始;这个最佳重量必须高于待装载的合同重量(合同重量是(产品的)最小重量,即,小于该最小重量的话容器就不能递送),但该最佳重量还必须超过所述合同重量一最小量,以便不递送过量的产品;-此外,限定了待装载在第四容器4上的产品的标称重量或平均重量“pm”;为了确保该重量基本上是恒定且已知的,相应的产品被预先测量;-此外,相对于已经装载有产品的输送器2,限定了被称为“pg”的“报警重量”,这以合适的确定性确保了当达到“报警重量”时测量的相应产品的重量低于所述最佳重量;因此达到所述“报警重量”“pg”自动地导致产品装载的暂停;-最后,确定了在第二输送器2上实际存在和连续称重的产品的重量被限定为“pt”;-最终开始在第二输送器2上装载产品,并且连续地测量所述重量(实际)“pt”;-以相同的方式,即连续地,计算“po”-“pt”的值,得到仍然“缺失”的重量的值,即,需要添加到在第二输送器2上已经存在的装载的“完整装载”,以便达到期望的目标重量“po”;-假设所述完整装载的每个产品是单个的正常产品,该产品由于先前已经被测量了,其单位平均重量“pm”以基本上精确的方式是已知的;-继续在输送器2上装载产品,直到相关的连续测量重量“pt”至少与所述“报警重量”“pg”相同;此刻停止装载新产品,并且进行计算:(po-pt)/pm=n然后,“n”是必须被添加到第二输送器2上存在的产品(pt)的预先测量的完整装载产品的数量,以便事实上获得最终装载,该最终装载的重量基本上与期望的重量“po”相同或尽可能地接近。为此目的,布置所述第四输送器4,用于将标称类似于装载到第一输送器1上的产品的一系列产品引入到其中,所述第四输送器4必须使得能够以单个的方式运输相应的产品60、63、64、65(参见图10),并且这是为何其为“v”形的原因,其中,两个相对的倾斜侧面由以同步的方式移动的两个带来实现,使得被放置在该输送器上的产品自动地并且自发地被单个化并且一个接一个地排列。所述第四“v”形输送器本身在本领域中是已知的,并且因此将不再进行进一步描述。如尤其是在图1、图9、图10、图11和图12中可以看出的,所述第四输送器4平行于输送器1、2和3布置,并且优选地沿相同方向移动,以便于将相应的产品倾倒于第三输送器3上,并且然后进入第三输送器中。此外,面对并靠近输送器1、2和3的侧面4a比另一侧面4b短,并且以基本上与第三输送器3对应的端部边缘4t终止;必须注意的是,所述端部边缘4t不是所述第四输送器4的限定的物理部分(physicalpart,实际部分),而仅是所述第四输送器4的所有段部连续地到达的装置中的固定位置。前述内容的逻辑和最终效果是,当由第四输送器4运输的连续产品60、61、62、63、64、65......到达所述端部边缘4t时,不再由所述侧面4a支撑的产品自动地落到并进入第三输送器3中,与由第二输送器2倒入第三输送器中的其他产品在一起。最后,存在于第三输送器3中的所有产品,即由输送器2倒入的那些产品和由输送器4倒入的那些产品,最终一起被倒入相应的被装载的容器中。有利地,为了便于产品从第四输送器4轻轻落下而不是自由落下,布置了滑道55,该滑道安置在所述端部边缘4t下方并且是弯曲的,以便减慢连续产品的下降。现在考虑对从容器4倒入容器3中的产品的数量“n”进行计数的问题。对应于所述第四输送器4,设置两个光单元20、21,每个光单元被调节以检测在所述第四输送器4的相应横向段部中存在或不存在相应物体(即产品)。具体地,如图12中示意性示出的,第二光单元21被布置成检测在对应于所述端部边缘4t以及刚好在其前面是否存在产品,图中示出了,第二光单元的检测光线(ray)“r”基本上检测出在第四输送器4的端部部分中存在产品。两个光单元20、21的目的在于维持第四输送器总是满的,使得该第四输送器用作缓冲器,其确保确切地且迅速地填充必要量的产品,直到该第四输送器达到此时被装载的容器内的所期望的整体装载量;通常,然后,仅存在于所述第四输送器4上的一部分产品同时朝向同一容器被卸载。因此,在已经确定了所述数量“n”之后,所述第四输送器4被致动,使得一连串单个产品从所述端部边缘4t落下。由于每个落下的产品被单独地检测,因此,如先前所述的被放置和调节的所述第三光单元22变得能够检测由第四输送器4倾倒于所述第三输送器3上的产品的量;当达到所述数量“n”时,第四输送器4停止,因为其重量为所需目标重量“po”的总装载已经被倾倒在第三输送器3上了。与此同时或随后,所述第四输送器4被新产品填充,以允许新的受控倾倒;为此目的,所述第二光单元21检测对应于所述边缘4t是否以及何时有产品,当检测到不存在产品时,生成一信号,该信号使已通过所述边缘4t的相对部分预先供给有一连串已测量产品的所述第四输送器4前进,如上所述。当所述第四输送器4再次将连续的新产品运输到第二光单元21前面时,该第四输送器当然是停止的直到连续循环;无论如何,在输送器4上补给新产品由该输送器上游的其他构件来进行,并且没有具体地描述;这种补给继续进行直到布置在第四输送器4的开始处的第一光单元20检测到新产品的恒定存在,这意味着已经停止的下游第四输送器4被完全填满;因此,恢复了初始状态,其中第四容器4被填满但是停止,等待新的操作命令,即前进操作命令。参考图5至图8,下文描述了输送器1、2和3如何操作的一些最相关阶段的综合:-图5示出了第一配置,其中,不断工作的第一输送器1将产品“p”朝向第二输送器2运输;第一屏障11当然是打开的,同时第二输送器2处于工作中并且将产品朝向相应的闭合的屏障12移动。在该阶段中,输送器2连续地对逐渐运输到其上的产品装载进行称重;-图6示出了连续的阶段,其中,在已经达到预定报警重量“pg”之后,屏障11关闭以防止第二输送器2上新流入产品;注意的是,在该阶段中,产品“pa”已经被屏障12阻止,这当然已经使产品一个堆叠在另一个上;-图7示出了随后的阶段,其中,由于屏障11的闭合,相应的输送器1也停止了,以避免产品“pt”逐渐地抵靠屏障堆积,并且避免因此由于产品碰及(brushagainst)产品放置于其上的输送器而受损;不久之后,使第三输送器3前进,由于凸轮30和销31的作用,第三输送器有点“陷入地(plunged)”前进并进入容器“a”内部(该容器此时在前面以便被装载),随后屏障12打开,这使得产品p1、p2、p3、p4分别从第二输送器2流动到第三输送器3,从该第三输送器流到所述外部部分3b,最终在容器“a”内部停止(p4)。-图8示出了下一阶段,其中,第三输送器3再次被拉回到输送器2下方,以便再次准备好再次陷入连续的容器中,同时,第二屏障12再次闭合,并且第一屏障11被重新打开,从而被布置成与图5中的配置完全相同的配置。从这开始,以循环方式再次开始装载新容器。当所有产品都指向待装载的容器时,即,由第二容器2倒入的那些产品和由第四容器4倒入的那些产品都被倒入到第三容器3内时,即使没有具体描述,先前限定的待从第四输送器4计数和倒入的产品的数量“n”的计算在图6与图7的阶段之间(当然,已经验证了输送器2上的重量“pg”,这实际上使得能够计算“n”)以及在图7中的阶段之前或还有在该阶段期间精确地进行。所描述的装置的操作能够仅仅通过对所有涉及的功能和设备的中央和集成的控制进行;具体地,所描述的装置的操作必须包括在未具体描述的通用控制和命令构件中,该控制和命令构件能够以选择性可控的方式对以下进行致动:-所述第一屏障11和第二屏障12,-所述第一输送器1、第二输送器2和第三输送器3的操作/停止,第四输送器4的操作/停止。此外,所述命令和控制构件必须能够接收来自所述称重构件5和来自所述光单元20、21和22的信号。最后,该命令和控制构件必须能够接收和存储与所描述的操作方法相关的定量数据,并且尤其是与所限定的重量的各级别相关的数据,以允许执行如前所述的计算:(po-pt)/pm=n。当前第1页12当前第1页12
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