将产品包装到由塞子密封的容器中的设备和其中所用塞子的动态储存装置

摘要

本发明涉及产品包装设备,将产品包装到由塞子密封的容器中,它包括充填收到的空容器的充填机(1)和用塞子密封已充填容器的封装机(3),封装机(3)上游有一个塞子的动态储存装置(6),用于以预定的节奏连续驱动塞子,装置(6)中的塞子数不少于设备预定部分(7)中存在的容器数,装置(8)设在动态储存装置(6)的上游,用来控制位于设备预定部分(7)上游的容器供应装置(10);因此,设备预定部分中的每一个容器均与为封装机(3)提供塞子的动态储存装置(6)中的一个塞子相对应,在动态储存装置(6)的上游塞子供应发生短缺的情况下,所述设备预定部分(7)的容器供应受到控制,同时设备终端部分的作业至少维持到短缺结束。

说明书

本发明涉及产品包装设备的改进，该设备将产品包装到由塞子封闭的容器中，并包括一个充填空容器的充填机和一个用塞子密封已充填容器的封装机。

在所述的包装设备中，给封装机提供塞子时发生的小故障可能在容器的主生产线上产生严重的事故，并/或造成相当数量的容器的损失，以及/或造成后面待包装的产品的损失。

容器为热塑材料(如PET)的产品包装设备中就是这种情况，这种设备的生产线包括一个毛坯提供装置、一个毛坯加热炉和一个吹制机，以便把加热的毛坯模压成容器，然后是前面所述的充填机和封装机。在这类设备中，塞子供应出现故障时，要排除故障就必须停止整个设备。因此，正在炉中加热和正在模具中吹制的毛坯都损失了；另外，由于非常高的温度和热惯性，加热炉和模具中的毛坯可能会熔化和/或粘在模具壁上，因而设备在重新运行前必须检查和清洗。

另外，对于无菌环境或例如挥发产品的包装设备，最好容器充填一结束就用塞子密封，否则就不能保证产品的无菌性，或者挥发性产品就会散失，容器和其中的容纳物就不能使用并损失掉。

然而，实践证明，许多塞子供应故障发生在封装机的下游(例如两个塞子互相重叠、就位不好等等)。因此，应该能在不能使用的塞子到达封装机械之前检测到这些故障，并且能够在设备其它功能处预测故障，避免损失充填的产品和/或容器，甚至损坏设备。

因此，本发明的目的在于改进塞子的供应，以避免上述缺点，使供塞故障发生后设备在各方面的停产时间更短、成本更低。

为此，根据本发明，前言中所述设备的特征主要在于，封装机的上游另外包括一个塞子的动态储存装置，以预定的节奏不间断地驱动塞子，同时出现在所述储存装置中的塞子数量至少等于设备的预定部分上的容器数，供塞的控制装置安放在动态储存装置的上游，并用来控制位于所述设备预定部分上游(最好在入口处)的容器提供装置；这样，设备预定部分中的一个容器就与给封装机提供塞子的动态储存装置中的一个塞子相对应；在动态储存装置的上游发生供塞故障的情况下，可以控制所述设备预定部分的容器供应，使设备的终端部分至少保持工作到故障排除。

因而，在封装装置的上游安放了一个塞子缓冲储存器，塞子是单个的，并且数量已知，因而大大减少了此处直到封装装置出现供塞故障的危险；在该缓冲储存器上游出现故障的情况下，还可以继续处理所述设备预定部分中的所有容器。应该通过中断上游的容器供应来控制容器的供应，直至故障排除；另外的方法是，不中断容器供应，而是调整塞子的供应，实施相对于容器的滑动或有控制的错位，特别是对于少量(例如一个或两个)塞子的错位。

在本发明的一种可能方式中，设备的预定部分至少包括一个充填机，并且塞子储存装置的容量至少等于充填机的入口和封装机入口之间同时存在的容器数。

在另一种方式中，本发明用于流水线设备，用以将产品包装到热塑材料(例如PET)的容器中；在这种设备中，充填机械的上游包括一个毛坯供应装置、一个毛坯加热炉和一个从加热毛坯生产容器的吹制机；在这种情况下，所述设备预定部分至少包括一个毛坯加热炉，并且塞子储存装置的容量至少等于炉中同时存在的毛坯数。

另外，人们可能特别希望所述的设备预定部分另外还至少包括一个吹制机，并且塞子储存装置的容量至少等于炉子入口和吹制机出口之间同时存在的容器数(毛坯、半成品、或已经完成的容器)。

最后，至少对于某些方面的应用(例如无菌包装)，所述的设备预定部分另外包括充填机和封装机，并且塞子储存装置的容量至少等于炉子入口和封装机入口之间同时存在的容器数(毛坯、半成品、或已经完成的空的或已充填的容器)。

这样就得到很大的好处，避免损失已经充填但还未封装(无菌封装)的容器和正在制造的容器(吹制机/充填机流水线上)和热处理装置(加热炉和吹制模具)的清洗；最后，排除故障可以不停止设备，故障排除后可以立即重新正常启动容器的供应。

在改进后的一种实施方式中，塞子供应控制装置的布置可以在容器供应(毛坯、半成品或已经完成的空容器或已充填容器)发生故障的情况下调节塞子的供应，例如或者阻止塞子的供应，或者使塞子滑过容器。

尽管塞子的动态储存装置原则上可以用任何适宜的方式布置，但最好是沿近似垂直的方向延伸，以使垂直投影所占面积最小，并且不会造成设备总尺寸的大大增加。

根据本发明的另一个方面，本发明还涉及一个特别有意义的动态储存塞子的装置，塞子的数量预先确定，用于一个接一个地封闭已经充填的容器，该装置特别用于上一段中描述的设备，并且包括：

—供塞装置，塞子预先定位，并且一个接一个地排列；

—输送装置，将塞子移动到一个轨道上，轨道的长度取决于上面所述预定的塞子数；

—提取装置，该装置位于所述输送装置的出口处，以便一个接一个地提取塞子。

根据本发明安排的这种装置的特点主要在于，输送装置包括：

—一个绕垂直轴转动的圆筒，该圆筒的圆形表面有多条平行的垂直槽；

—一条固定的螺旋轨道，紧紧地包在圆筒的整个高度上，以支撑塞子，塞子另外单个安放在所述圆筒的各个槽中，当圆筒转动时，塞子就在轨道确定的螺旋道上移动，

—螺旋轨道的圈数和圆筒周围的垂直槽的数目决定了前面所述预定的同时存在于装置中的塞子数。

人们发现，借助于本发明的装置，可以构成一个容量可以很大的塞子缓冲储存器，它的容量取决于圆筒的直径和圆筒圆周上垂直槽的数目，对于一定的圆筒直径，其容量取决于圆筒的高度。特别是，可以形成容量特别大的储存器，但所占垂直投影面积很小，因而几乎不占庞大的体积。储存器的结构简单，因而只需要普通的机械零件。它的运转应与封装装置和设备的其它部分同步，因而不需要特殊的动力，可以通过传统的传动运动(链条、皮带...)得到。

通过下面对一些实施例的详细描述可以更好地了解本发明，这些实施例仅作为非限定性的例子。描述中参照了以下附图：

—图1为非常简化的本发明所述充填/封装设备的示意图，其中设置了塞子动态储存装置；

—图2为非常简化的本发明所述加热/吹制/充填/封装设备的示意图，其中设置了塞子动态储存装置；

—图3、4分别为本发明所述的塞子动态储存装置的侧视图和俯视图。

首先看图1，该图非常示意性地表示根据本发明设计的产品包装设备的布置原理，该设备将产品、特别是液体或流动产品包装到有瓶颈并由塞子密封的容器(如各种瓶子)中。因此，该设备包括充填机1，用于充填收到的(箭头2)空容器，还有封装机3，被供给塞子(箭头4)，用以密封已充填的容器，然后将容器排出(箭头5)。

根据本发明，封装机3的上游设有一个塞子动态储存装置6，用于以预定的节奏不间断地向封装机一个接一个地输送塞子。同时在储存装置6中存在的塞子数至少等于设备预定部分中同时存在的容器数，该预定部分可至少包括设备的整个工作单元7，该工作单元位于容器供应线上，在充填机1的上游，还可以包括充填机1本身；预定的部分7至少由将容器引入充填机1的装置组成，具体的例子将在下面参照图2给出。

在上游，最好是在储存装置6的入口处设有控制器8，用以控制塞子的供应并检测塞子供应中的各种异常(缺少塞子、塞子被搞乱、塞子的位置颠倒...)。控制器8与管理单元9连接，该管理单元指挥控制器10，并检测设备预定部分7的容器供应(例如控制输送功能)，在控制器8检测出塞子供应故障的情况下，管理单元9以适当的方式给装置10发出指令，控制(例如阻止)容器的供应，直到塞子供应故障被排除。

在这种安排中，引入设备预定部分7的所有容器(无论容器是什么状态：已经完成等待充填的容器、用来制造容器然后充填的毛坯、或者正在制造然后充填的半成品)都以一定的方式与给封装机3提供塞子的动态储存装置6中的一个塞子相对应。

在发生故障的情况下，充填机1继续工作，用完当流水线在10处卡住时、处于设备预定部分7上的所有容器。所有这些已充填的容器都可用动态储存装置6中储存的塞子进行封装。

因此，并且正如后面要指出的，停止容器供应，以排除塞子供应中的故障就可以不损失要包装的产品、不损失容器、也没有损坏设备的危险。

根据设备安排的第一种可能性，设备预定部分7包括充填机1，因而储存装置6的容量至少等于充填机入口和封装机入口之间同时存在的容器数。8处检测出的塞子供应异常导致10处停止向充填机的入口提供容器。

刚才描述的装置在把产品包装到热塑材料(例如PET)容器中的设备中特别地有意义，这种设备的流水线包括所有制造容器和充填/封装的作业。正如图2所示，这种设备包括毛坯供应单元11、毛坯加热炉12和吹制机13，以便通过在模具中吹制或拉伸热毛坯生产容器，然后把完成的容器送往充填机1，与充填机1联合工作的还有封装机3，通过塞子的动态储存装置6给封装机3提供塞子，见图1所示。

在这种情况下，上述的设备预定部分、即图2中用7a表示的部分可至少包括毛坯加热炉12，则储存装置6的塞子容量应至少等于炉子中同时存在的容器(在此为加热的毛坯)的数量。

8处检测出的塞子供应异常导致10处停止向炉子12的入口提供毛坯。但是，位于停止装置10下游的设备的所有部分继续工作，直到所有加热后的毛坯离开炉子12。

这样就避免了毛坯停在炉中不动，或者过热以至熔化、以及热塑材料烧成石灰的危险；摆脱了由此而产生的清洗压力；还避免了损失大量毛坯，因为所有进入炉子的毛坯随后都将转变成容器，进行充填和封装。

但是，在吹制机内也存在类似的危险，在延长接触的情况下，热的塑料有可能粘在模具壁上。因而必须慎重地使设备的预定部分同时包含炉子12和吹制机13，如图2中7b所示，并且储存装置6的容量应至少等于炉子12的入口和吹制机13的出口之间同时存在的容器(毛坯、半成品或已经完成的容器)的数量。

最后，至少对某些应用(例如无菌充填或挥发性产品)，需要充填后立即密封容器；如果充填后没有很快密封，容器和其中的容纳物就应该丢弃。为了避免这种损失，希望将设备安排为所述的设备预定部分同时包括炉子12、吹制机13、充填机1和封装机3，如图2中7c所示，并且储存装置6的容量应至少等于位于炉子12的入口和吹制机13的入口之间的容器(毛坯、半成品和已经完成的空容器及已充填的容器)的数量。

刚才描述的储存装置还可以安排为在容器供应发生故障的情况下保证塞子供应的管理，为此，前面所述的装置10最好位于设备预定部分7的上游，用于检测提供的容器，并将信息输送给管理单元9，使管理单元9以适当的方式控制它旁边的装置8，以便管理储存装置6入口的塞子供应；要么借助于一些装置(将在图4所示的实施例中给出例子)，单元9给装置8发出指令，停止使塞子到达储存装置6，要么单元9发出指令，放慢塞子的供应，使塞子滑过或离开容器(特别是发生在很少数量的偏离)，或其它不停止塞子的供应的等同动作。

塞子的动态储存装置可以是满足上述要求的任何类型。但是，人们发现，进入动态储存的塞子数量可能非常大，在上述的最后一种情况下，相当于装置7c部分中的容器数量的塞子储藏量可能是非常大的，例如可能达到几百个。在这种条件下，只在水平方向延伸的塞子动态储存装置将有很大的体积，因而在占地面积方面很昂贵。

因而，为了不使设备在水平方向的发展明显增加，需要设计一种垂向延伸、并且垂直投影面积较小存储装置。本发明提出了一种这样的装置，如图3和4所示。

动态储存装置6包括塞子的供应装置，供应装置由滑槽14组成，滑槽一个接一个地引导来自散装供应和整理单元的塞子、使其定位(开口向上或向下)并排列成行(未示)。

在滑槽的底部，夹持机构15一个接一个地抓住塞子，使塞子互相保持一定距离，距离的大小预先确定，以便把它们引导到下一个装置。在所示的例子中，夹持机构15有一个绕垂直轴17转动的转轮16，转轮的圆周上有多个凹槽18。一个圆弧形状的导向器19与转轮16相对，使塞子分别保持在凹槽18中，导向器大约延伸半周左右。

夹持机构15给塞子的动态储存装置本身或缓冲储存器(整体用20表示)提供塞子；该储存装置包括垂直中央圆筒21和螺旋外周轨道22。

中央圆筒21垂直放置，并有一个垂直的旋转轴23。中央圆筒的圆周表面有多个平行的垂直凹槽24，形成一系列的凹槽，延伸在中央圆筒的整个高度上。

固定螺旋轨道紧紧包围在中央圆筒21外，缠绕在中央圆筒的整个高度上，它的外边缘有一个保持并引导塞子的凸缘25。

中央圆筒21的垂直凹槽24和和螺旋轨道22共同形成了可以转动和垂向滑动的瞬时双动隔间26，用于容纳每个塞子，并把塞子从螺旋轨道22的一端输送到另一端。这些隔间26的数量取决于中央圆筒21的直径、中央圆筒外表面上的垂直凹槽数、螺旋轨道22缠绕的间距和储存装置的高度。需要特别指出的是，对于一定的垂直投影体积，其它一切相同，可以通过改变高度和/或螺旋轨道的间距来调整装置的容量。

在图中所示的情况下，塞子在转动的中央圆筒21的驱动作用下在倾斜的螺旋轨道上向下移动。因此，塞子的供给在装置的上部进行，如图3、4所示。

最后，正如在图4上可以看到的，前面所述的导向器19从转轮16的外围一直延伸到螺旋轨道22内，与螺旋轨道的凸缘25相对，迫使塞子在此处处于导向器19和凸缘25之间，使其离开转轮16并进入轨道22。

转轮16上凹槽18的间距和中央圆筒21上的垂直凹槽24的间距相等，并且转轮16和中央圆筒21同步转动，使转轮16上分别装有塞子的凹槽18将塞子一个接一个地放到中央圆筒21上的凹槽24所限定的所有隔间26中。

塞子一旦到达螺旋轨道22的底部，就被夹持机构27抓住，该机构可以与装置头部的夹持机构15类似，并由转轮28组成，转轮28带有凹槽29并绕垂直轴30旋转，该转轮还带有圆弧形的导向器31。

轴17、23和30不仅互相同步转动，还与设备的其它部件同步。因此不需要为动态储存装置6配备特殊动力，传动通过皮带、链条或类似的设备进行，在图3中用32表示；还可以在这些轴之间设立几个伺服马达，特别是在前面所述容器供应发生故障的情况下希望在塞子供应和容器供应之间产生滑动时。

装置20的好处是每个塞子单独占一个地方，因而能保证所有的隔间26都被占据，有效地保证了为某一时刻在设备预定部分7中存在的所有容器提供所需的塞子数。另外，如果需要，可以进行直观控制，以确保所的隔间26都被有效地占据。

借助于装置20和相应的控制指令，就可以预测塞子供应的异常情况，从而使设备采取必要的停机，以便处理异常，而不会造成增加故障成本的其它不利影响。

另外，在容器供应发生故障的情况下，管理单元9能够停止转轮16上的塞子供应。为此，或者在导向器19的前端设置一个机构(如一个制动销)，或者如图4所示设置一个可以在传动机构34的带动下径向脱离转轮圆周的导向段33，传动机构34受马达35的控制，而马达35又在管理单元9控制之，这样，塞子就被导向段33推向开放位置。

本发明绝不局限于刚刚描述过的应用方式和实施例，而是包括所有的变型。