Патент на изобретение №2343107

(54) УКУПОРОЧНЫЕ МАШИНЫ ДЛЯ ЗАКРЫВАНИЯ СОСУДОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к укупорочным машинам для закрывания бутылок или подобных сосудов запорными или винтовыми колпачками посредством навинчивания. Машина содержит множество образованных на окружности вращающегося вокруг вертикальной машинной оси ротора укупорочных позиций, в которые подаются подлежащие закрыванию сосуды на входе для сосудов и из которых извлекаются закрытые сосуды на выходе для сосудов. Каждая укупорочная позиция имеет носитель сосуда и снабженный на нижнем конце винтовой головкой, установленный с возможностью вращения вокруг оси винтовой вал. Каждый из валов выполнен с возможностью привода с помощью собственного приводного электродвигателя, а над укупорочными позициями образована вращающаяся вместе с главной колонной монтажная полость. Полость герметично закрыта относительно окружающего пространства и/или влияний окружающего пространства и выполнена с возможностью доступа в нее через герметично плотно закрываемые отверстия, такие как двери и/или заслонки. Полость содержит приводные электродвигатели и, по меньшей мере, один поворотный распределитель для рабочего тока и/или сигналов управления. Представлен также способ работы машины. Изобретение обеспечивает уменьшение затрат на очистку и повышение надежности процесса наполнения и укупорки. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к укупорочной машине согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Укупорочные машины, в частности машины с ротационной конструкцией для закрывания сосудов, например бутылок, запорными колпачками посредством навинчивания, в принципе известны (US 2076631). Применяемые при этом запорные колпачки состоят, например, из металла (например, алюминия) или же предпочтительно из пластмассы. Эти состоящие из пластмассы запорные колпачки предварительно изготавливают с внутренней резьбой, с помощью которой их навинчивают с целью закрывания на предусмотренную на горловине бутылки наружную резьбу для закрывания бутылки и плотно затягивают с заданным крутящим моментом.

При этом в прошлом особое распространение получила конструкция, в которой во вращающемся роторе предусмотрены несколько винтовых блоков, валы которых приводятся во вращение от сидящей при обычном исполнении на одном из валов шестерни, которая проходит по закрепленному на статоре зубчатому венцу. Вал вращает в свою очередь винтовую головку, в которую перед этим подают колпачок в обычный зажим. Винтовые блоки при вращении ротора за счет управления их положением по высоте последовательно перемещаются вниз на стоящую под ним бутылку и при этом навинчивают колпачок на бутылку.

Из US 2987313 и ЕР 0521581 А1 известно снабжение каждого винтового блока собственным приводным электродвигателем, вал которого расположен параллельно валу винтового блока и соединен с ним через передачу. При этом недостатком являются большие затраты на сцепление передачи и дополнительные места опоры, которые должны вращаться вместе с устройством, при этом весь винтовой блок необходимо еще перемещать в направлении бутылки.

В уровне техники предпринимались попытки при небольшом наружном диаметре винтового устройства увеличивать скорость вращения винтовой головки независимо от скорости вращения ротора с целью повышения производительности. Для этого вал снабжают передаточным механизмом между зубчатым венцом и шестерней, который увеличивает скорость вращения. Однако по конструктивным соображениям при заданном тесном расположении винтовых блоков в винтовом устройстве это приводит к большим трудностям. Подобная конструкция описана в ЕР 0690020 А1. Однако в этой конструкции за счет передачи образуется нежелательное уменьшение скорости вращения винтовой головки. Другая подобная конструкция представлена в DE 9102659 U1. В этой конструкции предусмотрены выполненные с возможностью переключения две передачи для разной глубины завинчивания, что приводит к очень сложной конструкции.

Наконец, известно устройство для закрывания бутылок или аналогичных сосудов запорными или винтовыми колпачками, содержащее множество образованных на окружности вращающегося вокруг вертикальной машинной оси ротора укупорочных позиций, в которые подаются подлежащие закрыванию сосуды на входе для сосудов и из которых извлекаются закрытые сосуды на выходе для сосудов. Каждая укупорочная позиция имеет носитель сосуда и снабженный на нижнем конце винтовой головкой, установленный с возможностью вращения вокруг оси сосуда, соответственно, оси шпинделя винтовой шпиндель, который выполнен с возможностью приведения во вращательное движение с помощью привода, при этом привод винтовых шпинделей выполнен с возможностью регулирования, соответственно, управления относительно передаваемого на винтовые головки крутящего момента и/или скорости вращения винтовых головок.

Известно также еще одно устройство из DE 20218523. В этом устройстве особое значение имеет открытая, легко доступная для очистки конструкция, поскольку планируемой главной областью применения этой укупорочной машины является холодно-асептическое наполнение.

Для уменьшения количества деталей и связанных с ними подлежащих очистке поверхностей, зазоров, затылованных поверхностей и щелей в этом устройстве предусмотрено выполнение укупорочных головок квазинеподвижными по высоте, и снабжение каждой из этих укупорочных головок приводным электродвигателем, который приводит во вращение укупорочную головку непосредственно, т.е. без дополнительной передачи.

При этом подлежащие закрыванию бутылки перемещаются из своего нижнего входного положения в верхнее укупорочное положение и затем снова в нижнее выходное положение.

С помощью раскрытой в DE 20218523 машины обеспечивается уменьшение затрат на очистку и повышается надежность процесса, в частности, относительно холодно-асептического наполнения, однако последующие исследования и анализ вскрыли дополнительные возможности улучшения.

Задача предлагаемого изобретения состоит в создании укупорочной машины, в которой дополнительно улучшена чистка машин и установок и надежность процесса, в частности, но не исключительно, холодно-асептического наполнения и укупорки. Для этого изобретение предусматривает дальнейшую оптимизацию числа, вида и структуры наружных поверхностей укупорочной машины.

Положенная в основу изобретения задача решается с помощью признаков формулы изобретения.

Ниже приводится подробное описание изобретения на основе примера выполнения со ссылками на чертежи, на которых изображено:

фиг.1 – частичный разрез винтовой головки 8 для навинчивания винтовых колпачков 3;

фиг.2 – частичный разрез укупорочной машины согласно изобретению с монтажным пространством 13; и

фиг.3 – общий вид укупорочной машины согласно изобретению.

Модификации, преимущества и возможности применения изобретения следуют из нижеследующего описания примеров выполнения и чертежей. При этом все описываемые и/или отраженные на чертежах признаки образуют по отдельности или в любой комбинации предмет изобретения, независимо от их объединения в пунктах формулы изобретения и их подчиненности. Одновременно содержание пунктов формулы изобретения является составной частью описания.

Обозначенное в целом на фигурах позицией 1 устройство предназначено для закрывания сосудов 2, таких как, например, бутылки или канистры, запорными, соответственно, винтовыми колпачками 3, которые изготовлены из подходящего материала, например из металла, в частности алюминия, или пластмассы, и имеют предварительно выполненную внутреннюю резьбу, с помощью которой их можно навинчивать для закрывания сосуда 2 на предусмотренную в зоне горловины сосуда наружную резьбу.

Для закрывания вертикально стоящие сосуды 2 подаются с не изображенного транспортера через образующую вход для сосудов укупорочной машины входную звездочку, передаются последовательно в одну из укупорочных позиций, которые предусмотрены на окружности вращающегося вокруг вертикальной машинной оси ротора, а именно с равномерным угловым распределением вокруг оси. Закрытые сосуды 2 извлекаются из укупорочных позиций чрез выходную звездочку и отводятся с помощью не изображенного транспортера.

В каждой укупорочной позиции предусмотрен носитель 4 сосуда или бутылки для размещения и удерживания сосуда 2, расположенного своей осью параллельно или приблизительно параллельно оси вращения укупорочной машины 1. Кроме того, каждая укупорочная позиция снабжена через носитель 4 сосуда особым комплектом 6 винтовых валов, который имеет среди прочего винтовой вал 7 с нижней винтовой головкой 8, лежащий своей осью параллельно оси вращения укупорочной машины 1.

Во время каждого поворота укупорочной машины 1 каждый сосуд 2 и тем самым также соответствующий носитель 4 сосуда выполняют управляемое движение вертикально хода, так что каждая винтовая головка 8 в не изображенной укупорочной позиции захватывает соответствующий винтовой колпачок 3, затем горловина сосуда перемещается к винтовому колпачку 3 и навинчивается там за счет вращения винтового вала 7 вокруг своей вертикальной оси и плотно затягивается с заданным крутящим моментом.

Для выполнения вращательного движения комплекта 6 винтовых валов каждый из этих комплектов снабжен приводным электродвигателем, выполненным с возможностью регулирования и управления по отдельности относительно скорости вращения, направления вращения и крутящего момента. Этот приводной электродвигатель 5 может быть, например, серводвигателем, шаговым двигателем или синхронным двигателем, при этом все эти виды двигателей имеют общим то, что они обеспечивают возможность управления или регулирования относительно скорости вращения, направления вращения, крутящего момента, общего угла поворота в каждом процессе завинчивания с помощью управления, которое можно выполнять отдельно с помощью вычислительного устройства для каждого приводного двигателя 5 и/или с помощью общего вычислительного устройства для всех приводных двигателей 5.

Главная колонна 9 укупорочной машины несет расположенные на делительной окружности укупорочные устройства на роторной плите 10 или на расположенных звездообразно открытых удерживающих рычагах. При этом укупорочные устройства и роторная плита 10 выполнены по существу без надстроек и/или окружающих пристроек и настолько открытыми, насколько это возможно технически, с целью обеспечения оптимальной доступности всех машинных частей, в частности, для оптимальной чистки и дезинфекции.

Относительно особенно предпочтительного выполнения комплекта 6 винтовых валов, винтового вала 7 и винтовой головки 8 и других компонентов еще раз делается ссылка на DE 20218523.

Для дальнейшей оптимизации укупорочных машин относительно чистки и надежности процесса наполнения данное изобретение предусматривает, что подвергаемые загрязнению компоненты, такие как, например, приводные электродвигатели 5 и т.д., которые в укупорочных машинах согласно уровню техники являются свободно доступными и тем самым обуславливают большие затраты на чистку, закрыты кожухом.

Как показано на фиг.2, предусмотрено, что каждый приводной электродвигатель 5 окружен кожухом 11, который герметично защищает приводной двигатель 5 от всех влияний окружающего пространства, таких как, например, воздушный поток, поток или брызги воды, дезинфицирующие или чистящие средства.

Кожух 11 входит своей верхней, открытой стороной с точной посадкой в соответствующее отверстие расположенной неподвижно на вращающейся главной колонне 9 несущей плиты 12. За счет подходящих конструктивных мер, таких как, например, расположение уплотнительных и крепежных элементов, герметично уплотняется также соединение между кожухом 11 и несущей плитой 12 относительно влияний окружающего пространства.

За счет расположения боковых стенок, элементов крыши, дверей, уплотнений и других элементов на несущей плите 12 образуется вращающаяся вместе с главной колонной 9 монтажная полость 13 для размещения других средств, которая также герметично закрыта.

Через указанные выше отверстия в несущей плите 12 предусмотрено прямое соединение монтажной полости 13 с приводным электродвигателем 5, которые также защищены от внешних влияний кожухами 11. Через эти прямые соединения проходят в монтажную полость 13 соединительные кабели приводных электродвигателей 5.

В другом варианте выполнения данного изобретения для улучшения условий монтажа и для предотвращения простоев в случае повреждений предусмотрено, что эти соединительные кабели по меньшей мере со стороны электродвигателей выполнены в виде быстро разъемных штекерных соединений.

В также предпочтительном варианте выполнения данного изобретения предусмотрено расположение относящихся к каждому отдельному приводному электродвигателю 5 и/или относящихся ко всем приводным электродвигателям 5 элементов управления, таких как, например, управляющие платы, устройства электропитания, поворотные датчики, измерители крутящего момента, поворотные распределители для рабочего тока и/или сигналов управления и т.д., также внутри монтажной полости 13, так что они также защищены и одновременно не нуждаются больше в обычных процедурах чистки.

Для электрических соединений между поворотными распределителями для рабочего тока и/или сигналов управления и соответствующими включенными за ними частями, такими как, например, управляющие платы или устройства электропитания, также предусмотрено, что необходимые электрические соединения выполняются на основе штекерных соединений. Особое преимущество штекерных соединений для кабелей заключается в облегчении ремонтных работ и работ по техническому обслуживанию, что при вызываемых неисправностями прерываниях производства приводит к сокращению времени простоя.

Для дополнительного улучшения чистки такой укупорочной машины и для сокращения связанного с чисткой укупорочной машины времени простоя дополнительно предусмотрено поливание и чистка всех наружных поверхностей монтажного пространства с помощью расположенных неподвижно и/или вращающихся вместе с главной колонной форсунок. Для этого также предусмотрено расположение обязательно необходимых для снабжения вращающихся распылительных форсунок чистящим или дезинфекционным средством поворотных распределителей также в и/или на монтажном пространстве 13.

В рамках данного изобретения предлагается также особенно предпочтительный способ работы приводных электродвигателей 5. В известных укупорочных машинах независимо от вида привода винтовых головок 8 эти винтовые головки обычно вращаются постоянно и тем самым это вращение сохраняется даже тогда, когда винтовые головки в данный момент не навинчивают винтовые колпачки 3 на сосуды 2. Это имеет место, например, тогда, когда процесс завинчивания винтового колпачка 3 как раз закончился и винтовая головка 8 находится на пути в положение захвата следующего винтового колпачка 3. Однако эта ситуация возникает также при запуске установки по разливу налитков, когда поступающие в установку сосуды еще не достигли укупорочной машины 1, однако укупорочная машина уже движется в соответствии с тактом.

Ненужное вращение винтовых головок является, в частности, большим недостатком при холодно-асептическом стерильном наполнении, поскольку из-за постоянно вращающихся винтовых головок 8 может происходить разбрызгивание жидкостей по большой поверхности и/или завихрения пыли, что может приводить к загрязнению по меньшей мере укупорочной машины 1 и тем самым к увеличению расходов на чистку. Для исключения этих недостатков предусмотрено вращение винтовых головок 8 только тогда, когда это вращательное движение является обязательно необходимым для навинчивания винтовых колпачков 3. Согласно изобретению винтовые головки 8 вращаются лишь тогда, когда сосуд 2 стоит готовым для закрывания и когда винтовые головки 8 находятся в процессе собственно завинчивания. Сюда относятся наряду с самим процессом завинчивания также, по меньшей мере, предшествующая фаза ускорения и последующая фаза замедления вращательного движения.

Относительно непостоянного вращения винтовых головок 8 данное изобретение распространяется не только на приведенный пример выполнения при приводе винтовых головок 8 с помощью соответствующего приводного электродвигателя 5, который может быть при этом серводвигателем, шаговым двигателем или синхронным двигателем, но также на не представленные в явном виде варианты выполнения, в которых привод винтовых головок 8 осуществляется, например, посредством качения соединенной с винтовой головкой шестерни по неподвижному зубчатому венцу.

В другом варианте выполнения данного изобретения предусмотрено использование вытекающих из применения отдельного приводного электродвигателя 5 для каждой винтовой головки 8, при этом приводные электродвигатели 5 могут быть управляемыми и/или регулируемыми серводвигателями, шаговыми двигателями или синхронными двигателями, возможностей также в том смысле, что направление вращения этих приводных электродвигателей 5, по меньшей мере, кратковременно изменяется на противоположное.

Известные сосуды 2 имеют, как правило, так называемую правую резьбу, на которую навинчивается гайка, в данном случае винтовой колпачок 3, в направлении часовой стрелки на виде сверху. Таким образом, изменение направления вращения на противоположное означает, что винтовая головка 8 при неизменном направлении рассматривания вращается против часовой стрелки.

Неправильное завинчивание, которое может возникать за счет того, что резьба сосуда и резьба винтового колпачка 3 в начале процесса завинчивания не расположены оптимальным образом относительно друг друга, надежно устраняется таким образом, поскольку обе подлежащие свинчиванию резьбы за счет вращения назад против часовой стрелки так располагаются относительно друг друга, что их можно безошибочно свинчивать друг с другом.

Особое преимущество такое кратковременное вращение назад имеет, в частности, при так называемых скручиваемых соединениях, в которых резьба винтовых колпачков 3 сформирована не полностью, а состоит только из небольших, расположенных на самой нижней кромке винтовых колпачков 3 направляющих элементов.

Формула изобретения

1. Укупорочная машина для закрывания бутылок, банок винтовым запором или подобных сосудов запорными или винтовыми колпачками посредством навинчивания, содержащая множество образованных на окружности вращающегося вокруг вертикальной машинной оси ротора укупорочных позиций, в которые подаются подлежащие закрыванию сосуды на входе для сосудов и из которых извлекаются закрытые сосуды на выходе для сосудов, при этом каждая укупорочная позиция имеет носитель сосуда и снабженный на нижнем конце винтовой головкой, установленный с возможностью вращения вокруг оси винтовой вал, при этом каждый из этих винтовых валов выполнен с возможностью привода с помощью собственного приводного электродвигателя (5), отличающаяся тем, что над укупорочными позициями образована вращающаяся вместе с главной колонной (9) монтажная полость (13), герметично закрытая относительно окружающего пространства и/или влияний окружающего пространства и с возможностью доступа в нее через герметично плотно закрываемые отверстия, такие как двери и/или заслонки, причем монтажная полость (13) содержит приводные электродвигатели (5) и, по меньшей мере, один поворотный распределитель для рабочего тока и/или сигналов управления.

2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что наружные поверхности монтажной полости (13) выполнены с возможностью опрыскивания с помощью вращающихся вместе с главной колонной (9) и/или неподвижно расположенных форсунок чистящими и/или дезинфекционными средствами.

3. Машина по п.1 или 2, отличающаяся тем, что каждый из приводных электродвигателей (5) расположен в отдельном, герметично соединенном с монтажной полостью (13) кожухе (11).

4. Машина по п.1, отличающаяся тем, что укупорочная машина (1) содержит средства, выполненные с возможностью обеспечивать не постоянное вращение винтовых головок.

5. Машина по п.4, отличающаяся тем, что эти средства являются приводными электродвигателями (5), при этом они могут быть серводвигателями, шаговыми двигателями или синхронными двигателями.

6. Машина по п.4, отличающаяся тем, что эти средства являются переключаемыми сцеплениями.

7. Машина по п.4, отличающаяся тем, что эти средства являются выполненными без возможности вращения частичными сегментами внутреннего зубчатого венца.

8. Способ работы укупорочной машины (1) по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что винтовые головки (8) приводят во вращение только тогда, когда сосуды (2) непосредственно установлены для закрывания.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что винтовые головки (8) приводят во вращение лишь во время их фаз ускорения вращательного движения, во время собственно процесса вращения и во время фаз замедления вращательного движения.

10. Способ по п.8, отличающийся тем, что направление вращения винтовых головок (8), по меньшей мере, временно является противоположным направлению их вращения во время процесса навинчивания.

РИСУНКИ