用于将产品填充到容器中的装置和方法制造方法及图纸

提供了用于将产品填充到容器中的装置。装置包括填充单元，其配置成将产品输送到容器，填充单元包括泵，且还包括在端部的填充喷嘴；驱动单元，其在第一位置和第二位置之间相对于填充单元来回移动容器或者反之亦然，在第一位置，容器的底端布置在离填充喷嘴的距离最大处，在第二位置，容器的底端布置在离填充喷嘴的距离最小处；及控制单元，其被配置为控制产品通过填充喷嘴的输送以控制驱动单元，及计算新的驱动单元运动轨迹，以控制从第二位置到第一位置的运动。控制单元还被配置为计算在驱动单元的预定位置处泵的速度，以计算作为在驱动单元的预定位置处泵的速度的函数的驱动单元补偿距离，且使用驱动单元补偿距离来更新驱动单元运动轨迹。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于将产品填充到容器中的装置和方法
本专利技术涉及用产品填充容器的装置的领域和方法。
技术介绍
在将液体产品以高填充速率填充到容器中的填充机领域中，通常已知的问题是如何确保以最小量的溅射、后滴落(after-dripping)或起泡尽可能快地填充容器。特别是将在填充操作之后被热密封的容器中，被捕获的液滴或起泡泡沫可能破坏密封完整性。这些问题由于高填充速度和在产品表面与填充管的端部之间的大的距离而加剧。在食品包装行业，将液体食品装入稍后将被密封的容器中时，液体食品通常通过末端具有橡胶喷嘴的填充管道输送。在一种变型中，要填充的容器的开口端与橡胶喷嘴对准，并通过升降机构朝向橡胶喷嘴移动，使得其进入容器的内部。升降机构被编程为在容器与其初始位置或最低位置相隔某预定距离时使容器的运动停止。在该预定距离内，液体食品从喷嘴倒入容器的底端，并且升降机构将容器向下移回到其初始位置，同时将液体食品装入容器中。在容器达到其初始位置之前不久，使来自橡胶喷嘴的流停止。在到达最终位置之后，停止升降机构和容器的垂直运动。此后，将容器移动到机器的密封部分。在一些其他变型中，在填充循环期间移动填充喷嘴而不是容器。现在，为了能够以指定的机器容量填充包装，非常重要的是将产品以受控的方式从填充喷嘴中倒出，使得安装在填充管下端的橡胶喷嘴和包装内的产品水平之间的距离基本上是恒定的并且在升降机构降低包装的时间期间在数字上是正确的。通常，升降机构以某种方式与通过橡胶喷嘴输送液体食品的填充泵同步。从机器角度观察的产品水平在至少一半的填充时间(即直到升降机构与填充泵不同步时的时间点为止)期间应该接近恒定(在空间上)。在一些已知的填充机中，例如图1A所示的示例中，由容器升降器将容器从底部导轨提升到其最高位置，使得橡胶喷嘴的最低部分与包装的内部底部之间的距离在泵开始输送产品时是合适的。内部容器底部和橡胶喷嘴的最低点之间通常有定义的推荐距离。当填充“棘手的”产品如豆浆时，这个距离可能不是最佳的，会导致被困的气泡、产品溅射和泡沫。带有所提及的影响的问题是产品残留物通常会污染容器的横向密封区域，从而导致容器完整性不好。这种填充机的其它实例在美国专利No.4108221和No.6941981中给出。令人不满意的填充性能有很多原因。其中之一是入口阀和出口阀的打开和关闭之间的时序差，这些阀设置用于控制产品进入容器的排放。如果例如在泵输送行程结束时，阀重叠(即，入口阀和出口阀同时打开)，则将从橡胶喷嘴的内部发生严重的后滴落。这种后滴落在容器换位期间，即在容器从包装装置(填充装置是其一部分)的一个站点移动到另一个的时间期间，很可能撞击横向密封区域。如果阀重叠在泵输送行程的开始处，则太多的产品可能太快地出来，导致可能最终在橡胶喷嘴的外侧上的溅射。该产品可能会/将来会产生不良的后滴落。后滴落的另一个原因是产品在填充期间的某段时间一直溅射在橡胶喷嘴的外侧上。当第一产品撞到包装的底部时，这可能刚好在填充开始时发生。容器升降器和相关联的产品泵的凸轮轨迹之间的不良同步也可能使橡胶喷嘴下降到产品中，从而使橡胶喷嘴的外部变湿。在填充结束时，当纸盒升降器与泵不同步并向下移动到底部导轨时，与橡胶喷嘴外部接触的产品将滴落。产品溅射到橡胶喷嘴的外侧上的第三个原因是当泵已经开始减速并且纸盒升降器刚刚继续向下移动到底部导轨时发生的所谓的距离填充。在这种“距离填充”期间，产品表面可能非常粗糙和暴风雨式的(stormy)。当橡胶喷嘴的最低部分与粗糙产品表面之间的距离较大时会更糟，即这种距离应该尽可能地最小化。值得一提的是，不仅仅是在填充站，产品残留物可能会污染横向密封区。可能导致顶部密封区域中的产品残留物的其它机器功能的示例是包装输送、顶部密封区域的热空气加热和山形顶部的挤压。如果产品表面在填充结束时是粗糙的，那么产生的震动波很有可能使产品接触密封区，同样，如果由于被捕获的空气而产生泡沫，或者橡胶喷嘴和产品表面之间的距离在填充的主要部分期间过大时，则这种泡沫将位于震动波的顶部，或者被顶部加热器吹到横向密封区上，或者在顶部挤压器关闭动作开始时被吹出。为了消除泡沫和溅射，在填充的主要部分期间在理想的产品表面和橡胶喷嘴之间具有非常短的距离是非常重要的。使用目前的解决方案，其极难优化。虽然手动调节入口阀和出口阀打开的时间以实现改进的填充结果对于一些产品可能起作用，但是对于其他产品，可能只能在填充开始时或者在结束时使喷嘴距离“良好”，但不能在填充开始时和结束时都使喷嘴距离“良好”，由此可能发生上述不期望的结果之一。为了获得最佳的填充循环，希望在整个填充循环中保持容器中的产品水平与橡胶喷嘴的端部之间的距离基本恒定。
技术实现思路
根据本专利技术的一种方案通过一种用于将产品填充到容器中的装置来实现。所述装置包括：填充单元，其配置成将产品输送到容器中，所述填充单元包括泵，并且还包括在其一个端部的填充喷嘴；驱动单元，其用于相对于所述填充单元移动所述容器或者反之相对于所述容器移动所述驱动单元；控制单元，其被配置为控制所述产品通过所述填充喷嘴的输送和用于移动所述容器的驱动机构，其中所述控制单元还被配置为当所述驱动单元相对于所述填充喷嘴的端部到达第一端部位置时记录，并且将所述第一端部位置设置为所述驱动单元的新的初始位置，以便计算作为填充单元的泵位置轨迹(profile)的函数的新的驱动单元位置轨迹。由于在包装填充期间产品表面和橡胶喷嘴之间的距离是获得良好填充性能的最重要的属性，即，使泡沫、溅射和后滴落(afterdripping)最小化最重要的属性，因此，使用纸盒升降器的最顶部位置作为“虚拟”起点而不是使用机器中的底部轨道作为通常的起点，底部轨道、纸盒升降机连带其纸盒夹具和填充管道的所有“竖直”制造和安装公差的“不良”影响可以被消除。在根据本专利技术的方法的一实施方式中，控制单元通过将驱动单元的新的初始位置与由泵输送的被转换成长度单位的当前产品体积进行比较来计算驱动单元位置轨迹。这个控制单元可以在容器填充期间的某些预定时刻进行。控制单元还可以通过将新的初始位置与由泵输送的被转换为长度单位的当前产品体积减去常数乘以所转换的体积的平方进行比较来计算相对于所述驱动单元的所述新的初始位置的所述容器中的实际产品水平，并计算作为驱动单元的每个预定位置处的实际产品水平的函数的驱动单元补偿距离。以这种方式，由于容器膨胀而对容器中的产品水平的不良影响可以被最小化。对容器升降器曲线的包装膨胀补偿使得可以精确地调整包装内的产品水平与橡胶喷嘴之间的距离，而不影响填充的任何其他部分。此功能显着改善了填充过程的结束。根据本专利技术的装置的另一实施方式，控制单元还可以被配置为计算在驱动单元的预定位置处泵的速度，并且计算作为在驱动单元的每个预定位置处泵的速度的函数的驱动单元补偿距离。以这种方式，可以补偿由于泵与填充装置的泵壳体中的产品的粘度之间的相互作用而导致的比理论产品水平低的实际产品水平，并且容器内的产品水平与填充喷嘴的下端之间的实际距离可以最小化。补偿可以在容器填充循环的中间进行，因为在该时间附近效果变得更加明显。还值得一提的是，当泵速度增大时，速度补偿使得纸盒升降器上升得比理论泵和纸盒升降器位置曲线所要求的“更高”。根据本专利技术的装置的又一实施方式，控制单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将产品填充到容器中的装置，其包括：‑填充单元，其配置成将产品输送到所述容器中，所述填充单元包括泵，并且还包括在其一个端部的填充喷嘴；‑驱动单元，其用于在第一位置和第二位置之间相对于所述填充单元来回移动所述容器或者反之相对于所述容器来回移动所述填充单元，其中，在所述第一位置，所述容器的底端布置在离所述填充喷嘴的距离最大处，而在所述第二位置，所述容器的所述底端布置在离所述填充喷嘴的距离最小处，以及‑控制单元，其被配置为控制所述产品通过所述填充喷嘴的输送，以控制所述驱动单元，以及计算新的驱动单元运动轨迹，以用于控制从所述第二位置到所述第一位置的运动，其特征在于，所述控制单元还被配置为计算在所述驱动单元的预定位置处所述泵的速度，以计算作为在所述驱动单元的预定位置处所述泵的速度的函数的驱动单元补偿距离，并且使用所述驱动单元补偿距离来更新驱动单元运动轨迹。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.22 SE 1550481-41.一种用于将产品填充到容器中的装置，其包括：-填充单元，其配置成将产品输送到所述容器中，所述填充单元包括泵，并且还包括在其一个端部的填充喷嘴；-驱动单元，其用于在第一位置和第二位置之间相对于所述填充单元来回移动所述容器或者反之相对于所述容器来回移动所述填充单元，其中，在所述第一位置，所述容器的底端布置在离所述填充喷嘴的距离最大处，而在所述第二位置，所述容器的所述底端布置在离所述填充喷嘴的距离最小处，以及-控制单元，其被配置为控制所述产品通过所述填充喷嘴的输送，以控制所述驱动单元，以及计算新的驱动单元运动轨迹，以用于控制从所述第二位置到所述第一位置的运动，其特征在于，所述控制单元还被配置为计算在所述驱动单元的预定位置处所述泵的速度，以计算作为在所述驱动单元的预定位置处所述泵的速度的函数的驱动单元补偿距离，并且使用所述驱动单元补偿距离来更新驱动单元运动轨迹。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制单元还被配置为基于由所述泵输送的当前产品体积来计算所述新的驱动单元运动轨迹，所述当前产品体积被转换为长度单位。3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述控制单元被配置为i)记录与所述第二位置对应的所述驱动单元的操作结束位置，ii)将所记录的所述操作位置指定为所述驱动单元的新的初始位置，以及iii)基于所述新的初始位置计算所述驱动单元运动轨迹。4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其中所述控制单元还被配置为在所述驱动单元到达所述操作结束位置之前启动所述产品的通过所述填充喷嘴的输送。5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述驱动单元运动轨迹是作为泵运动轨迹的函数来计算的。6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述控制单元被配置为通过在所述容器的填充期间将所述驱动单元的所述新的初始位置与由所述泵输送的在某些预定情况下被转换为长度单位的当前产品体积进行比较来更新所述驱动单元运动轨迹。7.根据权利要求1-6中任一项所述的装置，其中所述控制单元还被配置为通过将所述新的初始位置与由所述泵输送的被转换成长度单位的当前产品体积减去常数乘以所转换的体积的平方进行比较来计算相对于所述驱动单元的所述新的初始位置的所述容器中的实际产品水平。8.根据权利要求6所述的装置，其中，所述控制单元还被配置为计算作为在所述驱动单元的预定位置处的实际产品水平的函数的驱动单元补偿距离，并且使用所述驱动单元补偿距离来更新所述驱动单元运动轨迹。9.根据权利要求1-6中任一项所述的装置，其中所述控制单元还被配置为计算在所述驱动单元的预定位置处所述泵的加速度，计算作为在所述驱动单元的预定位置处所述泵的加速度的函数的驱动单元补偿距离，以及使用所述驱动单元补偿距离来更新所述驱动单元运动轨迹。10.根据权利要求6-9中任一项所述的装置，其中，所述控制单元被配置为在移动所述容器远离所述填充喷嘴之前指示所述驱动单元将所述容器保持在所述新的初始位置，直到所述驱动单元的所计算的位置不到所述新的初始位置。11.根据权利要求1-10中任一项所述的装置，其中所述填充单元包括入口阀和出口阀，所述入口阀和所述出口阀被配置成分别调节输送到填充体积中的产品的体积和输送到所述容器的产品的体积，并且其中所述控制单元被配置为控制所述入口阀和所述出口阀打开和关闭的时刻。12.将产品填充到容器中的方法，其包括：-控制驱动单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·林德贝格，格特·埃克贝格，
申请(专利权)人：利乐拉瓦尔集团及财务有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH