容器用閉合器的制造方法
【專利摘要】一種容器（2）用閉合器（1），容器特別地為瓶，閉合器（1）具有在潔凈室（3）內(nèi)動作的閉合頭（4）以及包括至少一個轉(zhuǎn)子（6）和至少一個定子（7）的電動馬達(dá)（5），閉合頭（4）連接至轉(zhuǎn)子（6），并且在轉(zhuǎn)子（6）和定子（7）之間形成有潔凈室分隔用元件（9、9a、9c、9d）。
【專利說明】容器用閉合器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及容器用閉合器，容器特別為瓶，容器用閉合器具有在潔凈室(Cleanroom)內(nèi)動作的閉合頭(closing head)及包括至少一個轉(zhuǎn)子和至少一個定子的電動馬達(dá)。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，容器(例如瓶)的螺紋蓋能夠在轉(zhuǎn)動機(jī)器中利用若干周向配置的繞著公用軸轉(zhuǎn)動的閉合器所閉合，正閉合的螺紋蓋(閉合蓋)均被保持于閉合頭并且在被放置在各個瓶口上之后與螺距對應(yīng)地轉(zhuǎn)動下降。可選擇地，在擰上閉合蓋時，還能夠相應(yīng)地提升容器。這里，閉合頭的轉(zhuǎn)動動作借助于電動馬達(dá)而實(shí)現(xiàn)，而且下降動作借助于控制凸輪或線性馬達(dá)而實(shí)現(xiàn)。
[0003]在許多應(yīng)用中，容器被引導(dǎo)到潔凈室內(nèi)的灌裝線和閉合器，一方面，保存用于儲存、巴氏殺菌等的試劑，另一方面，用對細(xì)菌特別敏感的產(chǎn)品填充容器。此外，在這種潔凈室中，能夠使容器和填充在容器內(nèi)的產(chǎn)品免受驅(qū)動元件(drive elements)的泄漏的影響。為了進(jìn)一步減小潔凈室中細(xì)菌和污物的量，將閉合器的盡可能多的部件布置在潔凈室之外。
[0004]為此目的，EP2221272A2公開了通過產(chǎn)生無接觸扭矩來閉合容器的裝置。這里，公開了一種具有若干閉合器的轉(zhuǎn)動機(jī)器，其中，布置在潔凈室外的各馬達(dá)的扭矩借助于磁性耦合件被無接觸地傳遞至潔凈室內(nèi)的閉合頭。這里，經(jīng)由潔凈室內(nèi)的控制凸輪實(shí)現(xiàn)閉合頭的升降動作。
[0005]類似地，W02010/118806公開了用于螺紋蓋或封口件(closure)的閉合器，這里通過磁性耦合件使驅(qū)動件與閉合頭密封地分隔開。
[0006]這具有如下缺點(diǎn):磁性耦合件涉及相應(yīng)的成本因素，并且磁性耦合件的尺寸應(yīng)當(dāng)相應(yīng)的大以傳遞所需的力，因此，將要被移動的質(zhì)量對于驅(qū)動系統(tǒng)具有不利影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種容器用閉合器，其具有在潔凈室內(nèi)動作的閉合頭，其能減小移動的質(zhì)量并且制造成本便宜。本發(fā)明的另一目的是提供一種容器用閉合器，其能降低污物和/或細(xì)菌向潔凈室內(nèi)的滲透。
[0008]本發(fā)明利用具有如下結(jié)構(gòu)的容器用閉合器來實(shí)現(xiàn)該目的，一種容器用閉合器，容器特別地為瓶，閉合器具有在潔凈室內(nèi)動作的閉合頭以及包括至少一個轉(zhuǎn)子和至少一個定子的電動馬達(dá)，閉合頭連接至轉(zhuǎn)子，并且在轉(zhuǎn)子和定子之間形成有潔凈室分隔用元件。
[0009]通過使閉合頭與電動馬達(dá)的轉(zhuǎn)子連接，與閉合器的設(shè)計(jì)對應(yīng)的力能夠從定子的磁場直接作用于轉(zhuǎn)子，并因此被傳遞到閉合頭。因此，不需要經(jīng)由大尺寸的昂貴的磁性耦合件來傳遞力，并因此降低了移動的質(zhì)量。同時，在定子和轉(zhuǎn)子之間形成的潔凈室分隔用元件防止污物和細(xì)菌滲透進(jìn)潔凈室。這里，磁場穿過潔凈室分隔用元件而作用于轉(zhuǎn)子。換言之，潔凈室通過布置在定子和轉(zhuǎn)子之間的元件與周圍區(qū)域密封地分隔開，因而潔凈室和周圍區(qū)域之間的分隔元件被布置在電動馬達(dá)內(nèi)。另外，以這種方式實(shí)現(xiàn)潔凈室的密封，從而還可以省去諸如軸密封環(huán)或虹吸式密封(siphon sealing)等的密封裝置。
[0010]特別地，容器可以包括塑料瓶、玻璃瓶、罐和/或管。容器可以容納飲料、食品、清潔產(chǎn)品、漿糊、化學(xué)品、生物和/或制藥產(chǎn)品。閉合器特別適用于閉合具有凸緣(collar)的PET瓶，至少在灌裝和閉合時，瓶在該凸緣處被支撐保持。特別地，在冷無菌灌裝線中灌裝對微生物敏感的產(chǎn)品時是這種情況。容器可以包括用于擰上閉合蓋的瓶口。還可以想到例如卡入式封口件(snap-on closure)或冠形蓋(crown cap)等的其他封口件。
[0011]容器可以在潔凈室內(nèi)由閉合器進(jìn)行處理。潔凈室可以是細(xì)菌少或灰塵顆粒少的區(qū)域。潔凈室可以具有相對于周圍區(qū)域的超壓(overpressure)。
[0012]電動馬達(dá)可以與開環(huán)馬達(dá)控制或閉環(huán)馬達(dá)控制相連。電動馬達(dá)可以是無刷直流馬達(dá)或三相馬達(dá)。轉(zhuǎn)子可以是電動馬達(dá)的電樞(armature)和/或線性馬達(dá)的轉(zhuǎn)子。定子可以是圍繞著轉(zhuǎn)子配置的若干電磁體。電磁體可以均為特別地繞著鐵磁芯專門卷繞的繞組(coil)。定子的縱向長度可以比轉(zhuǎn)子長。
[0013]在容器用閉合器中，定子可形成為用于產(chǎn)生升降磁場和/或轉(zhuǎn)動磁場。從而，使得轉(zhuǎn)子繞軸線轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動力和使得轉(zhuǎn)子沿該軸線移動的線性力兩者均可以通過磁場施加到轉(zhuǎn)子上。升降磁場(lifting magnetic field)可以是指能夠以如下方式被控制的磁場:能使得轉(zhuǎn)子升降。轉(zhuǎn)動磁場(rotary magnetic field)可以是指能夠以如下方式被控制的磁場:使得轉(zhuǎn)子繞著軸在兩個意義的轉(zhuǎn)動方向上交替地轉(zhuǎn)動。同樣地，可以同時使轉(zhuǎn)子繞著軸線轉(zhuǎn)動動作和沿軸線線性動作。
[0014]在容器用閉合器中，可形成有用于產(chǎn)生升降磁場的第一定子以及用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)動磁場的第二定子。從而，能夠?qū)崿F(xiàn)簡單的控制和定子的簡單設(shè)計(jì)。這里，一個定子可以布置在轉(zhuǎn)子內(nèi)，而另一個定子布置在轉(zhuǎn)子外。
[0015]在容器用閉合器中，所述潔凈室分隔用元件可由非磁性材料制成。從而，定子的磁場盡可能小地受潔凈室分隔用元件的影響。例如，潔凈室分隔用元件能夠由塑料、鈦、鋁、奧氏體鋼或纖維復(fù)合材料組成。潔凈室分隔用元件可以為筒狀。同樣地，特別地在使用數(shù)個定子和/或數(shù)個轉(zhuǎn)子時，潔凈室分隔用元件可以由一個插入另一個中的若干筒狀元件組成。
[0016]在容器用閉合器中，所述轉(zhuǎn)子可被配置為能相對于定子繞軸線轉(zhuǎn)動和/或相對于定子沿所述軸線移動。因此，轉(zhuǎn)子不但能夠進(jìn)行轉(zhuǎn)動動作，還能夠進(jìn)行線性動作。轉(zhuǎn)子能夠被連接至特別地連接至閉合頭的軸元件。轉(zhuǎn)子和/或軸元件可以保持在軸承中。從而，能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)子的精確運(yùn)動。
[0017]在容器用閉合器中，所述轉(zhuǎn)子可包括多個永磁體，所述永磁體的極性特別地沿著周向改變。從而，定子的磁場引起作用于轉(zhuǎn)子的力。
[0018]在容器用閉合器中，所述轉(zhuǎn)子可包括多個繞組元件，所述繞組元件特別地是短路的。這里，定子的磁場使得在轉(zhuǎn)子的繞組元件中產(chǎn)生感應(yīng)電流。繞組元件中的電流反過來產(chǎn)生轉(zhuǎn)子的磁場，該轉(zhuǎn)子的磁場與定子的磁場組合對轉(zhuǎn)子施加力。
[0019]在容器用閉合器中，所述電動馬達(dá)可形成為伺服馬達(dá)。這里，伺服馬達(dá)可以是指與控制系統(tǒng)協(xié)作的電動馬達(dá)，所以，特別是在加速時，馬達(dá)的速度、扭矩和/或位置能夠被控制?？刂葡到y(tǒng)可以控制轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動和/或線性動作。從而，能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)子的更精確運(yùn)動，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)閉合頭的更精確運(yùn)動。
[0020]在容器用閉合器中，用于檢測轉(zhuǎn)子的角度和/或位置的至少一個傳感器可與所述電動馬達(dá)連接。從而，能夠檢測轉(zhuǎn)子的精確位置和轉(zhuǎn)動。傳感器可以將位置信號和/或角度信號發(fā)送給控制系統(tǒng)。傳感器可以是增量式編碼器和/或絕對式編碼器。傳感器可以發(fā)出與轉(zhuǎn)子的位置和/或角度的變化對應(yīng)的脈沖。傳感器可以利用磁掃描(magneticscanning)工作。
[0021]在容器用閉合器中，所述傳感器可包括與所述轉(zhuǎn)子連接的內(nèi)部部分和與所述定子連接的外部部分。在所述內(nèi)部部分和所述外部部分之間可配置有潔凈室分隔用第二元件。所述內(nèi)部部分可以包括多個磁掃描元件。所述外部部分可以包括至少一個磁場用傳感器元件。傳感器元件可以是霍爾傳感器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]以下，將參照附圖所示的實(shí)施方式說明發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)。圖中:
[0023]圖1圖示出閉合器的側(cè)剖視圖；
[0024]圖2圖示出圖1所示的閉合器具有用于檢測轉(zhuǎn)子位置的附加傳感器的側(cè)剖視圖；以及
[0025]圖3圖示出具有兩個定子的閉合器的側(cè)剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]圖1圖示出閉合器I的側(cè)剖視圖。這里，電動馬達(dá)5經(jīng)由軸元件11移動閉合頭4。閉合頭4首先拾取閉合蓋10，并通過下降的轉(zhuǎn)動動作將閉合蓋10擰到容器2的容器口 2a上。這里，容器2表現(xiàn)為瓶。
[0027]這里，電動馬達(dá)5實(shí)現(xiàn)為三相馬達(dá)，并且包括定子7和轉(zhuǎn)子6，在定子7和轉(zhuǎn)子6之間形成潔凈室分隔用元件9。這里，該潔凈室分隔用元件9被形成為非磁性的塑料的殼狀殼體，并且形狀為繞軸線A旋轉(zhuǎn)對稱且一端閉合的筒狀。通過潔凈室分隔用元件9，潔凈室3由此與周圍區(qū)域17密封地分隔開。因此，驅(qū)動單元的潤滑劑、灰塵的顆粒和細(xì)菌不能夠從周圍區(qū)域17滲透到潔凈室3內(nèi)。同樣地，壓力不能夠從潔凈室3散逸到周圍區(qū)域17。
[0028]定子7被設(shè)計(jì)為能夠產(chǎn)生相對于軸線A的升降磁場和轉(zhuǎn)動磁場。為此，定子7具有多個電磁體，這些電磁體能夠產(chǎn)生沿周向和沿著軸線A兩者且方向和強(qiáng)度不同的磁場。經(jīng)由電磁體的控制系統(tǒng)(這里未示出)控制磁場分布。換言之，例如，沿周向(在與軸線A垂直的截面中)配置三塊電磁體，并且在沿著軸線A的截面中沿長度方向配置九塊電磁體。因此，該實(shí)例中，定子7總共包括3X9=27塊電磁體。因此，能夠產(chǎn)生升降磁場或轉(zhuǎn)動磁場，以使轉(zhuǎn)子6進(jìn)行期望運(yùn)動以及由此使閉合頭4進(jìn)行期望的運(yùn)動。
[0029]轉(zhuǎn)子6被配置在潔凈室分隔用元件9內(nèi)。此情形中，轉(zhuǎn)子6被熔接的流體密封的殼體圍繞或封裝，以避免轉(zhuǎn)子6接觸腐蝕性清潔劑，并且轉(zhuǎn)子6被配置為可相對于定子7沿軸線A移動和繞軸線A轉(zhuǎn)動。由于轉(zhuǎn)子6將總是位于定子7的磁場區(qū)域內(nèi)，所以定子7被設(shè)計(jì)為在軸線A方向上的長度比轉(zhuǎn)子6長。多個永磁體8位于轉(zhuǎn)子6上。永磁體的極性沿著周向改變。從而，轉(zhuǎn)子6關(guān)于軸線A的位置能夠受施加于定子7的磁場的控制，閉合頭4由此進(jìn)行期望的轉(zhuǎn)動、提升或下降動作。轉(zhuǎn)子6被(未示出的)固定裝置固定，以防在供電故障的情況下掉落。
[0030]在圖1所示的閉合器中，不需要額外的磁性耦合件來將驅(qū)動單元的力施加到潔凈室3內(nèi)的閉合頭4上。從而，電動馬達(dá)5僅需要移動較小的慣性質(zhì)量(inert mass)，并且電動馬達(dá)5能夠具有對應(yīng)的較小的尺寸。這還相應(yīng)地導(dǎo)致制造閉合器的成本優(yōu)勢。通過形成在定子7和轉(zhuǎn)子6之間的潔凈室3的密封式分隔，進(jìn)一步地，細(xì)菌或污物不能夠從周圍區(qū)域17滲透到潔凈室3內(nèi)。因此能夠避免在閉合過程中污染容器2內(nèi)的產(chǎn)品。
[0031]圖2圖示出圖1所示的閉合器具有用于檢測轉(zhuǎn)子6的位置的附加傳感器12的側(cè)剖視圖。這里，除了傳感器12之外，閉合器I的配置具有和圖1中相同的設(shè)計(jì)。這里，傳感器12布置在電動馬達(dá)5的上方。
[0032]傳感器12具有連接至轉(zhuǎn)子6的內(nèi)部部分13和連接至定子7的外部部分14，其中潔凈室分隔用第二元件9b布置在內(nèi)部部分13和外部部分14之間，特別地，潔凈室分隔用第二元件9b與轉(zhuǎn)子6和定子7之間的潔凈室分隔用第一元件9a直接連接。換言之，用于電動馬達(dá)5的潔凈室分隔用元件9a和用于傳感器12的潔凈室分隔用元件9b是一體形成的。從而，在傳感器12的區(qū)域中也實(shí)現(xiàn)了潔凈室3與周圍區(qū)域17的密封式分隔，這里，任何污物和/或細(xì)菌都不能夠從周圍區(qū)域17滲透到潔凈室3內(nèi)。此外，不會在潔凈室3和周圍區(qū)域17之間產(chǎn)生壓力補(bǔ)償。
[0033]這里，具有不同磁極性的多個磁掃描元件15定位在內(nèi)部部分13上；沿著關(guān)于軸線的周向和長度方向兩者都是這樣的情況。這里，外部部分14具有多個傳感器元件，通過這些傳感器元件能夠檢測轉(zhuǎn)子6相對于軸線A的精確的角度位置和Z方向上的精確的長度位置。這里，傳感器元件實(shí)現(xiàn)為霍爾傳感器，并因此檢測磁掃描元件15的位置。
[0034]傳感器12給控制系統(tǒng)(這里未示出)發(fā)出信號，從而控制系統(tǒng)精確地計(jì)算轉(zhuǎn)子6的位置數(shù)據(jù)。通過控制環(huán)(例如用PID控制)，實(shí)時調(diào)節(jié)定子7的磁場，以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子6的期望運(yùn)動以及進(jìn)而實(shí)現(xiàn)閉合頭4的期望運(yùn)動。同時，開環(huán)控制系統(tǒng)從中央閉環(huán)控制系統(tǒng)(這里未示出)接收用于閉合頭4的軌跡的命令。
[0035]通過圖2所示的具有傳感器的配置，閉合頭4的運(yùn)動能夠被控制得比圖1所示的實(shí)施方式更精確。
[0036]圖3圖示出具有兩個定子7a、7b的閉合器I的側(cè)剖視圖。這里，由第一定子7a產(chǎn)生轉(zhuǎn)子6用的升降磁場，由第二定子7b產(chǎn)生轉(zhuǎn)動磁場。
[0037]可以觀察到圖3中的轉(zhuǎn)子6具有繞著軸線A旋轉(zhuǎn)對稱的中空的筒形狀。永磁體8位于轉(zhuǎn)子6的上端。借助于定子7a，可以將力施加到永磁體8，以使得轉(zhuǎn)子6沿著軸線A上下運(yùn)動。另外，利用第二定子7b可以將力施加到轉(zhuǎn)子6，以使得轉(zhuǎn)子6繞著軸線A轉(zhuǎn)動?？蛇x擇地，還能夠是配置在外面的第一定子7a產(chǎn)生轉(zhuǎn)動磁場，并且配置在里面的第二定子7b產(chǎn)生升降磁場。
[0038]在兩個定子7a和7b之間，布置有潔凈室分隔用元件9c、9d。這里，潔凈室分隔用元件9c部分位于第一定子7a和轉(zhuǎn)子6之間，潔凈室分隔用元件9d部分位于第二定子7b和轉(zhuǎn)子6之間。潔凈室分隔用元件的兩個部分9c和9d被形成為同心的筒，這兩個部分在對應(yīng)的上側(cè)和底側(cè)通過平面部分彼此連接以使得潔凈室3與周圍區(qū)域17密封地分隔。因此，污物和/或細(xì)菌不能夠從周圍區(qū)域17滲透到潔凈室3內(nèi)，任何壓力也不能從潔凈室3散逸到周圍區(qū)域17。
[0039]通過圖3所示的配置，借助于轉(zhuǎn)子6的運(yùn)動能夠通過軸元件11控制閉合頭4的運(yùn)動，從而閉合頭4利用下降的轉(zhuǎn)動動作將閉合蓋10擰到容器口 2a上，并且在完成閉合操作之后，閉合頭4至少通過提升動作重新與閉合蓋完全分開。
[0040]通過圖3中的配置，能夠分別激活升降磁場和轉(zhuǎn)動磁場，因此方便了控制。
[0041]在另一實(shí)施方式(未示出)中，使圖1的電動馬達(dá)5的簡單設(shè)計(jì)與圖3的潔凈室分隔用元件9c和9d組合，以組合借助于定子和轉(zhuǎn)子的閉合頭的升降動作和轉(zhuǎn)動動作。換言之，在圖3所示的實(shí)施方式中，如果第二定子7b同時產(chǎn)生用于升降動作和轉(zhuǎn)動動作的升降磁場和轉(zhuǎn)動磁場，則可以省去外面的定子7a。這里，轉(zhuǎn)子6也被設(shè)計(jì)為中空的筒并且圍繞定子7b。從而，能夠利用組合的升降和轉(zhuǎn)動驅(qū)動的優(yōu)點(diǎn)，在這里，潔凈室分隔用元件9c額外地起到機(jī)械保護(hù)電動馬達(dá)的作用。
[0042]在圖1至圖3中所示的幾個閉合器I能夠被配置在轉(zhuǎn)動機(jī)器中，其中，這些閉合器I能夠被布置為均勻地分布在轉(zhuǎn)動機(jī)器的周邊并且與布置于轉(zhuǎn)動機(jī)器的容器處理空間對準(zhǔn)，因此允許轉(zhuǎn)動機(jī)器的連續(xù)操作。
[0043]應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施方式中提及的特征不限于這些特定組合，也可以采用任意其他組合方式。
【權(quán)利要求】
1.一種容器(2)用閉合器(1)，容器特別地為瓶，所述閉合器(I)具有在潔凈室(3)內(nèi)動作的閉合頭(4)以及包括至少一個轉(zhuǎn)子(6)和至少一個定子(7)的電動馬達(dá)(5)，其特征在于， 所述閉合頭(4)連接至所述轉(zhuǎn)子(6)，并且在所述轉(zhuǎn)子(6)和所述定子(7)之間形成有潔凈室分隔用元件(9、9a、9c、9d)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的容器(2)用閉合器(1)，其特征在于，定子(7)形成為用于產(chǎn)生升降磁場和/或轉(zhuǎn)動磁場。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的容器(2)用閉合器(1)，其特征在于，形成有用于產(chǎn)生升降磁場的第一定子(7a)以及用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)動磁場的第二定子(7b)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的至少一項(xiàng)所述的容器(2)用閉合器(1)，其特征在于，所述潔凈室分隔用元件(9、9a、9c、9d)由非磁性材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中的至少一項(xiàng)所述的容器(2)用閉合器(1)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子(6)被配置為能相對于定子(7)繞軸線(A)轉(zhuǎn)動和/或相對于定子(7)沿所述軸線(A)移動。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中的至少一項(xiàng)所述的容器(2)用閉合器(1)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子(6)包括多個永磁體(8)，所述永磁體(8)的極性特別地沿著周向改變。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5中的至少一項(xiàng)所述的容器(2)用閉合器(1)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子(6)包括多個繞組元件，所述繞組元件特別地是短路的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中的至少一項(xiàng)所述的容器(2)用閉合器(I)，其特征在于，所述電動馬達(dá)(5)形成為伺服馬達(dá)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中的至少一項(xiàng)所述的容器(2)用閉合器(I)，其特征在于，用于檢測轉(zhuǎn)子(6)的角度和/或位置的至少一個傳感器(12)與所述電動馬達(dá)(5)連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的容器(2)用閉合器(1)，其特征在于，所述傳感器(12)包括與所述轉(zhuǎn)子(6)連接的內(nèi)部部分(13)和與所述定子(7)連接的外部部分(14)，并且在所述內(nèi)部部分(13)和所述外部部分(14)之間配置有潔凈室分隔用第二元件(％)。
【文檔編號】B65B7/28GK103490556SQ201310207012
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月13日
【發(fā)明者】馬庫斯·紹恩菲爾德, 斯蒂芬·普斯勒 申請人:克朗斯股份公司