容器用闭合器的制造方法
【专利摘要】一种容器（2）用闭合器（1），容器特别地为瓶，闭合器（1）具有在洁净室（3）内动作的闭合头（4）以及包括至少一个转子（6）和至少一个定子（7）的电动马达（5），闭合头（4）连接至转子（6），并且在转子（6）和定子（7）之间形成有洁净室分隔用元件（9、9a、9c、9d）。
【专利说明】容器用闭合器
【技术领域】
[0001]本发明涉及容器用闭合器，容器特别为瓶，容器用闭合器具有在洁净室(Cleanroom)内动作的闭合头(closing head)及包括至少一个转子和至少一个定子的电动马达。
【背景技术】
[0002]众所周知，容器(例如瓶)的螺纹盖能够在转动机器中利用若干周向配置的绕着公用轴转动的闭合器所闭合，正闭合的螺纹盖(闭合盖)均被保持于闭合头并且在被放置在各个瓶口上之后与螺距对应地转动下降。可选择地，在拧上闭合盖时，还能够相应地提升容器。这里，闭合头的转动动作借助于电动马达而实现，而且下降动作借助于控制凸轮或线性马达而实现。
[0003]在许多应用中，容器被引导到洁净室内的灌装线和闭合器，一方面，保存用于储存、巴氏杀菌等的试剂，另一方面，用对细菌特别敏感的产品填充容器。此外，在这种洁净室中，能够使容器和填充在容器内的产品免受驱动元件(drive elements)的泄漏的影响。为了进一步减小洁净室中细菌和污物的量，将闭合器的尽可能多的部件布置在洁净室之外。
[0004]为此目的，EP2221272A2公开了通过产生无接触扭矩来闭合容器的装置。这里，公开了一种具有若干闭合器的转动机器，其中，布置在洁净室外的各马达的扭矩借助于磁性耦合件被无接触地传递至洁净室内的闭合头。这里，经由洁净室内的控制凸轮实现闭合头的升降动作。
[0005]类似地，W02010/118806公开了用于螺纹盖或封口件(closure)的闭合器，这里通过磁性耦合件使驱动件与闭合头密封地分隔开。
[0006]这具有如下缺点:磁性耦合件涉及相应的成本因素，并且磁性耦合件的尺寸应当相应的大以传递所需的力，因此，将要被移动的质量对于驱动系统具有不利影响。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种容器用闭合器，其具有在洁净室内动作的闭合头，其能减小移动的质量并且制造成本便宜。本发明的另一目的是提供一种容器用闭合器，其能降低污物和/或细菌向洁净室内的渗透。
[0008]本发明利用具有如下结构的容器用闭合器来实现该目的，一种容器用闭合器，容器特别地为瓶，闭合器具有在洁净室内动作的闭合头以及包括至少一个转子和至少一个定子的电动马达，闭合头连接至转子，并且在转子和定子之间形成有洁净室分隔用元件。
[0009]通过使闭合头与电动马达的转子连接，与闭合器的设计对应的力能够从定子的磁场直接作用于转子，并因此被传递到闭合头。因此，不需要经由大尺寸的昂贵的磁性耦合件来传递力，并因此降低了移动的质量。同时，在定子和转子之间形成的洁净室分隔用元件防止污物和细菌渗透进洁净室。这里，磁场穿过洁净室分隔用元件而作用于转子。换言之，洁净室通过布置在定子和转子之间的元件与周围区域密封地分隔开，因而洁净室和周围区域之间的分隔元件被布置在电动马达内。另外，以这种方式实现洁净室的密封，从而还可以省去诸如轴密封环或虹吸式密封(siphon sealing)等的密封装置。
[0010]特别地，容器可以包括塑料瓶、玻璃瓶、罐和/或管。容器可以容纳饮料、食品、清洁产品、浆糊、化学品、生物和/或制药产品。闭合器特别适用于闭合具有凸缘(collar)的PET瓶，至少在灌装和闭合时，瓶在该凸缘处被支撑保持。特别地，在冷无菌灌装线中灌装对微生物敏感的产品时是这种情况。容器可以包括用于拧上闭合盖的瓶口。还可以想到例如卡入式封口件(snap-on closure)或冠形盖(crown cap)等的其他封口件。
[0011]容器可以在洁净室内由闭合器进行处理。洁净室可以是细菌少或灰尘颗粒少的区域。洁净室可以具有相对于周围区域的超压(overpressure)。
[0012]电动马达可以与开环马达控制或闭环马达控制相连。电动马达可以是无刷直流马达或三相马达。转子可以是电动马达的电枢(armature)和/或线性马达的转子。定子可以是围绕着转子配置的若干电磁体。电磁体可以均为特别地绕着铁磁芯专门卷绕的绕组(coil)。定子的纵向长度可以比转子长。
[0013]在容器用闭合器中，定子可形成为用于产生升降磁场和/或转动磁场。从而，使得转子绕轴线转动的转动力和使得转子沿该轴线移动的线性力两者均可以通过磁场施加到转子上。升降磁场(lifting magnetic field)可以是指能够以如下方式被控制的磁场:能使得转子升降。转动磁场(rotary magnetic field)可以是指能够以如下方式被控制的磁场:使得转子绕着轴在两个意义的转动方向上交替地转动。同样地，可以同时使转子绕着轴线转动动作和沿轴线线性动作。
[0014]在容器用闭合器中，可形成有用于产生升降磁场的第一定子以及用于产生转动磁场的第二定子。从而，能够实现简单的控制和定子的简单设计。这里，一个定子可以布置在转子内，而另一个定子布置在转子外。
[0015]在容器用闭合器中，所述洁净室分隔用元件可由非磁性材料制成。从而，定子的磁场尽可能小地受洁净室分隔用元件的影响。例如，洁净室分隔用元件能够由塑料、钛、铝、奥氏体钢或纤维复合材料组成。洁净室分隔用元件可以为筒状。同样地，特别地在使用数个定子和/或数个转子时，洁净室分隔用元件可以由一个插入另一个中的若干筒状元件组成。
[0016]在容器用闭合器中，所述转子可被配置为能相对于定子绕轴线转动和/或相对于定子沿所述轴线移动。因此，转子不但能够进行转动动作，还能够进行线性动作。转子能够被连接至特别地连接至闭合头的轴元件。转子和/或轴元件可以保持在轴承中。从而，能够实现转子的精确运动。
[0017]在容器用闭合器中，所述转子可包括多个永磁体，所述永磁体的极性特别地沿着周向改变。从而，定子的磁场引起作用于转子的力。
[0018]在容器用闭合器中，所述转子可包括多个绕组元件，所述绕组元件特别地是短路的。这里，定子的磁场使得在转子的绕组元件中产生感应电流。绕组元件中的电流反过来产生转子的磁场，该转子的磁场与定子的磁场组合对转子施加力。
[0019]在容器用闭合器中，所述电动马达可形成为伺服马达。这里，伺服马达可以是指与控制系统协作的电动马达，所以，特别是在加速时，马达的速度、扭矩和/或位置能够被控制。控制系统可以控制转子的转动和/或线性动作。从而，能够实现转子的更精确运动，进而实现闭合头的更精确运动。
[0020]在容器用闭合器中，用于检测转子的角度和/或位置的至少一个传感器可与所述电动马达连接。从而，能够检测转子的精确位置和转动。传感器可以将位置信号和/或角度信号发送给控制系统。传感器可以是增量式编码器和/或绝对式编码器。传感器可以发出与转子的位置和/或角度的变化对应的脉冲。传感器可以利用磁扫描(magneticscanning)工作。
[0021]在容器用闭合器中，所述传感器可包括与所述转子连接的内部部分和与所述定子连接的外部部分。在所述内部部分和所述外部部分之间可配置有洁净室分隔用第二元件。所述内部部分可以包括多个磁扫描元件。所述外部部分可以包括至少一个磁场用传感器元件。传感器元件可以是霍尔传感器。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]以下，将参照附图所示的实施方式说明发明的其它特征和优点。图中:
[0023]图1图示出闭合器的侧剖视图；
[0024]图2图示出图1所示的闭合器具有用于检测转子位置的附加传感器的侧剖视图；以及
[0025]图3图示出具有两个定子的闭合器的侧剖视图。
【具体实施方式】
[0026]图1图示出闭合器I的侧剖视图。这里，电动马达5经由轴元件11移动闭合头4。闭合头4首先拾取闭合盖10，并通过下降的转动动作将闭合盖10拧到容器2的容器口 2a上。这里，容器2表现为瓶。
[0027]这里，电动马达5实现为三相马达，并且包括定子7和转子6，在定子7和转子6之间形成洁净室分隔用元件9。这里，该洁净室分隔用元件9被形成为非磁性的塑料的壳状壳体，并且形状为绕轴线A旋转对称且一端闭合的筒状。通过洁净室分隔用元件9，洁净室3由此与周围区域17密封地分隔开。因此，驱动单元的润滑剂、灰尘的颗粒和细菌不能够从周围区域17渗透到洁净室3内。同样地，压力不能够从洁净室3散逸到周围区域17。
[0028]定子7被设计为能够产生相对于轴线A的升降磁场和转动磁场。为此，定子7具有多个电磁体，这些电磁体能够产生沿周向和沿着轴线A两者且方向和强度不同的磁场。经由电磁体的控制系统(这里未示出)控制磁场分布。换言之，例如，沿周向(在与轴线A垂直的截面中)配置三块电磁体，并且在沿着轴线A的截面中沿长度方向配置九块电磁体。因此，该实例中，定子7总共包括3X9=27块电磁体。因此，能够产生升降磁场或转动磁场，以使转子6进行期望运动以及由此使闭合头4进行期望的运动。
[0029]转子6被配置在洁净室分隔用元件9内。此情形中，转子6被熔接的流体密封的壳体围绕或封装，以避免转子6接触腐蚀性清洁剂，并且转子6被配置为可相对于定子7沿轴线A移动和绕轴线A转动。由于转子6将总是位于定子7的磁场区域内，所以定子7被设计为在轴线A方向上的长度比转子6长。多个永磁体8位于转子6上。永磁体的极性沿着周向改变。从而，转子6关于轴线A的位置能够受施加于定子7的磁场的控制，闭合头4由此进行期望的转动、提升或下降动作。转子6被(未示出的)固定装置固定，以防在供电故障的情况下掉落。
[0030]在图1所示的闭合器中，不需要额外的磁性耦合件来将驱动单元的力施加到洁净室3内的闭合头4上。从而，电动马达5仅需要移动较小的惯性质量(inert mass)，并且电动马达5能够具有对应的较小的尺寸。这还相应地导致制造闭合器的成本优势。通过形成在定子7和转子6之间的洁净室3的密封式分隔，进一步地，细菌或污物不能够从周围区域17渗透到洁净室3内。因此能够避免在闭合过程中污染容器2内的产品。
[0031]图2图示出图1所示的闭合器具有用于检测转子6的位置的附加传感器12的侧剖视图。这里，除了传感器12之外，闭合器I的配置具有和图1中相同的设计。这里，传感器12布置在电动马达5的上方。
[0032]传感器12具有连接至转子6的内部部分13和连接至定子7的外部部分14，其中洁净室分隔用第二元件9b布置在内部部分13和外部部分14之间，特别地，洁净室分隔用第二元件9b与转子6和定子7之间的洁净室分隔用第一元件9a直接连接。换言之，用于电动马达5的洁净室分隔用元件9a和用于传感器12的洁净室分隔用元件9b是一体形成的。从而，在传感器12的区域中也实现了洁净室3与周围区域17的密封式分隔，这里，任何污物和/或细菌都不能够从周围区域17渗透到洁净室3内。此外，不会在洁净室3和周围区域17之间产生压力补偿。
[0033]这里，具有不同磁极性的多个磁扫描元件15定位在内部部分13上；沿着关于轴线的周向和长度方向两者都是这样的情况。这里，外部部分14具有多个传感器元件，通过这些传感器元件能够检测转子6相对于轴线A的精确的角度位置和Z方向上的精确的长度位置。这里，传感器元件实现为霍尔传感器，并因此检测磁扫描元件15的位置。
[0034]传感器12给控制系统(这里未示出)发出信号，从而控制系统精确地计算转子6的位置数据。通过控制环(例如用PID控制)，实时调节定子7的磁场，以实现转子6的期望运动以及进而实现闭合头4的期望运动。同时，开环控制系统从中央闭环控制系统(这里未示出)接收用于闭合头4的轨迹的命令。
[0035]通过图2所示的具有传感器的配置，闭合头4的运动能够被控制得比图1所示的实施方式更精确。
[0036]图3图示出具有两个定子7a、7b的闭合器I的侧剖视图。这里，由第一定子7a产生转子6用的升降磁场，由第二定子7b产生转动磁场。
[0037]可以观察到图3中的转子6具有绕着轴线A旋转对称的中空的筒形状。永磁体8位于转子6的上端。借助于定子7a，可以将力施加到永磁体8，以使得转子6沿着轴线A上下运动。另外，利用第二定子7b可以将力施加到转子6，以使得转子6绕着轴线A转动。可选择地，还能够是配置在外面的第一定子7a产生转动磁场，并且配置在里面的第二定子7b产生升降磁场。
[0038]在两个定子7a和7b之间，布置有洁净室分隔用元件9c、9d。这里，洁净室分隔用元件9c部分位于第一定子7a和转子6之间，洁净室分隔用元件9d部分位于第二定子7b和转子6之间。洁净室分隔用元件的两个部分9c和9d被形成为同心的筒，这两个部分在对应的上侧和底侧通过平面部分彼此连接以使得洁净室3与周围区域17密封地分隔。因此，污物和/或细菌不能够从周围区域17渗透到洁净室3内，任何压力也不能从洁净室3散逸到周围区域17。
[0039]通过图3所示的配置，借助于转子6的运动能够通过轴元件11控制闭合头4的运动，从而闭合头4利用下降的转动动作将闭合盖10拧到容器口 2a上，并且在完成闭合操作之后，闭合头4至少通过提升动作重新与闭合盖完全分开。
[0040]通过图3中的配置，能够分别激活升降磁场和转动磁场，因此方便了控制。
[0041]在另一实施方式(未示出)中，使图1的电动马达5的简单设计与图3的洁净室分隔用元件9c和9d组合，以组合借助于定子和转子的闭合头的升降动作和转动动作。换言之，在图3所示的实施方式中，如果第二定子7b同时产生用于升降动作和转动动作的升降磁场和转动磁场，则可以省去外面的定子7a。这里，转子6也被设计为中空的筒并且围绕定子7b。从而，能够利用组合的升降和转动驱动的优点，在这里，洁净室分隔用元件9c额外地起到机械保护电动马达的作用。
[0042]在图1至图3中所示的几个闭合器I能够被配置在转动机器中，其中，这些闭合器I能够被布置为均匀地分布在转动机器的周边并且与布置于转动机器的容器处理空间对准，因此允许转动机器的连续操作。
[0043]应当理解，上述实施方式中提及的特征不限于这些特定组合，也可以采用任意其他组合方式。
【权利要求】
1.一种容器(2)用闭合器(1)，容器特别地为瓶，所述闭合器(I)具有在洁净室(3)内动作的闭合头(4)以及包括至少一个转子(6)和至少一个定子(7)的电动马达(5)，其特征在于， 所述闭合头(4)连接至所述转子(6)，并且在所述转子(6)和所述定子(7)之间形成有洁净室分隔用元件(9、9a、9c、9d)。
2.根据权利要求1所述的容器(2)用闭合器(1)，其特征在于，定子(7)形成为用于产生升降磁场和/或转动磁场。
3.根据权利要求1所述的容器(2)用闭合器(1)，其特征在于，形成有用于产生升降磁场的第一定子(7a)以及用于产生转动磁场的第二定子(7b)。
4.根据权利要求1-3中的至少一项所述的容器(2)用闭合器(1)，其特征在于，所述洁净室分隔用元件(9、9a、9c、9d)由非磁性材料制成。
5.根据权利要求1-4中的至少一项所述的容器(2)用闭合器(1)，其特征在于，所述转子(6)被配置为能相对于定子(7)绕轴线(A)转动和/或相对于定子(7)沿所述轴线(A)移动。
6.根据权利要求1-5中的至少一项所述的容器(2)用闭合器(1)，其特征在于，所述转子(6)包括多个永磁体(8)，所述永磁体(8)的极性特别地沿着周向改变。
7.根据权利要求1-5中的至少一项所述的容器(2)用闭合器(1)，其特征在于，所述转子(6)包括多个绕组元件，所述绕组元件特别地是短路的。
8.根据权利要求1-7中的至少一项所述的容器(2)用闭合器(I)，其特征在于，所述电动马达(5)形成为伺服马达。
9.根据权利要求1-8中的至少一项所述的容器(2)用闭合器(I)，其特征在于，用于检测转子(6)的角度和/或位置的至少一个传感器(12)与所述电动马达(5)连接。
10.根据权利要求9所述的容器(2)用闭合器(1)，其特征在于，所述传感器(12)包括与所述转子(6)连接的内部部分(13)和与所述定子(7)连接的外部部分(14)，并且在所述内部部分(13)和所述外部部分(14)之间配置有洁净室分隔用第二元件(％)。
【文档编号】B65B7/28GK103490556SQ201310207012
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年5月29日 优先权日:2012年6月13日
【发明者】马库斯·绍恩菲尔德, 斯蒂芬·普斯勒 申请人:克朗斯股份公司