将饮用吸管施加到包装容器的装置的操作方法和由该方法操作的装置与流程

本发明涉及一种将饮用吸管施加到包装容器的装置的操作方法，以及涉及根据该方法操作的装置。

背景技术：

许多用于液体食品的包装容器以所谓的部分容量生产，打算直接从该包装饮用。这些包装中的大部分设置有固定于包装容器的一个侧壁的在保护封套内的饮用吸管。通常为平行六面体形状的包装容器由具有纸或纸板芯的、具有热塑性塑料层及可能有铝箔的层压材料制成。在该包装容器的一个壁上-最常见在顶壁上，在芯层中已经冲压出孔，而这个孔被层压材料的其他层覆盖，这样可以用伴随包装容器的饮用吸管穿透该孔，因此饮用包装中所装的饮料。

长期以来，已有一些机器，其将在饮用吸管的保护封套内的饮用吸管施加到被输送通过该机器的包装容器上。例如，在欧洲专利说明书ep-1042172中描述了这种机器，即饮用吸管施加器。该施加器的功能在于引导装有饮用吸管的连续饮用吸管封套带朝向驱动设备并围绕它。在该驱动设备附近，有将饮用吸管带分开为单个的封装在保护封套中的饮用吸管的装置，以及将该饮用吸管施加到该包装容器的一个侧壁上的装置，该包装容器在输送机上被移动通过该机器。在施加之前，封套饮用吸管设有固定点。例如，该固定点可以包括热熔化物，其是将饮用吸管封套粘接在合适的位置并在粘接剂已硬化时保持该饮用吸管封套的热熔化粘接剂。在这种施加器中，驱动设备连续旋转，并且用于分离饮用吸管的装置被配置成伴随驱动设备旋转一段距离。而且输送机被连续驱动，并且用于施加饮用吸管的装置被配置成伴随输送机带移动一段距离。

在超高速生产中，处理大约40000-50000个包装/小时，吸管施加器的部件的运动，特别是包括相当大的加速度和减速度的运动，将引起一个或多个相关的电机的实质应变并在机器的机械学方面将产生相当大的振动。

瑞典专利申请号1451136-4描述了超高速吸管施加器。这种吸管施加器被操作以在包装之间保持均匀的间距，并且因此可以例如减少振动。然而，为了更平稳的操作，还需要做进一步的改进。

技术实现要素：

本发明的一个目的是实现一种用于将饮用吸管施加到包装容器的机器的操作方法，该方法使振动最小化并且在超高速生产中也提供平稳的操作。根据本发明的第一方面，通过用于将饮用吸管施加到包装容器的装置的操作方法来达到目的。所述装置包括适于将包裹在保护封套中的饮用吸管输送到拾取位置的驱动设备，适于在拾取位置处从驱动设备拾取带有封套的饮用吸管并将所述饮用吸管施加到包装容器的壁上的施加器件，适于输送包装容器通过该装置的第一输送机。该方法包括以下步骤：执行驱动设备的运动周期，以使至少一根饮用吸管进入拾取位置，并调整所述运动周期，使得在施加器件在拾取位置处拾取至少一根饮用吸管时，驱动设备的加速度基本上为零，并且驱动设备的速度基本上等于设定点速度。

在一个或多个实施方式中，该方法包括以下步骤：检测连续的包装容器之间的间距，以及调整驱动设备的每个运动周期以适合相应的间距，从而使驱动设备在施加器件拾取饮用吸管时仍然保持基本上为零的加速度以及保持设定点速度。

在一个或多个实施方式中，该方法包括以下步骤：执行驱动设备的一个运动周期，其包括使驱动设备旋转一个分度的步骤，一个分度为两个连续的饮用吸管之间的圆周距离。

在一个或多个实施方式中，调整驱动设备的每个运动周期以适合相应的间距的步骤包括以下步骤：调整运动周期的时间段，使得其等于输送包装容器通过该间距所需的时间段，该间距为正在第一输送机上输送的两个连续的包装容器之间的距离。

在一个或多个实施方式中，如果检测到比设定点间距值短的两个连续的包装容器之间的间距，则驱动设备的运动周期将通过平稳地加速到高于设定点速度的速度，然后平稳地减速回到设定点速度，使得在饮用吸管在拾取位置处被拾取时仍然保持为零的加速度来调整。

在一个或多个实施方式中，如果检测到比设定点间距值长的两个连续的包装容器之间的间距，则驱动设备的运动周期将通过平稳地减速到低于设定点速度的速度，然后平稳地加速回到设定点速度，使得在饮用吸管在拾取位置处被拾取时仍然保持为零的加速度来调整。

在一个或多个实施方式中，运动周期的调整是由控制器件进行的，该控制器件连接到驱动该驱动设备和该施加器件的驱动单元。

在一个或多个实施方式中，该方法包括以下步骤：在装置运行期间，以最小的加速度变化来驱动该驱动单元。

在一个或多个实施方式中，该方法包括以下步骤：通过施加器件上游的间距控制器件来调节在第一输送机上被输送到施加器件的包装容器之间的间距，使得连续的包装容器之间的间距基本上相等，并且在包装尺寸的操作范围内的情况下，针对所有包装尺寸该间距都相等。

在一个或多个实施方式中，该方法包括以下步骤：在装置的操作期间使第一输送机保持基本上恒定的速度。

根据本发明的第二方面，通过用于将饮用吸管施加到包装容器的装置来达到目的。所述装置包括适于将包裹在保护封套中的饮用吸管输送到拾取位置的驱动设备，适于在拾取位置处从驱动设备拾取带有封套的饮用吸管并将所述饮用吸管施加到包装容器的壁上的施加器件，适于输送包装容器通过该装置的第一输送机，用于控制器件的操作的控制器件，该控制器件连接到驱动该驱动设备和该施加器件的驱动单元。该装置适于根据上述方法进行操作。

附图说明

现在将参照附图对本发明的一个优选实施方式在下文作更详细的说明，其中：

图1是平面图的示意图。

图2是根据本发明的装置的透视图的示意图。

图3是两个包装容器和输送机的俯视图的示意图。

图4是示出驱动设备的运动周期数目的曲线图。

附图仅示出了对理解本发明所必须的那些细节，而已经省略了对本领域技术人员所熟知的该装置的其余部件。

具体实施方式

图1示出了装置100的一些中心部件。该装置包括驱动设备1，即所谓的供料轮。包裹在保护封套中的饮用吸管3的连续带2被向前移动到驱动设备1。饮用吸管3的带2经导向件(未示出)及在驱动设备1周围并使饮用吸管3的带2抵靠驱动设备1而保持的导向件4和5被向前移动。驱动设备适于通过驱动单元的第一电机(未示出)旋转，该第一电机例如伺服电机。伺服电机优选地布置成从驱动设备1移位，并经由带和/或嵌齿轮/齿轮(未示出)连接到驱动设备1的中心轴15。

驱动设备1在其圆周表面上具有若干凹槽6，每个凹槽6拟供一根饮用吸管3使用。在驱动设备1上的凹槽6的数目取决于饮用吸管3的厚度和设计，以及在带中的吸管之间的间距。在直的并可伸缩的吸管的常规带中，间距为例如15mm，而对于u形吸管，间距为例如22mm。

在驱动设备1的圆周表面上的每个凹槽6之间，设置有切口7。切口7用来接收分离器件8的使单个的饮用吸管3及其封套与带2分离的刀9。

用于分离饮用吸管3的分离器件8包括刀9，该刀9固定安装在刀架10上。刀架10通过轴颈安装在偏心轴11上。固定偏心轴11的盘12的中心轴由第一伺服电机通过与驱动该驱动设备1的带和/或嵌齿轮/齿轮相同的带和/或嵌齿轮/齿轮驱动。因此，分离器件8和驱动设备1机械地互连，而且驱动设备1的旋转和分离器件8的运动两者均由第一伺服电机驱动。此外，刀架10通过轴颈安装在轴向轴承13中，该轴承13固定地附接到围绕驱动设备1的中心轴15可转动地通过轴颈安装的杆14上。

装置100还包括将饮用吸管3施加到包装容器17的一个侧壁18上的施加器件16。该施加器件16包括两条施加器臂19。通过两条相互配合的施加器臂19，可使饮用吸管3更可靠且更有效地放置在包装容器17的一个侧壁18上得以实现。

两条臂19上下排列并经由支架20相连，支架20原则上可由施加器臂19的延伸段组成。支架20通过轴颈安装在具有相同偏心度的两个偏心轴21、22中。驱动设备1沿其圆周设有平行的切口(未示出)。施加器臂19被布置成在这些切口中以及在被布置在驱动设备和分离的吸管3之间的至少一个点处移动，以便能够拾取吸管3并将其运送到包装容器17的侧壁18。施加器件16由驱动单元的第二电机(未示出)驱动，该第二电机例如伺服电机。第二伺服电机通过带和/或嵌齿轮/齿轮驱动施加器件8。

装置100还包括经过驱动设备1的第一下部输送机23，其用于输送待被供应饮用吸管3的包装容器17。输送机23可由环形驱动带组成。图1中仅示出输送机的一部分。

驱动设备1、施加器件16和分离器件8被设计成使得其相对于输送机23可变地倾斜。以这种方式，其底表面支撑在水平输送机23上而前移的包装容器17以理想的倾角将饮用吸管3放置在侧壁18上。倾斜度取决于包装容器17的体积和饮用吸管3的尺寸和形状两者。示出整个装置100的图2示出了倾斜度。为了简化的目的，驱动设备1、分离器件8和施加器件16被示出为用虚线绘制的盒子24。示出了显示驱动设备1的中心轴15的倾斜度的轴线，并且还示出了具有以相似倾斜度施加的吸管的包装容器。

再次参见图1，设置为在操作期间连续旋转的驱动设备1是装置100中的中心单元。当被包裹在保护封套中的饮用吸管3的连续带2经由若干导向件(未示出)到达该装置100时，驱动设备1输送饮用吸管3，使其围绕驱动设备1的圆周表面旋转，通过分离器件8到达施加器件16。驱动设备1以取决于驱动设备1的圆周表面上凹槽6的数目的第一伺服电机的传动比转动。驱动设备1旋转一个分度，即针对通过驱动设备1的每个包装容器17的一个凹槽6。例如，对于直吸管3而言，驱动设备1可具有17∶1的传动比，而对于u形吸管而言，驱动设备1可具有12∶1的传动比。

在每个分离周期中，使在吸管3的封套内的吸管3与带2的剩余部分分离的分离器件8执行两种运动。一方面，刀9相对于驱动设备1作径向往复运动，并进入切口7内以便能从带2上分离1根饮用吸管3。另一方面，在分离周期进行期间，分离器件8必须随连续旋转的驱动设备1而运动。这两种运动通过轴11的偏心度和杆14围绕驱动设备1的轴15的交替枢转运动(逆时针和顺时针)同时实现。

一旦分离周期完成且刀9已将在其保护封套中的一根饮用吸管3从连续带2上切断，分离器件8即回到其初始位置，并开始新的分离周期。

第一输送机23相对于驱动设备1切向运动，并输送待被供应饮用吸管3的包装容器17经过驱动设备1。第一输送机23以与驱动设备1、分离器件8和施加器件16的速度同步的速度移动。在分离的吸管3由施加器件16拾取之前，它们的保护封套在其侧面之一上已设有固定点，优选为2个，固定点例如可由粘接剂(优选所谓的热熔化物)组成。这些固定点要粘接在适当位置，一旦热熔化物粘接剂凝固，即可使保护封套中的饮用吸管3抵靠在包装容器17的侧壁18而保持。

将饮用吸管3施加在包装容器17的侧壁18上的施加器件16借助于两个偏心轴21、22作圆周或者椭圆运动，从而使臂19朝向驱动设备1运动并夹住饮用吸管3来描述。通过旋转运动使饮用吸管3朝向包装容器17的侧壁18移动并通过固定点被保持在适当位置。通过第二伺服电机以及必需的传动比，现在施加器臂19以与输送机23(因此也和包装容器17)运动的速度相同的速度运动，在旋转运动使施加器臂19恢复回到它们开始新的施加周期的起始位置前，施加器臂19在其旋转运动中伴随包装容器17和输送机23一段短的距离。

将通过图2描述装置100的更多的部件。装置100包括用于感测正在第一下部输送机23上通过的包装容器17的包装容器感测装置28。感测装置28包括能够检测正在通过的包装容器的任何常规类型的传感器，该传感器例如光电池装置。感测装置28布置在驱动设备1的上游。光电池装置分成两个部分，所述两个部分在垂直于下部输送机23的输送方向的方向上对齐并相互面对。该两个部分如图2所示。

感测装置28定位在离施加器件16将吸管3施加到包装容器17上的位置固定的距离处。包装容器的通过向装置的控制器件(未示出)发送信号，该控制器件例如plc，其将基于检测到包装容器正在下部输送机23上被输送来为驱动设备1、分离器件8和施加器件16的移动而定时。定时是通过使驱动单元的第一和第二伺服电机加速或减速来实现的并且以这种方式，一旦包装容器到达施加器件16，吸管将被施加在包装容器上的正确位置。因此，就感测装置28和控制器件而言，可以处理包装容器之间的任何距离，例如，如果连续的包装容器之间的距离不完全相同，或者两个连续的包装容器之间的距离甚至非常不同，则其仍然会运行，因为通过第一和第二伺服电机的加速或减速对于每个通过的包装容器的施加周期是单独定时的。

在图2中，为了简化的目的，驱动设备1、施加器件16、分离器件8和相关联的伺服电机等被示出为虚线的盒子24。图2进一步示出了为本发明的装置的部件的先前描述的第一输送机23和感测装置28。装置100还包括用于控制在连续的正被馈送到驱动设备1的包装容器17之间的间距(即，距离)的间距控制器件25。通过图3说明间距的定义。表示为p的间距是两个连续的包装容器17上的相似点之间的距离。在该图中，间距p是从前导包装容器的后表面到尾随的或接连的包装容器的后表面测量得到的。

间距控制器件25布置在驱动设备1的上游，并且间距控制器件25包括包装容器减速装置26(例如，带式制动器)和第二上部输送机27。

在本实施方式中，属于带式制动器的减速装置26布置在感测装置28和第二上部输送机27的上游。该带式制动器在下部输送机23的每一侧上具有带26a、26b。带26a、26b以使得所述带适于与每个包装容器的两个相对的侧壁接触，并且使包装容器减速且以比输送机23的速度小的速度输送包装容器的方式与所输送的包装容器17在一定程度上平行运行。因此，带26a、26b适于对包装容器17产生比包装容器17和下部输送机23之间的摩擦力大的摩擦力。因此，包装容器将在下部输送机23上滑动并在带式制动器26中排队等候或排队。

第二上部输送机27布置在第一下部输送机23的一部分的上方，并且其适于通过支撑包装容器的顶表面来帮助输送包装容器。由于使用了用于驱动输送机的第三电机(未示出)，例如伺服电机，因此上部输送机还基于伺服电机速度来跟踪包装容器相对于施加器件的位置，以计算在包装容器通过施加器件之前的时间。上部输送机27包括适于靠压在包装容器的顶表面上的带30。上部输送机27被定位成使得当包装容器即将离开带式制动器26时将与包装容器接触。上部输送机27接触包装容器17的位置在感测装置28的上游。下部输送机23的包装容器输送表面与上部输送机27的带30的下端之间的距离等于包装容器的高度，并且可以调节以适应不同的包装容器尺寸。因此，优选上部输送机27相对于下部输送机23可移动。

间距控制器件25操作如下。第一下部输送机23和第二上部输送机27的速度被设为基本相等。带式制动器26的带26a、26b的速度被设定得较慢。因此，如上所述，包装容器17一旦到达带式制动器26就会排队等候。当包装容器17通过带式制动器26前移时，包装容器17将到达带式制动器26的下游端。包装容器刚好离开带式制动器26后，就将到达上部输送机27的上游端。然后，上部输送机23和下部输送机27将在带式制动器26的下游端“拾取”包装容器17，并使其速度变化到上部输送机23和下部输送机27的速度。由于带式制动器26的速度相比于上部输送机23和下部输送机27的速度较低，导致该“拾取”动作将在连续的包装容器17之间产生距离(间距p(图3))。包装容器17将继续前进到感测装置28处，感测装置28定位在离施加器件16将吸管3施加到包装容器17上的位置固定的距离处。控制器件将基于检测到包装容器来为驱动设备1、分离器件8和施加器件16的移动而定时，使得一旦包装容器到达施加器件16，吸管将被施加在包装容器上的正确位置。这是为了适应可能自然存在的间距的变化。

设定间距设定点值ps(未示出)。这是为该装置设计的容量(就速度和加速度而言)的理想间距。对于尺寸在装置的操作范围内的包装容器，无论包装容器的尺寸如何，间距设定点值ps都相同。这意味着对于将通过该装置进行处理的所有包装容器，间距都将相同。使用固定的预设的间距，由于可以针对所述间距对结构进行尺寸设计并使其平衡，因而可以使装置中的振动显著地最小化。这在瑞典专利申请号1451136-4中被进一步描述。

驱动单元以大致恒定的速度被驱动，即具有最小的加速度变化，尽可能减少驱动单元的伺服电机的频繁的、相当大的加速度和减速度。伺服电机的速度由装置的控制器件设定，控制器件也控制驱动设备1、分离器件8和施加器件16以及输送包装容器的输送机的运动的同步。如果间距设置为80mm，则如果包装容器处于130mm的间距内，驱动单元将不会进入停止/待机模式(驱动单元的停止)。它会减速一些。

到目前为止，已经描述了装置100的一般功能。在下文中将更详细地描述驱动设备1的具体运动。

驱动设备1或供料轮正在执行用于将至少一根饮用吸管3带入拾取位置的运动周期。拾取位置由图1中的字母a表示。

如上所述，本实施方式中的驱动设备1是圆筒形的，并且在其封套中的饮用吸管3保持在外周表面上。吸管延伸部平行于圆筒形驱动设备1的轴向轴线a。因此，为了使饮用吸管3向前移动，驱动设备1围绕轴线a旋转一个分度。一个分度是对应于保持在驱动设备1上的两个连续的饮用吸管之间的圆周距离d的旋转。运动周期对应于旋转一个分度所需的运动。

在这个实施方式中，按每个分度向前移动一根饮用吸管3，并且使得可在拾取位置a处获得该饮用吸管3，在拾取位置a，施加器件16即施加器臂19可以拾取该饮用吸管3。旋转一个分度的时间取决于包装容器之间的间距p。由于第一输送机23的速度保持恒定，所以将另一包装容器置于对吸管施加适当的位置的时间段将取决于该间距。如上所述，连续包装容器之间的间距由感测装置28检测，并且驱动设备1的运动适于适应相应的间距。

为了提供饮用吸管3的平稳并无错的拾取动作以及装置100的平稳操作，运动周期被适配成使得当施加器件16拾取吸管3(即在拾取位置a处)时，驱动设备1的加速度基本为零，并且驱动设备1的速度保持在设定点速度vs(如图4所示)。设定点速度vs是对应于固定间距的一个运动周期的速度，即它对应于设定点间距值ps和设定点时间ts，即设定点速度vs是距离d/ps*v，其中v是第一输送机23的速度。

当施加器件16刚刚在拾取位置处拾取饮用吸管3时，运动周期开始。驱动设备1的速度是设定点速度vs并且加速度为零。驱动设备1继续旋转以便将连续的饮用吸管3推进到拾取位置。当饮用吸管3到达拾取位置并正被施加器臂19拾取时，运动周期结束。此时，驱动设备1的速度应该再次等于设定点速度vs并且加速度应该为零。

在理想情况下，连续的包装容器17的间距p等于设定点间距值ps，并且可以在整个运动周期内保持该设定点速度vs和零加速度。然而，即使装置100被设计成提供均匀的间距p，在包装容器17之间的间距仍然会有轻微的变化。理想的情况如图4中的区段ii和v所示。图4示出了装置100的示例性和短的操作周期。曲线图的y轴示出了驱动设备1的速度，而曲线图的x轴示出了运动周期的时间t(其取决于节距p)。虚线垂直线表示饮用吸管处于拾取位置的时间点，即从一个运动周期到后续的运动周期的过渡点。

在连续的包装容器17的间距p比设定点间距值ps长的情况下，驱动设备1需要减速，以便不过早地在拾取位置提供饮用吸管3，即运动周期的时间段从设定点时间ts增加到更长的时间t+。这在图4的区段iii中示出。驱动设备1的运动周期将通过以下方式来调整：平稳地减速到低于设定点速度vs的速度并随后平稳地加速回到设定点速度vs。在运动周期结束时，当驱动设备1已经将饮用吸管推进到拾取位置并且施加器臂19将其拾取时，加速度将再次为零并且速度将再次等于设定点速度vs。

在检测到连续的包装容器17的间距p比设定点间距值ps短的情况下，驱动设备1的运动周期需要在比设定点时间ts短的时间段t-内进行。这在图4的区段iv中示出。然后，运动周期通过以下方式来调整：平稳地加速到高于设定点速度vs的速度然后平稳地减速回到设定点速度vs，以在饮用吸管在拾取位置处被拾取时仍然保持零加速度。

加速度的任何改变将尽可能地平稳，因为突然的加速度变化将导致装置100的不必要的振动和驱动单元的伺服电机中的应变。

通过控制器件计算运动周期的调整，并且控制器件控制驱动设备的驱动单元(以及需要调节的其他部件)。

图4的区段i和vi示出了生产周期的相应开始和结束。在装置100启动(区段1)时，驱动设备1需要旋转一个分度，以在拾取位置处为在输送机上到达的第一个包装容器提供饮用吸管。检测装置28检测到包装容器并且在时间段t开始,结束期间，驱动设备1从零加速到设定点速度vs，使得饮用吸管将按时到达拾取位置。施加器臂19拾取饮用吸管。在该第一运动周期期间，控制器件等待来自感测装置28的后续的包装容器是否存在于第一输送机上的输入。一旦检测到这种连续的包装容器，可以基于连续的包装容器的间距来计算连续的运动周期。如果间距超过一定的最大间距(在该示例性情况下为130mm)，则驱动设备减速回零速度。这也是在生产周期中最后一个包装容器之后会发生的情况。减速度如图4的区段vi所示。从区段i到区段ii的过渡以及从区段v到区段vi的过渡要尽可能平稳地进行。

本发明不应被认为是受限于上述的和附图所示的实施方式。对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离所附权利要求书的范围的情况下，可以想到许多改型。

例如，或者根据本发明的装置可以用于施加其他物体，例如拟随包装17一起给消费者的勺子等。