[发明专利]用于将产品填充到容器中的装置和方法

说明书

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。

技术领域

本发明涉及用产品填充容器的装置的领域和方法。

背景技术

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。