CH687759A5

CH687759A5 - A device for opening and closing of Drehverschluessen.

Info

Publication number: CH687759A5
Application number: CH161593A
Authority: CH
Inventors: Kurt Lampart
Original assignee: Rosys Instr Ag
Priority date: 1993-05-28
Filing date: 1993-05-28
Publication date: 1997-02-14

Abstract

The drive motor (1), using its shaft (11), drives an inner insert (2) extending in the inside of the hood (8) in the direction of the rotation axis (12). Inside the hood a piston (4) is connected to the inner insert non-rotatively but axially displaceable for axial location on the rotary closure to be opened or closed. The piston is connected firmly with an axially arranged hollow cylindrical threaded insert (5) with an external thread (15). The hood has a hollow cylindrical section (14) with an internal thread (13), in which the threaded insert with its external thread is rotatably located. The piston is covered with a disc (6) pref. made of rubber material. The drive motor is computer-controlled and has an encoder.

Description

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CH 687 759 A5 CH 687 759 A5

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Beschreibung description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Öffnen und Verschliessen von Drehverschlüssen gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a device for opening and closing twist locks according to the preamble of claim 1.

Es gibt bereits eine Anzahl von bekannten Geräten zum Öffnen und Verschliessen von Drehverschlüssen, insbesondere von Schraubkappen für Laborgefässe. Eine Vorrichtung gemäss der Gattung des Patentanspruchs 1 ist beispielsweise aus der US-PS 4 926 717 GOMES bekannt. Dieses Dokument offenbart einen Schraubkappenautomaten, speziell für Laborflaschen, welche vom Benützer während des Öffnens und Schliessens in der Hand gehalten werden müssen. Die motorische Kraft zum Offnen und Schliessen des Verschlusses wird durch eine Anzahl peripher um den Verschluss herum angreifenden, elastischer Puffer radial übertragen. Nachteilig bei diesem bekannten Gerät ist der Umstand, dass wegen der elastischen Puffer keine automatische Anpassung an verschieden grosse Kappen, d.h. Kappen mit unterschiedlichem Durchmesser möglich ist. Ein weiterer Nachteil besteht in der Notwendigkeit eines Mikroschalters um den Motor beim Annähern und Entfernen des Gerätes vom Verschluss ein- und auszuschalten. There are already a number of known devices for opening and closing screw caps, in particular screw caps for laboratory vessels. A device according to the preamble of claim 1 is known, for example, from US Pat. No. 4,926,717 GOMES. This document discloses a screw cap machine, especially for laboratory bottles, which must be held by the user during opening and closing. The motor force for opening and closing the closure is radially transmitted by a number of elastic buffers which act peripherally around the closure. A disadvantage of this known device is the fact that, due to the elastic buffers, no automatic adaptation to caps of different sizes, i.e. Caps with different diameters are possible. Another disadvantage is the need for a microswitch to turn the motor on and off when the device is approached and removed from the shutter.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Öffnen und Verschliessen von Drehverschlüssen, insbesondere für Laborflaschen, zu schaffen, welche sich innerhalb eines weiten Bereiches automatisch an verschieden grosse Verschlussdurchmesser anpassen kann. The invention seeks to remedy this. The invention has for its object to provide a device for opening and closing twist-off closures, in particular for laboratory bottles, which can automatically adapt to different-sized closure diameters within a wide range.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit einer Vorrichtung, welche die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. The invention achieves the stated object with a device which has the features of claim 1.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann in ihrer einfachsten Form manuell als «stand-alone unit» eingesetzt werden. Vorzugsweise erfolgt aber ihr Einsatz durch Montage an einem Roboterarm, der dann zu den einzelnen zu öffnenden oder zu schliessenden Gefässen gefahren wird. Die Gefäs-se werden vorteilhafterweise auf eine, einen hohen Reibungskoeffizienten aufweisende Unterlage gestellt, z.B. eine Gummiunterlage, damit sich die Ge-fässe beim Aufsetzen der Vorrichtung auf den Drehverschluss und Erteilung eines Drehmomentes nicht mitdrehen. In its simplest form, the device according to the invention can be used manually as a “stand-alone unit”. However, they are preferably used by mounting on a robot arm, which is then moved to the individual vessels to be opened or closed. The vessels are advantageously placed on a base having a high coefficient of friction, e.g. a rubber pad so that the vessels do not turn when the device is placed on the screw cap and torque is applied.

Als Antriebsmotor für die erfindungsgemässe Vorrichtung eignet sich insbesondere ein DC-Motor mit Encoder. Encoder gehören zum Stand der Technik und basieren auf einer Encoder-Schlitzscheibe mit zwei Lichtschranken und zwei Ausgangskanälen, wobei pro Motorenachsen-Umdrehung 100 Impulse erhalten werden. Die zwei Signale pro Impuls sind um 90° phasenverschoben, wodurch die Drehrichtung identifizierbar ist. Der Encoder erlaubt somit das Fahren des Motors mit definierten Schritten im Uhrzeiger- und Gegenuhrzeigersinn, was eine genau definierte Vorspannung der zum radialen Fassen des Drehverschlusses vorgesehenen Federelemente der erfindungsgemäs-sen Vorrichtung gestattet. A DC motor with encoder is particularly suitable as the drive motor for the device according to the invention. Encoders are part of the state of the art and are based on an encoder slotted disc with two light barriers and two output channels, whereby 100 pulses are received per revolution of the motor axis. The two signals per pulse are phase-shifted by 90 °, so that the direction of rotation can be identified. The encoder thus allows the motor to be driven with defined steps in a clockwise and counterclockwise direction, which allows a precisely defined pretensioning of the spring elements of the device according to the invention provided for the radial gripping of the twist lock.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung, insbesondere wenn sie in einem Roboterarm integriert ist, The device according to the invention, in particular if it is integrated in a robot arm,

kann mittels eines Personalcomputers (PC) gesteuert werden. Die Anpassung der oben erwähnten Federelemente an den jeweiligen Durchmesser der zum Einsatz gelangenden Schraubkappen kann dabei von einer entsprechenden Software übernommen werden. Bei relativ kleinen Schraubkappen ist ein Vorspannen der Federelemente wichtig. Da zum Öffnen der verschieden grossen Schraubkappen -unabhängig vom Kappendurchmesser - etwa gleich viele Schritte (ca. 1,25 Umdrehungen) notwendig sind, müssen die Federelemente vorgespannt werden, um ein Festhalten der Kappen zu gewährleisten. can be controlled using a personal computer (PC). Appropriate software can be used to adapt the spring elements mentioned above to the respective diameter of the screw caps used. Preloading the spring elements is important for relatively small screw caps. Since about the same number of steps (approx. 1.25 turns) are required to open the differently sized screw caps, regardless of the cap diameter, the spring elements must be pretensioned to ensure that the caps are held in place.

Einer der wesentlichen Vorteile der erfindungsge-mässen Vorrichtung besteht somit in ihrer automatischen Anpassbarkeit an Schraubkappendurchmesser in einem weiten Bereich. One of the main advantages of the device according to the invention is its automatic adaptability to screw cap diameters in a wide range.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Federelemente an ihrem unteren Ende gegen die Rotationsachse hin abgebogen, so dass die Vorrichtung zusätzlich zu ihrer Öffnungsund Verschlussfunktion auch als Handhabungsgerät für dreidimensionale Bewegungen von verschlossenen Gefässen verwendet werden kann. Bei dieser zusätzlichen Funktion wird die erfindungsgemässe Vorrichtung derart auf die zu bewegenden Gefässe gefahren, dass keine axiale Anlage an die Schraubkappe erfolgt. Durch Drehen der (beispielsweise vier) Federelemente im Gegenuhrzeigersinn werden diese so an die Schraubkappe angelegt, dass ein 4-Element-Greifer entsteht, um das Gefäss zu transportieren. In a preferred embodiment of the invention, the spring elements are bent at their lower end against the axis of rotation, so that the device can also be used as a handling device for three-dimensional movements of closed vessels in addition to its opening and closing function. With this additional function, the device according to the invention is moved onto the vessels to be moved in such a way that there is no axial contact with the screw cap. By turning the (for example four) spring elements counterclockwise, they are placed on the screw cap so that a 4-element gripper is created to transport the container.

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand der teilweise schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. The invention and further developments of the invention are explained in more detail below on the basis of the partially schematic illustration of an exemplary embodiment.

Es zeigt: It shows:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemässe Vorrichtung. Fig. 1 shows a longitudinal section through the device according to the invention.

Die in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemässe Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Haube 8, welche über den zu öffnenden oder zu ver-schliessenden Drehverschluss, z.B. eine Schraubkappe einer Laborflasche, gestülpt wird und welche an ihrem hinteren, geschlossenen Ende 18 mit einem Antriebsmotor 1 verbunden ist. Die Haube 8 ist mittels einer Halterung 20 an einem zeichnerisch nicht dargestellten, vorzugsweise motorisch betriebenen Roboterarm fixiert, mit welchem die erfindungsgemässe Vorrichtung in allen drei Dimensionen bewegt werden kann. The device according to the invention shown in Fig. 1 essentially consists of a hood 8 which can be opened or closed by means of the twist lock, e.g. a screw cap of a laboratory bottle is put over and which is connected at its rear, closed end 18 to a drive motor 1. The hood 8 is fixed by means of a holder 20 to a preferably motor-operated robot arm, not shown in the drawing, with which the device according to the invention can be moved in all three dimensions.

Der Antriebsmotor 1 ist mittels seiner Welle 11 mit einem in Richtung der Rotationsachse 12 sich ins Innere der Haube 8 erstreckenden Inneneinsatz 2 verbunden und treibt diesen motorisch an. Im Inneren der Haube 8 schliesst sich an den Inneneinsatz 2 ein drehfest, aber axial verschieblich mit diesem verbundener Stempel 4 an, welcher zur axialen Anlage an die Schraubkappe vorgesehen ist und zu diesem Zweck eine Scheibe 6 aus elastischem Material, vorzugsweise einem Kautschuk, trägt. Die elastische Schreibe 6 gestattet eine Anpassung an eine allfällige Wölbung oder andere Unregelmässigkeit der Oberfläche der zu öffnenden Schraubkappe. The drive motor 1 is connected by means of its shaft 11 to an inner insert 2 extending in the direction of the axis of rotation 12 into the interior of the hood 8 and drives it by motor. Inside the hood 8, the inner insert 2 is adjoined by a rotatably but axially displaceably connected stamp 4, which is provided for axial contact with the screw cap and for this purpose carries a washer 6 made of elastic material, preferably a rubber. The elastic pen 6 allows adaptation to any curvature or other irregularity of the surface of the screw cap to be opened.

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4 4th

Die Konstruktion des drehfest, aber axial beweglich angeordneten Stempels 4 wird nachstehend anhand einer bevorzugten Ausführungsform im Detail beschrieben, sie kann jedoch auch mit einer anderen Spindel/Mutter-Kombination realisiert werden. The construction of the rotatably but axially movably arranged punch 4 is described in detail below using a preferred embodiment, but it can also be realized with another spindle / nut combination.

Der Stempel 4 ist fest mit einem axial angeordneten hohlzylindrischen Gewindeeinsatz 5 mit Aussengewinde 15 verbunden. Die Haube 8 weist ihrerseits einen hohlzylindrischen Abschnitt 14 mit Innengewinde 13 auf, in welchem der Gewindeeinsatz 5 mit seinem Aussengewinde 15 drehbar gelagert ist. Schliesslich ist der Stempel 4 fest mit einem parallel zur Rotationsachse 12, aber exzentrisch angeordneten Stift 3 versehen, der mit seinem freien Ende 19 in einer entsprechenden exzentrischen Bohrung 16 des Inneneinsatzes 2 axial beweglich gelagert ist. The stamp 4 is fixedly connected to an axially arranged hollow cylindrical thread insert 5 with an external thread 15. The hood 8 in turn has a hollow cylindrical section 14 with an internal thread 13, in which the threaded insert 5 with its external thread 15 is rotatably mounted. Finally, the plunger 4 is fixedly provided with a pin 3, which is arranged eccentrically to the axis of rotation 12, but which is mounted with its free end 19 axially movably in a corresponding eccentric bore 16 of the inner insert 2.

Wird somit der Antriebsmotor 1 aktiviert, so versetzt die Welle 11 den Inneneinsatz 2 im Gegenuhrzeigersinn in Rotation. Der im Inneneinsatz 2 exzentrisch gelagerte Stift 3 überträgt die Rotation gleichsinnig auf den Stempel 4, der mittels seiner elastischen Scheibe 6 gegen die Schraubkappe 22 axial angepresst ist. Dadurch wird die Schraubkappe ebenfalls im Gegenuhrzeigersinn mitbewegt und öffnet sich dabei. If the drive motor 1 is thus activated, the shaft 11 sets the inner insert 2 in counterclockwise rotation. The pin 3 mounted eccentrically in the inner insert 2 transmits the rotation in the same direction to the punch 4, which is axially pressed against the screw cap 22 by means of its elastic disk 6. This also moves the screw cap counterclockwise and opens it.

Der mit dem Stempel 4 fest verbundene Gewindeeinsatz 5 wird ebenfalls im Gegenuhrzeigersinn rotiert und schraubt sich dabei mit seinem Aussengewinde 15 in das Innengewinde 13 des hohlzylindrischen Abschnitts 14 der Haube 8 nach oben. Das Hochfahren des Gewindeeinsatzes 5 und des fest damit verbundenen Stempels 4 entspricht angenähert dem Hochsteigen der Schraubkappe beim Offnungsvorgang, so dass während der ganzen Öffnungsphase der Stempel 4, bzw. die daran befestigte elastische Scheibe 6 mit angenähert konstanter axialer Kraft gegen die Schraubkappe gepresst wird. Der beim Hochfahren des Gewindeeinsatzes 5 und des Stempels 4 zurückgelegte Weg beträgt bei der hier beschriebenen Ausführungsform etwa 4 mm. The threaded insert 5, which is firmly connected to the punch 4, is also rotated counterclockwise and, with its external thread 15, screws into the internal thread 13 of the hollow cylindrical section 14 of the hood 8. The raising of the threaded insert 5 and the punch 4 firmly connected to it corresponds approximately to the ascending of the screw cap during the opening process, so that the punch 4 or the elastic disk 6 attached to it is pressed against the screw cap with approximately constant axial force during the entire opening phase. The distance traveled when the threaded insert 5 and the punch 4 were raised is approximately 4 mm in the embodiment described here.

Um das Hinunterfallen der geöffneten Schraubkappe zu verhindern ist der Gewindeeinsatz 5 mit mehreren, peripher angeordneten Federelementen 7 zum radialen Fassen der Schraubkappe versehen. Die Federelemente 7 sind auf etwa halber Höhe abgewinkelt und an ihrem unteren Ende gegen die Rotationsachse 12 hin abgebogen. Sie werden von einem Ring 9 aus Kunststoffmaterial umgeben, der mittels eines V-Sicherungsringes 10 fest in der Haube 8 angeordnet ist. Beim Hochfahren des Gewindeeinsatzes 5 kommen die daran befestigten Federelemente 7 zur Anlage an den Ring 9 und werden dadurch mit ihrem freien Ende 17 zur Rotationsachse 12 abgebogen, so dass sie die Schraubkappe radial fassen und vor dem Hinunterfallen sichern. Die Federelemente 7 sind mindestens an den mit der Schraubkappe in Kontakt tretenden Stellen vorzugsweise mit Gummi beschichtet um die Haftreibung zur Schraubkappe zu erhöhen. In order to prevent the opened screw cap from falling down, the threaded insert 5 is provided with a plurality of peripherally arranged spring elements 7 for grasping the screw cap radially. The spring elements 7 are angled to approximately half the height and are bent at their lower end against the axis of rotation 12. They are surrounded by a ring 9 made of plastic material, which is fixed in the hood 8 by means of a V-locking ring 10. When the threaded insert 5 is raised, the spring elements 7 attached to it come into contact with the ring 9 and are thereby bent with their free end 17 to the axis of rotation 12, so that they grip the screw cap radially and prevent it from falling down. The spring elements 7 are preferably coated with rubber at least at the points that come into contact with the screw cap in order to increase the static friction with the screw cap.

Nach Vollendung des Öffnungsvorganges kann somit die Haube 8 vom geöffneten Gefäss weggefahren werden, wobei die Federelemente 7 die Schraubkappe sicher festhalten. After completion of the opening process, the hood 8 can thus be moved away from the opened vessel, the spring elements 7 securely holding the screw cap.

Beim Verschliessen des Gefässes wird die Haube 8 wieder auf das geöffnete Gefäss zurückgefahren. Der Stempel 4 und damit auch der Gewindeeinsatz 5 werden nun im Uhrzeigersinn gedreht. Dadurch wird die Schraubkappe ständig auf das Gefäss angepresst und somit zugedreht. Die Federelemente 7 werden dabei gleichzeitig mit dem Gewindeeinsatz 5 wieder nach unten bewegt und aus den Bereich des Ringes 9 entfernt, so dass sie ihre ursprüngliche Lage einnehmen können und die aufgeschraubte Schraubkappe freigeben. When the vessel is closed, the hood 8 is moved back onto the opened vessel. The punch 4 and thus also the threaded insert 5 are now turned clockwise. As a result, the screw cap is constantly pressed onto the vessel and thus closed. The spring elements 7 are moved downward simultaneously with the threaded insert 5 and removed from the area of the ring 9 so that they can assume their original position and release the screwed-on screw cap.

Die softwaremässige Motorsteuerung erfolgt zweckmässigerweise je nach Grösse der Schraubkappe. Beim Aufdrehvorgang wird die erfindungsgemässe Vorrichtung in Richtung der Rotationsachse 12 manuell oder motorisch auf das zu öffnende Gefäss gefahren. Erreicht die Vorrichtung das Gefäss, wird sie in der vertikalen Position festgehalten. Bei Schraubkappen mit einem ungefähren Durchmesser von 30 mm wird nun die Vorrichtung in Richtung der Rotationsachse 12 einige Schritte nach unten gefahren und der Antriebsmotor 1 im Gegenuhrzeigersinn betätigt, um die Schraubkappe aufzudrehen. Bei Schraubkappen mit einem geringeren Durchmesser (d.h. unter 30 mm) wird die Vorrichtung in Richtung der Rotationsachse 12 einige mm nach oben gefahren, der Antriebsmotor 1 im Gegenuhrzeigersinn betätigt, und die Federelemente 7 vorgespannt. Die Vorrichtung wird nun in Richtung der Rotationsachse 12 auf die Andrückposition gefahren und der Antriebsmotor 1 wiederum im Gegenuhrzeigersinn betätigt, um die Schraubkappe aufzudrehen. The software-based motor control is expediently carried out depending on the size of the screw cap. During the unscrewing process, the device according to the invention is moved manually or by motor onto the vessel to be opened in the direction of the axis of rotation 12. When the device reaches the vessel, it is held in the vertical position. In the case of screw caps with an approximate diameter of 30 mm, the device is now moved down a few steps in the direction of the axis of rotation 12 and the drive motor 1 is actuated counterclockwise in order to unscrew the screw cap. In the case of screw caps with a smaller diameter (i.e. less than 30 mm), the device is moved up a few mm in the direction of the axis of rotation 12, the drive motor 1 is actuated counterclockwise, and the spring elements 7 are preloaded. The device is now moved in the direction of the axis of rotation 12 to the pressing position and the drive motor 1 is actuated again counterclockwise in order to unscrew the screw cap.

Einer der wesentlichen Vorteile der Erfindung besteht in ihrer automatischen Anpassbarkeit an verschiedene Schraubkappendurchmesser, welche für die hier beschriebene Ausführungsform in einem Bereich von 10 bis 31 mm liegen können. One of the main advantages of the invention is its automatic adaptability to different screw cap diameters, which for the embodiment described here can be in a range from 10 to 31 mm.

Ein weiterer Vorteil liegt in den (im Vergleich zu Geräten gemäss dem Stand der Technik) geringen Aussenabmessungen, welche es gestatten auch kleine Gefässe relativ dicht auf der Arbeitsfläche zu packen. Another advantage lies in the (compared to devices according to the prior art) small outer dimensions, which also allow small vessels to be packed relatively close to the work surface.

Claims

1. Device for opening and closing twist locks with a hood (8) provided for slipping onto the twist lock, which is connected at its rear, closed end (18) to a drive motor (1), which by means of its shaft (11) is in Direction of the axis of rotation (12) drives into the interior of the hood (8) extending inner insert (2), characterized in that in the interior of the hood (8) a non-rotatably but axially displaceably connected stamp (4) with the inner insert (2) axial contact with the opening or closing twist lock is provided.

2. Device according to claim 1, characterized in that

A) the stamp (4) with an axially arranged hollow cylindrical threaded insert (5)

External thread (15) is connected;

B) the hood (8) has a hollow cylindrical

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has a cut (14) with an internal thread (13), in which the threaded insert (5) with an external thread (15) is rotatably mounted; and C) the punch (4) is fixedly provided with a pin (3), which is arranged eccentrically to the axis of rotation (12) but is eccentrically mounted with its free end in a corresponding eccentric bore (16) of the inner insert (2) .

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the stamp (4) with a disc (6) made of elastic material, preferably a rubber material, is covered.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the threaded insert (5) is provided with a plurality of peripherally arranged spring elements (7) for the radial gripping of the twist lock.

5. The device according to claim 4, characterized in that the spring elements (7) are bent at their lower end against the axis of rotation (12).

6. The device according to claim 4 or 5, characterized in that the spring elements (7) by a in the hood (8) fixedly arranged ring (9) are surrounded.

7. Device according to one of claims 1 to

6, characterized in that it has a holder (20) for fixing to a, preferably motor-operated, robot arm.

8. Device according to one of claims 1 to

7, characterized in that the drive motor (1) is computer controlled.

9. Device according to one of claims 1 to

8, characterized in that the drive motor (1) has an encoder.

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