CN101351340B - 用于在罐体上数字化印刷的心轴及其定位和控制方法 - Google Patents

用于在罐体上数字化印刷的心轴及其定位和控制方法 Download PDF

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Abstract

公开了一种用于设置作为饮料罐的旋转对称的中空构件的方法，其中所述饮料罐一体包括本体和底部。本发明的目的是传递心轴相对于中空构件的运动的准确的连接和精确的控制。所述目的通过多个夹持区段(2；2a、2b、2c)实现，所述夹持区段形成向外朝向的圆柱形夹持区域(16)，从而夹持所述中空构件的内侧表面。各夹持区段以径向可移动的方式被引导。设置在所述心轴(1)内的力传递机构(10、13)被用于同步地控制夹持区段(2)的径向运动，从而通过夹持装置被夹持的中空构件可以以受到控制的方式被准确地移动。

Description

用于在罐体上数字化印刷的心轴及其定位和控制方法
技术领域
提出了用于接收并准确地固定中空体以便实现受到控制的精确移动的方法和夹持心轴。也就是说，提出了中空体的位置可以被精确地定位成，在中空体的外侧表面上的数字化印刷(digital printing)可以较高精确程度地实现。数字化印刷替代中空体的外侧的着色和装潢，其中这迄今通过印刷橡皮布(printing blanket)方法被施加。 
本发明涉及用于旋转对称的中空体的圆柱形夹持装置，尤其是用于包括罐体和其上一体形成的底部的罐或桶(听)，其大体上具有圆顶形向内弯曲的底部。 
背景技术
已知的是，为了加工(处理)尤其是为了在这种中空体的外侧表面上印刷或装潢，形式为中空体的旋转的准确控制的、几乎步进的运动对于“加工”外侧表面的操作的准确性和可靠性而言是极其重要的，见对应的美国专利公开文献US-A 6767357(Joe Finan)，其涉及印刷操作，但未提出关于夹持装置的更加详细的信息。 
美国专利公开文献US-A 3960073(Rush)公开了一种用于罐的装潢装置或其一体包括罐体和底部，其具有用于罐的多个同样的夹持心轴。每个夹持心轴包括具有圆柱形外侧表面的多个夹持区段，所述夹持区段通过对应的径向引导销被同步径向可移动地引导，并且通过设置在销上的弹簧沿径向收回位置的方向被推压。 
在心轴的内部中设置控制的轴向移动轴，所述轴的轴向运动借助于所述轴上的第一倾斜表面以及对应的第二倾斜表面被转换成夹持区段的径向运动。倾斜表面连接至夹持区段。轴的轴向移动通过机械控制元件被实现，其中所述机械控制元件安置在心轴的外侧并借助于合适的中间元件连接至所述轴。多个导管在心轴的端面开设，所述导管的另一端连接至(压力或真空)源，从而将罐保持在夹持心轴上的轴向位置或然而从夹持心轴排出罐。夹持心轴的夹持功能独立地被实现 并且以纯机械的方式被控制。为此目的，需要彼此匹配的较大量的相互共操作的单个部件，并且压力(增压或过压力)在这方面并不成为控制部分。 
发明内容
本发明的技术目的是，在加工、涂覆、尤其还有在中空体的外侧表面上印刷的情况中，甚至利用旋转和处理和/或中空体改变的较高速度实现夹持的中空体的外侧表面的处理的准确性和可靠性。 
该目的通过夹持装置被实现，其中所述夹持装置形式为“夹持杆”(也被称为夹持心轴)，其具有根据本发明特征的结构，可选地借助于本发明提出的方法。在说明书中提出了其它的夹持心轴。 
所要求保护的圆柱形夹持装置具有非常简单的结构。其包括仅仅相对少的部件，所述各部件非常迅速和准确地共操作。由可移动部件所覆盖的必要距离是较短的。尤其，这些部件的控制借助于减压和增压以非常简单和可靠的方式操作。 
中空体在较大的区域内并稳固而小心地通过圆柱形夹持装置的夹持区段被抓持。这可设置用于精确控制的、大体步进的运动，尤其形式为抓持的中空体的旋转。这是中空体的外侧表面的可靠的处理尤其是其上印刷的基础。 
夹持与保持力从中空体尤其是罐的内部同步地(均匀地)操作，并且因而利用对应的径向压力，心轴与罐成为一体，以形成运动单元，所述运动单元的运动可控制具有非常高的准确度。减小罐的永久变形的任何危险，这种危险在罐从外侧或仅在端部被保持时出现。 
用于夹持元件的受控制的运动的各部件和装置定位在夹持心轴的内部。 
中空体上的减压和连接相对于简化、所涉及的时间量和效果而言是特别有利的。一方面，心轴内部的减压或增压的施加和控制是可行的，而不涉及高度的复杂性和费用，并具有较大程度的准确性并以较高的速度。另一方面，同时，中空体以没有附加装置的方式螺合到心轴上或从心轴上排出。 
在这方面，中空体的底部与心轴的自由端部一起用作为一种阀元 件，所述阀元件自动地提供成，在所述罐螺合到心轴上时，借助于减压，底部抵靠着心轴的端部，并且减压操作成径向向外移动夹持区段，因而它们在压力的作用下抵靠着罐的内壁。 
所要求保护的方法、即“一体包括”本体部分和底部的旋转对称的中空体的准确定位和受控制的优选精确步进移动的方法通过所实现的精确的夹持动作被实现，其中所述中空体尤其为饮料罐，包括向内弯曲的底部(在底部区域内没有折缝)。这涉及中空体的准确的固定，而没有中空体的损害或变形的危险。 
夹持动作的准确性被解释成，传递运动的同义的准确性也因而可以被获得，在这种情况中也可被称为“适于数字化印刷”。 
夹持装置的停止位置(resting position)通过返回力被实现。所述返回力将力传递装置拉回到停止位置。这在任何情况中适于补偿中空体的波动直径，其中所述中空体可由于它们的波动的直径被推压在心轴上。 
作为具有薄壁的中空体的实施例，将力连接至被抽吸就位并保持就位的罐被优选改进成，夹持心轴具有端面，所述端面适于至少轴向孔的出口的区域内的罐底部的形状。向内指向的、圆顶形弯曲(在罐的情况中)是沿轴向向内的圆顶形弯曲(在夹持心轴的情况中)。 
夹持心轴具有轴，所述轴支承在夹持心轴外侧与多个相同心轴一起支承在分度步进方式旋转的承载头中。在轴端部上设置专用的、可控制的驱动器，所述驱动器步进操作。轴的轴向孔可控制地连接至高压或低压源。两种压力相对于正常环境压力被测量。 
附图说明
参照示意性附图通过多个实施例此后将非常详细(补充的和解释的)说明本发明，其中： 
图1示出了根据本发明第一实施例的夹持心轴形式的夹持装置1的透视图； 
图2示意性示出了较大比例的夹持心轴的侧视图； 
图3示出了夹持心轴的示意性纵向剖视图；并且 
图4示出了与图3类似但功能相同且大比例的夹持心轴的剖视图； 罐底部示意性示出抵靠着端面7b。 
具体实施方式
夹持心轴1形式的夹持装置的实际夹持表面16通过多个优选相同的夹持区段2a、2b、2c等(也由附图标记2简称)形成，它们每个具有作为夹持表面部分的对应的部分圆柱形外侧表面，并因而连接一起形成圆柱形夹持表面16。各夹持区段实际上在夹持装置1的整个长度内延伸，并且在夹持装置的主体上沿径向可移动地被引导。 
一个实施例是与夹持区段2a相连的夹持表面部分2a′。相应的结构也应用于夹持区段2c和夹持表面部分2c′。 
主体包括中央轴3，所述中央轴在夹持装置的整个长度内延伸并超过夹持装置的一端，并且在所述中央轴上以合适的轴向间隔固定两个端壁元件6和7，在端壁元件6与7之间延伸夹持元件2。 
夹持心轴1(为了简化也称为“心轴”1)的自由端部f处的端壁元件7具有圆柱形壁11，所述圆柱形壁沿轴向延伸一定距离进入心轴的内部中。轴线100表明了夹持装置的轴向以及中心。 
轴3具有通过其的轴向开口，例如形式为孔4，其末端与轴3的自由端部5和端壁元件7的外侧表面7a平齐。在离端部5的一定轴向距离处并在圆柱形壁11的区域内，轴具有径向开口，例如孔21，其与轴向孔4连通。盘形壁10布置成稍微进一步沿轴向朝向心轴的内部并轴向受限地在轴3上移动，其中所述盘形壁借助于环形部分12抵靠着圆柱形壁11密封地并滑动地被引导。 
旋转对称控制或致动部分13固定地连接至盘形壁部分10。在中央圆柱形开口中，壁具有平坦滑动支承部，其在轴3上沿轴向可移动。 
夹持装置1通过轴3被承载，其中所述轴在所述夹持心轴外侧与多个相同的心轴一起支承在以步进方式可旋转的承载头内(这在图1中的右侧可见)。在轴的端部上设置专用的、可控制的驱动器，其步进操作但是在此并未示出。轴的轴向孔4可控制地连接至高压或低压源(未示出)。两种压力相对于正常的大气压力被测量。增压被用于释放夹持的罐。减压被用于吸在罐上并夹持罐。 
夹持心轴的主体的端壁元件7与盘形壁10的圆柱形壁11一起形 成用于压力或(相对于大气压力)减压的室9。控制部分13沿轴向安置在压力室9的外侧，但是与盘形壁10一起形成力传递装置，如以下详细所述。 
控制部分13(也称为致动部分)具有轴向开口，例如形式为孔13a，其直径14可观察到大于轴3的外径d3。借助于插入的支承套20和20′，控制部分13在轴上沿轴向可移动地被引导，并且因而本身承载并引导壁10，其作为盘形第一控制部分10。 
第二控制部分1 3具有外侧表面，所述外侧表面以视觉上圆锥形的结构沿轴向延伸。 
如图3所示，夹持区段2在它们的内侧上具有对应的表面17，也就是说，所述表面是圆锥形的、与表面19平行，作为夹持区段的内侧表面。如图所示，该表面还设置在单独的元件15上，然而，所述单独的元件固定地连接至夹持区段。每个这些夹持楔形部15与对应的夹持区段相连。也就是说，夹持楔形部15a与夹持区段2a相连，而夹持楔形部15c与夹持区段2c相连。附图标记15代表所有夹持楔形部(夹持元件)，而附图标记2代表所有夹持区段2a、2b、2c(等)。 
在相互相对的表面17与19之间的圆锥形中间空间内设置对应的支承与力传递元件18，其固定地连接至两个部分2或13中的一个。如果表面19沿周向是连续的，则表面17包括由各区段2a、2b、2c或由夹持楔形部15a、15c预确定的区段。然后，例如，夹持楔形部15c具有圆锥形延伸的区段表面15c′，所述表面形成圆锥形内侧表面17的一部分。 
借助于用于夹持动作的减压并借助于用于释放夹持作用的增压产生夹持区段2的径向移动。这两种压力可借助于轴3的轴向孔4操作(通过其被供应或排出)。用于对应的压力的产生压力的装置并未示出。 
这两种压力被用于将包括底部和本体部分的旋转对称的中空体、例如饮料罐沿轴向安装到心轴上，并且从心轴将其排出。在这种情况中，罐底部与端壁元件7的外侧表面一起被使用，从而仅仅在罐合适地螺合在心轴上处于轴向最终(完成)位置时自动地触发夹持区段2 的夹持运动并仅仅在夹持区段已经合适地释放罐时开始排出操作。 
端壁元件7的前外侧表面7a构造成，由于罐底部与其抵靠，其具有直线形式或区域形式的环形接触部，所述接触部防止空气从外部通过在孔4中的减压被吸入，从而现在减压借助于径向孔21和室9作用在盘形壁10上，并将其与控制部分13一起朝向图3中的左侧移动。 
在控制部分的轴向前进运动之后，所有夹持区段2借助于共操作的圆锥形表面径向向外移动。因此，控制部分共同地并同步向外地致动夹持区段2a、2b、2c(等)。因此所述控制部分还可以被称为致动部分13。 
如果并未示出但大体已知的中空体的圆顶形底部与夹持心轴的端部的形状匹配，则获得良好的连接效果。该端部是前端壁元件的前外侧表面。凹形/凸形适应性结构是合适的。 
在这方面，作为实施例，图3示出了平坦的端面7a，其边缘具有位于端壁元件7上的周向延伸的倒角7b。轴3中的孔4的直径小于中空体的圆顶形向内弯曲的底部的从前侧覆盖其端部的中央部分，从而在中空体被吸力作用在夹持心轴上时，至少在轴向细长的连续孔的前侧圆形边缘处实现密封作用。 
中空体的端壁7a的至少内侧区域(朝向右向内弯曲)和朝向右向外弯曲的底部的上述凸形/凹形适应性结构并未单独在图3中示出，而这对本领域技术人员通过本说明书是明显的。在这方面，周向延伸的倒角7b附加地用于在中空体被推压在夹持装置上时更好地适应中空体的初始移动，并且避免夹持在心轴上的罐的内部空间中的尖锐的边缘。 
在中空体将从夹持心轴1释放时，压缩空气借助于轴向孔4通到室9内。所述压缩空气使得作为调节装置的第一/第二控制部分10和13沿轴向朝向轴的端部(朝向右侧)移动并释放夹持区段2的保持力。在保持力结束时，压缩空气借助于孔4的前侧端部作用在中空体的底部上，并因而将所述中空体从心轴排出。 
通过弹簧40可实现控制装置10/13的返回运动。所述弹簧安置在控制部分13与端壁元件6之间。所述弹簧设置成，在中空体已经从夹 持心轴释放之后，控制部分13移动到停止位置，也被称为中立位置，并且并不保持在作为轴向中间位置的未限定的轴向定位状态中。在这种情况中，下一个中空体可令人满意地沿轴向推压到夹持心轴上。 
由误差所造成的中空体中的直径波动被补偿。 
图4示出功能类似的情况。其说明来自于图3，其中示出了密封地抵靠着轴3中的长孔4的前侧开口的罐底部。因为端壁元件7的前外侧表面7a与同其抵靠的罐底部密封接触并且这样由于在孔4内施加的减压而防止空气从外侧被吸入时，减压Px现在借助于径向孔21施加到室9内并施加在朝向左侧移动的控制装置10/13上。在控制装置10/13的轴向前进运动的情况中，所有夹持区段2借助于共操作的圆锥形表面17/19共同地同步径向向外移动。中空体的机械支撑因而仅仅在轴向抽吸运动被完成时开始。这本身以交错的过程实现，并且不造成将被测量的任何重要的死区时间或必要性。该过程涉及一种气动控制下的夹持操作的调节。 
在图4中如果中空体还从夹持心轴1被释放，则压缩空气借助于轴向孔4被通入室9内。这使得控制装置10/13朝向轴端部(朝向右侧)沿轴向移动，并通过其同步向内移动而释放夹持区段2的保持力。在罐壁(未示出)上的该径向保持力结束时，压缩空气从示意性示出的底部也作用在罐本身上，并将其从心轴排出。 
支撑操作的过程在图4中借助于带圈的附图标记(1)至(3)功能性被示出。 
(0)吸上/密封 
(1)室9的排空 
(2)控制装置10/13的轴向移动 
(3)夹持区段2/15的径向扩张 
这种结构是非常简单的结构，但是极其准确地操作。中空体在较大的区域上从外部并通过夹持区段稳固且小心地从外部被接合和保持。由心轴的可移动部分所覆盖的必要的距离是较短的。借助于减压和增压的控制是简单和可靠的，尤其是在轴向吸上中空体的操作的结束与夹持区段的径向夹持的开始自动相连的方面。 
在夹持位置，中空体和心轴形成功能单元，所述功能单元可通过轴3的受控制的运动而沿任何方向、以任何步进距离并以任何步进速度可靠地移动。这主要涉及用于在中空体的外侧表面上处理的旋转运动，例如在位置高度准确控制的施加过程中在外侧表面上印刷或涂覆。 

Claims (18)

1.一种用于旋转对称的中空体的夹持心轴，所述夹持心轴包括设有轴向孔(4)的轴(3)；并且所述夹持心轴还包括：
多个夹持区段(2；2a、2b、2c)，所述夹持区段形成向外的圆柱形夹持表面(16)，以便负压致动地接合在所述中空体的内侧表面上，
其中，所述各夹持区段(2；2a、2b、2c)径向可移动地被引导；
在所述夹持心轴(1)的内部中设置的力传递装置，
所述力传递装置通过经由所述轴向孔(4)供应的负压被致动用于夹持，并且
所述力传递装置控制所有夹持区段(2；2a、2b、2c)的同步径向移动；
所述夹持心轴适用于实现所述待夹持的中空体的负压致动的固定，从而实现所夹持的中空体的受到控制的精确移动。
2.根据权利要求1所述的用于旋转对称的中空体的夹持心轴，其中
形成所述向外的圆柱形夹持表面(16)的多个夹持区段(2；2a、2b、2c)在所述中空体的内侧表面上接合；
在所述夹持心轴的内部中设置的所述力传递装置为了将所有夹持区段(2；2a、2b、2c)从所述中空体的内侧表面释放能够通过经由所述轴向孔(4)供应的过压被致动，并且控制所有夹持区段(2；2a、2b、2c)的同步径向移动；
所述夹持心轴适用于所夹持的中空体的过压致动的释放，以便实现从所述夹持心轴的受到控制的精确移动。
3.根据权利要求1所述的夹持心轴，其特征在于，不同压力的用于进行控制的具体类型的压力还在用于将所述中空体施加至所述夹持心轴或者用于从所述夹持心轴(1)排开所述中空体的每个情况中实现。
4.根据权利要求1所述的夹持心轴，其特征在于，具有可驱动旋转的轴(3)的主体设有在所述轴的自由端面(5)中开设的轴向孔(4)；以及两个端面壁元件(6、7)，所述端面壁元件以一轴向间隔固定设置在所述轴上，并且，在心轴的操作中朝向所述中空体的底部的所述端面壁元件(7)利用其轴向外侧表面(7a)与所述轴(3)的端面(5)平齐，所述端面适合于所述中空体的底部的形状。
5.根据权利要求4所述的夹持心轴，其特征在于，所述力传递装置的旋转对称的控制部分(13)在所述可驱动的轴(3)上沿轴向可移动地被引导，所述控制部分的外周表面(19)沿轴向以圆锥形的方式延伸，并且根据所述控制部分(13)在所述轴(3)上的相对轴向运动，将该运动转换成所述夹持区段(2)的相应的径向同步调整运动。
6.根据权利要求5所述的夹持心轴，其特征在于，所述控制部分(13)利用其一个端面侧与盘形驱动部分(10)固定相连，其中所述盘形驱动部分在所述主体内沿轴向可移动地被引导，所述盘形驱动部分(10)反过来可通过压缩空气或负压被控制作用。
7.根据权利要求6所述的夹持心轴，其特征在于，所述盘形驱动部分(10)形成压力室(9)的可移动边界壁，所述压力室在另一侧由端面壁(7)限定，所述端面壁在室(11)中被扩大并在操作的过程中朝向所述中空体的底部，所述压力室(9)经由所述轴(3)的径向孔(21)连接至所述轴的轴向孔(4)。
8.根据权利要求1至7任一所述的夹持心轴，其特征在于，所述轴(3)在所述夹持心轴(1)的外侧与多个同样的心轴一起支承在以分度步进的方式可旋转的承载头中，而所述轴的端部设有单独的、可控制的、步进操作的驱动器，并且所述轴的轴向孔(4)可控制地连接至高压源或低压源。
9.根据权利要求5至7任一所述的夹持心轴，其特征在于，所述控制部分(13)借助于在所述轴(3)上设置的滑动件(20)可移动地被引导。
10.根据权利要求5至7任一所述的夹持心轴，其特征在于，
(i)每个夹持区段(2a、2b、2c)的内侧上具有内侧表面(17)，所述内侧表面沿轴向是圆锥形的或者固定连接至具有这种内侧表面的夹持部分(15a、15c)，所述圆锥形内侧表面(17)与所述控制部分(13)的圆锥形外侧表面(19)平行且与其间隔地延伸；
(ii)每个夹持区段(2a、2b；…)在圆锥形内侧表面(17)的区域内固定连接至滑动部分(18)，所述滑动部分(18)相对于所述圆锥形外侧表面(19)滑动。
11.根据权利要求1至7任一所述的夹持心轴，其特征在于，所述力传递装置的控制部分(13)通过返回装置(40)被加压，所述返回装置施加轴向力，所述轴向力从所述中空本体或从所述夹持心轴(1)的端面轴向向后离开。
12.根据权利要求1或2所述的夹持心轴，其特征在于，所述旋转对称的中空体是一体包括本体和底部的饮料罐。
13.一种旋转对称的中空体的准确定位和受控制的精确运动方法，其中所述中空体由本体和底部一体形成，该方法借助于用于每个所述中空体的以控制方式移动的夹持心轴，在所述方法中：
具体的中空体经由负压被施加至所述夹持心轴(2)并轴向定位在其上；
所述中空体通过同一负压同步地在夹持区段(2a、2b)的径向由内向外作用的压力的作用下被夹持，从而与所述夹持心轴形成一运动单元。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，包括心轴和中空体的所述运动单元借助于压缩空气被释放，并且所述中空体通过同一压缩空气从所述夹持心轴沿轴向被取出。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，控制部分(13)作为力传递装置通过返回装置(40)被加压，所述返回装置施加轴向力，所述轴向力从所述中空体或从所述夹持心轴(1)的端面轴向向后离开。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述返回装置是弹簧，所述弹簧在所述控制部分(13)的收回停止位置中被预加载。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其特征在于，所述控制部分(13)通过轴向力被返回到中立的停止位置，其中所述轴向力在中空体从夹持心轴相应取出之后被加载，其中所述中立的停止位置被定位成甚至直径不同的中空体也可通过夹持心轴被轴向接收在所述控制部分(13)的停止位置中。
18.根据权利要求13所述的夹持心轴，其特征在于，所述精确移动以步进的方式实现。
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