CN104444981A - 直接驱动的回转机 - Google Patents

Abstract

一种回转机，特别是容器处理机，其包括转动部和固定部，该转动部包括几个处理站，其特征在于，所述转动部和所述固定部被实施成它们共同形成所述回转机的驱动，所述转动部形成电动马达的转子且所述固定部形成电动马达的定子。

Description

直接驱动的回转机

技术领域

本发明涉及一种回转机，特别涉及回转机的驱动。

背景技术

回转机(例如饮料加工工业中的回转机)是广为人知的。例如，存在实施为回转机且因此可连续操作和/或非连续操作的、用于处理容器的拉伸吹塑成型机或者贴标机以及直接打印机。通常通过滚珠轴承旋转底盘(ball bearingslewing rim)实现各回转机的回转部或转动部之间的连接。滚珠轴承旋转底盘包括齿连接(toothing)，从而例如可以通过小齿轮(pinion)建立到伺服马达的连接，之后将驱动相应的转盘(carousel)。然而，由于在很多情况下使用非常复杂的传动系统，并且对于转盘来说，有时甚至设置多个用于驱动的伺服马达，因此特别是由于齿轮齿隙可能会产生错位。这使得特别是在容器的贴标和打印期间难以满足高精度需求。此外，其中引导转盘的轴承的润滑以及齿连接的润滑非常复杂，且需要用于容纳整个驱动系统的大的安装空间。

发明内容

发明要解决的问题

因此，从现有技术出发，本发明的目的在于提供一种用于回转机的精密且同时高柔性的驱动系统。

用于解决问题的方案

根据本发明，通过根据方案1的回转机实现该目的。在从属方案2-14中给出了本发明的有利的其他展开。

根据本发明的回转机的特征在于：所述转动部和所述固定部被实施成它们共同形成所述回转机的驱动(驱动部)，所述转动部形成电动马达的转子，且所述固定部形成电动马达的定子。利用这种直接驱动(直接驱动器)，容器处理器或者回转机的转动部的驱动可以以技术上简单的方式实现，且可消除需要特别维护的传动装置。此外，可以更精密地调整转动，因此明显地提高了获得的处理结果。

在上述实施方式中，定子是支撑回转机的构造的一部分。根据其他的实施方式，定子可因此被配置到更内侧，更靠近回转机的中心轴线，因此与支撑回转机的构造分离的设置。其次，本实施方式中的支撑构造优选布置在径向外侧-即径向上比定子远离回转机的中心轴线。该支撑回转机的构造可等同地被实施成中空圆筒，或者其可被实施成围绕回转机的中心轴线配置的单个段/支撑件。由于在这种情况下的定子不再具有支撑功能，因此其更容易例如通过转子从上方被移除，特别地，定子的整个构造可被实施成更轻。此处，特别有利的是定子具有多部分设计，从而不需要太费力就可实现定子的各个部分的移除。

然而，在另一个实施方式中，还可将支撑回转机的构造设置到更靠近回转机的中心轴线的内侧，由此与定子分离地设置。其次，在该实施方式中，定子优选配置于相同的位置。其次，在该实施方式中，定子优选配置于径向外侧-即径向上比支撑回转机的构造更远离回转机的中心轴线。支撑回转机的构造可等同地被实施为中空圆筒，或者其可被实施为围绕回转机的中心轴线配置的单个段/支撑件。由于在这种情况下定子不再具有支撑功能，因此其更容易例如通过转子从上方被移除，特别地，定子的整个构造可被实施成更轻。此处，特别有利的是定子具有多部分设计，从而不需要太费力就可实现定子的各个部分的移除。

在一个实施方式中，固定部和转动部均包括形成为圆筒形的圆筒形区域，该圆筒形区域被实施成彼此接合，圆筒形区域中的固定部包括至少一个电磁体，圆筒形区域中的转动部包括至少一个磁体。通过选择相应的圆筒形区域的尺寸，一方面可以实现(两个)圆筒形区域的尺寸之间的理想比率，另一方面可以实现回转机转动时可获得的定位精度。

此外，转动部可通过轴承连接于固定部，轴承是或者包括薄壁轴承、滚丝轴承(wire bearing)、优选无间隙的预张轴承或者没有任何轴承圈的四点力矩轴承元件。根据这些实施方式中的一些实施方式的轴承的实施方式实现了相应的优点。可以使用需要润滑剂的轴承或者无需润滑剂的轴承。

用于向电磁体供电的电力供给件可在固定部中被引导至电磁体。因此，电力供给件可被引导通过回转机且因此不受环境-例如湿气影响。

根据回转机的一个实施方式，电磁体被实施为围绕定子的整个外周延伸的线圈。尽管所述线圈可能由此是非常大的组件，但是由于整个线圈可作为一个组件被移除，因此在故障的情况下，线圈可相对容易地被替换。

根据回转机的一个实施方式，电磁体由至少一个局部段构成，其中可在定子的整个外周实施多个单独局部段。各个段的电连接例如可通过插塞连接器实现。由于各个段可在径向上朝向外侧被移除，因此在故障的情况下，替换相对容易。

在一个实施方式中，回转机的特征在于：所述转动部包括盖，所述盖至少延伸过所述磁体，且至少部分地将所述圆筒形区域与周围区域隔绝。因此可确保轴承和电动组件均不受环境影响，且进行维护和清洁操作的频率势必更小。

在另一个实施方式中，设置轴端编码器，所述轴端编码器适于测量所述回转机的所述转动部处的速度和/或转动速度和/或转动位置。由于所述轴端编码器可直接测量转动部的速度或转动速度，因此相对于现有技术已知的测量方法，产生了更精密的速度测定和位置测定。

在一个有利的其他展开中，设置润滑管线，其连接于轴承且适于向轴承供给润滑剂。因此确保了轴承处的磨损尽可能最小。

在回转机的一个实施方式中，圆筒形区域被实施为中空圆筒套。以这种方式，可以实现经济且明显较轻的回转机构造。

有利的是提供冷却单元，该冷却单元适于利用冷却介质通过热交换冷却轴承和/或电磁体和/或磁体。如果定子和转子均被一直冷却，且如果轴承也被冷却，则可以避免始终恒定温度导致的各个组件的不期望的故障或磨损或破坏。

冷却介质可以为气体或液体。尽管气体冷却便宜且并不非常容易失效，但是由于液体的高热容和较好的热交换，因此液体冷却具有可实现更有效冷却的优点。

此外，还可设置被动冷却，例如冷却肋/叶片-即几何形状具有大表面和通过对流和/或辐射冷却的良好热导材料。

此外，回转机的特征可在于：转动部的圆筒形区域包括圆盘，在该圆盘上配置至少一个磁体。在该实施方式中，可减小转动部的圆筒形区域的整个尺寸，且转动部可例如被载置于固定部上。可通过相应的轴承实现转子的所需要的可转动的轴承。

在回转机的一个实施方式中，转动部被实施成与固定部接合，或者固定部被实施成与转动部接合。

根据一个实施方式，回转机可以是贴标机、拉伸吹塑成型机、直接打印机、或者灌装机。这些可以是生产容器(预制体注射成型机)并处理容器的机器。作为这种机器的其中一个的回转机的实施方式允许在容器的相应的制造和处理步骤中受益于上述优点。

附图说明

图1a和1b：根据本发明的回转机(特别是定子和转子)的示意图。

图2：定子和转子之间的连接的示意图。

图3：根据其他实施方式的回转机的示意图。

具体实施方式

图1a示出了根据本发明的回转机100。其包括固定部101和转动部102。典型地，容器处理站或容器夹持站或者用于固定容器的元件或者容器传输元件被配置在转动部102上。根据回转机100的实施方式，这些可以极其不同。作为示例，直接打印机中的转动部包括几个容器处理站或容器夹持站。后者例如可包括各自的回转盘和与其相关的打印模块。取决于回转机的设计，可在回转机的固定部101处配置其他组件，例如储墨盒、贴标或打印单元等。此处，已知可取决于容器处理机的类型的各种不同实施方式。

基本上，固定部101和转动部102通过轴承互连，从而转动部102载置于固定部101。之后通过相应的驱动单元，可使得转动部102相对于固定部101转动。

图1示出了根据本发明的固定部101和转动部102的设计。根据本发明，回转机的固定部形成定子，且回转机的转动部102形成电动马达的转子。这例如通过在定子101中配置电磁体实现，这些电磁体可通过相应控制产生电磁交变场。在转动部102中设置磁体。通过定子中的电磁体和转子102中的磁体之间的电磁相互作用，从而使得转子102相对于定子101转动。此处，有利的是，可去除任何其他齿轮或传动装置，且可通过改变供给至定子101中的电磁体的电力直接实现转子102(等同于转动部102)的速度或转动速度。由于电磁力的传输与直接物理接触无关，因此定子和转子中的电磁体和磁体在原理上可以按需配置。因此，电磁体和磁体不必须直接彼此相邻配置。然而，可能有利的是，将这些组件配置成尽可能离轴承近，在该轴承中，围绕定子101引导转子102。轴承103可具有多种不同的设计。有利地，轴承被实施为薄壁轴承(thin section bearing)。等同地，可使用优选无间隙(backlash)的预张轴承(pretensioned bearing)或者滚丝轴承(wire bearing)。没有任何轴承圈的四点力矩轴承元件是特别有利的。这里，轴承的内圈和外圈通过辊体-特别是滚珠分离。在这种情况下，为这些滚珠设置四个分离轨道，可在该四个轨道中引导这些滚珠。由于该具有滚珠的轴承，使得由于产生较少磨损，因此特别优选使用这种四点力矩轴承元件。

如图1b所示，定子101和转子102均被实施为至少局部圆筒形组件或者被实施为包括圆筒形区域的组件。如图1b所示，在一个实施方式中，所述组件直接彼此接合。因此，由于此处定子101的外表面和转子102的内表面(对应的表面区域)确保限制的自由运动，因此设置了轴承103以外的其他固定(additional fixing beyond the bearing)。此外，该实施方式可有利地用于防止该直接驱动的敏感组件(特别是电磁体)受到不利环境-例如湿气影响。这里，在图1所示的实施方式中围绕定子101实施夹持的转子102被用作相应的屏蔽。转子102还可被实施成其与定子101接合。

然而，能够在定子101内侧走线，因此优选转子102围绕定子101实施夹持的实施方式。例如，轴端编码器104可被配置于内部且连接于转子102或者至少实施成能够测量转子102的回转运动。以这种方式，可在不需要任何间接测量的情况下，通过轴端编码器104在任何时候直接测量转子102的速度或转动速度和/或转动位置，所述间接测量通过另外连接的马达的速度测量或者通过传动装置的速度测量进行。由此，利用轴端编码器104的直接测量允许转子102的运动参数的非常精密的测量。此外，例如润滑剂供给件105和/或电力供给件107还可被引导通过定子101的内部区域，因此定子101的电磁体可被供给电力且轴承被供给润滑剂。在这种背景下，定子101有利地被实施为空心圆筒或者被实施为空心圆筒套且优选具有薄壁，但是不显著地影响定子101的承载能力。定子101的空闲内部越大，越多的敏感组件可容纳于此。由于该区域被转子102保护免于受到环境影响，因此，可确保对敏感组件的节约空间的容纳。

在代表性实施方式中，定子101是支撑该机器的构造的一部分。因此，定子处的问题-例如电磁体的故障需要完全重构该机器以替换或者修理相应的组件。根据一个实施方式，定子101可因此被配置到更内侧，更靠近轴端编码器104或者回转机的中心轴线，由此与支撑机器的构造分离地设置。其次，本实施方式中，支撑构造优选配置于相同的位置(因此，配置于图1a和图1b中示出的定子的位置)。然而，类似的，支撑机器的构造可被配置到更内侧，更靠近轴端编码器104或者回转机的中心轴线，由此与定子101分离地设置。其次，在本实施方式中，定子101优选配置于(图1a和图1b的)相同的位置。由于两个变型中的定子101不再具有任何支撑功能，因此其可更容易地例如通过转子102从上方移除，特别地，定子的整个构造可被实施为更轻。这里，定子101特别有利地具有多部分设计，从而可不费力地完成定子101的各个部分的移除。

在另一个实施方式中，还可以通过将电磁体安装于例如连接至回转机的固定部(特别固定台)的围绕转子102的台柱(pylon)中，在转子102外侧实现定子101。其次，转子102被配置于所述定子中，由此定子的各个组件可被更好地访问。由于可以可选择地安装具有电磁体的其他台柱，因此该实施方式还允许容易适应设备的效率。例如，在一个实施方式中，可设置四个台柱，其对称配置于围绕转子102的同心区域中。在另一个实施方式中，可以设置8、12或16个台柱或者任何其他数量的台柱。

尽管这里转动部102整体与转子相同，且固定部101与定子相同，但是还可以实现两部分或多部分设计。在这种实施方式中，转动部102可包括转子或转子区域102a以及轴承区域102b，在轴承区域中例如配置了用于轴承103的引导的一部分。这些可被实施为单独的但是互连的组件。例如，转子102a可被设置为例如通过螺丝接合连接于转动部102的轴承区域102b或其他部分的环。这提供了如下优点：在维护或者修理操作的情况下，不需要替换回转机100的整个转动部102，而将转子102a拆下可能就足够了。类似地，固定部101还可被设计成两个或多个部分，其中定子101a可被设置成单独的组件，该单独的组件可与固定部101的与轴承区域102b对应的轴承区域101b连接。固定区域的两部分设计还提供了如下优点：电力供给件107和润滑剂供给件105可被引导至相应的区域。因此，在维护操作的情况下，例如不需要移除轴承以拆下电磁体的整个电力供给件，反之亦然。那么，当轴承必须被替换或者必须进行相应的维护操作时，选择地中断润滑剂供给件105就足够。

此外，冷却系统106可与定子101关联，冷却系统可将冷却介质导入定子101中，或者至少以定子101的电磁体、转子102的磁体和轴承103被冷却的方式进行冷却。有利的是，冷却系统被实施成该三个组件可被同时冷却。为此，特别有利的是，磁体和电磁体被配置成离轴承尽可能地近。然而，冷却系统还可由三个独立的冷却系统(电磁体冷却、磁体冷却、轴承冷却)构成，在这种情况下，优选单独实施及启动这些冷却系统。

冷却系统原则上可具有任何设计，然而，气体冷却或者例如利用水的液体冷却是优选的。因此，相应的管线和通道可被引导通过定子101，这些管线和通道将冷却介质分散到定子101中。由于用于冷却电子组件时，液体冷却必须符合特别的需求，因此如果使用液体冷却，只能通过间隔件(例如，铝或者相似材料的薄壁)实现间接热交换。因此，可实现电磁体和冷却单元106之间的热交换，且同时可以减小-优选避免损坏和短路的风险。除了该冷却单元，可设置其他冷却单元或者相同的冷却单元，从而还冷却定子101的内部，在定子的内部中，如上述，可以配置诸如控制单元或电子器件等敏感组件。此外，润滑剂可通过相应的导管持续地供给至轴承103，从而最小化了产生的磨损和摩擦效应，因此增大了回转机的能量效率。

尽管定子和转子中的磁体和电磁体的配置基本是随意的，但是可能有利的是将磁体和电磁体配置成彼此尽可能地近。这方面，图2示出了回转机的定子和转子或者固定部101和转动部102的可能的实施方式。在此处的实施方式中，定子101包括一个或多个电磁体210，该电磁体例如沿着图1示出的定子101的圆筒部分的外周配置。此处，多个单独且单独驱动的电磁体210可被分散至定子101的整个外周。然而，还可以插入围绕定子的整个外周或一区域延伸的线圈。如图2所示，转子102的磁体220与电磁体210直接相邻。由于电磁场的磁场强度随着距离增加而减小，因此当磁体和电磁体之间的距离仅有几毫米时几乎不产生任何损耗，因此特别优选磁体和电磁体的这种配置。图2的实施方式的特征还在于：定子101的电磁体210或者轴承103的转子102的磁体220直接相邻。此外，示出了向电磁体210供给电力的电力供给件230。如果只设置了一个固定于定子101的连续线圈，则一个单独的电力供给件230就足够。如果设置了多个单独的电磁体210，则多个线路可从一个中央电力供给件出发且向单独的电磁体供给电力，或者可通过电流承载线路在单独的电磁体之间实现一个连接，在这种情况下，来自只有一个中央电源的电力供给也是可以想象的。磁体220和电磁体210之间的区域221优选填充空气。由于设置为单独的组件，定子101和转子102不需要以气密的方式与周围区域分离，因此该空气还可以为环境大气。然而，如果使用气体冷却，还可能有利的是适于用冷冻机将空气引导至该中间区域以进行冷却。因此，磁体和电磁体的表面还可以在该侧被冷却。

图3示出了另一个实施方式，在该实施方式中，定子101不完全由转子102包围，且在该实施方式中，转子102被实施为圆盘。在这种情况下，定子101的电磁体310不侧向配置，而是配置于定子101的上缘。同样的配置应用于引导件303，尽管其还可以侧向安装且可通过转子102的相应的延伸形成到定子101的连接。转子102的磁体320配置于面向定子101的一侧。为了保护轴承和电磁体和磁体均不受到有害环境影响，可将环密封件350设置于外侧，其将定子101的内部区域与周围区域屏蔽。然而，如之前实施方式所示，可设置从外侧围绕定子101实施夹持的圆筒套形式的转子102的延伸部。通常优选这种不接触的屏蔽。

在所有的实施方式中，由于轴承引起的摩擦损耗相对低且产生的电磁场可直接用作驱动转子102，因此对于定子101中的电磁体来说，形成具有1T的最大通量密度的交变磁场是足够的，从而可使得转子102转动。为了减小需要的通量密度，多个组件可配置于定子或者固定台或者其他的组件上，从而转子102可被设计成尽可能的轻，由此减小驱动转子所需要的能量值。

此处介绍的用于回转机的驱动基本上可以用于所有的容器处理机，特别还可用于预制体注射成型机和拉伸吹塑成型机，通过注射成型机可生产制造容器用的塑料预制体，该拉伸吹塑成型机可将这些预成型体例如加工成瓶子。此外，相应的驱动可在灌装机、封口机、冲洗机和空和/或被填充的瓶子用的检查机中使用。由于使用的直接驱动允许对转子的运动进行非常精密的控制，因此对贴标机和容器分布和/或定向机和直接打印机来说，这些驱动的使用是特别有利的。在容器的直接打印中这是十分有利的，原因是在这种情况下，容器必须非常精密地与各个打印模块对准。通过根据本发明的直接驱动，可实现几毫米至几百分之一毫米或几十分之一毫米的相应定位，这明显提高了所附着的打印的图像的质量。

Claims (15)

1.一种回转机(100)，所述回转机(100)特别地是容器处理机，所述回转机(100)包括转动部(102)和固定部(101)，该转动部包括至少一个处理站，其特征在于，所述转动部(102)和所述固定部(101)被实施成它们共同形成所述回转机的驱动，所述转动部(102)形成电动马达的转子，且所述固定部(101)形成电动马达的定子。

2.根据权利要求1所述的回转机(100)，其特征在于，所述固定部(101)和所述转动部(102)均包括形成为圆筒形的圆筒形区域，所述圆筒形区域被实施成彼此接合，其中，所述圆筒形区域中的所述固定部包括至少一个电磁体(210)且所述圆筒形区域中的所述转动部包括至少一个磁体(220)。

3.根据权利要求1或2所述的回转机(100)，其特征在于，所述转动部(102)通过轴承(103)连接于所述固定部(101)，所述轴承是或者包括薄壁轴承、滚丝轴承、预张轴承或没有轴承圈的四点力矩轴承元件。

4.根据权利要求2或3所述的回转机(100)，其特征在于，电力供给件(107)在所述固定部(101)中被引导至所述电磁体(210)以向所述电磁体(210)供电。

5.根据权利要求2-4中的任一项所述的回转机(100)，其特征在于，所述电磁体(210)被实施为围绕所述定子的至少局部外周延伸的线圈。

6.根据权力要求1-4中的任一项所述的回转机(100)，其特征在于，所述电磁体(210)包括至少一个局部段，其中，可在所述定子的整个外周实施几个单独的局部段。

7.根据权利要求2-6中的任一项所述的回转机(100)，其特征在于，所述转动部(102)包括盖，所述盖至少延伸过所述磁体(220)，且至少部分地将所述圆筒形区域与周围区域隔绝。

8.根据权利要求1-7中的任一项所述的回转机(100)，其特征在于，设置轴端编码器(104)，所述轴端编码器适于测量所述回转机的所述转动部(102)处的速度和/或转动速度和/或转动位置。

9.根据权利要求1-8中的任一项所述的回转机(100)，其特征在于，设置润滑剂供给件(105)，所述润滑剂供给件连接于所述轴承(103)，且所述润滑剂供给件适于向所述轴承供给润滑剂。

10.根据权利要求2-9中的任一项所述的回转机(100)，其特征在于，所述圆筒形区域被实施为中空圆筒套。

11.根据权利要求2-10中的任一项所述的回转机(100)，其特征在于，设置冷却单元(106)，所述冷却单元适于利用冷却介质通过热交换冷却所述轴承(103)和/或所述电磁体(210)和/或所述磁体(220)。

12.根据权利要求11所述的回转机(100)，其特征在于，所述冷却介质为气体或液体。

13.根据权利要求2-12中的任一项所述的回转机(100)，其特征在于，所述转动部(102)的所述圆筒形区域包括圆盘，在该圆盘上配置所述至少一个磁体(320)。

14.根据权利要求1-13中的任一项所述的回转机(100)，其特征在于，所述转动部(102)被实施成接合于所述固定部(101)中，或者所述固定部被实施成接合于所述转动部中。

15.根据权利要求1-14中的任一项所述的回转机(100)，其特征在于，所述回转机被实施成贴标机、拉伸吹塑成型机、直接打印机、封口机、冲洗机、检查机或者灌装机。