CN110691740A - 容器处理机以及用于运行容器处理机的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于容器处理机(1)的驱动装置，所述驱动装置具有第一电机(4)和第二电机(6)，其中，第一电机(4)具有第一驱动小齿轮(5)或者与所述第一驱动小齿轮力传递地连接，第二电机(6)具有第二驱动小齿轮(7)或者与所述第二驱动小齿轮力传递地连接，所述两个电机(4，6)相对于支承装置(8)位置固定地布置，其中，具有圆形齿部的齿环(9)能旋转地绕着旋转轴线(R)支承在所述支承装置(8)中，所述齿环是容器(3)是回转装置(2)的一部分，在所述回转装置上能够接收容器(3)，其中，电机(4，6)的两个驱动小齿轮(5，7)中的每个驱动小齿轮与回转装置(2)的齿环(9)的齿部啮合或者以其他方式进行力传递，并且所述电机(4，6)的两个驱动小齿轮(5，7)在所述齿部的周向方向上彼此隔开间距地布置。

Description

容器处理机以及用于运行容器处理机的方法

技术领域

本发明涉及一种具有用于旋转地驱动回转装置的驱动装置的容器处理机，待处理的容器能够被接收在所述回转装置上。本发明也涉及一种用于运行容器处理机的方法。

背景技术

容器处理机还用于工业灌装、清洁和封闭容器、例如PET瓶。在这种设备中致力于最精确地转送或者最精确地运送容器。

由DE 10 2012 000 881 A1已经公知了一种容器处理机，其用于封闭容器。所述容器处理机具有用于接收和处理容器的旋转的回转装置、位置固定的以及未构造有用于机械功率传输元件的、用于支承回转装置的中心柱。在所述回转装置的外周边上安装驱动装置，所述驱动装置通过驱动电机的驱动小齿轮与回转装置的外齿部配合。驱动电机构造为关于额定转矩超尺寸设计的伺服电机。伺服电机的超高功率过剩对于调节所述设备是必要的，以便实现足够的同步运行。伺服电机承受持续的加速和减速。由于在伺服电机的线圈中不断发生旋转磁场改变而产生感应电压，所述感应电压导致伺服电机发热；电机的功率过剩由此转换成热量。为了可以抵消旋转的回转装置的极大的惯量，伺服转子必须施加一定的自身惯量。这同样导致伺服电机的上面提到的超尺寸设计。

发明内容

本发明的任务在于，避免所提及的缺点。

该任务根据本发明由具有优选技术方案的特征的具有驱动装置的容器处理装置来解决。在此设置，两个电机的两个驱动小齿轮分别与回转装置的齿环的齿部啮合，或者电机与所述驱动小齿轮连接，替换地也可以建立在一方面电机或驱动小齿轮和另一方面齿环之间的另外的连接、例如中间接入的齿形带。在此，所述两个驱动小齿轮在齿环的周向方向上的不同部位上与所述齿环相互作用。由此能实现与在现有技术中电机的情况相比使用更小尺寸的电机；所述两个电机可以具有明显更小的驱动功率。通过明智的驱动方案在此可以使驱动功率和电机尺寸减半。此外，容器处理机可以完全无间隙地运行，而不需要使用间隙少的传动装置。借助本发明能够测量磨损和轴承损坏并且也可以监测其的不存在。

本发明的一个有利的进一步方案设置，所述电机是伺服电机、直流电机、同步电机、异步电机或力矩电机。优选地，所述两个电机中的每个电机都是伺服电机。伺服电机理解为同步电机或异步电机，其配备有传感器(脉冲转速计)。不同的电机类型的组合的实例：伺服电机作为制动电机并且直流电机作为驱动电机；伺服电机作为制动电机并且同步或异步电机作为驱动电机；伺服电机作为制动电机并且力矩电机作为驱动电机(然而其中这个组合更昂贵)。力矩电机理解为具有多个极偶的伺服电机。在所述驱动装置中使用越多的极偶(线圈)，则所述驱动装置越大并且越重。理论上也可以使用两个力矩电机；然而实际几乎不使用这种变体，因为力矩电机在低转速范围内工作并且各自也可以非常好地调节。

本发明的一个另外的有利的进一步方案设置，所述电机的两个小齿轮布置在一条包含所述齿部的直径的直线上。由此可以实现最优地利用电机的驱动功率。

本发明的构型设置，所述齿环是外齿环。

本发明的一个另外的有利的进一步方案设置，在第一驱动小齿轮和齿部之间以及在第二驱动小齿轮和齿部之间的齿连接分别是直齿啮合的滚珠回转支承。由此不需要高的齿部质量，以获得足够的效果。

本发明的一个另外的有利的进一步方案设置，第一电机布置在所述支承装置的第一柱中，并且第二电机布置在支承装置的第二柱中。由此可以实现容器处理机的更简单并且节省空间的结构。

本发明的一个另外的有利的进一步方案设置，所述电机中的至少一个电机或者其驱动小齿轮通过齿形带与所述齿环力传递地连接。由此可以借助简单的装置实现良好的力传递。特别是可以在至少一个电机和对应的驱动小齿轮之间布置过渡传动装置、例如行星齿轮传动装置。

容器处理机的一个另外的有利的实施方式设置，第一电机和/或第二电机是两个或更多个电机的组，从而通过三个或更多个的电机共同实现齿环和回转装置的旋转运动。

在此，至少三个电机理想地能够彼此无关地被控制和/或调节。附加地可以有利地设置，至少三个或者所有电机被接收在所述柱中。

此外，该任务根据本发明通过具有优选技术方案的特征的用于运行容器处理机的方法来解决。通过直至达到生产速度使所述两个电机在回转装置加速和减速时同向地运行，实现持久地提供双倍的驱动功率，直至达到所需的生产速度。

此外，该任务根据本发明通过具有优选技术方案的特征的用于运行容器处理机的方法来解决。通过在调节运行期间使第一电机仅仅用于所述回转装置的加速并且使所述第二电机仅仅用于所述回转装置的减速，实现保护这两个电机避免持续的极性反转。此外，通过避免持续的旋转磁场改变而避免电机增大地产生热量。

当然可以理解的是，该任务也通过这两个刚刚提及的、根据本发明的、具有由此产生的优点的方法的组合来解决。

根据本发明的方法的一个有利的进一步方案设置，在达到生产速度之后使第二电机在其发电机运行中运行。由此可以通过第二电机持续地实现能量回收，这导致减少所需的电能。

所有在可选技术方案中给出的、有利的进一步方案的特征不仅自身分别单独地属于本发明，而且以任意的组合属于本发明。

附图说明

根据在附图中示出的实施例详细地说明本发明的其他细节和优点。

附图中：

图1示出根据本发明的容器处理机的示意性的截面图，

图2示出从斜下方观察的、图1的容器处理机的部分的示意图，

图3示出从斜上方观察的、图2的容器处理机的部分的示意图，

图4示出根据现有技术的伺服驱动装置的负载曲线的实例，和

图5示出根据本发明的两个伺服电机的负载曲线的实例。

具体实施方式

图1示出根据本发明的容器处理机1的一个实施例的侧视图的示意性的截面图，所述容器处理机具有根据本发明的驱动装置。在那里仅仅示出与根据本发明的驱动装置和根据本发明的方法相关的部件。容器处理机1的其他部件对于本领域技术人员而言由现有技术已知并且在下文中不作详细地说明。在下文中描述作为电机4，6的伺服电机，这是优选的构型：

第一电机4在下文中称为第一伺服电机4，第二电机6在下文中称为第二伺服电机6。通过另外的上述电机类型同样完全能够实现根据本发明的实施例。

容器处理机1具有静止的下部分和绕着旋转轴线R旋转的上部分，所述下部分相对于(未示出的)安放面不移动。

旋转的上部分具有回转装置2，容器3可以安置在所述回转装置上，并且所述回转装置在旋转运动时携带所述容器。在回转装置3的下端部上，圆形的齿环9与所述回转装置固定地连接并且相对于旋转轴线R同心地布置。

所述静止的下部分在其上端部区域中具有水平延伸的支承装置8。所述上部分的齿环9能旋转地支承在支承装置8中。支承装置8具有水平延伸的、具有中心开口的环形板16。这种支承装置对于本领域技术人员而言容易了解，从而在此不探讨它的详细构型。

所述下部分在支承装置8下方具有四个柱10，11，12，其中在图1中由于截面图而仅仅可以看到三个柱。柱10，11，12在其下端部上分别具有能调节高度的脚15，从而容器处理机1可以相对于安放面定向，其方式是，四个脚15的长度这样调整，直到实现容器处理机1相对于安放面的期望的定向。

伺服电机4，6布置在两个柱10，11中：第一伺服电机4布置在第一柱10中，并且第二伺服电机6布置在第二柱11中。为了节省空间，伺服电机4，6竖直地安装在柱10，11中并且在其从动侧分别具有驱动小齿轮5，7：第一驱动小齿轮5对应于第一伺服电机4，并且第二驱动小齿轮7对应于第二伺服电机6。伺服电机4，6分别借助合适的、对于本领域技术人员已知的连接装置与支承装置8固定地连接。在此，伺服电机4，6的相应的电机单元布置在支承装置8的环形板16下方，并且相应的驱动小齿轮5，7布置在所述环形板16上方。为了这能够实现，第一伺服电机4在第一穿通部13的区域中穿过所述环形板16，并且第二伺服电机64在第二穿通部14的区域中穿过所述环形板。

这两个驱动小齿轮5，7在与齿环9相同的平面上布置在该齿环外部，并且驱动小齿轮5，7与构造为外齿环的齿环9的齿部形成齿连接，其方式是，所述驱动小齿轮分别与所述齿部彼此啮合。

在伺服电机4，6和对应的驱动小齿轮5，7之间分别布置行星齿轮传动装置19，通过所述行星齿轮传动装置将伺服电机4，6的转速这样大地调节，以使得驱动小齿轮5，7以用于驱动齿环9所需的转速旋转。行星齿轮传动装置19也在图2和3中示出，在下面的说明中不再为此而再次单独探讨。

在从斜下方示出容器处理机1的静止的下部分的图2中可以容易地看到所有具有能调节高度的脚15的四个柱10，11，12。此外可以容易地看到，伺服电机4，6的电机单元布置在环形板16下方，并且伺服电机4，6固定在环形板16上。

图3从斜上方示出容器处理机1的静止的下部分连同支承装置8和装配在静止部分上的齿环9，所述齿环属于容器处理机1的旋转的上部分。可以容易地看到两个伺服电机4，6的两个驱动小齿轮5，7，同样可以看到本来被环形板16和第一柱10或第二柱遮盖的伺服电机4，6的电机单元。仅仅示意性地示出驱动小齿轮5，7与齿环9的齿部的啮合，其中，齿环9的齿部和第二驱动小齿轮7的在其与齿环9的齿部啮合的区域中的部分已经被去掉。

此外在图3中可以容易地看到，伺服电机4，6的两个驱动小齿轮5，7相对于齿环9这样布置，以使得所述驱动小齿轮布置在一条包含齿环9的直径的直线上。所述驱动小齿轮由此彼此尽可能远地布置在齿环9上。

在下文中详细地说明根据本发明的驱动装置的工作原理。为此，根据现有技术的伺服驱动装置的负载曲线(见图4)与根据本发明的实施例的两个伺服电机4，6的负载曲线进行比较(见图5)：

在图4中示出根据现有技术的单个的伺服电机的负载曲线。直至达到生产速度的时间点T、在所示的实例中这种情况是在伺服电机启动之后的大约0.5秒，转速迅速增大到大约13Nm的值。然后达到生产速度并且必须这样调节容器处理机，以使得遵守生产速度的预定值。为此，伺服电机被持续地调节，从而所述伺服电机的转矩强烈地波动，这反映在曲线图的剧烈的锯齿状运动中，所述转矩大约在2.5和25Nm之间的范围内变化。所述调节这样进行，在每个最高点进行伺服电机的减速，并且在每个最低点进行伺服电机的加速；所述伺服电机由此经受持续的加速和减速。尽管平均转矩只处于大约15Nm，但仍需要具有额定转矩37Nm的伺服电机。所述超尺寸设计的原因也在于，伺服转子必须具有一定的自身惯量，以便能够抵消容器处理机的旋转的回转装置的极大的惯量。

完全通常地在未示出的变型中，至少在第三柱12中还可以设置电机、特别是伺服电机，该电机类似地驱动所述驱动小齿轮和齿环。至少第三电机则可以根据需要在驱动模式或者发电机模式中运行，以便和其他与齿环啮合的驱动小齿轮及其电机一起驱动所述齿环。

与图4的图表相比，图5示出图1至3的根据本发明的实施例的两个伺服电机4，6的负载曲线17，18。

第一伺服电机4具有第一负载曲线17，并且第二伺服电机6具有第二负载曲线18。直至如同在图4中那样达到生产速度的时间点T、在两个伺服电机4，6启动之后的0.5秒，转矩分别迅速增大到大约13Nm的值。在这个时段期间，这两个伺服电机4，6同向地运行并且由此彼此互补。

在时间点T时已经达到生产速度之后，第二伺服电机6在其发电机运行中运行，从而对应于该第二伺服电机的第二负载曲线18急剧下降到大约-5Nm的值。由此借助第二伺服电机6回收能量。相反地，对应于第一伺服电机4的第一负载曲线17在大约10Nm和14Nm的值之间轻微地波动，而不存在由现有技术(见图4)已知的大的振幅。

在紧接着时间T的调节运行期间，第一伺服电机4仅仅用于根据本发明的容器处理机的回转装置的加速，并且第二伺服电机6仅仅用于根据本发明的容器处理机1的回转装置2的减速。根据第二负载曲线18这导致，

第二伺服电机6的转矩大约在-6.5Nm和-2Nm之间波动。第一负载曲线175和第二负载曲线18都不具有根据图4的现有技术中的负载曲线所示的极大的振幅。因此可能的是，在根据本发明的构型中使用具有低得多的额定转矩的伺服电机4，6，(在其他相同的条件下)该额定转矩处于大约15Nm的范围内。

第一伺服电机4可以说被称为驱动电机，并且第二伺服电机6可以说被称为制动电机。

在一个替换的、未示出的实施变体中可以设置，每个驱动小齿轮5，7对应于自己的齿环9，其中，由驱动小齿轮5；7和齿环9构成的对件可以根据其应满足的主要功能而不同地构造。

在所述装置和方法的一个替换的、未示出的实施变体中，至少一个电机4，6或者其驱动小齿轮5，7通过至少一个皮带、理想地通过至少一个齿形带力传递地与相应的齿环9连接，其中，以类似方式使用其他上述的方面。

附图标记列表

1 容器处理机

2 回转装置

3 容器

4 第一(伺服)电机

5 第一驱动小齿轮

6 第二(伺服)电机

7 第二驱动小齿轮

8 支承装置

9 齿环

10 第一柱

11 第二柱

12 另外的柱

13 第一穿通部

14 第二穿通部

15 脚

16 环形板

17 第一负载曲线

18 第二负载曲线

19 行星齿轮传动装置

R 旋转轴线

T 达到生产速度的时间点

Claims (11)

1.一种容器处理机(1)，其包括驱动装置，所述驱动装置具有第一电机(4)和第二电机(6)，其中，所述第一电机(4)具有第一驱动小齿轮(5)或者与所述第一驱动小齿轮力传递地连接，所述第二电机(6)具有第二驱动小齿轮(7)或者与所述第二驱动小齿轮力传递地连接，其中，所述两个电机(4，6)相对于支承装置(8)位置固定地布置，其中，具有圆形齿部的齿环(9)绕着旋转轴线(R)能旋转地支承在所述支承装置(8)中，所述齿环是回转装置(2)的一部分，在所述回转装置上能够接收容器(3)，其中，所述电机(4，6)的两个驱动小齿轮(5，7)中的每个驱动小齿轮与所述回转装置(2)的齿环(9)的齿部啮合或者以其他方式进行力传递，并且所述电机(4，6)的两个驱动小齿轮(5，7)在所述齿部的周向方向上彼此隔开间距地布置，其中，所述第一电机(4)布置在所述支承装置(8)的第一柱(10)中，并且所述第二电机(6)布置在所述支承装置(8)的第二柱(11)中。

2.根据权利要求1所述的容器处理机(1)，其中，所述电机(4，6)是伺服电机、直流电机、同步电机、异步电机或力矩电机。

3.根据前述权利要求中任一项所述的容器处理机(1)，其中，所述电机(4，6)的两个驱动小齿轮(5，7)布置在一条包括所述齿环(9)的直径的直线上。

4.根据前述权利要求中任一项所述的容器处理机(1)，其中，在所述第一驱动小齿轮(5)和齿部之间以及在所述第二驱动小齿轮(7)和齿部之间的齿连接分别是直齿啮合的滚珠回转支承。

5.根据前述权利要求中任一项所述的容器处理机(1)，其中，所述电机(4，6)中的至少一个电机或者其驱动小齿轮(5，7)通过齿形带与所述齿环(9)力传递地连接。

6.根据前述权利要求中任一项所述的容器处理机(1)，其中，至少在所述电机(4，6)中的一个电机和对应的驱动小齿轮(5，7)之间布置行星齿轮传动装置(19)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的容器处理机(1)，其中，所述第一电机(4)和/或所述第二电机(6)是两个或更多个电机的组。

8.根据权利要求7所述的容器处理机(1)，其中，至少三个电机能够彼此无关地被控制和/或调节。

9.一种用于运行具有权利要求1至8中任一项所述的特征的容器处理机(1)的方法，其中，从启动直至达到生产速度，所述两个电机(4，6)在所述回转装置(2)加速和减速时同向地运行。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，在调节运行期间使所述第一电机(4)仅仅用于所述回转装置的加速并且使所述第二电机(6)仅仅用于所述回转装置(2)的减速。

11.根据权利要求9或10中任一项所述的运行容器处理机(1)的方法，其中，在达到生产速度之后使所述第二电机(6)在其发电机运行中运行。

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