Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Abgeben
eines Labels an einer definierten Abgabeposition zu schaffen, mit
der auch sehr dünne
Label zuverlässig
innerhalb einer geforderten geringen Positionstoleranz bereitgestellt
werden können.
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Vorrichtung zum Abgeben eines Labels an einer definierten Abgabeposition
gelöst,
mit
- – einer
Labelbereitstellungseinrichtung zum Bereitstellen eines Labels,
- – einer
Zentriereinrichtung zum vorübergehenden Aufnehmen
und Zentrieren jeweils eines Labels, mit einer sich im Querschnitt
in Schwerkraftrichtung verjüngenden
Zentrieraufnahme, in der ein zu zentrierendes Label ausgehend von
einer innerhalb eines Toleranzbereichs liegenden Einführungsposition
lose aufnehmbar und in einer definierten Position zentrierbar ist,
- – einen
Vibrationserzeuger, der mit der Zentriereinrichtung gekoppelt ist,
um die Zentrieraufnahme in Vibrationen zu versetzen, und
- – einer
Labelhandhabungseinrichtung zum Entnehmen eines Labels von der Labelbereitstellungseinrichtung, Übergeben
an die Zentrieraufnahme, Entnehmen von der Zentrieraufnahme und
Abgeben an der Abgabeposition.
Die
Labelbereitstellungseinrichtung kann beliebig ausgebildet sein,
bspw. als Ausgabeeinrichtung einer Labelherstellungsvorrichtung
oder als Magazin, das bspw. einen Schacht zum Aufnehmen eines Stapels
von Labeln aufweist.
Die
Zentrieraufnahme der Zentriereinrichtung kann einen konisch zulaufenden
Einführungsbereich
und einen sich daran anschließenden
Zentrierungsbereich aufweisen, wobei der Zentrierungsbereich in
Schwerkraftrichtung anschließend
an den Einführungsbereich
angeordnet ist.
Der
Einführungsbereich
kann einen dem Zentrierungsbereich abgekehrten Teil aufweisen, der einer
Außenkontur
eines Labels zuzüglich
eines Toleranzbereichs entspricht.
Der
Zentrierungsbereich kann zylindrisch sein und einer Außenkontur
eines Labels entsprechen. Bevorzugt ist vorgesehen, daß der Zentrierungsbereich
minimal (d.h. im Rahmen der geforderten Positionierungsgenauigkeit)
größere Abmessungen
aufweist als die Außenkontur
eines Labels, um eine selbsttätige
Bewegung eines Labels von dem Einführungsbereich in den Zentrierungsbereich
allein aufgrund seiner Gewichtskraft zu erleichtern. Bspw. können die
Abmessungen des Zentrierungsbereichs bis 0,1%, bis 0,5%, bis 1%
oder bis 2% (oder auch mehr) größer gewählt sein
als die eines zu zentrierenden Labels, gemessen in seiner Erstrekkungsebene.
Bevorzugt
ist vorgesehen, daß der
Einführungsbereich
glatt, d.h. stufen- und kantenfrei, in den Zentrierungsbereich übergeht.
Die
Zentrierungsaufnahme kann lediglich Teilbereichen einer Außenkontur
eines Labels entsprechen. Auch der Einführungsbereich und/oder der Zentrierungsbereich
kann lediglich Teilabschnitten einer Außenkontur eines Labels, ggf.
zuzüglich
eines Toleranzbereichs, entsprechen, d.h. die Zentrieraufnahme oder
der Einführungsbereich
bzw. Zentrierungsbereich kann so ausgebildet sein, daß ein Label nicht
entlang der vollständigen
Außenkontur
des Labels, sondern lediglich an einigen Punkten oder Bereichen
der Außenkontur,
die für
eine definierte Positionierung ausreichen, umschlossen bzw. geführt wird.
Es
kann vorgesehen sein, daß die
Zentriereinrichtung als Ausnehmung in einer Platte ausgebildet ist,
mit der der Vibrationserzeuger zusammenwirkt.
Der
Vibrationserzeuger kann als an der Zentriereinrichtung befestigter
Unwuchtmotor ausgebildet sein, d. h. eine um eine Rotationsachse
exzentrisch angebrachte und zur schnellen Drehung antreibbare Masse
aufweisen.
In
bevorzugter Weise sieht die Erfindung vor, daß die Labelhandhabungseinrichtung
zwei mit festem gegenseitigen Abstand angeordnete, gemeinsam bewegbare
Labelerfassungsköpfe
aufweist, die so ausgebildet sind, daß in einem ersten Arbeitstakt ein
erstes Label von der Labelbereitstellungseinrichtung und gleichzeitig
ein zweites Label aus der Zentrieraufnahme entnehmbar ist, und in
einem zweiten Arbeitstakt das erste Label an der Zentrieraufnahme und
gleichzeitig das zweite Label an der definierten Abgabeposition
abgebbar ist.
Hierbei
kann vorgesehen sein, daß die
Labelerfassungsköpfe
mit Unterdruck und/oder mit elektrostatischer Aufladung arbeiten,
um die Label zu erfassen.
Zweckmäßigerweise
ist vorgesehen, daß die Labelerfassungsköpfe entlang
eines geraden oder gekrümmten
Verfahrwegs bewegbar sind.
Die
Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zum Einlegen
eines Labels in eine Spritzgießform,
mit einer Vorrichtung zum Abgeben eines Labels an einer definierten
Abgabeposition gemäß der Erfindung
und mit einer Labeleinlegeeinrichtung zum Aufnehmen des Labels an
der Abgabeposition und zum Einlegen des Labels in eine Spritzgießform.
Bevorzugt
sieht die Erfindung vor, daß die Labeleinlegeeinrichtung
zum Erzeugen einer zusammengesetzten Bewegung ausgebildet ist, die
in einem ersten Bewegungsabschnitt eine in einer Längsrichtung
verlaufende Linearbewegung und in einem daran anschließenden,
zweiten Bewegungsabschnitt eine vorgegebene, eine zu der Längsrichtung
senkrechte Komponente enthaltende Querbewegung aufweist, wobei die
Labeleinlegeeinrichtung ein entlang der Längsrichtung beweglich geführtes Linearelement
und ein auf dem Linearelement entlang einer Ausgleichs-Bewegungsbahn
beweglich geführtes, zum
Halten eines Labels ausgebildetes Querelement aufweist, wobei die
Ausgleichs-Bewegungsbahn Richtungskomponenten in der und senkrecht
zu der Längsrichtung
enthält,
und wobei das Querelement innerhalb des zweiten Bewegungsabschnitts
des Linearelements zur Ausführung
einer relativen Verlagerung in Längsrichtung
zwischen Quer- und Linearelement derart mechanisch zwangsgeführt ist,
daß als
Ergebnis einer kinematischen Überlagerung
aus der Linearbewegung und einer zwangsgeführten Bewegung entlang der
Ausgleichs-Bewegungsbahn die vorgegebene Querbewegung des Querelements
resultiert.
Diese
Vorrichtung findet insbesondere auf dem Gebiet der Spritztechnik
Anwendung, wobei innerhalb kurzer Taktzeiten Etiketten bzw. Label
in einen Formhohlraum eingelegt werden müssen.
Bevorzugt
ist vorgesehen, daß die
Querbewegung geradlinig ist und unter einem vorgegebenen Winkel
zur Längsrichtung
verläuft.
Es kann zweckmäßig sein,
wenn die Ausgleichs-Bewegungsbahn geradlinig
ist. Eine bevorzugte Ausführungsform sieht
vor, daß die
Querbewegung senkrecht zu der Längsrichtung
verläuft.
Es
kann zweckmäßig sein,
wenn die Ausgleichs-Bewegungsbahn geradlinig unter 45° zu der Längsrichtung
angeordnet ist. Hierbei kann es vorteilhaft sein, wenn das Querelement
derart zwangsgeführt
ist, daß es
innerhalb des zweiten Bewegungsabschnitts des Linearelements in
Längsrichtung
gesehen absolut stillsteht, so daß es sich relativ zu dem Linearelement
in Längsrichtung
entsprechend dessen Linearbewegung in dazu entgegengesetzter Richtung
verlagert.
In
einer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß das Querelement über eine
Schubstange zwangsgeführt
ist. Die Schubstange kann an einem ersten Ende schwenkbar mit dem
Querelement verbunden und an einem zweiten Ende mittels einer ortsfesten Führungsbahn
geführt
sein, die einen dem ersten Bewegungsabschnitt entsprechenden, in
Längsrichtung verlaufenden
Teil und einen dem zweiten Bewegungsabschnitt entsprechenden, senkrecht
zu der Längsrichtung
verlaufenden Teil aufweist. Hierbei kann zwischen dem ersten und
zweiten Teil ein gekrümmter Übergang
angeordnet sein.
Eine
vorteilhafte Ausführungsform
zeichnet sich dadurch aus, daß das
zweite Ende der Schubstange schwenkbar mit einem freien Ende eines
an dem Linearelement gelagerten Schwenkhebels verbunden ist, der
drehfest mit einem Steuerhebel verbunden ist, dessen freies Ende
in der Führungsbahn geführt ist.
Insbesondere
kann vorgesehen sein, daß an dem
Querelement eine Halte- und/oder Greifeinrichtung zum Halten, Erfassen
und/oder Ablegen eines Labels angeordnet ist, die mittels Unterdruck und/oder
elektrostatischer Aufladung arbeitet.
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, wobei
auf eine Zeichnung Bezug genommen ist, in der
1 eine
Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Einlegen
eines Labels in eine Spritzgießform
zeigt,
2 eine
Draufsicht auf einen Teil der Vorrichtung nach 1,
nämlich
eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Bereitstellen eines Labels in einer definierten Position, zeigt,
3 eine
Schnittansicht in vergrößertem Maßstab einer
Zentriereinrichtung der Vorrichtung nach 2 entlang
der Linie III-III zeigt,
4 eine
Seitenansicht eines Linearelements eines weiteren Teils der Vorrichtung
nach 1, nämlich
einer Labeleinlegeeinrichtung, zeigt,
5 eine
Draufsicht auf die Labeleinlegeeinrichtung mit einem Linearelement
nach 4 zeigt,
6 bis 9 Draufsichten
der Labeleinlegeeinrichtung nach 5 in einer
Ausgangsstellung (6, entspricht 5),
in einer Übergangsstellung (7),
in einer weiteren Stellung (8) und in
einer Betätigungs-
oder Einlegestellung (9) zeigen,
10 bis 13 wesentliche
Komponenten der Labeleinlegeeinrichtung in der Ausgangsstellung
(10, entspricht 6), der Übergangsstellung
(11, entspricht 7), der
weite ren Stellung (12, entspricht 8)
und Einlege- bzw. Betätigungsstellung
(13, entspricht 9) zeigen.
Zunächst wird
unter Bezugnahme auf 1 bis 3 eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Abgeben eines Labels an einer definierten Position erläutert. Die
im ganzen mit 1 bezeichnete Vorrichtung weist eine Labelbereitstellungseinrichtung 2 zum
Bereitstellen von Labeln 3 zur Entnahme auf, die in diesem
Beispiel durch ein schachtartiges Magazin 2 gebildet ist,
das einen Stapel von Labeln aufnehmen kann. Die Querschnittsform 2a des
Magazinschachts und die Außenkontur 3a der
darin aufnehmbaren Label 3 geht aus der Draufsicht nach 2 hervor,
aus der sich eine mehrfach abgeknickte, näherungsweise kreisringsektorförmige Labelform
bzw. Magazinquerschnittsform ergibt. Die einzelnen Label 3 sind
aus einem ebenen Folienmaterial aus Kunststoff oder Verbundwerkstoff
hergestellt und weisen eine geringe Dicke auf, beispielsweise 0,03
mm. Aufgrund ihrer geringen Dicke und daraus resultierend ihrer
geringen mechanischen Festigkeit kommt es immer wieder vor, daß einzelne
Label aus dem ansonsten blockförmigen
Stapel von Labeln, der sich innerhalb des Magazins 2 befindet,
vorstehen, so daß eine
Entnahme einzelner Label aus dem Magazin in einer genau festgelegten
Position nicht möglich
ist. Selbst wenn der in dem Magazin aufgenommene Stapel von Labeln
exakt blockförmig
wäre und
die Querschnittsform des Magazins innerhalb genügend geringer Toleranzen der
Außenkontur
der Label entspräche,
wäre eine
Entnahme einzelner Label von dem Stapel in einer definierten Position
sehr schwierig, da das jeweils zu oberst liegende Label zum Zwecke
der Abnahme von dem Stapel bereichsweise verformt und beispielsweise
durch Zusammenschieben von gegenüberliegenden
Randbereichen in eine bereichsweise wellenförmige Gestalt gebracht werden muß, damit
die Entnahme eines einzelnen Labels gewährleistet ist.
Die
Vorrichtung weist daher weiterhin eine Zentriereinrichtung 4 auf,
in die jedes einzelne Label nach der Entnahme aus dem Magazin eingelegt
wird, um eine präzise
definierte Position des Labels zu erreichen.
Die
Zentriereinrichtung 4 ist in 3 im Schnitt
und 2 in Draufsicht dargestellt und weist eine sich
im Querschnitt verjüngende
Zentrieraufnahme 6 auf. Die Zentrieraufnahme 6 dient
der selbsttätigen
Zentrierung eines in diese abgelegten Labels dergestalt, daß ein Label
allein aufgrund seines Eigengewichts mit Hilfe der wesentlichen
trichterförmig ausgebildeten
Zentrieraufnahme eine vorgegebene, definierte Position innerhalb
eines vorgegebenen, geringen Toleranzbereichs einnimmt.
Die
Zentrieraufnahme 6 weist in dem hier erläuterten
Ausführungsbeispiel
einen konisch zulaufenden Einführungsbereich 8 auf,
mit dem ein zu zentrierendes Label zunächst lose aufnehmbar ist, indem
das Label innerhalb des Einführungsbereichs 8 mit
relativ großer
Positionstoleranz abgelegt wird. Anschließend an den sich trichterartig
verjüngenden Einführungsbereich 8 ist
ein Zentrierungsbereich 10 angeordnet, der in dem hier
beschriebenen Ausführungsbeispiel
zylindrisch, d.h. mit vertikalen Wänden ausgebildet ist und von
seiner Größe her der
Außenkontur
des Labels 3 entspricht. Ein minimales Übermaß des Zentrierbereichs gegenüber der
Außenkontur
der Label ist erforderlich, um zu ermöglichen, daß ein Label überhaupt
selbsttätig
und ohne zu blockieren in den Zentrierungsbereich gelangen kann.
Anders
als in 3 dargestellt, könnte der Einführungsbereich
glatt und ohne Kante in den Zentrierungsbereich übergehen, wobei Einführungs-
und Zentrierungsbereich gekrümmt
und stufenlos ineinander übergehen
können
und sich der Einführungsbereich
von dem Zentrierungsbereich im wesentlichen nur durch seine größere Abmessungen
unterscheidet. Der Einführungsbereich
kann trichterartig mit nach unten in Richtung auf den Zentrierungsbereich
steiler werdenden Wänden
ausgebildet sein. Der Zentrierungsbereich muß nicht unbedingt zylindrisch
sein. Es kommt im wesentlichen darauf an, daß seine Größe mit einem geringen Übermaß der Außenkontur
der zu zentrierenden Label entspricht.
Welche
Tiefe t für
die Zentrieraufnahme 6 zweckmäßig ist, hängt sehr stark von der Formhaltigkeit
der verwendeten Label ab, d. h. davon, in welchem Maße diese
dazu neigen, sich zu wölben
und zu krümmen.
Je mehr dies der Fall ist, desto tiefer sollte die Zentrieraufnahme sein,
um auch bei stärker gewölbten Labeln
eine sichere Aufnahme und Zentrierung zu gewährleisten. Eine Tiefe zwischen
5 % und 50 % der größten Abmessung
des aufzunehmenden Labels kann zweckmäßig sein, ebenso wie eine Neigung
der seitlichen Wände
des Einführungsbereichs
im Bereich von 3° und
30°.
Erfindungsgemäß ist die
Zentrieraufnahme 6 mit einem Vibrationserzeuger gekoppelt,
um die Zentrierwirkung in der Praxis wesentlich zu beschleunigen
und zu verbessern, wobei der Vibrationserzeuger in dem dargestellten
Beispiel durch einen an der Unterseite der Zentrieraufnahme 6 befestigten
Unwuchtmotor 12 gebildet ist. Die Zentrieraufnahme 6 ist
mittels Stützen 14 an
einem tragenden Rahmen 16 befestigt, an dem auch das Magazin 2 angebracht ist,
wobei die Stützen 14 eine
geringfügige
Vibrationsbewegung (Auslenkung) der Zentrieraufnahme 6 relativ
zu dem Rahmen 16 zulassen.
Es
hat sich als zweckmäßig herausgestellt, wenn
der Vibrationserzeuger die Zentrieraufnahme 6 in Schwingungsbewegungen
versetzt, die im wesentlichen horizontal ausgerichtet sind, d.h.
in der Erstreckungsebene der Label, wie mit 13 angedeutet.
Alternativ oder zusätzlich
könnte
vorgesehen sein, daß die
Aufnahme 6 in eine vertikale Schwingungsbewegung 15 versetzt
wird, d.h. senkrecht zur Erstreckungsebene der Label. Beide Bewegungen
können miteinander
korreliert sein.
Eine
im ganzen mit 20 bezeichnete Labelhandhabungseinrichtung
ist neben und oberhalb der Zentriereinrichtung 4 und des
Magazins 2 angeordnet und besteht zunächst aus einem tragenden Grundgestell 22,
das eine Horizontalführung 24 und einen
Horizontalantrieb 25 (Kolben-/Zylindereinheit) für einen in Längsrichtung 26 hin-
und herbewegbaren Schlitten 28 trägt. An dem Schlitten 28 sind über einen
Halterungsarm 38 zwei Labelerfassungsköpfe 30, 32 gehalten,
deren gegenseitiger Mittenabstand d dem Mittenabstand zwischen Magazin 2 und
Zentrieraufnahme 6 entspricht. Die Labelerfassungsköpfe 30, 32 weisen
jeweils mehrere in ihrer Längsrichtung
bewegbare Saugfinger 34 auf, die gesteuert mit Unter- und Überdruck
versorgt werden können,
um ein Label aufzunehmen und abzugeben.
Der
Labelerfassungskopf 30 ist gegenüber dem Labelerfassungskopf 32,
der mehrere feststehende Saugfinger trägt, dahingehend etwas unterschiedlich
aufgebaut, daß er
zwei Gruppen 34a, 34b (2) von in
Richtung 35 zueinander bewegbaren Saugfingern 34 aufweist,
um ein jeweils zuoberst in dem Magazin liegendes Label von dem darunter
befindlichen Stapel sicher abheben zu können, ohne daß mehrere
Label gleichzeitig erfaßt
werden. Bei einem Erfassungsvorgang eines in dem Magazin 2 befindlichen
Labels werden die beiden genannten Gruppen von Saugfingern, nachdem
sie auf das Label abgesenkt worden sind, mit Unterdruck beaufschlagt
und danach um ein vorgegebenes Maß in Richtung zueinander bewegt,
wobei das Label in dem zwischen den Gruppen von Saugfingern befindlichen Bereich
aufgewölbt
wird und sich dadurch sicher von einem darunter befindlichen Label
löst. Dann
kann durch Anheben des Labelerfassungskopfs 30 in Erfassungsrichtung 36 mittels
eines Linearantriebs 40 das Label aus dem Magazin 2 gehoben
und in Horizontalrichtung 26 über die Zentrieraufnahme 6 bewegt
werden, wo es nach Absenken in den Einführungsbereich 8 freigegeben
wird. Die Saugfinger 34a, b werden vor oder nach dem Ablegevorgang
in ihre voneinander entfernte Ausgangsposition bewegt.
Zum
Entnehmen eines (zentrierten) Labels aus der Zentrieraufnahme 6 werden
die Saugfinger des Labelerfassungskopfs 32 in den Zentrierungsbereich 10 abgesenkt,
und das dort befindliche Label wird in zentrierter Lage aufgenommen.
Dadurch,
daß zwei
Labelerfassungsköpfe 30, 32 vorgesehen
sind, können
bei einem Horizontalhub des Schlittens 28 zwei Label gleichzeitig
aufgenommen und bewegt werden, nämlich
ein erstes aus dem Magazin 2 in die Zentrieraufnahme 6 und ein
zweites, welches sich bereits in der Zentrieraufnahme 6 befindet,
auf eine Aufnahme 136 einer nachfolgend noch im einzelnen
erläuterten
Labeleinlegeeinrichtung, die in 1 mit 50 bezeichnet
ist. Auf diese Weise kann mit jedem Horizontalhub der Labelhandhabungseinrichtung 20 ein
zentriertes Label an einer definierten Abgabeposition 18 an
die Labeleinlegeeinrichtung 50 übergeben werden, mit der dann
in einem eigenständigen
Arbeitshub das Label an einer genau vorgegebenen Position in eine
nicht dargestellte Spritzgießform
eingelegt wird.
In
der dargestellten Ausführungsform
der Labelhandhabungseinrichtung 20 sind die beiden Labelerfassungsköpfe 30, 32 an
dem gemeinsamen Halterungsarm 38 angebracht, der zur Ausführung einer Erfassungs-
und Abgabebewegung in bzw. entgegen der einer Erfassungsrichtung 36 mit
dem Linearantrieb 40 gekoppelt ist.
Da
jedes Label in einer zur Horizontalen leicht geneigten Position
an der Abgabeposition 18 zu übergeben ist, sind zweckmäßigerweise
auch die Zentrieraufnahme 6 und das Magazin 2 in
entsprechender Weise geneigt angeordnet, damit die Labelerfassungsköpfe 30, 32 beim
Aufnehmen und Abgeben eines Labels jeweils senkrecht zu dessen Erstreckungsebene
stehen. Zusätzlich
ist das Magazin mit einem gesteuert nach oben nachführbaren
stempelartigen Labelträger
versehen, der dafür
sorgt, daß das
jeweils oberste Label stets annähernd
in Höhe der
Zentrieraufnahme 4 und der Abgabeposition 18 liegt,
damit eine optimale Erfassung und Übergabe möglich ist.
An
der Abgabeposition 18 erfolgt die Übergabe eines aus der Zentrieraufnahme 6 entnommenen Labels
an die in 1 im ganzen mit 50 bezeichnete Labeleinlegevorrichtung,
die nachfolgend unter Bezugnahme auf 4 bis 14 im einzelnen erläutert ist. In diesem Beispiel
weist die Labeleinlegevorrichtung 50 zwei Aufnahmen 136 (und
die nachgeordnete Spritzgießmaschine
zwei Formhohlräume)
auf, so daß je
Arbeitshub zwei Label einlegbar und zwei Behälter herstellbar sind.
4 und 5 erläutern den
grundsätzlichen
Aufbau der Labeleinlegeeinrichtung 50, die zum Einlegen
von Etiketten bzw. Labeln in Formhohlräume von zweiteiligen Spritzgußformen
bei der Herstellung von Kunststoffbehältern in sogenannten „Inmould-Label-Verfahren" dient. Hierbei besteht
die Aufgabe darin, Label aus dünnem
Kunststoffmaterial lagegenau in Formhohlräume einer nicht dargestellten,
zweiteiligen Spritzgießform
einzulegen, und zwar innerhalb der kurzen Öffnungszeit der Form, während der
gleichzeitig auch die beim vorherigen Arbeitstakt hergestellten
Kunststoffbehälter
entnommen werden müssen.
Der
auszuführende
Bewegungsablauf der konischen Aufnahmen 136 für die einzulegenden
Label besteht dabei aus einer geradlinigen Bewegung ausgehend von
einer Position außerhalb
der Spritzgießform
bis in die Spritzgießform
hinein auf Höhe der
Formhohlräume,
und ausgehend von dieser Position, in zur vorherigen Bewegung senkrechter
Richtung, in die Formhohlräume
hinein. Die äußere Form der
Aufnahme 136 entspricht der der herzustellenden Kunststoffbehälter. Nach
Ablegen der Label in den Formhohlräumen, bspw. mit Druckluft oder
mit Hilfe elektrostatischer Kräfte,
führen
die Aufnahmen 136 den vorstehend beschriebenen Bewegungsablauf
in umgekehrter Richtung aus, wobei zwei fertige Behälter entnommen
werden.
4 zeigt
in einer Seitenansicht ein Linearelement 102, das auf einer
nicht im einzelnen dargestellten Linearführung (Gleit- oder Kugelumlaufführung) in
Längsrichtung 104 geradlinig
hin- und herbewegbar ist, wobei der Antrieb durch einen nicht dargestellten
Motor erfolgt.
Das
Linearelement 102 ist insgesamt rohrförmig aufgebaut und weist einen
um 90° abgewinkelten
Wurzelabschnitt 108 und einen im wesentlichen zylindrischen
Auslegerabschnitt 110 auf. Der Wurzelabschnitt 108 dient
der Lagerung und dem Antrieb, während
der Auslegerabschnitt 110 der Ausführung der Halte- bzw. Greiffunktionen
der Labeleinlegevorrichtung dient.
Wie 5 zeigt,
in der eine Draufsicht auf die Einlegevorrichtung 50 dargestellt
ist, trägt
das Linearelement 102 an seinem freien Ende, am Ende des
Auslegerabschnitts 110, ein Querelement 106. Das
Querelement 106 ist entlang Ausgleichs-Bewegungsbahnen 112 relativ
zu dem Linearelement 102 bewegbar auf diesem gehalten und
geführt
und trägt zwei
konusförmige,
der Form der in der zu bedienenden Spritzgießmaschine herzustellenden Behälter entsprechende
Aufnahmen 136 zum Einlegen von Labeln bzw. Etiketten in
die Spritzgießmaschine.
Die Ausgleichs-Bewegungsbahnen 112 verlaufen im dargestellten
Ausführungsbeispiel
geradlinig (Linearführungen)
und bilden mit der Längsrichtung 104 (Bewegungsrichtung)
des Linearelements 102 einen Winkel β von 45°.
Im
Bereich des Übergangs
zwischen Wurzelabschnitt 108 und Auslegerabschnitt 110 des
Linearelements 102 ist eine Hebelachse 114 drehbar
auf dem Linearelement 102 angebracht, auf deren einem Ende
ein Schwenkhebel 116 sitzt, dessen freies Ende 116a mit
einem ersten Ende einer Schubstange 118 schwenkbar verbunden
ist, deren anderes Ende an einer Schwenklagerung 120 mit
dem Querelement 106 gekoppelt ist.
Auf
der Hebelachse 114 sitzt ferner ein Steuerhebel 122 in
gleicher Winkelausrichtung wie der Schwenkhebel 116, so
daß in
der Draufsicht (entlang der Achsrichtung der Hebelachse 114)
in 5 bis 11 lediglich der Steuerhebel 122 sichtbar
ist. An einem freien Ende des Steuerhebels 122 sitzt eine Führungsrolle 124,
die in einer ortsfesten, angedeuteten Führungsbahn 126 geführt ist.
Wie 5 zeigt, weist die Führungsbahn 126 einen
geradlinigen Abschnitt 128 auf an den sich ein 90°-Kreisbogenabschnitt 130 anschließt, auf
den erneut ein geradliniger Abschnitt 132 folgt, der senkrecht
zu dem geradlinigen Abschnitt 128 ausgerichtet ist. Die
aus den drei beschriebenen Abschnitten zusammengesetzte Führungsbahn 126 kann
z.B. als nutartige Vertiefung in der Unterseite einer ortsfesten,
horizontalen Führungsplatte 134 ausgebildet
sein, die oberhalb des Linearelements 102 angebracht ist.
Die Führungsrolle 124 bewegt
sich dann bei einer Bewegung des Linearelements 102 in
Längsrichtung 104 bzw.
in einer Querrichtung 140 entlang der Führungsbahn 126.
6 bis 9 erläutern die
Funktionsweise der Labeleinlegevorrichtung 50, wobei 6 eine Darstellung
entsprechend 5 in verkleinertem Maßstab ist.
Zusätzlich
sei auf 10 bis 13 verwiesen,
die die für
die Bewegungsabläufe
maßgeblichen
Bereiche der Labeleinlegevorrichtung 50 in vergrößertem Maßstab zeigen,
nämlich
die Hebelachse 114 mit Schwenkhebel 116 und Steuerhebel 122 sowie
das Querelement 106 mit Ausgleichs-Bewegungsbahnen 112.
Der
erste, geradlinige Bewegungsabschnitt des Linearelements 102 ist
mit L1 bezeichnet und entspricht demjenigen Teil des geradlinigen
Abschnitts 128 der Führungsbahn 126,
der sich zwischen deren einem Ende an der Position der Führungsrolle 124 gemäß 5, 6 und
dem Beginn des 90°-Abschnitts 130 befindet.
Bei einer Bewegung des Linearelements 102 inner halb dieses
ersten Bewegungsabschnitts L1 behält der Steuerhebel 122 seine
Relativposition zu dem Linearelement 102 unverändert bei,
so daß auch
die Stellung der Schubstange 118 und des Querelements 106 relativ
zu dem Linearelement 102 unverändert bleiben.
Sobald
das Linearelement 102 bei einer Bewegung nach rechts, ausgehend
von der in 6 dargestellten Ausgangsstellung,
einen Punkt erreicht hat, an dem die Führungsrolle 124 in
den 90°-Abschnitt 130 eintritt
(Übergangsstellung),
beginnt der zweite Bewegungsabschnitt L2. 7 zeigt
die Stellung des Linearelements 102 in dieser Position,
d.h. am Ende des ersten Bewegungsabschnitts L1 und am Beginn des
zweiten Bewegungsabschnitts L2. 8 zeigt
eine weitere Position des Linearelements 102, in der die
Führungsrolle 124 den
90°-Abschnitt 130 bereits
teilweise durchlaufen hat.
9 zeigt
das Linearelement 102 in seiner Endposition (Betätigungsstellung),
nachdem es den zweiten Bewegungsabschnitt L2 vollständig durchlaufen
hat. Wie sich mehr im einzelnen 11 bis 13 entnehmen
läßt, beginnt
der Steuerhebel 122 und damit auch der Schwenkhebel 116 bei
Beginn des zweiten Bewegungsabschnitts L2 aufgrund des Eintritts
der Führungsrolle 124 in
den 90°-Abschnitt 130 der
Führungsbahn 126 mit
einer zunehmend schnellen, in der Draufsicht im Gegenuhrzeigersinn verlaufenden
Schwenkbewegung um die Hebelachse 114, was eine Relativbewegung
zwischen Führungsrolle 124 und
Linearelement 102 und somit auch eine Relativbewegung zwischen
Schubstange 118 und Linearelement 102 in Längsrichtung 104 zur Folge
hat. Die aufgrund der Schwenkbewegung der Führungsrolle 124 gleichzeitig
auftretende Relativbewegung senkrecht zur Längsrichtung 104 und
die damit einhergehende geringfügige Änderung
der Ausrichtung der Schubstange 118 ist hierbei im wesentlichen
vernachlässigbar.
Sobald die Führungsrolle 124 das
Ende des 90°-Abschnitts 130 und
den Übergang zu
dem geradlinigen Abschnitt 132 der Führungsbahn 126 erreicht
hat, steht die Führungsrolle 124 in Längsrichtung 104 gesehen
absolut still und wird in dem Maße relativ zu dem Linearelement 102 verlagert,
wie sich dieses relativ zu der Führungsplatte
bewegt, d.h. entsprechend dessen Längsbewegung.
Die
beschriebene Relativbewegung zwischen Schubstange 118 und
Linearelement 102 innerhalb des zweiten Bewegungsabschnitts
L2 des Linearelements 102 hat eine gleichlaufende Relativbewegung,
in Längsrichtung 4 gesehen,
des Querelements 106 zur Folge. Dies bedeutet, daß das Querelement 106 absolut
gesehen still steht, sobald auch die Führungsrolle 124 aufgrund
der Führungsbahn 126 (Abschnitt 132)
an einer weiteren Bewegung in Längsrichtung 104 gehindert
ist.
Aufgrund
der kinematischen Zwangskopplung zwischen Querelement 106 und
Linearelement 102 durch die Ausgleichs-Bewegungsbahn 112,
die unter 45° zur
Längsrichtung 104 orientiert
ist, ergibt sich aus der vorstehend beschriebenen Relativbewegung
eine zwangsgesteuerte Bewegung des Querelements 106 in
Querrichtung 140. Diese resultierende Querbewegung ist
genau senkrecht zur Längsrichtung 104,
während
sich die Führungsrolle
innerhalb des Abschnitts 132 befindet und wenn von den mechanisch
bedingten Ungenauigkeiten aufgrund der Verlagerung der Führungsrolle 124 quer
zur Längsrichtung 104 abgesehen
wird.
In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft die
vorgegebene Querbewegung des Querelements 106 senkrecht
zur Längsbewegung
des Linearelements 102, wobei eine Überlagerung aus einer Bewegung
entlang der Längsrichtung 104 und
einer Bewegung entlang der Ausgleichs-Bewegungsbahn 112 zu
der gewünschten
Querbewegung führt. Da
die Führungsbahn 126 über die
Schubstange 118 eine Zwangsführung des Querelements 106 entlang der
Ausgleichs-Bewegungsbahn 112 zur Folge hat, ist nicht nur
die Form und Richtung der Ausgleichs-Bewegungsbahn 112 für die resultierende Querbewegung
des Querelements 106 maßgeblich, sondern auch die
Art und Weise, wie das Querelement entlang der Ausgleichs-Bewegungsbahn geführt wird,
d.h. die relative Verlagerung des Querelements 106 entlang
der Ausgleichs-Bewegungsbahn in Abhängigkeit von der Längsbewegung
des Linearelements 102 in Längsrichtung 104. Bspw.
könnte der
geradlinige Abschnitt 132 der Führungsbahn 126 unter
einem Winkel anders als 90° zur
Längsrichtung 104 geneigt
verlaufen, wobei dann eine resultierende Querbewegung des Querelements 106 die
Folge wäre,
die ebenfalls unter einem Winkel anders als 90° zur Längsrichtung 104 orientiert
wäre. Umgekehrt hätte eine
Anord nung der geradlinigen Ausgleichs-Bewegungsbahn 112 unter
einem anderen Winkel als 45° zur
Längsrichtung 104 ebenfalls
eine entsprechende Verlagerung der resultierenden Richtung der Querbewegung
des Querelements 106 zur Folge.
Auch
nicht geradlinige Querbewegungen des Querelements 106 sind
möglich,
sofern entweder die Ausgleichs-Bewegungsbahn 112 nicht
geradlinig verläuft
oder aber die relative Verlagerung des Querelements 106 während der
Bewegung des Linearelements 102 innerhalb des zweiten Bewegungsbereichs
nicht linear verläuft.
Ein Beispiel hierfür
ist bereits der 90°-Abschnitt 130 der
Führungsbahn 126, der
eine entsprechende bogenförmige
Verlagerung des Querelements 106 zur Folge hat, was in
der Praxis erwünscht
und notwendig ist, um übermäßig große, beschleunigungsbedingte
Massenkräfte
am Ende der Linearbewegung L1 zu vermeiden.