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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Wenden von Behältern, insbesondere
von Getränkekästen, in
einer Behältertransportstraße zur Beförderung
der Behälter
auf einer Transporteinrichtung, wobei die Vorrichtung zum Wenden
von Behältern über der
Transporteinrichtung angeordnet ist und eine Wendemechanik vorgesehen
ist, die eine Mitnehmervorrichtung mit dem im Eingriff stehenden Behälter definiert
wendet.
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Vorrichtungen
zum Reinigen von Getränkebehältern sind
seit vielen Jahren bekannt. Beispielsweise beschreiben die
DE 29 01 027 A1 ,
die
DE 1 757 302 A und
die
DE 34 39 538 A1 jeweils
eine Behälterdrehvorrichtung
zur Reinigung von Flaschenbehältern.
Im Weiteren offenbart die
DE
33 15 413 A1 eine Vorrichtung zur Reinigung von Flaschenbehältern, die
die Flaschenbehälter
einzeln aufgreift und um 180° vom
Boden auf den Kopf dreht.
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Die
DE 41 25 342 A1 offenbart
eine Positioniereinrichtung für
eine Palettiermaschine, bei der die zu palettierenden Gegenstände zu einem
vorbestimmten Legemuster zusammengestellt werden. Die Positioniereinrichtung
umfasst eine Vorrichtung zum Wenden von Behältern in einer Behältertransportstraße zur Beförderung
der Behälter
auf einer Transporteinrichtung. Die Vorrichtung zum Wenden der Behälter ist über der
Transporteinrichtung angeordnet und es ist eine Wendemechanik vorgesehen, die
eine Mitnehmervorrichtung mit dem im Eingriff ste henden Behälter definiert
wendet. Im Weiteren zeigt die
EP 0 947 427 A2 einen in einen Behälter eingreifenden
Mitnehmer.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Wenden von Behältern der
eingangs genannten Art zu schaffen, die möglichst einfach und preiswert
aufgebaut ist und zudem bei bestehenden Behältertransportanlagen ohne große Umbaumaßnahmen
eingesetzt werden kann und darüber
hinaus bei der Reinigung der Behälter
Verwendung findet.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe dadurch gelöst,
dass die Vorrichtung in einer Waschstraße mit Waschbürsten auf
mindestens einer Seite längs
entlang zur Förderrichtung
angeordnet ist und die mindestens eine Mitnehmervorrichtung in den
zu wendenden Behälter
eingreift.
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Eine
derartige horizontale Wendung des Behälters schafft einen Zugang
zu den in Bewegungsrichtung verlaufenden Längsseiten des Behälters. Aufgrund
der Wendung können
alle Seiten eines Behälters,
insbesondere eines Getränkekastens,
beispielsweise gereinigt, bedruckt oder auf eine andere Weise bearbeitet
werden, ohne dass die bisher eingesetzte Transporteinrichtung große Umbaumaßnahmen
erfordert. Da die Mitnehmervorrichtung zum Wenden des Behälters von
oben in den Behälter
eingreift, ist die gesamte Wendevorrichtung einfach über der
herkömmlichen
Transporteinrichtung zu positionieren. Die Vorrichtung findet in
einer Waschstraße mit
Waschbürsten
auf mindestens einer Seite längs entlang
zur Förderrichtung
Verwendung. Diese Anwendung ist für Getränkekästen besonders interessant,
da der Endverbraucher auf saubere Getränkekästen Wert legt und solche bevorzugt
erwirbt. Die Attraktivität
des Getränkekastens
steigt.
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Zweckmäßigerweise
weist die Mitnehmervorrichtung beim Eingriff in den Behälter jeweils
ein Toleranzspiel zu den Behälterseitenflächen zwischen ca.
1–25%,
insbesondere zwischen ca. 3–15%,
besonders bevorzugt zwischen 4–8%
der jeweiligen einzugreifenden Längen
auf. Dieses Toleranzspiel ist für
einen problemlosen Eingriff wichtig, da die Mitnehmervorrichtung
schräg
an oben kommend in den Behälter
eingreift und wieder schräg
nach oben austritt. Außerdem
weisen die Behälter
zu berücksichtigende
Toleranzen in ihren Längen
auf.
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Grundsätzlich ist
es für
das Wendeprinzip nicht von Bedeutung, ob die Behälter, wie im befüllten Zustand,
mit ihrem gitterförmigen
Boden auf der Transporteinrichtung stehen oder ob sie auf dem Kopf
stehen. Bevorzugt weist jedoch die Mitnehmervorrichtung vier Seitenflächen auf,
die in einen nach oben offenen Behälter eingreifen. Dies hat den
Vorteil, dass ein Verhaken mit dem Gitter des Bodenbereichs eines
Getränkekastens
nicht auftritt, die eingreifbaren Seitenflächen großflächig sind, und zudem ist es üblich die
Getränkekästen aufrecht,
d. h. mit der Öffnung
nach oben vor der Befüllung
auf der Transporteinrichtung zu befördern.
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Vorzugsweise
ist mindestens eine zweite Wendemechanik vorgesehen, die den Behälter wiederum
definiert weiter wendet, so dass die Behälter in die von der Gesamtanlage
vorgesehene Orientierung, d. h. entweder mit der Breit- oder Längsseite
in Förderrichtung
stehend, wieder zurückgedreht
werden. Somit können
die Behälter,
wie vorgesehen, weiterverarbeitet werden.
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Um
die Wendemechanik möglichst
mit einfachen Mitteln, robust und zuverlässig auszugestalten, ist die
Wendemechanik als Zahnrad für
einen Wendetrieb an der Mitnehmervorrichtung befestigt und mit an
der Vorrichtung zum Wenden feststehenden, vorzugsweise zwei, Zapfen
ausgebildet, wobei das Zahnrad mit der Mitnehmervorrichtung auf
den Zapfen abläuft.
Die Anzahl der Zapfen hängt
von dem Durchmesser und der Zähnezahl
des Zahnrades ab. Der Durchmesser und die Zähnezahl des Zahnrades hängen von
der aufzuwendenden Wendekraft ab. Vorzugsweise ist bei einem leeren
Bierkasten der Durchmesser des Zahnrads ungefähr die Hälfte der Breite oder ein Drittel
der Länge
des Bierkastens groß und
bevorzugt ist die Zähnezahl
zwölf.
Der Durchmesser ist größer, wenn
die aufzuwendende Drehkraft größer sein
muss, etwa, weil sich Glasflaschen darin befinden. Der Durchmesser
des Zahnrads kann kleiner sein, wenn eine kleinere Drehkraft erforderlich
ist.
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Zur
Bereitstellung einer möglichst
einfachen Wendevorrichtung für
Behälter
ist ein einziger Antrieb vorgesehen, der die mindestens eine Mitnehmervorrichtung
zusammen mit dem Behälter
zur Beförderung
antreibt. Der Behälter
erhält
somit seinen Vortrieb im Bereich der Wendevorrichtung allein durch die
Mitnehmervorrichtung. Die Transporteinrichtung trägt den Behälter lediglich
und läuft
ohne eigenen Antrieb in diesem Bereich mit. Die Transporteinrichtung
ist in diesem Fall bevorzugt durch einzelne Rollen ausgebildet.
Eine aufwendige Synchronisierungssteuerung entfällt. Es ist somit gewährleistet,
dass die Mitnehmervorrichtung in jeden Behälter korrekt eingreift.
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Um
vorhandene angetriebene Transporteinrichtungen verwenden zu können und
damit die Mitnehmereinrichtung zur richtigen Zeit in den Behälter von
oben eingreifen zu lassen, ist bei einer alternativen Ausführungsform
eine Synchronisierungseinrichtung vorgesehen, die die Geschwindigkeiten
der Transporteinrichtung und der Mitnehmereinrichtung sowie den
Eingriff der mindestens einen Mitnehmervorrichtung in einen Behälter synchronisiert.
Die Synchronisierungseinrichtung wird von Tastern und/oder Fotozellen
als Sensoren unterstützt,
die die Positionen des Behälters,
der Transporteinrichtung und der Mitnehmervorrichtung als Signale
der Synchronisierungseinrichtung mitteilen. Die Synchronisierungseinrichtung
steuert dann entsprechend den Antrieb der Transporteinrichtung und
den Antrieb der Mitnehmereinrichtung.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch
zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen verwendbar sind. Der Rahmen der vorliegenden
Erfindung ist nur durch die Ansprüche definiert.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme
auf die zugehörigen
schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigt:
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1 eine
Draufsicht einer Behältertransportstraße mit gewendeten
Behältern
in Form von Getränkekästen,
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2 eine
zur 1 korrespondierende Draufsicht auf eine Führungsbahn
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Wenden von Behältern mit
zwei Wendemechaniken,
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3 einen
Querschnitt durch die Vorrichtung zum Wenden von Behältern,
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4 eine
Seitenansicht im Verfahrensschritt des Eingreifens einer Mitnehmervorrichtung
in einen Behälter,
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5 eine
Seitenansicht eines Behälters
mit einer im Eingriff befindlichen Mitnehmervorrichtung,
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6 eine
Draufsicht eines Behälters
mit einer im Eingriff befindlichen Mitnehmervorrichtung,
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7 eine
vergrößerte Draufsicht
einer Führungsbahn
mit einer Wendetriebstockeinrichtung,
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8 eine
Draufsicht der Wendemechanik am Beginn der Wendung,
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9 eine
Draufsicht der Wendemechanik ungefähr in der Mitte der Wendung,
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10 eine
Draufsicht auf die Wendemechanik nach vollendeter Wendung.
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Die
Behältertransportstraße nach 1 dient
der übersicht lichen
Darstellung der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Wenden
von Behältern 2.
Die rechteckigen Behälter 2,
die vorzugsweise Getränkekästen, insbesondere Kunststoff-Bierkästen sind,
werden auf einer Transporteinrichtung 3 der Breite nach
befördert
und in einem späteren
Vorgang automatisch mit Getränkeflaschen
befüllt.
Aus Gründen
der Übersichtlichkeit
sind bei dieser Ansicht die Transporteinrichtung 3 sowie weitere
Einrichtungen, wie eine Mitnehmereinrichtung 4 zum Wenden
der Behälter 2 und
eine Wendemechanik 5 nicht dargestellt, sondern im Detail
mit Bezug auf die 3 bis 6 näher erläutert.
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Die
Behälter 2 sollen
vor ihrer Auslieferung gereinigt werden, damit die Attraktivität der Behälter 2 für Kunden
gesteigert wird. Die Behälter 2 werden deshalb
mit beidseitig zur Transportrichtung angeordneten rotierenden Waschbürsten 6 gereinigt,
wie sie beispielsweise in ähnlicher
Weise, nur deutlich größer, auch
aus einer Autowaschstraße
bekannt sind. Hierfür
sind jeweils zwei Bürsten 6 in
Reihe für jede
Seite des Behälters 2 angeordnet.
Die erste Bürste 6 trägt Waschlauge
auf und die zweite reinigt den Behälter 2 nach. Ein Behälter 2 der
entlang der Transportstraße
geführt
wird, wird an eine erste Waschstation auf der Transporteinrichtung 3 befördert, an
der zwei gegenüberliegende
Waschbürsten 6 rotieren,
die von der Waschstraße
getrennt sind. Die Waschbürsten 6 waschen
somit beide in Förderrichtung
längs verlaufende
Seitenflächen
des Behälters 2.
Eine folgende zweite Waschbürste 6 reinigt
die Seitenflächen
von der Waschlauge. Dann wird der Behälter 2 um 90° in seine
Längsrichtung
bezüglich der
Transportrichtung 3 mit Hilfe der in den folgenden Figuren
dargestellten Wendemechanik 5 gedreht, so dass die zwei anderen,
noch schmutzigen Seitenflächen
des Behälters 2 gewaschen
werden. Der Behälter 2 wird
nach dem Waschen mit den Waschbürsten 6 wieder
in die ursprüngliche
Orientierung, d. h. mit Behälterbreite
in Förderrichtung,
um 90° an
einem zweiten Wendepunkt zurückgewendet.
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Gewöhnlich werden
in einer solchen Waschstraße
ungefähr
14 Behälter
pro Minute gereinigt, die Geschwindigkeit ist aber individuell von
der gesamt Abfertigungsanlage abhängig und kann variieren.
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In
der Führungsbahn
mit zwei Wendetriebstockeinrichtungen nach 2 werden
Führungsquader 7 mittels
Führungsschienen 8 geführt. Die Wirkungsweise
der Wendetriebstockeinrichtung wird im Detail genauer in den 7 bis 10 erläutert. Der
Führungsquader 7 führt die
Mitnehmervorrichtung 4 in einer festgelegten Orientierung
aufgrund der parallelen Führungsschienen 8.
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Die 3 verdeutlicht
den Aufbau der Vorrichtung 1 zum Wenden von Behältern 2.
Zwei Ketten 9 sind parallel verspannt und dienen als Fördereinrichtung
der Mitnehmervorrichtung 4. Die Ketten 9 laufen
auf Zahnrädern.
Eine Antriebswelle 10 treibt die Zahnräder an. Eine Trägerplatte 11 ist
mit verlängerten
Schrauben, die gleichzeitig als Kettengliedbolzen dienen, als verbindendes
Kettenglied an beiden parallel laufenden Ketten 9 jeweils
befestigt. Die Trägerplatte 11 hat
somit vier Kettenverbindungspunkte und verbindet demnach die beiden
Ketten 9 quer zu ihrer Bewegungsrichtung. Mittig zu den
parallel laufenden Ketten 9 befindet sich eine zentrierte
Bohrung in der Trägerplatte 9 mit
einem in Buchsen gelagerten Bolzen 12. Der Bolzen 12 ist
von der einen Seite über eine
mit der entsprechenden Buchse ein Gegenlager bildenden Scheibe mit
einer zentrierten Gewindeschraube gesichert. Am anderen Ende des
Bolzens 12 ist ein zylindrischer Kopf angeordnet, an dem
ein Zahnrad 14 zum Wendetrieb und der Führungsquader 7 hängt. Ein
im Wesentlichen rechteckig ausgebildetes Eingreifblech 13 ist
mittels Schrauben am Führungsquader 7 und
dem Zahnrad 14 befestigt. Das Eingreifblech 13 hat
an seinen vier Seiten jeweils einen um ca. 90° gebogenen Falz 15 mit
einer Falzbreite im Bereich von ungefähr 1/5 der Behälterhöhe. Die
vier gebogenen Falzseiten 15 greifen in den Behälter 2 ein
und übertragen
formschlüssig
sowohl die Vortriebskräfte
des Behälters
in der Waschstraße
als auch Drehkräfte
für die
90°-Wendungen
des Behälters 2.
Um die Wendungen auszuführen,
greift das Wendetrieb-Zahnrad 14 in feststehende Zapfen 16 ein,
die in einer der beiden Führungsschienen 8 angeordnet
sind. Bei einer Wendung läuft
das Wendetrieb-Zahnrad 14,
wie in den 8 bis 10 dargestellt,
auf den Zapfen 16 ab.
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Der
Führungsquader 7 wird
von einer feststehenden Führungsschiene 8,
die am Gehäuse
der Vorrichtung 1 befestigt ist, und einer zweiten gegenüberliegenden, über eine
Spannschraube individuell einstellbaren Führungsschiene 8 geführt. Das
Wendetrieb-Zahnrad 14 ist über dem Führungsquader 7 angeordnet
und liegt auf einer vorstehenden Zylinderfläche des zentrierten Bolzens 12.
Das Wendetrieb-Zahnrad 14 mit dem Führungsquader 7 kann also
um den Bolzen 12 als Achse rotieren. Alternativ weist der
Führungsquader 7 eine
gestufte Bohrung auf, wobei eine größere Bohrung auf der dem Wendetrieb-Zahnrad 14 abgewandten
Seite hin angeordnet ist. Die größere Bohrung
nimmt den zylindrischen Kopf des Bolzens 12 auf, auf dem
der Führungsquader 7 liegt
und sich relativ zum Bolzen 12 bewegen kann. Dies ist in
der 3 nicht sichtbar. Auf diesem zylindrischen Kopf
des Bolzens 12 erfolgt die relativ Bewegung des in Eingriff
stehenden Eingreifblechs 13 gegenüber der Trägerplatte 11 beim
Wendevorgang, wobei der zentrierte Bolzen 12 sich entweder mitdrehen
oder feststehen kann.
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Die 3 zeigt
eine weitere Mitnehmervorrichtung 4, die über der
mit dem Behälter 2 in
Eingriff stehenden Mitnehmervorrichtung 4 spiegelbildlich gegenübersteht
und sich in die entgegengesetzte Richtung zurückbewegt, um einen nächsten Behälter 2 zu
befördern.
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In 4 ist
der zu reinigende Behälter 2 in dem
Verfahrensschritt des Eingreifens der Mitnehmervorrichtung 4 in
den Behälter 2 veranschaulicht. Praktischerweise
wird der Behälter 2 bis
zu diesem Eingriffsbereich von der Transporteinrichtung 3,
auf der der Behälter 2 liegt,
kraftschlüssig
aufgrund der Gewichtskraft des Behälter befördert. Ab dem in der 4 gezeigten
Eingriffsbereich der Mitnehmervorrichtung 4 übernimmt
die Mitnehmervorrichtung 4 die Beförderung des Behälters 2 formschlüssig und
allein. Ein vorderer Falz 15 des Eingreifblechs 13 greift zuerst
in die in Förderrichtung
vordere Innenseitenwand des Behälters 2 ein
und bewirkt somit eine weitere Beförderung. Dieser Übergang
schafft den Vorteil, dass auf eine aufwändige und teure Synchronisation
zwischen der Transporteinrichtung 3 und der Vorrichtung 1 zum
Wenden, insbesondere dem Antrieb der Mitnehmervorrichtung 4,
verzichtet werden kann. Soweit der Behälter 2 von der Mitnehmervorrichtung 4 befördert wird,
befindet sich der Behälter 2 auf
einer Transporteinrichtung 3, die keinen Behälterförderantrieb
aufweist. Die Transporteinrichtung 3 ist in diesem Bereich
mit Laufrollen 17 ausgebildet.
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In 5 der
Behälter 2 mit
der im Eingriff befindlichen Mitnehmervorrichtung 4. Die
Trägerplatte 11 der
Mitnehmervorrichtung 4 ist ein Bindeglied zwischen zwei
Kettenstücken
der Kette 9. Das Zahnrad 14 zum Wendetrieb ist
mit dem Führungsquader 7 über Schrauben
verbunden, der auf einem breiteren Zylinderkopfende des Bolzens 12 hängt.
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Die 6 zeigt
eine Draufsicht eines Behälters 2 mit
einer formschlüssig
im Eingriff befindlichen Mitnehmervorrichtung 4. Diese
Abbildung zeigt Toleranzdimensionen, also das Spiel zwischen dem
Eingreifblech 13 und den begrenzenden Innenseitenwänden des
Behälters 2 auf.
Die Toleranzen sind grundsätzlich
im Bereich zwischen ca. 1–25%,
bei dieser Ausführungsform
bevorzugt zwischen ca. 5–7%
der jeweiligen einzugreifenden Länge.
Die Ecken des Eingreif- bzw. Mitnehmerbleches 13 sind rechteckig
ausgeschnitten, um in einen Behälter 2 mit abgerundeten
Ecken eingreifen zu können.
Der Durchmesser des Zahnrads 14 zum Wendetrieb beträgt ungefähr ein Drittel
der Länge
des Getränkekastens
bzw. die Hälfte
der Breite des Getränkekastens,
wobei das Zahnrad zwölf
Zähne aufweist.
Der Führungsquader 7 ist
gerade so groß,
dass das Profil des Führungsquaders 7 in
der Draufsicht von der Kontur des Zahnrads 14 überdeckt
wird.
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Die 7 verdeutlicht
die Bewegungsabläufe
des Führungsquaders 7 bei
einer 90°-Wendung. Der
Führungsquader 7 repräsentiert
die Stellung der Mitnehmervorrichtung 4, die mit dem Behälter 2 aufgrund
des Eingriffs identisch ist. Die Wendetriebstockeinrichtung umfasst
mindestens zwei Zapfen 16, in die das zum Wenden zwangsgeführte Zahnrad 14 eingreift
und somit einen Wendetrieb erzeugt. Für die Wendung des Führungsquaders 7 haben
die Führungsschienen 8 jeweils
Aussparungen, wodurch der Führungsquader 7 in
diesem Bereich nicht mehr an seinen Seitenkanten geführt wird
und sich wenden kann. Die Aussparungen in den Führungsschienen 8 sind
abhängig
davon, in welcher Richtung sich der Führungsquader 7 dreht
bzw. auf welcher Seite die Zapfen 16 zum Eingreifen des
Wendetrieb-Zahnrads 14 angeordnet
sind. Auf der Seite, auf der das Zahnrad 14 eingreift,
sind die Aussparungen der Führungen 8 geometriebedingt
längsseitig
kürzer
und insgesamt nicht so tief mit einem Maximum in der Tiefe um den
45°-Wendepunkt
herum, der ein Symmetriepunkt auf der Mittelsenkrechten der beiden
Zapfen 16 darstellt. Dagegen ist die gegenüberliegende
Führungsschiene 8 in
einem längeren
Bereich ausgespart, da sich aufgrund der Geometrieverhältnisse
in Bewegungsrichtung die hintere Ecke des Führungsquaders 7 über eine
längere
Strecke über
die normale Führungsbahn überschreitet,
wie in der 7 zu sehen ist. Eine solche
Wendetriebstockeinrichtung ist im Zusammenspiel mit dem Zahnrad 14 eine
einfache Wendemechanik 5, die aufgrund der Zwangsführung zuverlässig und
stabil funktioniert.
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In
den 8 bis 10 sind die einzelnen Schritte
der Wendemechanik 5 vor dem Beginn, in der Mitte und nach
Vollendung der Wendung dargestellt. Die Mitnehmervorrichtung 4 mit
dem Wendetrieb-Zahnrad 14 kann sich aufgrund des in den
Führungsschienen 8 zwangsgeführten Führungsquader 7 nicht
verdrehen. Nur im Bereich der Wendetriebstockeinrichtung stößt das Zahn rad 14 auf
die Zapfen 16, die das Zahnrad 14 zu einer Rotationsbewegung um
den Eingriffspunkt der Zähne
des Zahnrads 14 mit den Zapfen 16 zwingen. Das
Zahnrad 14 nimmt die daran befestigten Bauteile sowie den
im Eingriff stehenden Behälter 2 mit
und vollzieht dadurch eine im Wesentlichen 90° Wendung ohne den Einsatz zusätzlicher
Antriebsmittel.
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Behälter
- 3
- Transporteinrichtung
- 4
- Mitnehmervorrichtung
- 5
- Wendemechanik
- 6
- Waschbürste
- 7
- Führungsquader
- 8
- Führungsschiene
- 9
- Kette
- 10
- Antriebswelle
- 11
- Trägerplatte
- 12
- Bolzen
- 13
- Eingreif-/Mitnehmerblech
- 14
- Zahnrad
zum Wendetrieb
- 15
- Falz
- 16
- Zapfen
- 17
- Laufrolle