Die
Erfindung betrifft eine Verschließeinrichtung zum Aufbringen
von Schraubverschlüssen
auf Behälter,
insbesondere auf Getränkeflaschen,
gemäß Oberbegriff
des Anspruchs 1.The
The invention relates to a closure device for application
of screw caps
on containers,
especially on beverage bottles,
according to the generic term
of claim 1.
Verschließeinrichtungen
der hier angesprochenen Art, also solche, die eine Magnetkupplung zur Übertragung
eines Drehmoments von einer Antriebseinrichtung auf einen Schraubverschluss
aufweisen, sind bekannt. Insbesondere beim Aufbringen von Schraubverschlüssen auf
als Getränkeflaschen ausgebildete
Behälter
ist die Gewährleistung
höchster
Produktsicherheit von Bedeutung. Im Bereich der Verschließtechnik
wurden Servoantriebe eingesetzt, die eine Steuerung, Kontrolle und
Dokumentierung des gesamten Verschließprozesses ermöglichen.
Es hat sich jedoch herausgestellt, dass Beschaffung, Einstellung
und Wartung derartiger Antriebe einen sehr hohen Aufwand erfordern.closing devices
the type mentioned here, ie those that have a magnetic coupling for transmission
a torque from a drive device to a screw cap
have, are known. Especially when applying screw caps on
trained as beverage bottles
container
is the warranty
highest
Product safety matters. In the field of sealing technology
Servo drives were used, which provide control, and control
Documenting the entire closing process.
However, it has been found that procurement, recruitment
and maintenance of such drives require a very high effort.
Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Verschließeinrichtung zu schaffen, die
einen sicheren Verschließvorgang
gewährleistet
und dabei die Möglichkeit
bietet, den gesamten Verschließprozess
optimal zu kontrollieren und zu dokumentieren, um eine hohe Produktsicherheit
durch Prozesskontrolle sicherzustellen.task
The invention is therefore to provide a closing device, the
a safe closing process
guaranteed
and the possibility
offers, the entire closing process
optimal control and documentation to ensure high product safety
through process control.
Diese
Aufgabe wird durch eine Verschließeinrichtung gelöst, welche
die in Anspruch 1 genannten Merkmale aufweist und sich dadurch auszeichnet,
dass mindestens ein Sensor vorgesehen ist, der die Relativposition
zwischen einem Antriebs- und einem Abtriebsrotor einer Magnetkupplung
der Verschließeinrichtung
erfasst, sodass In formationen über
den Verschließvorgang
relativ einfach gewonnen werden können.These
Task is solved by a closing device, which
having the features mentioned in claim 1 and characterized thereby,
in that at least one sensor is provided which determines the relative position
between a drive and an output rotor of a magnetic coupling
the closing device
so that information about
the closing process
can be won relatively easily.
Besonders
bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel
der Verschließeinrichtung,
das sich dadurch auszeichnet, dass mindestens zwei Sensoren vorgesehen
sind, sodass die Relativposition zwischen Antriebs- und Abtriebsrotor
nicht nur in axialer Ausrichtung, sondern auch bezüglich der
Drehposition der Rotoren zueinander erfassbar ist. Auf diese Weise lassen
sich viele Daten des Verschließvorgangs
genau erfassen.Especially
preferred is an embodiment
the closing device,
which is characterized in that at least two sensors provided
are, so that the relative position between the drive and driven rotor
not only in axial alignment, but also in terms of
Rotational position of the rotors is detectable to each other. Let that way
Many data of the closing process
capture exactly.
Bevorzugt
wird außerdem
ein Ausführungsbeispiel
der Verschließeinrichtung,
das sich durch eine Signalverarbeitungseinrichtung auszeichnet, welche
die Daten des mindestens einen Sensors aufarbeitet. Auf diese Weise
ist die Möglichkeit
gegeben, die Daten bereits unmittelbar am Entstehungsort für die spätere Verwendung
vorzubereiten.Prefers
will also
an embodiment
the closing device,
which is characterized by a signal processing device, which
the data of the at least one sensor works up. In this way
is the possibility
given, the data already directly at the place of origin for later use
prepare.
Besonders
bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel
der Verschließeinrichtung,
das sich dadurch auszeichnet, dass es einen Sender zur drahtlosen Übermittlung
der Daten des mindestens einen Sensors umfasst, der die Übertragung
an einen Empfänger
ermöglicht.
Damit können
die von dem mindestens einen Sensor gewonnenen Daten berührungslos
von der Verschließeinrichtung
an eine Datenauswertungseinheit übertragen
werden.Especially
preferred is an embodiment
the closing device,
which is characterized by the fact that there is a transmitter for wireless transmission
the data of the at least one sensor, which is the transmission
to a receiver
allows.
With that you can
the data obtained from the at least one sensor contactless
from the closing device
transmitted to a data evaluation unit
become.
Bei
einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist vorgesehen, dass die Verschließeinrichtung eine Energieübertragungseinrichtung
aufweist. Diese erlaubt es, Energie -vorzugsweise berührungslosauf
die Verschließeinrichtung
zu übertragen
und damit deren Bauteile mit Energie zu versorgen.at
a further preferred embodiment
it is provided that the closing device is a power transmission device
having. This allows energy, preferably non-contact
the closing device
transferred to
and thus to supply their components with energy.
Besonders
bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel
der Verschließeinrichtung,
das sich durch eine interne Energieversorgung der elektronischen Elemente
mit einem Generator auszeichnet, der in die Verschließeinrichtung,
vorzugsweise in deren Kupplung, integriert ist. Besonders, wenn
die interne Energieversorgung einen Kondensator oder besser einen
Akkumulator aufweist, kann die Energie gespeichert werden. Wird
eine derartig ausgebildete, autarke Verschließeinrichtung in Zusammenhang
mit einer Verschließmaschine
verwendet, so besteht die Möglichkeit,
dass die Auswertungseinheit die Verschließeinrichtung bereits im statischen
Zustand – also
ohne Rotation im Bereich der Kupplung – erfasst, weil der Sender
der Verschließeinrichtung
von der internen Energieversorgung mit Energie versorgt wird und
ohne Übertragung
externer Energie Signale an die Auswertungseinheit übermitteln
kann.Especially
preferred is an embodiment
the closing device,
This is due to an internal energy supply of the electronic elements
characterized by a generator inserted in the closing device,
preferably in the coupling, is integrated. Especially when
the internal power supply a capacitor or better one
Accumulator, the energy can be stored. Becomes
such a trained, self-contained closing device in connection
with a closing machine
used, it is possible to
that the evaluation unit, the closing device already in the static
State - so
without rotation in the area of the clutch - captured because of the transmitter
the closing device
powered by the internal energy supply and
without transmission
transmit external energy signals to the evaluation unit
can.
Weiterhin
wird ein Ausführungsbeispiel
der Verschließeinrichtung
besonders bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass der mindestens
eine Sensor als Magnetfeldsensor ausgebildet ist. Derartige Sensoren
erlauben einen besonders kompakten Aufbau.Farther
becomes an embodiment
the closing device
particularly preferred, which is characterized in that the at least
a sensor is designed as a magnetic field sensor. Such sensors
allow a particularly compact design.
Bei
einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Verschließeinrichtung
ist vorgesehen, dass der Sensor der Erfassung mechanischer Verspannungen
dient und vorzugsweise als Dehnmessstreifen ausgelegt ist.at
a further preferred embodiment
the closing device
is provided that the sensor of the detection of mechanical tension
serves and is preferably designed as strain gauges.
Bei
einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Verschließeinrichtung
ist vorgesehen, dass diese einen optischen Sensor umfasst. Dieser
kann berührungslos
Verformungen hoch auflösend
erfassen und damit exakte Daten liefern.at
a further preferred embodiment
the closing device
is provided that this comprises an optical sensor. This
can be contactless
Deformations high resolution
capture and deliver accurate data.
Weitere
Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.Further
Embodiments emerge from the remaining subclaims.
Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:The
The invention will be explained in more detail below with reference to the drawings. It
demonstrate:
1 eine
Prinzipskizze einer Verschließeinrichtung
mit berührungsloser
Datenübertragung und
-auswertung; 1 a schematic diagram of a closing device with contactless data transmission and evaluation;
2 eine
Prinzipskizze eines Teils einer Kupplung eines ersten Ausführungsbeispiels
der Verschließeinrichtung; 2 a schematic diagram of a portion of a coupling of a first embodiment of the closing device;
3 einen
Längsschnitt
durch ein erstes Ausführungsbeispiel
der Kupplung einer Verschließeinrichtung
und 3 a longitudinal section through a first embodiment of the coupling of a closing and
4 einen
Längsschnitt
durch ein zweites Ausführungsbeispiel
der Kupplung einer Verschließeinrichtung. 4 a longitudinal section through a second embodiment of the coupling of a closing device.
Aus
der Prinzipskizze gemäß 1 ist
eine Verschließeinrichtung 1 ersichtlich,
die eine Antriebseinrichtung 3, eine Kupplung 5 sowie
einen Abtriebsflansch 7 umfasst. Dieser dient dazu, einen
Adapter aufzunehmen, über
den verschieden ausgestaltete Schraubverschlüsse von Behältern, insbesondere Getränkeflaschen,
erfasst werden können.
Denkbar ist es aber auch, den Abtriebsflansch 7 so auszubilden,
dass er unmittelbar zum Aufbringen von Schraubverschlüssen auf
Behälter
herangezogen werden kann, dass er Schraubverschlüsse also ohne Adapter erfasst.From the schematic diagram according to 1 is a closing device 1 it can be seen that a drive device 3 , a clutch 5 as well as an output flange 7 includes. This serves to accommodate an adapter, can be detected on the differently designed screw caps of containers, in particular beverage bottles. It is also conceivable, the output flange 7 in such a way that it can be used directly for applying screw caps to containers that it detects screw caps so without an adapter.
Die
Verschließeinrichtung 1 weist
außerdem mindestens
einen Sensor 9, sowie mindestens einen Sender 11 auf,
schließlich
eine Signalverarbeitungseinrichtung 13.The closing device 1 also has at least one sensor 9 , as well as at least one transmitter 11 on, finally, a signal processing device 13 ,
Vorzugsweise
sind alle hier genannten Elemente der Verschließeinrichtung 1, allerdings
in der Regel ohne die Antriebseinrichtung 3, in die Verschließeinrichtung 1 integriert,
wobei diese aufgrund der heute möglichen
Miniaturisierung der einzelnen Elemente, Sensor 9, Sender 11 und
Signalverarbeitungseinrichtung 13, sehr kompakt aufgebaut
sein kann.Preferably, all elements mentioned here are the closing device 1 , but usually without the drive device 3 , in the closing device 1 integrated, whereby this due to the today possible miniaturization of the individual elements, sensor 9 , Transmitter 11 and signal processing means 13 , can be very compact.
Die
in der Verschließeinrichtung 1 erfassten Daten
werden von dem Sender 11 über eine berührungslose
Datenübertragungsstrecke 15 an
einen Empfänger 17 einer
Datenauswertungseinrichtung übertragen.
Diese kann in einem Steuerschrank untergebracht oder Teil eines
PCs sein. Jedem Sensor kann mindestens eine Sender/Empfänger-Einheit, außerdem jeder
Sender/Empfänger-Einheit
mindestens ein Sensor zugeordnet werden.The in the closing device 1 captured data are from the sender 11 via a non-contact data transmission path 15 to a receiver 17 transmitted to a data evaluation device. This can be housed in a control cabinet or part of a PC. Each sensor can be assigned at least one transmitter / receiver unit, and each transmitter / receiver unit at least one sensor.
Aus 1 ist
ersichtlich, dass bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel
die Kupplung 5 einen als Außenrotor 21 ausgelegten
Antriebsrotor, sowie einen als Innenrotor 23 angelegten
Abtriebsrotor aufweist. Die Anordnung des Innen- und Außenrotors kann
vertauscht werden. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der Außenrotor 21 über eine Antriebswelle 25 mit
der Antriebseinrichtung 3 gekoppelt. Denkbar ist es auch,
in die Verschließeinrichtung 1 ein
Antriebsaggregat zu integrieren. Der Innenrotor 23 ist
hier über
eine Abtriebswelle 27 mit dem Abtriebsflansch 7 verbunden.Out 1 It can be seen that in the embodiment shown here, the clutch 5 one as outer rotor 21 designed drive rotor, and one as an inner rotor 23 having applied output rotor. The arrangement of the inner and outer rotor can be reversed. In the embodiment shown here, the outer rotor 21 via a drive shaft 25 with the drive device 3 coupled. It is also conceivable in the closing device 1 to integrate a drive unit. The inner rotor 23 is here via an output shaft 27 with the output flange 7 connected.
Da
die Kupplung 5 als Magnetkupplung realisiert ist, wird
ein in den Außenrotor 21 eingeleitetes Drehmoment über magnetische
Kräfte
auf den Innenrotor 23 übertragen.
Die Magnetkupplung kann sowohl als Hysteresekupplung als auch als
Synchronkupplung ausgelegt sein. Vorzugsweise ist eine Hysteresekupplung
vorgesehen, um Schwingungen der Verschließeinrichtung zu vermeiden.
Es hat sich nämlich
herausgestellt, dass bei dem Einsatz von magnetischen Verschließköpfen zur
Erreichung des erforderlichen Anzugdrehmoments zum dichten Verschließen von
Getränkeflaschen
Schwingungen auftreten. Das Phänomen
tritt besonders bei magnetischen Synchronkupplungen auf, die entsprechend der
verwendeten Magnetpolzahl eine magnetische Kraft zur Übertragung
eines Drehmoments auf die zu verschließende Getränkeflasche übertragen. Reißt die magnetische
Kraft während
des Verschließvorgangs
ab, kommt es zu den Schwingungen. Besonders bei Kunststoffflaschen
aus PET (Polyethylenterephthalat) haben sich Verschließmaschinen
mit derartigen Verschließeinrichtungen
als nachteilig herausgestellt. Zur Vermeidung dieser Schwingungen wurden
sogenannte Hysteresekupplungen entwickelt, die ebenfalls auf der
magnetischen Kraftkopplung beruhen, sich aber dadurch auszeichnen,
dass sie ein konstantes Verschließmoment aufbringen, sodass
beim Abreißen
der magnetischen Kraft keine Schwingungen auftreten.Because the clutch 5 is realized as a magnetic coupling, one in the outer rotor 21 initiated torque via magnetic forces on the inner rotor 23 transfer. The magnetic coupling can be designed both as a hysteresis clutch and as a synchronous clutch. Preferably, a hysteresis coupling is provided in order to avoid vibrations of the closing device. It has been found that oscillations occur in the use of magnetic sealing heads to achieve the required tightening torque for sealing beverage bottles. The phenomenon occurs especially in magnetic synchronous clutches, which transmit a magnetic force for transmitting a torque to the beverage bottle to be closed according to the magnetic pole number used. If the magnetic force breaks off during the closing process, the vibrations will occur. Especially with plastic bottles made of PET (polyethylene terephthalate), sealing machines with such closing devices have proven to be disadvantageous. To avoid these vibrations so-called hysteresis clutches have been developed, which are also based on the magnetic power coupling, but are characterized by the fact that they apply a constant closing torque, so that when tearing off the magnetic force no vibrations occur.
Der
mindestens eine Sensor 9 ist so ausgelegt, dass er die
Lage des Außenrotors 21 gegenüber dem
Innenrotor 23 erfasst. Dabei kann vorgesehen werden, dass
der Sensor 9 ausschließlich
die axiale Ausrichtung des Innenrotors 23 gegenüber dem
Außenrotor 21 erfasst.
Mit axialer Ausrichtung ist hier gemeint, dass die Anordnung des
Innenrotors 23 gegenüber
dem Außenrotor 21 in
Richtung der Antriebswelle 25 beziehungsweise Abtriebswelle 27 betrachtet
wird.The at least one sensor 9 is designed to match the position of the outer rotor 21 opposite the inner rotor 23 detected. It can be provided that the sensor 9 only the axial orientation of the inner rotor 23 opposite the outer rotor 21 detected. By axial alignment is meant here that the arrangement of the inner rotor 23 opposite the outer rotor 21 in the direction of the drive shaft 25 or output shaft 27 is looked at.
Der
mindestens eine Sensor 9 kann auch so ausgelegt sein, dass
er die Drehposition des Innenrotors 23 gegenüber dem
Außenrotor 21 erfasst.The at least one sensor 9 can also be designed so that it is the rotational position of the inner rotor 23 opposite the outer rotor 21 detected.
Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass sowohl die axiale Ausrichtung als auch die
Drehposition der beiden Rotoren zueinander erfasst wird.Preferably
It is envisaged that both the axial orientation and the
Rotational position of the two rotors is detected to each other.
Aus
der Prinzipskizze gemäß 1 wird deutlich,
dass der Innenrotor 23 zumindest bereichsweise in den Außenrotor 21 eingebracht
werden kann.From the schematic diagram according to 1 it becomes clear that the inner rotor 23 at least partially in the outer rotor 21 can be introduced.
Die
als Magnetkupplung ausgelegte Kupplung 5, die also ein
Drehmoment von der Antriebseinrichtung 3 auf den Abtriebsflansch 7 und
damit auf einen Schraubverschluss eines Behälters überträgt, weist eine Drehmomentübertragungseinrichtung
auf, die zur Realisierung einer Hysteresekupplung mindestens einen
Magneten und mit diesem zusammenwirkendes Hysteresematerial umfasst.
Dabei kann der mindestens eine Magnet am Außenrotor 21 und das
Hysteresematerial am Innenrotor 23 vorgesehen sein. Vorzugsweise
ist der mindestens eine Magnet an der Innenfläche des Außenrotors angeordnet und das
Hysteresematerial auf der Außenfläche des
Innenrotors. Denkbar ist es, hier einen Ring aus Hysteresematerial
vorzusehen, der in Umfangsrichtung des Innenrotors 23 verläuft. Die
Ausdehnung des mindestens einen Magneten und des Hysteresematerials
in axialer Richtung gesehen kann an die zu übertragenden Kräfte, also
an das auf den Schraubverschluss einwirkende Drehmoment angepasst
werden.The designed as a magnetic coupling coupling 5 that is a torque from the drive device 3 on the output flange 7 and thus transmits to a screw cap of a container, has a torque transmission device, which comprises at least one magnet and cooperating with this hysteresis for realizing a hysteresis. In this case, the at least one magnet on the outer rotor 21 and the hysteresis material on the inner rotor 23 be provided. Preferably, the at least one magnet is disposed on the inner surface of the outer rotor and the hysteresis material on the outer surface of the inner rotor. It is conceivable to provide here a ring of hysteresis material, which in the circumferential direction of the inner rotor 23 runs. The extent of the at least one magnet and the hysteresis material seen in the axial direction can be adapted to the forces to be transmitted, ie to the torque acting on the screw cap.
Aus
den Erläuterungen
zur Hysteresekupplung wird deutlich, dass es für deren Funktion belanglos
ist, ob der mindestens eine Magnet am Außen- oder Innenrotor vorgesehen
wird, wobei das Hysteresematerial entsprechend dann am Innen- bzw.
Außenrotor
angeordnet ist. Im übrigen
kann die Hysteresekupplung auch als Synchronkupplung ausgebildet
werden, indem das Hysteresematerial durch mindestens einen Magneten
ersetzt wird.Out
the explanations
The hysteresis coupling makes it clear that it is irrelevant to its function
is whether the at least one magnet provided on the outer or inner rotor
with the hysteresis material according to then on the inside or
outer rotor
is arranged. Furthermore
the hysteresis clutch can also be designed as a synchronous clutch
Be sure to put the hysteresis material through at least one magnet
is replaced.
Hysterese-
und Synchronkupplungen sind grundsätzlich bekannt, so dass hier
nicht mehr darauf eingegangen zu werden braucht.hysteresis
and synchronous clutches are basically known, so here
no longer needs to be addressed.
Die
axiale Ausrichtung des Innenrotors 23 gegenüber dem
Außenrotor 21 kann
eingestellt werden. Bevorzugt wird eine Ausführungsform der Kupplung 5,
bei der der Innenrotor 23 einen Ring aufweist, der Teil
der Drehmomentübertragungseinrichtung
ist, also mindestens einen Magneten oder Hysteresematerial umfasst,
bei dem hier angesprochenen Ausführungsbeispiel
einen Hysteresering. Dieser Ring ist -in axialer Richtung gesehen-
auf dem Innenrotor 23 verlagerbar. Vorzugsweise ist der
Ring mit einem Innengewinde versehen, das mit einem Außengewinde
auf dem Grundkörper
des Innenrotors 23 kämmt.
Bei einer Verdrehung des Rings wird dieser also in axialer Richtung
gegenüber
dem Grundkörper
des Innenrotors verlagert, damit also der Hysteresering auf dem Ring
gegenüber
dem mindestens einen Magneten des Außenrotors.The axial orientation of the inner rotor 23 opposite the outer rotor 21 can be set. An embodiment of the coupling is preferred 5 in which the inner rotor 23 a ring, which is part of the torque transmission device, that includes at least one magnet or hysteresis, in the embodiment addressed here a hysteresis. This ring is - seen in the axial direction - on the inner rotor 23 displaced. Preferably, the ring is provided with an internal thread having an external thread on the base body of the inner rotor 23 combs. In a rotation of the ring, this is thus displaced in the axial direction relative to the main body of the inner rotor, thus thus the Hysteresering on the ring relative to the at least one magnet of the outer rotor.
Durch
eine axiale Verlagerung des Innenrotors 23, das heißt hier,
des Rings des Innenrotors 23, gegenüber dem Innenrotor wird die Überdeckung des
mindestens einen Magneten im Außenrotor
gegenüber
dem Hysteresering des Innenrotors verändert, sodass sich die wirksame
magnetische Kraftkopplung und auch das von der Kupplung 5 übertragbare
Drehmoment ändern.By an axial displacement of the inner rotor 23 , that is, here, the ring of the inner rotor 23 , relative to the inner rotor, the overlap of the at least one magnet in the outer rotor is changed relative to the hysteresis of the inner rotor, so that the effective magnetic force coupling and that of the clutch 5 change transmissible torque.
Auch
aus den hier vorliegenden Erläuterungen
wird deutlich, dass es für
die Funktion der Kupplung belanglos ist, ob der mindestens eine
Magnet auf der Außenseite
des Innenrotors 23 beziehungsweise in dem diesen zugeordneten
Ring angeordnet ist und der Hysteresering auf der Innenseite des
Außenrotors 21 oder
umgekehrt.It is also clear from the explanations provided here that it is irrelevant to the function of the coupling whether the at least one magnet is located on the outside of the inner rotor 23 or in which this associated ring is arranged and the Hysteresering on the inside of the outer rotor 21 or the other way around.
Die
in axialer Richtung gesehene Lage des Innenrotors 23 gegenüber dem
Außenrotor 21 wird von
dem mindestens einen Sensor 9 erfasst. Das von diesem erzeugte
Signal wird vorzugsweise von der Signalverarbeitungseinrichtung 13 aufgearbeitet.
Der Sender 11 sendet das Ausgangssignal des Sensors 9 oder
das der Signalverarbeitungseinrichtung 13 berührungslos
an den Empfänger 17,
sodass eine Weiterverarbeitung in der Datenauswertungseinrichtung 19 erfolgen
kann.The position of the inner rotor seen in the axial direction 23 opposite the outer rotor 21 is from the at least one sensor 9 detected. The signal generated by this is preferably from the signal processing means 13 worked up. The transmitter 11 sends the output signal of the sensor 9 or the signal processing device 13 contactless to the receiver 17 so that further processing in the data evaluation device 19 can be done.
Wird
von der Antriebseinrichtung 3 ein Drehmoment aufgebaut
und über
die Kupplung 5 an den Abtriebsflansch 7 übertragen,
kann ein Schraubverschluss auf eine Behältermündung aufgebracht werden. Hat
der Schraubverschluss auf dem der Behältermündung zugeordneten Außengewinde
eine vorgegebene Position erreicht, beispielsweise, wenn die Mündung des
Behälters
eine Dichtung des Schraubverschlusses erreicht, steigt in der Gewindeverbindung
zwischen Schraubverschluss und Behälter das Drehmoment. Wird ein
in der Kupplung 5 voreingestellter Wert überschritten,
gibt die magnetische Kraftkopplung der Kupplung nach, sodass der
als Antriebsrotor wirkende Außenrotor 21 gegenüber dem als
Abtriebsrotor wirkenden Innenrotor 23 weiter rotieren kann,
ohne dass der Schraubverschluss gedreht wird. Das voreingestellte
Drehmoment der Kupplung 5 liegt weiterhin konstant an.
Besonders hervorzuheben ist, dass bei Einsatz einer Hysteresekupplung
keine Schwingungen auftreten. Die mechanischen Verluste der Kupplung
werden in Wärme
umgesetzt und an die Umgebung abgegeben.Is from the drive device 3 a torque built up and over the clutch 5 to the output flange 7 transferred, a screw cap can be applied to a container mouth. If the screw cap has reached a predefined position on the external thread associated with the container mouth, for example when the mouth of the container reaches a seal of the screw cap, the torque increases in the threaded connection between screw cap and container. Will be one in the clutch 5 preset value is exceeded, the magnetic force coupling of the coupling yields, so that acting as a drive rotor outer rotor 21 opposite to the inner rotor acting as the output rotor 23 can continue to rotate without the screw cap is rotated. The preset torque of the clutch 5 remains at a constant level. Particularly noteworthy is that when using a hysteresis no vibrations occur. The mechanical losses of the clutch are converted into heat and released to the environment.
2 zeigt
eine Prinzipskizze eines Teils einer Kupplung 5 eines Ausführungsbeispiels
der Verschließeinrichtung 1.
Durch eine Zylindermantelfläche 29 wird
hier die Innenfläche
des Außenrotors 21 oder
die Außenfläche des
Innenrotors 23 angedeutet. Im Bereich der Zylindermantelfläche 29 ist
mindestens ein erster Magnet 31 angeordnet. Dieser ist hier
durch ein in Richtung der Längsachse
der Zylindermantelfläche 29 ausgerichtetes
Rechteck angedeutet. Hier ist ein zweiter Magnet 33 in
einem Abstand L -in axialer Richtung der Zylindermantelfläche 29 gesehen-
zum ersten Magneten 31 angeordnet. 2 shows a schematic diagram of a part of a coupling 5 an embodiment of the closing device 1 , Through a cylindrical surface 29 Here is the inner surface of the outer rotor 21 or the outer surface of the inner rotor 23 indicated. In the area of the cylindrical surface 29 is at least a first magnet 31 arranged. This is here by a in the direction of the longitudinal axis of the cylinder surface 29 aligned rectangle indicated. Here is a second magnet 33 at a distance L in the axial direction of the cylinder surface 29 seen- to the first magnet 31 arranged.
Das
hier dargestellte Ausführungsbeispiel des
Teils der Kupplung 5 weist einen dritten Magneten 35 auf,
der zum ersten Magneten 31 – in Umfangsrichtung der Zylindermantelfläche 29 gesehen- in
einem Abstand angeordnet ist. Ein vierter Magnet 37 ist
in einem -in axialer Richtung der Zylindermantelfläche 29 gesehen – in einem
Abstand L zum dritten Magneten 35 angeordnet und weist – in Umfangsrichtung
gesehen- den gleichen Abstand zum zweiten Magneten 33 auf.
Der in Umfangsrichtung gemessene Abstand des ersten Magneten 31 zum
dritten Magneten 35 und des zweiten Magneten 33 zum vierten
Magneten 37 ist an der Stirnseite 39 der Zylindermantelfläche 29 durch
einen Winkel α angedeutet.The embodiment of the part of the coupling shown here 5 has a third magne th 35 on, the first magnet 31 - In the circumferential direction of the cylinder jacket surface 29 Seen- is arranged at a distance. A fourth magnet 37 is in a -in the axial direction of the cylinder jacket surface 29 seen - at a distance L to the third magnet 35 arranged and has - seen in the circumferential direction - the same distance from the second magnet 33 on. The circumferentially measured distance of the first magnet 31 to the third magnet 35 and the second magnet 33 to the fourth magnet 37 is on the front side 39 the cylindrical surface 29 indicated by an angle α.
Die
in Umfangsrichtung und Längsrichtung gemessenen
Abstände
und die Anzahl der Magneten 31, 33, 35 und 37 kann
an verschiedene Einsatzfälle angepasst
werden, also an die von der Kupplung 5 zu übertragenden
Drehmomente.The distances measured in the circumferential and longitudinal directions and the number of magnets 31 . 33 . 35 and 37 can be adapted to different applications, that of the clutch 5 to be transmitted torques.
Die
vier Magnete liegen in einem Bereich einer gedachten Ringfläche 41.
Die auf der Zylindermantelfläche 29 angeordneten
Magneten 31, 33, 35, 37 wirken
mit Hysteresematerial des entsprechenden anderen Rotors der Kupplung 5 zusammen.
Dieses ist, wie gesagt, vorzugsweise ringförmig auf der Innenfläche des
Außenrotors 21 oder
auf der Außenfläche des
Innenrotors 23 beziehungsweise auf der Außenseite
des zugehörigen
Rings angeordnet. Die in axialer Richtung gemessene Ausdehnung der
Höhe der
Ringfläche 41 ist
auf die entsprechend gemessene Höhe
des ringförmig
angeordneten Hysteresematerials abgestimmt. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass
bei einer Axialverlagerung des Rings des Innenrotors 23 gegenüber der
Innenfläche
des Außenrotors 21 eine Änderung
der Überdeckung
der Ringfläche 41 des
ringförmig
angeordneten Hysteresematerial eintritt, also eine Änderung
der magnetischen Kräfte
und des gewünschten
von der Kupplung 5 zu übertragenden
Drehmoments.The four magnets lie in a region of an imaginary annular surface 41 , The on the cylinder surface 29 arranged magnets 31 . 33 . 35 . 37 act with hysteresis material of the corresponding other rotor of the clutch 5 together. This is, as I said, preferably annular on the inner surface of the outer rotor 21 or on the outer surface of the inner rotor 23 or arranged on the outside of the associated ring. The measured in the axial direction expansion of the height of the annular surface 41 is tuned to the appropriately measured height of the annular hysteresis material. It is preferably provided that during an axial displacement of the ring of the inner rotor 23 opposite the inner surface of the outer rotor 21 a change in the coverage of the ring surface 41 of the annularly arranged hysteresis material, ie a change in the magnetic forces and the desired of the clutch 5 torque to be transmitted.
Im
Bereich des ringförmig
angeordneten Hysteresematerials ist mindestens ein Sensor vorgesehen,
der auf das Magnetfeld der Magneten 31 bis 37 anspricht.
Sensoren dieser Art sind in der Lage, ihre Position in dem den Magneten 31, 33, 35 und 37 zugeordneten
Magnetfeld sowie Veränderungen
im Magnetfeld zu erfassen. Über
einen Eichprozess wird einer erkannten Position eines Sensors ein Drehmomentwert
zugeordnet. Mit dem mindestens einen Sensor kann gegebenenfalls
ausschließlich
die in axialer Richtung oder in Umfangsrichtung gesehene Lage des
mindestens einen Magneten gegenüber dem
ringförmigen
Hysteresematerial erfasst werden. Bei entsprechender Ausgestaltung
der Sensoren und/oder bei Verwendung von mindestens zwei Sensoren
kann sowohl die in axialer Richtung als auch in Umfangsrichtung
gesehene Relativposition des mindestens einen Magneten gegenüber dem
ringförmigen
Hysteresematerial erfasst werden.In the region of the annularly arranged hysteresis material, at least one sensor is provided which is responsive to the magnetic field of the magnets 31 to 37 responds. Sensors of this type are capable of their position in the magnet 31 . 33 . 35 and 37 associated magnetic field as well as changes in the magnetic field to detect. A calibration process is used to assign a torque value to a detected position of a sensor. If appropriate, only the position of the at least one magnet relative to the annular hysteresis material seen in the axial direction or in the circumferential direction can be detected with the at least one sensor. With a corresponding configuration of the sensors and / or when using at least two sensors, both the relative position of the at least one magnet seen in the axial direction and in the circumferential direction relative to the annular hysteresis material can be detected.
Wird
also die Überdeckung
zwischen der Ringfläche 41 mit
den Magneten 31, 33, 35 und 37 gegenüber dem
ringförmigen
Hysteresematerial verändert,
so ist dies mittels des mindestens einen Sensors erfassbar. Wenn
während
eines Verschließvorgangs
eine Relativdrehung zwischen dem mindestens einen Magneten und dem
ringförmigen
Hysteresematerial auftritt, so kann auch dies von dem mindestens
einen Sensor erfasst werden. Wie gesagt, können auch beide Relativpositionen – in axialer
und in Umfangsrichtung gesehenerfasst werden. Dabei sei hier noch
einmal ausdrücklich
darauf hingewiesen, dass das Hysteresematerial nicht zwingend ringförmig angeordnet
sein muss. Denkbar ist es auch, eine Fläche mit Einzelelementen aus
Hysteresematerial zusammenzusetzen, um magnetische Kräfte mit
dem mindestens einen Magneten aufzubauen.So is the overlap between the ring surface 41 with the magnets 31 . 33 . 35 and 37 changed with respect to the annular hysteresis material, this is detectable by means of the at least one sensor. If a relative rotation occurs between the at least one magnet and the annular hysteresis material during a closing operation, this can also be detected by the at least one sensor. As I said, both relative positions can be seen - seen in the axial and circumferential direction. It should be emphasized once again that the hysteresis material does not necessarily have to be arranged in a ring shape. It is also conceivable to assemble a surface with individual elements of hysteresis material in order to build up magnetic forces with the at least one magnet.
3 zeigt
einen Längsschnitt
durch ein erstes Ausführungsbeispiel
der Kupplung 5 einer Verschließeinrichtung 1. Gleiche
Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen, sodass insofern
auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. 3 shows a longitudinal section through a first embodiment of the coupling 5 a closing device 1 , The same parts are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the preceding description.
Die
in 3 dargestellte Kupplung 5 weist einen
als Antriebsrotor dienenden Außenrotor 21 sowie
einen als Abtriebsrotor dienenden Innenrotor 23 auf. Wie
bereits aus der Prinzipskizze gemäß 1 ersichtlich,
weist der Außenrotor 21 einen
zylindrischen Mantel 43 auf, der den Innenrotor 23 – in axialer
Richtung – bereichsweise
umgreift. Dieser ist also zu einem Teil, hier praktisch ganz, in
den Außenrotor 21 eingeschoben.
Wie oben gesagt, können
bei der Kupplung 5 die An- und Abtriebsseiten vertauscht werden.In the 3 illustrated coupling 5 has an outer rotor serving as a drive rotor 21 and an inner rotor serving as a driven rotor 23 on. As already outlined in the schematic diagram 1 can be seen, the outer rotor 21 a cylindrical jacket 43 on top of the inner rotor 23 - In the axial direction - partially engages. So this is a part, here practically completely, in the outer rotor 21 inserted. As stated above, in the clutch 5 the driving and driven sides are reversed.
Auf
der Innenfläche 45 des
Mantels 43 ist mindestens ein Magnet oder Hysteresematerial
angeordnet. Entsprechend ist auf der Au ßenfläche 47 des Innenrotors 23 Hysteresematerial
oder mindestens ein Magnet vorgesehen. Auf jeden Fall wird in einem
Bereich des Mantels 43 und der Außenfläche 47 des Innenrotors 23 die
Drehmomentübertragungseinrichtung 49 realisiert,
die oben im Einzelnen erläutert
wurde.On the inner surface 45 of the coat 43 At least one magnet or hysteresis material is arranged. Accordingly, on the Au ßenfläche 47 of the inner rotor 23 Hysteresis or at least one magnet provided. In any case, will be in an area of the coat 43 and the outer surface 47 of the inner rotor 23 the torque transmitting device 49 realized, which was explained in detail above.
Im
Folgenden wird beispielhaft davon ausgegangen, dass an der Innenfläche 45 des
Mantels 43 mindestens ein Magnet vorgesehen ist. Beispielhaft sollen
hier der erste Magnet 31 und der zweite Magnet 33 dargestellt
sein, die auch anhand von 2 erläutert wurden.
Gegenüber
diesen Magneten 31, 33 findet sich Hysteresematerial 51.
Deutlich ist hier die Überdeckung
der Bereiche zu sehen, in denen der mindestens eine Magnet und das
Hysteresematerial angeordnet sind, so dass von dem Außenrotor 21 ein
Drehmoment auf den Innenrotor 23 übertragen werden kann.The following example assumes that on the inner surface 45 of the coat 43 at least one magnet is provided. By way of example, here are the first magnet 31 and the second magnet 33 be represented, also by means of 2 were explained. Opposite this magnet 31 . 33 There is hysteresis material 51 , Clearly visible here is the overlap of the areas in which the at least one magnet and the hysteresis material are arranged, so that of the outer rotor 21 a torque on the inner rotor 23 can be transferred.
Um
die in axialer Richtung, also in Richtung der Mittelachse 53 der
Kupplung gesehene Überdeckung
der Elemente der Drehmomentübertragungseinrichtung 49 ändern zu
können,
ist das Hysteresematerial 51 nicht fest mit dem Innenrotor 23 verbunden,
sondern in axialer Richtung verschiebbar gelagert, es wird also
eine Stelleinrichtung realisiert. Deutlich ist hier der oben bereits
enrwähnte
Ring 55 erkennbar, der über
eine Gewindeeinrichtung 57 mit dem Grundkörper 59 des
Innenrotors 23 gekoppelt ist. Wird der Ring 55 gegenüber dem
Grundkörper 59 verdreht,
so verlagert sich der Ring auf der Umfangsfläche 61 des Grundkörpers 59 in
Richtung der Mittelachse 53, also in axialer Richtung.To the in the axial direction, ie in the direction of the central axis 53 The coupling seen covering the elements of the torque transmitting device 49 Being able to change is the hysteresis material 51 not fixed to the inner rotor 23 connected, but slidably mounted in the axial direction, so it is an adjusting device realized. Clearly here is the already mentioned above ring 55 recognizable, via a threaded device 57 with the main body 59 of the inner rotor 23 is coupled. Will the ring 55 opposite the main body 59 twisted, so the ring moves on the peripheral surface 61 of the basic body 59 in the direction of the central axis 53 , ie in the axial direction.
Nach
einer gewünschten
Verdrehung des Rings 55 kann dieser durch ein Sicherungselement, hier
durch eine Schraube 63, fixiert werden, sodass ein versehentliches
Verdrehen vermieden wird.After a desired rotation of the ring 55 this can by a securing element, here by a screw 63 , are fixed so that accidental twisting is avoided.
Der
Außenrotor 21 weist
einen in den hülsenförmig ausgebildeten
Innenrotor 23 vorspringenden Lagerzapfen 65 auf,
auf dem der Innenrotor 23 drehbar gelagert, in axialer
Richtung, also in Richtung der Mittelachse 53, jedoch gesichert
ist.The outer rotor 21 has a in the sleeve-shaped inner rotor 23 projecting journals 65 on, on which the inner rotor 23 rotatably mounted, in the axial direction, ie in the direction of the central axis 53 , but is secured.
Der
Grundkörper 59 des
Innenrotors 23 bleibt also – in axialer Richtung gesehen-
gegenüber dem
Außenrotor 21 lagefest,
während
bei einer Drehung des Rings 55 dieser sich gegenüber dem
Mantel 43 des Außenrotors 21 in
axialer Richtung bewegt. Durch die Relativbewegung in axialer Richtung
verändert
sich die Überdeckung
der Elemente der Drehmomentübertragungseinrichtung 49,
damit also das von der Kupplung 5 übertragbare maximale Drehmoment.The main body 59 of the inner rotor 23 So - seen in the axial direction - remains opposite the outer rotor 21 stable during a rotation of the ring 55 this opposite the coat 43 of the outer rotor 21 moved in the axial direction. Due to the relative movement in the axial direction, the overlap of the elements of the torque transmission device changes 49 So that's what the clutch 5 transferable maximum torque.
Durch
den mindestens einen Sensor, der bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel
als Magnetfeldsensor ausgebildet ist, kann dessen Position gegenüber dem
Magnetfeld des mindestens einen Magneten 31 erfasst werden.
Das Ausgangssignal des Sensors ändert
sich also, wenn der Ring 55 gedreht und in axialer Richtung
verlagert wird. Ein derartiger Sensor kann also dazu dienen, dass
maximale von der Kupplung 5 übertragbare Drehmoment einzustellen
und vorzugeben.By the at least one sensor, which is formed in the embodiment shown here as a magnetic field sensor, its position relative to the magnetic field of the at least one magnet 31 be recorded. The output signal of the sensor changes so if the ring 55 rotated and shifted in the axial direction. Such a sensor can thus serve to maximize the clutch 5 to set and specify transmittable torque.
Bei
Einsatz der hier beschriebenen Kupplung 5 dreht sich der
Innenrotor 23 bis ein Schraubverschluss auf den Mündungsbereich
eines Behälters
festgeschraubt ist. Bei Erreichen des maximal übertragbaren Drehmoments bleibt
der Innenrotor 23 stehen, auch wenn sich der Außenrotor 21 weiterdreht.
In diesem Fall kann durch den als Magnetfeldsensor ausgebildeten
mindestens einen Sensor die Relativdrehung des Außenrotors 21 gegenüber dem
Innenrotor 23 erfasst werden, also die in Umfangsrichtung
gesehene Relativposition der beiden Rotoren zueinander.When using the coupling described here 5 the inner rotor turns 23 until a screw cap is bolted to the mouth area of a container. When reaching the maximum transmittable torque of the inner rotor remains 23 stand, even if the outer rotor 21 continues to rotate. In this case, the relative rotation of the outer rotor can be formed by the at least one sensor designed as a magnetic field sensor 21 opposite the inner rotor 23 be detected, so seen in the circumferential direction relative position of the two rotors to each other.
Durch
speziell ausgebildete Sensoren oder durch die Wahl zweier Magnetfeldsensoren
kann sowohl in axialer Richtung, als auch in Umfangsrichtung die
Relativposition der beiden Rotoren zueinander erfasst werden.By
specially designed sensors or by the choice of two magnetic field sensors
can in both the axial direction, as well as in the circumferential direction the
Relative position of the two rotors are detected to each other.
Das
Drehmoment einer hier nicht dargestellten Antriebseinrichtung 3 wird
links in den Außenrotor 21 eingeleitet,
von der Drehmomentübertragungseinrichtung 49 auf
den Innenrotor 23 übertragen,
damit auf dessen Abtriebsflansch 7. Greift dieser nicht
an einem Schraubverschluss an oder wird der Schraubverschluss gerade
erst auf den Mündungsbereich
eines Behälters
aufgeschraubt, so drehen sich der Außenrotor 21 an den
Innenrotor 23 synchron miteinander. Bei Erreichen des maximal
von der Kupplung 5 übertragbaren
Drehmoments bleibt, wie gesagt, der Innenrotor 23 stehen,
während
sich der Außenrotor 21 weiterdreht.The torque of a drive device, not shown here 3 turns left into the outer rotor 21 initiated by the torque transmitting device 49 on the inner rotor 23 transferred, so on the output flange 7 , If this does not act on a screw cap or if the screw cap is just screwed onto the mouth region of a container, the outer rotor will rotate 21 to the inner rotor 23 synchronous with each other. When reaching the maximum of the clutch 5 transmissible torque remains, as I said, the inner rotor 23 stand while the outer rotor 21 continues to rotate.
Bei
der in 3 wiedergegebenen Darstellung wurde aus Gründen der
Vereinfachung auf die Wiedergabe des mindestens einen Sensors, des Senders 11 und
der Signalverarbeitungseinrichtung 13 verzichtet, die oben
anhand von 1 und 2 erläutert wurden.At the in 3 reproduced representation was for reasons of simplification to the reproduction of the at least one sensor, the transmitter 11 and the signal processing device 13 waived the above based on 1 and 2 were explained.
Die
Verschließeinrichtung 1,
insbesondere die Kupplung 5 kann mit einer Energieübertragungseinrichtung
versehen werden, über
die Energie auf die Verschließeinrichtung 1 beziehungsweise
die Kupplung 5 übertragen
werden kann. Bekannt sind Induktionsschleifen, Solarzellen oder
dergleichen, mit denen Energie auf rotierende Teile übertragen wird.
Es lässt
sich also vorzugsweise eine berührungslose
Energieübertragung
realisieren. Die Energie dient dazu, die elektrischen beziehungsweise elektronischen
Bauteile der Kupplung 5 mit Energie zu versorgen und die
berührungslose
Datenübertragung
an eine Datenauswertungseinrichtung 19 zu ermöglichen.The closing device 1 , in particular the clutch 5 can be provided with an energy transfer device, via the energy to the closing device 1 or the clutch 5 can be transferred. Induction loops, solar cells or the like are known, with which energy is transferred to rotating parts. It is thus possible to realize preferably a non-contact energy transfer. The energy is used to the electrical or electronic components of the clutch 5 to provide energy and the contactless data transmission to a data evaluation device 19 to enable.
Denkbar
ist es aber auch, eine interne Energieversorgung vorzusehen. Es
kann beispielsweise eine Batterie in die Kupplung 5 eingesetzt
werden, um die elektrischen und/oder elektronischen Bauteile mit
Energie zu versorgen und um auch bei einer längeren Lagerung der Verschließeinrichtung 1 die Übertragung
von Daten zu ermöglichen,
beispielsweise von Identifizierungsdaten, die der Verschließeinrichtung 1 vorzugsweise
eindeutig zugeordnet sind.It is also conceivable, however, to provide an internal energy supply. For example, it can be a battery in the clutch 5 can be used to provide the electrical and / or electronic components with energy and even with a longer storage of the closing device 1 allow the transmission of data, such as identification data, the closure device 1 preferably assigned uniquely.
Eine
interne Energieversorgung kann auch dadurch realisiert werden, dass
einerseits am Außenrotor 21 und
andererseits am Innenrotor 23 Spulen vorgesehen sind, die
einen Generator bilden. Findet eine Relativdrehung zwischen den
beiden Rotoren statt, dreht also der Außenrotor 21 gegenüber dem
feststehenden Innenrotor 23 während eines Verschließvorgangs
weiter, so wird Energie erzeugt, die in einem geeigneten Energiespeicher,
zum Beispiel in einem Kondensator, vorzugsweise aber in einem Akkumulator,
gespeichert wird und für
den Betrieb der Verschließeinrichtung 1 zur
Verfügung
steht, auch wenn diese längere
Zeit nicht eingesetzt wurde. Auch in diesem Fall kann auf die Energieübertragung von
außen
verzichtet werden. Auch entfällt
der Austausch verbrauchter Batterien. Wenn nur für kurze Übergangszeiten Energie zur
Verfügung
gestellt werden soll, reicht es, wenn die interne Energieversorgung
einen Kondensator auflädt.An internal power supply can also be realized by, on the one hand, the outer rotor 21 and on the other hand on the inner rotor 23 Coils are provided which form a generator. If there is a relative rotation between the two rotors, the outer rotor rotates 21 opposite the fixed inner rotor 23 during a ver closing process, so energy is generated, which is stored in a suitable energy storage, for example in a capacitor, but preferably in an accumulator, and for the operation of the closing 1 is available, even if it has not been used for a long time. Also in this case can be dispensed with the energy transfer from the outside. Also eliminates the replacement of used batteries. If energy is to be provided only for short transition times, it is sufficient for the internal power supply to charge a capacitor.
Insgesamt
ist festzuhalten, dass bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel
einer Kupplung 5 sowohl eine axiale Verschiebung der Elemente
der Drehmomentübertragungseinrichtung 49 mittels
des Rings 55 erfasst werden kann, als auch eine Relativdrehung
zwischen dem Außenrotor 21 und
dem Ring 55, also dem Innenrotor 23.Overall, it should be noted that in the embodiment described here a clutch 5 both an axial displacement of the elements of the torque transmitting device 49 by means of the ring 55 can be detected, as well as a relative rotation between the outer rotor 21 and the ring 55 So the inner rotor 23 ,
4 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Kupplung 5 einer Verschließeinrichtung. Gleiche Teile
sind auch hier mit gleichen Bezugsziffern versehen, sodass auf die
vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. 4 shows a further embodiment of a coupling 5 a closing device. The same parts are provided here with the same reference numerals, so reference is made to the preceding description.
Die
Kupplung 5 weist wiederum einen Außenrotor 21 sowie
einen Innenrotor 23 auf, der mit dem oben beschriebenen
Ring 55 einer Stelleinrichtung versehen ist. Dieser dient,
wie oben beschrieben, der in axialer Richtung, also in Richtung
der Mittelachse 53 gesehenen Überdeckung der Elemente der
Drehmomentübertragungseinrichtung 49.The coupling 5 again has an outer rotor 21 as well as an inner rotor 23 on, with the ring described above 55 an adjusting device is provided. This serves, as described above, in the axial direction, ie in the direction of the central axis 53 seen coverage of the elements of the torque transmitting device 49 ,
Der
Außenrotor 21 nimmt
den Innenrotor 23 bereichsweise auf und umgreift diesen
mit dem zylindrischen Mantel 43. Außerdem ragt der Lagerzapfen 65 in
das Innere des Innenrotors 23, der durch geeignete Lager
auf dessen Außenseite
drehbar gelagert ist.The outer rotor 21 takes the inner rotor 23 partially on and surrounds this with the cylindrical shell 43 , In addition, the journal protrudes 65 into the interior of the inner rotor 23 which is rotatably supported by suitable bearings on the outside thereof.
Das
hier dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet
sich von dem in 3 gezeigten dadurch, dass das
von der hier nicht dargestellten Antriebseinrichtung 3 in
den Außenrotor 21 eingeleitete Drehmoment
nicht unmittelbar auf den Lagerzapfen 65 und den Mantel 43 übertragen
wird. Hier ist ein Antriebszapfen 67, in den das Antriebsmoment
eingeleitet wird, in einem gewissen Bereich drehbar gegenüber dem
Lagerzapfen 65 montiert. Hier ist eine geeignete Lagereinrichtung 69 zwischen
dem im Inneren des Lagerzapfens 65 endenden Ende des Antriebszapfens 67 vorgesehen.
Das in den Antriebszapfen 67 eingeleitete Drehmoment wird
in eine an dessen Ende drehfest montierte Messwelle 71 eingeleitet,
deren gegenüberliegendes
Ende 73 drehfest mit dem dem Antriebszapfen 67 abgewandten
Ende 75 des Lagerzapfens 65 gekoppelt ist.The embodiment shown here differs from that in 3 shown in that that of the drive device, not shown here 3 in the outer rotor 21 introduced torque not directly on the journals 65 and the coat 43 is transmitted. Here is a drive pin 67 , in which the drive torque is introduced, in a certain range rotatable relative to the bearing journal 65 assembled. Here is a suitable storage facility 69 between the inside of the journal 65 ending end of the drive pin 67 intended. That in the drive pin 67 introduced torque is in a rotatably mounted at its end measuring shaft 71 initiated, the opposite end 73 rotatably with the drive pin 67 opposite end 75 of the journal 65 is coupled.
Bei
Einleitung eines Drehmoments über
den Antriebszapfen 67 in die Messwelle 71 rotiert
der Lagerzapfen 65 mit dem drehfest mit diesem verbundenen
Mantel 43. Durch die Drehmomentübertragungseinrichtung 49 dreht
der Innenrotor 23 synchron mit dem Außenrotor 21, sofern
am Abtriebsflansch 7 kein Gegenmoment auftritt, das größer ist als
das maximal von der Kupplung 5 übertragbare Drehmoment.When a torque is applied via the drive pin 67 into the measuring shaft 71 rotates the journal 65 with the rotatably connected to this jacket 43 , By the torque transmission device 49 turns the inner rotor 23 synchronous with the outer rotor 21 , provided on the output flange 7 no counter-torque occurs that is greater than the maximum of the clutch 5 transmittable torque.
Bei
einem Gegenmoment am Abtriebsflansch 7 wird die Messwelle 71 in
sich verdreht. Vorzugsweise ist die Messwelle 71 geschwächt, hier
als Hohlwelle ausgebildet, die hier überdies mindestens einen in
Längsrichtung
verlaufenden Schwächungsbereich 77 aufweist,
hier eine Durchbrechung beziehungsweise Ausnehmung. Dies führt dazu,
dass die beiden Enden der Messwelle 71 bei einem gegebenen
Drehmoment mehr gegeneinander verdreht werden, sodass die mechanische
Verformung der Messwelle 71 besser erfassbar ist.At a counter torque on the output flange 7 becomes the measuring shaft 71 twisted in itself. Preferably, the measuring shaft 71 weakened, designed here as a hollow shaft, which here also has at least one longitudinal weakening area 77 has, here an opening or recess. This causes the two ends of the measuring shaft 71 at a given torque more are rotated against each other, so that the mechanical deformation of the measuring shaft 71 is better detectable.
Eine
Verdrehung der Messwelle 71 wird mit Hilfe eines eine mechanische
Verformung erfassenden Sensors oder mittels eines optischen Sensors
erfasst. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist in die Umfangsfläche 79 der
Messwelle 71 mindestens eine in Längsrichtung, also in Richtung
der Mittelachse 53 verlaufende Nut 81 eingebracht. Denkbar
ist auch, eine Ringnut vorzusehen. In die mindestens eine Nut 81 ist
mindestens ein Dehnmessstreifen eingebracht. Vorzugsweise sind zwei sich
gegenüberliegende
Dehnmessstreifen vorgesehen.A rotation of the measuring shaft 71 is detected by means of a sensor detecting a mechanical deformation or by means of an optical sensor. In the embodiment shown here is in the peripheral surface 79 the measuring shaft 71 at least one in the longitudinal direction, ie in the direction of the central axis 53 running groove 81 brought in. It is also conceivable to provide an annular groove. In the at least one groove 81 At least one strain gauge is introduced. Preferably, two opposing strain gauges are provided.
Aus 4 wird
deutlich, dass die Messwelle 71 im Inneren des Lagerzapfens 65,
damit auch im Inneren des Innenrotors 23 angeordnet ist.
Die Kupplung 5 ist also -insbesondere in Längsrichtung
gesehen- sehr kompakt aufgebaut. Darüber hinaus ist die Messwelle 71 geschützt im Inneren
der Kupplung 5 angeordnet.Out 4 it becomes clear that the measuring wave 71 inside the journal 65 , so that also inside the inner rotor 23 is arranged. The coupling 5 is therefore very compact, especially in the longitudinal direction. In addition, the measuring shaft 71 protected inside the clutch 5 arranged.
Es
wird nach allem deutlich, dass es ohne Weiteres möglich ist,
An- und Abtriebsseite
der Kupplung 5 zu vertauschen und/oder die Kupplung 5 auf der
Antriebsseite und auf der Abtriebsseite so auszubilden, dass sie
identisch ist, wie herkömmliche Kupplungen.
Damit können
bestehende Verschließmaschinen
ohne Weiteres mit der hier beschriebenen Verschließeinrichtung 1 nachgerüstet werden.
Es muss lediglich eine Datenverarbeitungseinrichtung 19 zur
Verfügung
gestellt werden, wie sie anhand von 1 erläutert wurde.
Da die Datenübertragung
berührungslos über eine
Funk-Datenübertragungsstrecke 15 erfolgt,
bedarf es keiner Verdrahtung zwischen der nachgerüsteten Verschließmaschine
und der Datenauswertungseinrichtung 19.It becomes clear after all, that it is easily possible, input and output side of the clutch 5 to swap and / or the clutch 5 on the drive side and on the output side so that it is identical, as conventional couplings. Thus, existing capping machines can readily with the closure described here 1 be retrofitted. It only has to be a data processing device 19 be provided as they are based on 1 was explained. Since the data transmission is contactless via a radio data transmission link 15 takes place, there is no need for wiring between the retrofitted capping machine and the data evaluation device 19 ,
Die
berührungslose
Datenübertragung
kann außer über elekro
magnetische Wellen grundsätzlich auch über optische
oder akustische Signale, beispielsweise über Infrarot, Ultraschall oder
dergleichen erfolgen, beispielsweise auch über Bluetooth-Technik.The contactless data transmission can In principle, via optical or acoustic signals, for example via infrared, ultrasound or the like, via electro-magnetic waves as well, for example also via Bluetooth technology.
Die
Verschließeinrichtung 1 ist
vorzugsweise so ausgebildet, dass sie einen eindeutigen Code aussendet,
sodass die an die Datenauswertungseinrichtung 19 abgegebenen
Daten eindeutig zuorden bar sind. Bei entsprechender Auslegung der
Datenauswertungseinrichtung 19 können mehrere, auch 30 oder
mehr Verschließeinrichtungen
eingesetzt und von der Datenauswertungseinrichtung 19 unterschieden
werden.The closing device 1 is preferably adapted to send out a unique code, so that the data to the data evaluation device 19 clearly assigned data. With appropriate design of the data evaluation device 19 can be several, too 30 or more closing devices used and by the data evaluation device 19 be differentiated.
Es
zeigt sich hier, dass das Gesamtsystem aus Verschließeinrichtungen
und Datenauswertungseinrichtungen sehr variabel sein kann. Die Verschließeinrichtung
kann einen Sensor, eine Signalverarbeitungseinrichtung und einen
Sender aufweisen, aber auch mehrere einer Signalverarbeitungseinrichtung
zugeordnete Sensoren oder mehrere Signalverarbeitungseinrichtungen
und mehrere Sender. Es ist also eine freie Zuordnung der Anzahl
an Sensoren, Signalverarbeitungseinrichtungen und Sender möglich. Auch
können
mehrere Datenauswertungseinrichtungen eingesetzt werden, denen eine
Anzahl von Verschließeinrichtungen
zugeordnet ist.It
shows here that the whole system of closing devices
and data evaluation facilities can be very variable. The closing device
can a sensor, a signal processing device and a
Have transmitter, but also several of a signal processing device
associated sensors or multiple signal processing devices
and several stations. So it's a free allocation of the number
on sensors, signal processing equipment and transmitters possible. Also
can
several data evaluation devices are used, which have a
Number of closing devices
assigned.
Bei
Einsatz einer Verschließeinrichtung 1 der hier
angesprochenen Art können
mittels des mindestens einen Sensors, der als Magnetfeldsensor oder Dehnmessstreifen,
optischer Sensor oder dergleichen ausgebildet ist, bereits im statischen
Zustand, also bei stillstehender Kupplung 5, Daten an eine
Datenauswertungseinrichtung 19 übertragen werden, weil durch
die interne Energieversorgung, sei es durch eine Batterie oder durch
den internen Generator erzeugen und in einem Speicher gespeicherte
Energie vorgehalten wird, welche die Abgabe von Signalen über den
Sender 11 ermöglicht.When using a closing device 1 The type discussed here can already be in the static state, that is, when the clutch is stationary, by means of the at least one sensor, which is designed as a magnetic field sensor or strain gauge, optical sensor or the like 5 , Data to a data evaluation device 19 be transmitted because of the internal power supply, be it generated by a battery or by the internal generator and stored energy stored in a memory which the delivery of signals via the transmitter 11 allows.
Durch
die in axialer Richtung gesehene Verlagerung eines Elements der
Drehmomentübertragungseinrichtung 49 mittels
des Rings 55 des Innenrotors 23 kann das von der
Kupplung 5 maximal übertragbare
Drehmoment eingestellt und bereits im Stillstand der Kupplung 5 abgefragt
werden. Die unterschiedliche Überdeckung
der Elemente der Drehmomentübertragungseinrichtung 49 kann
von dem anhand von 4 erläuterten Dehnmessstreifen nicht erfasst
werden, sondern mit Hilfe der hier beschriebenen Magnetfeldsensoren.
Diese könnten
grundsätzlich
aber auch zusätzlich
bei einer Kupplung 5 eingesetzt werden, wie sie anhand
von 4 erläutert
wurde und die einen Dehnmessstreifen aufweist.By viewed in the axial direction displacement of an element of the torque transmission device 49 by means of the ring 55 of the inner rotor 23 can that be from the clutch 5 maximum transmittable torque set and already at standstill of the clutch 5 be queried. The different coverage of the elements of the torque transmission device 49 can from the basis of 4 described strain gauges are not detected, but with the help of the magnetic field sensors described herein. These could in principle but also in addition to a clutch 5 be used as they are based on 4 has been explained and which has a strain gauge.
Wird
die Verschließeinrichtung 1 eingesetzt, so
kann bei beiden Ausführungsbeispielen,
die anhand der 3 und 4 erläutert wurden,
eine Relativverlagerung zwischen dem Außenrotor 21 und dem
Innenrotor 23 ermittelt und an die Datenauswertungseinrichtung 19 übertragen
werden.Will the closing device 1 used in both embodiments, based on the 3 and 4 have been explained, a relative displacement between the outer rotor 21 and the inner rotor 23 determined and to the data evaluation device 19 be transmitted.
Die
Datenauswertungseinrichtung 19 kann also ohne Weiteres
das eingestellte Drehmoment einer Kupplung 5 erfassen,
nämlich
die axiale Relativposition der Elemente einer Drehmomentübertragungseinrichtung 49.
Es ist also möglich,
die Position des Rings 55 des Innenrotors 23 gegenüber dem Mantel 43 des
Innenrotors 23 zu erfassen.The data evaluation device 19 So can easily set the torque of a clutch 5 capture, namely the axial relative position of the elements of a torque transmission device 49 , So it's possible the position of the ring 55 of the inner rotor 23 opposite the coat 43 of the inner rotor 23 capture.
Da überdies
eine Drehverlagerung des Außenrotors 21 gegenüber dem
Innenrotor 23 -oder umgekehrt- mit Hilfe von Magnetfeldsensoren
erfasst werden kann, kann das tatsächliche Drehmoment, welches
während
eines Verschließvorgangs
von einer Antriebseinrichtung 3 auf einen Abtriebsflansch 7 übertragen
wird, bestimmt werden.In addition, since a rotary displacement of the outer rotor 21 opposite the inner rotor 23 or, conversely, can be detected by means of magnetic field sensors, the actual torque, which during a closing operation of a drive device 3 on an output flange 7 will be determined.
Schließlich ist
es möglich,
die Winkelstellung des am Abtriebsflansch 5 vorgesehenen
Verschließkopfes
gegenüber
dem Außenrotor 21 während des Verschließens eines
Behälters,
aber auch bereits beim Aufsetzen eines Schraubverschlusses auf einen
Behälter
zu ermitteln.Finally, it is possible the angular position of the output flange 5 provided Verschließkopfes against the outer rotor 21 during the closing of a container, but also already to determine when putting a screw cap on a container.
Bei
einer Verschließeinrichtung 1 der
hier beschriebenen Art können
also das tatsächliche
Drehmoment, also das aktuell übertragene
Drehmoment, die Drehwinkelstellung der Rotoren einer Kupplung 5 zueinander
ermittelt werden und über
der Zeit festgehalten werden. Es kann also während des gesamten Verschließvorgangs
eine Fülle
von Daten festgehalten und dokumentiert werden, sodass sich eine
sehr hohe Produktsicherheit einstellt.In a closing device 1 Thus, the type described here can be the actual torque, ie the currently transmitted torque, the rotational angle position of the rotors of a clutch 5 be determined to each other and recorded over time. So it can be a lot of data recorded and documented during the entire closing process, so that sets a very high product safety.
Während des
Verschließvorgangs
können während bestimmter
Zeitfenster Drehmomente erfasst werden: Sollte bereits ganz zu Beginn
eines Verschließvorgangs
ein hohes Drehmoment festgestellt werden, also ein Durchdrehen des
Antriebsrotors gegenüber
dem Abtriebsrotor, so lässt
dies auf einen verkanteten Schraubverschluss schließen oder auf
ein defektes Außengewinde
an einem Behälter, auf
den der Verschluss aufgesetzt werden soll. Sollte darüber hinaus
nach einem vorgegebenen Zeitraum kein Gegenmoment ermittelbar sein,
sollte also eine Relativdrehung zwischen Außenrotor 21 und Innenrotor 23 nicht
festgestellt werden, so lässt
dies folgende Schlüsse
zu: Entweder wurde von dem Abtriebflansch 7 beziehungsweise
einen dort angekoppelten Verschließkopf kein Verschluss erfasst,
oder der zu verschließende
Behälter
fehlt beziehungsweise ist umgekippt.During the closing process, torques can be detected during certain time windows: Should a high torque already be detected at the beginning of a closing operation, ie a spinning of the drive rotor relative to the output rotor, this can be attributed to a tilted screw cap or to a defective external thread on a container, on which the closure is to be placed. If, in addition, no counter-torque can be determined after a predetermined period of time, then a relative rotation between the outer rotor should be determined 21 and inner rotor 23 can not be determined, then the following conclusions can be drawn: Either the output flange was used 7 or a closure head coupled there, no closure is detected, or the container to be closed is missing or has fallen over.
Es
besteht also die Möglichkeit,
mit Hilfe der von der Datenauswertungseinrichtung 19 ermittelten Ergebnisse
Fehlfunktionen während
des Verschließvorgangs
zu erfassen aber auch einen Defekt der Kupplung 5.It is therefore possible, with the help of the data evaluation device 19 identified Results to detect malfunction during the closing process but also a defect of the coupling 5 ,
Darüber hinaus
zeigt sich auch, dass insbesondere der Einsatz von Magnetfeldsensoren
zu einer Erfassung sowohl einer axialen Verlagerung der Elemente
einer Drehmomenterfassungseinrichtung 49 als auch einer
Drehverlagerung dieser Elemente zueinander ermittelt werden kann.In addition, it is also apparent that in particular the use of magnetic field sensors for detecting both an axial displacement of the elements of a torque detection device 49 as well as a rotational displacement of these elements can be determined to each other.
Aus
den Erläuterungen
zur Verschließeinrichtung 1 und
der zugehörigen
Kupplung 5 wird deutlich, dass diese einen Antriebs- und
einen Abtriebsrotor aufweist. Das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel
weist eine Kupplung 5 mit einem Außenrotor 21 auf, der
einen Innenrotor 23 zumindest bereichsweise umgreift.From the explanations to the closing device 1 and the associated clutch 5 becomes clear that this has a drive and an output rotor. The embodiment shown in the figures has a coupling 5 with an outer rotor 21 on, an inner rotor 23 at least partially encompasses.
Die
Kupplung kann aber auch als Lamellen-, Scheibenkupplung oder dergleichen
ausgebildet sein. Beispielweise können zwei Scheiben vorgesehen
werden, die im wesentlichen koaxial in einem Abstand zueinander
angeordnet sind, wobei eine Scheibe als Antriebs- und die andere
Scheibe als Abtriebsrotor dient. Auf eine der Scheiben kann mindestens ein
Magnet und auf der anderen Hysteresematerial oder mindestens ein
weiterer Magnet vorgesehen sein. Vorzugsweise werden der mindestens
eine Magnet und das Hysteresematerial auf den einander zugewandten
Oberflächen
der Scheiben angeordnet, dabei kann das Hysteresematerial ringförmig auf
der Scheibenoberfläche
ausgebildet sein. Durch geeignete Einstellvorrichtungen kann der
mindestens eine Magnet der gegenüberliegenden
Scheibe in radialer Richtung verstellbar sein, um die Überdeckung
zwischen dem Hysteresmaterial und dem mindestens einen Magneten
zu variieren, damit das übertragbare Drehmoment.The
But coupling can also be used as a plate, disc clutch or the like
be educated. For example, two slices may be provided
be substantially coaxial at a distance from each other
are arranged, with one disc as drive and the other
Washer serves as a driven rotor. On one of the discs can be at least one
Magnet and on the other hysteresis material or at least one
be provided further magnet. Preferably, the at least
a magnet and the hysteresis material facing each other
surfaces
arranged the discs, while the hysteresis can ring on
the disk surface
be educated. By suitable adjustment of the
at least one magnet of the opposite
Disc be adjustable in the radial direction to the overlap
between the hysteresis material and the at least one magnet
to vary, thus the transmittable torque.
Selbstverständlich können auch
mehrere aus Hysteresematerial bestehende Ringe auf einer Scheibe
vorgesehen werden, die koaxial auf der Scheibenoberfläche angeordnet
sind. Auf der gegenüberliegenden
Scheibe ist dann jedem Ring mindestens ein Magnet zugeordnet. Schließlich ist
es auch denkbar, auf beiden Scheiben jeweils mindestens einen Magnet
vorzusehen, dabei kann auch hier auf mindestens einer der Scheiben
eine radiale Einstellbarkeit des Magneten gegeben sein, um das übertragbare
Drehmoment vorgeben zu können.Of course you can too
several hysteresis material rings on a disc
are provided, which are arranged coaxially on the disk surface
are. On the opposite
Disc is then assigned to each ring at least one magnet. Finally is
it is also conceivable, in each case at least one magnet on both disks
provide, here can also on at least one of the discs
be given a radial adjustability of the magnet to the transferable
Predetermine torque.
Durch
geeignete Sensoren kann der Abstand der Scheiben und/oder deren
Relativverdrehung erfasst werden. Auch hier können Magnetfeldsensoren eingesetzt
werden, wie sie oben beschrieben wurden.By
suitable sensors, the distance of the discs and / or their
Relative rotation can be detected. Here too, magnetic field sensors can be used
become as described above.
Die
Scheiben sind mit Wellen verbunden, so dass in eine Scheibe ein
Antriebsmoment einleitbar ist und von der anderen Scheibe ein Abtriebsmoment aufgebracht
werden kann. In die Wellen können
Sensoren integriert werden, um das Antriebs- und/oder Abtriebsmoment
erfassen zu können.
Denkbar ist es Hohlwellen zu verwenden, die auch Schwächungsbereiche
aufweisen können.
Insofern wird auf die Erläuterungen
zu 4 verwiesen.The disks are connected to shafts, so that a drive torque can be introduced into a disk and an output torque can be applied by the other disk. In the shafts sensors can be integrated to capture the drive and / or output torque can. It is conceivable to use hollow shafts, which may also have weakening areas. In this respect, the explanations to 4 directed.
Aus
den Erläuterungen
wird überdies
deutlich, dass außer
den hier beschriebenen Sensoren, die der Fassung der Relativposition
zwischen Antriebs- und Abtriebsrotor dienen, und/oder das Antriebs- bzw. Abtriebsmoment
erfassen, auch Sensoren eingesetzt werden können, die andere physikalische
Größen erfassen,
beispielsweise die Temperatur, die Drehzahl des Antriebs- und/oder
des Abtriebsrotors, auf die Verschließeinrichtung wirkende Drücke beispielsweise
den Anpressdruck des Abtriebflansches oder dergleichen. Schließlich können auch
Sensoren eingesetzt werden, die die chemische Zusammensetzung der
im inneren oder außerhalb
der Verschließeinrichtung
vorhandenen Gase erfassen.Out
the explanations
will also
clearly that except
the sensors described here, the version of the relative position
serve between the drive and driven rotor, and / or the drive or output torque
sensors can also be used, the other physical
Record sizes,
For example, the temperature, the speed of the drive and / or
the output rotor, acting on the closing device pressures, for example
the contact pressure of the output flange or the like. Finally, too
Sensors are used, which determine the chemical composition of the
inside or outside
the closing device
detect existing gases.
Auch
hier können,
wie bei den oben erwähnten
Sensoren, bei Bedarf Signalverarbeitungseinrichtungen vorgesehen
werden, wobei jeweils einem oder mehreren Sensoren eine derartige
Einrichtung zuordenbar ist. Auch ist es hier denkbar, jeden Sensor
oder mehreren Sensoren einen Sender zuzuordnen, der die Daten an
eine oder mehrere geeignete Datenauswertungseinrichtungen überträgt.Also
here we can,
like the ones mentioned above
Sensors, if necessary signal processing facilities provided
each one or more sensors such
Device is assignable. Also, it is conceivable here, every sensor
or assign a transmitter to multiple sensors to the data
transmits one or more suitable data evaluation devices.
Besonders
vorteilhaft ist es, wenn bei der Realisierung der Verschließeinrichtung 1 vorgesehen ist,
dass sich die verschiedenen elektrischen und/oder elektronischen
Bauteile, also Sensoren, Signalverarbeitungseinrichtungen, Sender
und dergleichen auf ein und denselben Rotor befinden, und dass auf
diese auch die Energieversorgung vorgesehen ist, damit wird eine
Energieübertragung
zwischen rotierenden Teilen vermieden.It is particularly advantageous if in the realization of the closing device 1 is provided that the various electrical and / or electronic components, so sensors, signal processing equipment, transmitters and the like are located on the same rotor, and that on this and the power supply is provided so that an energy transfer between rotating parts is avoided.