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Die
Erfindung betrifft einen Schraubverschlussöffner zum Abschrauben eines
Schraubverschlusses von einem mit dem Schraubverschluss verschlossenen
Behälter
gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
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Auf
dem Gebiet der industriell eingesetzten Flaschenöffner ist aus der deutschen
Patentschrift
DE 195
08 379 C1 eine Vorrichtung zum automatischen Entschrauben
von Flaschen bekannt, bei der zum Abschrauben des Schraubverschlusses
ein Entschrauberkopf verwendet wird, welcher im Wesentlichen aus
einem Grundkörper
und beweglichen Greifsegmenten besteht. An die Greifsegmente sind
Greifbacken angeschraubt, welche für eine bestimmte Flasche ausgelegt
sind. Wenn man einen anderen Verschluss abschrauben will, müssen die
Greifbacken ausgetauscht werden. Dabei muss das Gegenhalten der
Flasche mit einer anderen Vorrichtung erfolgen, das heißt, die
Flasche muss zum Aufschrauben zunächst in einen Gegenhalter gestellt
werden, woraufhin erst der Entschrauberkopf aufgesetzt und das Entschrauben
durchgeführt
werden kann. Für
einen Handbetrieb ist die dortige Vorrichtung gänzlich ungeeignet.
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Eine
weitere Vorrichtung für
die Getränkeindustrie
zum Abschrauben von Schraubkappen von Flaschen mit Schraubmundstücken ist
in der deutschen Patentschrift
DE 28 57 158 C2 gezeigt. Dabei ist ein Entschrauberkopf
vorgesehen, welcher einerseits einen Öffnermechanismus umfasst, mit
dem die Schraubkappe abgeschraubt wird, und andererseits einen Flaschenniederhalter,
mit dem die Flasche gegen einen Boden gedrückt wird, wobei durch die Reibung
zwischen dem Flaschenboden und dem Boden, sowie zwischen dem Niederhalter
und dem Flaschenaußenumfang
ein Gegenmoment aufgebaut wird, welches zum Abschrauben verwendet
wird. Dabei besteht das Problem, dass die zum Niederhalten der Flasche
nötige
Kraft sehr groß sein
muss, so dass diese Lösung
für einen
Handbetrieb gänzlich ungeeignet
erscheint und im maschinellen Einsatz einen relativ hohen Energieaufwand
erfordert. Dabei besteht zudem die Gefahr, die zu öffnende
Flasche zu beschädigen.
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Ferner
ist aus der
DE 43 27
769 A1 ein Schraubverschlussöffner bekannt, der einen Antrieb aufweist,
der über
einen Mitnehmer eine Welle drehbar antreibt. An der Welle ist unterseitig
ein Dorn vorgesehen, mit dem in den Schraubverschlussdeckel exzentrisch
eingestochen wird, so dass sich bei Drehantrieb der Welle der Deckel
aufschrauben lässt.
Die Welle ist dabei in einem mit dem Motorgehäuse fest verbundenen Hohlzapfen
aufgenommen, welcher bei Betätigung
des Schraubverschlussöffners
nach unten gedrückt
wird, wodurch über
Umlenkrollen die Gegenhalter an den Flaschenhals der Flasche gedrückt werden,
so dass hier gegengehalten wird, während über einen Exzenterstechstift
und die Welle der Deckel abgeschraubt wird. Die Krafteinleitung
in den Flaschenhals erfolgt in Radialrichtung nach innen.
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Auch
aus der
US 2006/0032336
A1 ist ein Schraubverschlussöffner bekannt. Ein Motor mit
einer Ausgangswelle treibt einen Gegenhalter mit einer Führungsschiene
und zwei darin über
Gleitsteine geführte
Spannbacken sowie einen Abschrauber mit einer Führungsschiene und darin über Gleitsteine
geführte
Spannbacken an, indem unterseitig an der Ausgangswelle eine runde
Platte fest angebracht ist, welche mit Mitnahmenocken versehen ist,
die an entsprechenden Gegennocken an der Führungsschiene anschlagen. Dabei
ist die Führungsschiene
des Schraubverschlussöffners über eine
Ringfeder mit der Führungsschiene
des Gegenhalters verbunden, welche wiederum mit einer Ringfeder
an einer Platte angebracht ist, die an dem Motorgehäuse verschraubt
ist. Die Gleitsteine des Schraubverschlussabschraubers sind dabei
an der Drehplatte angelenkt. Die Gleitsteine der Gegenhalter sind
dagegen über
Bügel an
der motorfesten Platte befestigt.
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Dreht
sich nun die Welle, so werden zunächst über die runde Platte die beiden
Spannbacken an den Schraubverschluss angelegt und über die
Bügel die
Spannbacken durch Freigabe der Torsionsfeder an den Flaschenhals.
Wenn die Spannbacken dann an dem Schraubverschluss der Flasche anliegen,
können
die beiden Anlenkhebel nicht mehr weiter zur Seite ausweichen, so
dass die ganze Führungsschiene
mitgenommen wird und über
die Torsionsfeder auch die Führungsschiene
des Gegenhalters, wobei dann der Drehmomentenausgleich über die
Torsionsfeder erfolgt. Die Krafteinleitung in den Flaschenhals erfolgt
in Radialrichtung nach innen. Zur Betätigung des Motors ist hier
ein Schalter vorgesehen, mit dem der Motor im Uhrzeigersinn betätigt und
damit das Aufschrauben ausgelöst
wird. Ferner ist ein Endschalter vorgesehen, um bei Erreichen der Endstellung
einen Kontakt zu schließen
und den Motor in Gegenrichtung zu betätigen. Der Motor weist keinen
drehbar darin gelagerten Stator auf, der mit dem Abschrauber oder
dem Gegenhalter gekoppelt ist, sondern ist über die Ausgangswelle des Elektromotors,
also über
dessen Rotor sowohl mit dem Abschrauber als auch dem Gegenhalter
gekoppelt. Bei dieser Ausführung
eines Schraubverschlussöffners muss
der Motor in beiden Richtungen betätigt werden und kann insgesamt
nur eine Verdrehung des Schraubverschlusses in dem durch die Federkraft der
Torsionsfedern vorgegebenen Rahmen bewirken. Dieser Aufbau ist daher
ungeeignet, um ein vollständiges
Aufschrauben eines von sich über
mehrere Umdrehungen erstreckenden Schraubverschlusses zu ermöglichen,
sondern erlaubt nur ein Brechen des Vakuumsiegels innerhalb der
ersten halben Umdrehung.
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Hiervon
ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen einfach
handhabbaren Schraubverschlussöffner
zu schaffen, mit dem ohne großen äußeren Kraftaufwand
ein Schraubverschluss von einem mit dem Schraubverschluss verschlossenen
Behälter
vollständig
abgeschraubt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Der
Erfinder hat erkannt, dass zum Öffnen des
Schraubverschlusses im Wesentlichen vier Schritte nötig sind,
nämlich
- 1. einen Abschrauber in Angriff an den Schraubverschluss
zu bringen,
- 2. einen Gegenhalter in Angriff an den Behälter zu bringen,
- 3. den Schraubverschluss mit dem in Angriff gebrachten Abschrauber
zu öffnen
bzw. abzuschrauben und
- 4. den Behälter
während
des Abschraubens mit dem in Angriff gebrachten Gegenhalter gegenzuhalten.
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Bei
einem Schraubverschlussöffner,
bei dem der Gegenhalter zum Einleiten einer Leistung in einen zur
Schraubachse radialen Umfangsabschnitt des verschlossenen Behälters ausgebildet
ist und der Abschrauber zum Einleiten einer Leistung in den Schraubverschluss,
wobei die Leistung von der Antriebsanordnung stammt und wobei der
Abschrauber, der Gegenhalter und die Antriebsanordnung in einer Gesamtbaugruppe
integriert sind, die insgesamt auf den verschlossenen Behälter mit
dem Schraubverschluss aufsetzbar ist, ist nun erfindungsgemäß vorgesehen,
dass die Antriebsanordnung einen einzigen drehbar in dem Rahmen
gelagerten Drehantrieb mit zwei durch Betätigen der Antriebsanordnung
um eine gemeinsame Antriebsachse gegeneinander rotierbare Leistungsabgabeabschnitte
aufweist, von denen der eine mit dem Abschrauber und der andere
mit dem Gegenhalter gekoppelt ist.
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Damit
gelingt ein Aufbau des Schraubverschlussöffners, bei dem der Momentausgleich
beim Abschrauben des Schraubverschlusses von dem verschlossenen
Behälter
innerhalb des Geräts
möglich
ist, so dass kein zusätzliches
Moment von außen aufgebracht
werden muss, um den Schraubverschluss abzuschrauben oder den Behälter währenddessen
gegenzuhalten. Ein – menschlicher
oder maschineller- Benutzer des Schraubverschlussöffners muss
daher mit eigener Kraft allenfalls noch den Schraubverschlussöffner auf
den Schraubverschluss aufsetzen und den Abschrauber und den Gegenhalter
in – bzw.
außer
Eingriff mit dem Schraubverschluss bzw. dem Behälter bringen. Für das Abschrauben
und das Gegenhalten ist jedoch keine äußere Kraft nötig.
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Als
Antriebsanordnung sind dabei besonders rotierende Antriebe geeignet,
da sowohl für
das Abschrauben als auch für
das Gegenhalten ein Drehmoment benötigt wird. Dabei sind die beiden
Leistungsabgabeabschnitte um eine gemeinsame Antriebsachse gegeneinander
rotierbar. Denkbar wären neben
allen Arten von rotierenden Antrieben aber auch Linearantriebe mit
entsprechenden Getrieben, seien es pneumatische, hydraulische oder
elektrische Antriebe.
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Für ein Handgerät besonders
vorteilhaft im Sinne eines geringen Platzbedarfs und niedrigen Gewichts
ist jedoch ein Elektromotor mit einem Rotor und einem drehbar gelagerten
Stator. Dabei kann als Energiequelle für den Elektromotor vorteilhaft
eine oder mehrere Batterien vorgesehen sein, die in dem Schraubverschlussöffner aufgenommen
sein können,
so dass das Gerät
vollständig
autark arbeitet.
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Dadurch
wird einerseits auf vorteilhafte Weise erreicht, dass der Behälter autark
geöffnet
werden kann, da der gesamte für
den Öffnungsvorgang
nötige
Apparat, nämlich
der erfindungsgemäße Schraubverschlussöffner, in
einer Gesamteinheit integriert ist. Weitere Module, wie beispielsweise
separate Gegenhaltervorrichtungen oder dergleichen, werden nicht benötigt. Der
Schraubverschluss kann somit überall abgeschraubt
werden. Der Behälter
muss nicht zuerst zu einem ortsfest angebrachten Gegenhalter gebracht
und dort fixiert werden, um danach den Schraubverschluss abzuschrauben.
Denn erfindungsgemäß ist der
Gegenhalter Teil des Schraubverschlussöffners, so dass lediglich der
Schraubverschlussöffner
auf den Schraubverschluss aufgesetzt werden muss, um den Schraubverschlussöffner in Ausgangsstellung
für das Öffnen des
Schraubverschlusses zu bringen. Damit wird eine wesentliche Erleichterung
der Handhabung des Schraubverschlussöffners erreicht. Lediglich
zum Inangriffbringen von Gegenhalter oder Abschrauber am Schraubverschluss
bzw. am Behälter
kann eine Auflagefläche nötig sein,
auf der der Behälter
abstellbar ist.
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Ferner
wird erfindungsgemäß die Antriebsleistung
am Gegenhalter in die zur Schraubachse senkrechte Richtung in den
zur Schraubachse radialen Umfangsabschnitt des Behälters eingeleitet
werden. Damit wird vermieden, dass zum Gegenhalten des Behälters der
Behälter
mit einer hohen Kraft nach unten gedrückt werden muss. Somit wird
eine in eine einstückige
Einheit integrierte und ohne hohen Kraftaufwand bedienbare Gestaltung
des Schraubverschlussöffners überhaupt
erst ermöglicht.
Denn dadurch kann der Behälter
auch an einem direkt unterhalb des Schraubverschlusses gelegenen
Halsabschnitt gegengehalten werden, anstatt an seinem Behälterboden
mit separatem Gegenhaltermodul oder mit einem Niederhalter mit nach
oben gerichteter Krafteinleitung und hohen nötigen Kräften. Insgesamt wird somit
eine wesentliche Erleichterung des Abschraubvorgangs erreicht.
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Die
vorliegende Erfindung wurde bei Entwicklungsarbeiten für ein Handgerät zum Öffnen von Getränkeflaschen
mit Schraubverschluss, insbesondere PET-Getränkeflaschen
gemacht, mit dem es behinderten und schwachen Menschen ermöglicht werden
soll, derartige Getränkeflaschen
mit einer Hand, ohne sonstige Hilfsmittel und ohne großen Kraftaufwand
zu öffnen.
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Beim
Auskonstruieren der Erfindung wurden dann jedoch auch allgemein
für Schraubverschlussöffner anwendbare,
erfinderische Lösungsprinzipien entwickelt,
die neben dem Einsatz in Handgeräten zum Öffnen von
Schraubverschlussgetränkeflaschen ebenso
zum Öffnen
aller mit einem Schraubverschluss versehenen Behälter eingesetzt werden können, welche
einen greifbaren, zur Schraubachse radialen Umfangsabschnitt aufweisen.
Die Erfindung ist nicht nur bei Handgeräten einsetzbar, sondern kann
ebenso für
maschinenbetätigte Öffner- oder
Roboterwerkzeuge, beispielsweise in der Getränkeindustrie, verwendet werden.
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Wenn
der Schraubverschlussöffner
zum Öffnen
einer mit einer Schraubkappe verschlossenen Flasche dienen soll,
ist der Abschrauber vorteilhaft so gestaltet, dass die an ihn übertragene
Leistung des Antriebs ebenfalls in den Radialumfang der Schraubkappe
eingeleitet wird. Es wäre
jedoch auch denkbar, beispielsweise mit exzentrisch zur Schraubkappe vorstehenden
Nadeln, die in den Deckel der Schraubkappe gestochen werden, die
Antriebsleistung in die stirnseitige Deckelfläche der Schraubkappe einzuleiten.
Besonders bevorzugt ist es dabei, falls der Schraubverschlussöffner zum Öffnen von mit
Schraubkappen verschlossenen PET Flaschen dienen soll, wenn der
Gegenhalter zum Einleiten der Leistung in einen Halsstern der PET
Flasche ausgebildet ist, welchen jede PET-Flasche herstellungsbedingt
aufweist. An dieser Stelle sind PET-Flaschen am stabilsten, weil
hier während
des Herstellens der Flasche (beispielsweise durch Spritzgießen) der
Flaschenrohling gehalten wird und daher die ursprüngliche
Wandstärke
des Rohlings nicht verringert wird.
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Vorteilhaft
kann dabei ferner sein, wenn der Abschrauber mit dem Rotor gekoppelt
ist, um den herum der Stator ringförmig angeordnet ist, welcher wiederum
mit dem Gegenhalter gekoppelt ist. Denn der Gegenhalter muss bei
einem auf den Schraubverschluss aufsetzbaren Schraubverschlussöffner um
den Abschrauber herumgreifen, um zum Flaschenhals bzw. zum radialen
Umfangsabschnitt des Behälters
zu gelangen, an dem er während
des Abschraubens gegenhalten soll. Besonders einfach wird der Aufbau,
wenn dabei die Schraubachse deckungsgleich mit der Antriebsachse
ist.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, wenn die Leistung des Antriebs nicht nur zum
Abschrauben und Gegenhalten eingesetzt wird, sondern auch zum Inangriffbringen
zumindest des Gegenhalters oder des Abschraubers. Dabei kann beispielsweise
der Abschrauber durch eine eigene Betätigungseinrichtung in Angriff
an den Schraubverschluss gebracht werden. Bei anschließender Betätigung der
Antriebsanordnung bei in Angriff an den Schraubverschluss gebrachtem
Abschrauber wird dann an dem mit dem Abschrauber gekoppelten Leistungsabgabeabschnitt die
Verschlusshaltekraft des Abschraubers entgegen der Wirkrichtung
der Antriebsleistung übertragen,
so dass die Antriebsleistung vollständig in eine Bewegung des mit
dem Gegenhalter gekoppelten Leistungsabgabeabschnitts umgesetzt
wird und ein Inangriffbringen des Gegenhalters an den verschlossenen
Behälter
bewirkt wird. Voraussetzung dafür
ist natürlich,
dass der Gegenhalter auch entsprechend ausgebildet und an die Antriebsanordnung
gekoppelt ist, so dass er bei in Angriff gebrachten Abschrauber und
bei Betätigung
der Antriebsanordnung mit einer gewünschten Gegenhaltekraft in
Angriff an den verschlossenen Behälter gebracht wird. Mit anderen Worten,
in einer Angriffsphase wird zunächst
durch eine externe Beeinflussung des Schraubverschlussöffners eine
Verschlusshaltekraft über
den Abschrauber auf den Schraubverschluss übertragen, welche bei Betätigung des
Antriebs ein Verschlusshaltemoment hervorruft, welches wiederum
wegen der Kopplung des ersten Leistungsabgabeabschnitts bzw. des Rotors
mit dem Abschrauber und der Kopplung des zweiten Leistungsabgabeabschnitts
bzw. des Stators mit dem Gegenhalter durch den gesamten Antriebsstrang
hindurch auf den Gegenhalter übertragen
wird und in eine Angriffsbewegung des Gegenhalters gemünzt wird.
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Wenn
dabei die Leistung der Antriebsanordnung und das Übersetzungsverhältnis groß genug ist,
wird der Gegenhalter mit einer gewünschten Gegenhaltekraft gegen
den Behälter
gepresst, welche entgegen des sich am in Angriffsstellung befindlichen Abschrauber
aufbauenden Anpressmoments wirkt. Wenn die Leistung der Antriebsanordnung
dabei größer als
das entgegen der Anpresskraft bzw. entgegen des Anpressmoments des
Gegenhalters wirkende Moment wird, mit dem der Schraubverschluss
verschlossen ist, wachst das Gegenhaltemoment solange an, bis das
Verschlussmoment bzw. ein Soll-Abschraubmoment erreicht wird und
der Schraubverschluss geöffnet
wird.
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Vorteilhaft
weist der Abschrauber zum Ergreifen des Schraubverschlusses eine
Greiferanordnung auf, sowie eine Greiferbetätigungseinrichtung, über die
die Greiferanordnung vor dem Abschrauben des Schraubverschlusses
mit der gewünschten
Verschlusshaltekraft in Angriff an den Schraubverschluss bringbar
ist. Dabei hat sich herausgestellt, dass die Verschlusshaltekraft
nur relativ klein gegenüber
dem zum Abschrauben nötigen
Moment sein muss. Über
die Greiferbetätigungseinrichtung
kann dazu eine nicht von der Antriebsanordnung stammende, äußere Kraft
auf die Greiferanordnung aufgebracht werden. Die Verschlusshaltekraft
und damit die über
die Greiferbetätigungseinrichtung
und die Greiferanordnung aufzubringende Kraft muss dabei so groß sein,
dass die Greiferanordnung den Schraubverschluss während des
Abschraubens sicher hält.
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Dazu
kann die Greiferbetätigungseinrichtung eine
Spanneinrichtung aufweisen, mit der die Greiferanordnung in die
Angriffsstellung bewegt und mit der gewünschten Verschlusshaltekraft
gegen den Schraubverschluss gespannt werden kann. Die Spannkraft
der Spanneinrichtung muss dabei lediglich hoch genug sein, um die
relativ geringe Verschlusshaltekraft aufzubringen.
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Ferner
muss ein Mechanismus vorhanden sein, mit dem die Spanneinrichtung
in die gespannte Stellung (die Angriffsstellung) und in die Ruhestellung
(die Ausgangsstellung) gebracht werden kann. Vorteilhaft weist die
Greiferbetätigungseinrichtung dazu
eine Greifbewirkungs- und -rücksetzeinrichtung auf,
mit der die Betätigung
der Greiferanordnung bewirkt und wieder zurückgesetzt werden kann.
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Die
Greifbewirkungs- und -rücksetzeinrichtung
kann dabei vorteilhaft eine Vorspanneinrichtung umfassen, über die
die Greiferanordnung in eine vorgespannte Ausgangsstellung des Abschraubers
vorgespannt wird, wobei die Greiferanordnung in dieser Ausgangsstellung
außer
Angriff an den Schraubverschluss steht und der Abschrauber durch
Aufbringen einer entgegen der Vorspanneinrichtung wirkenden Kraft
in Angriff an den Schraubverschluss bringbar ist. Dabei kann vorgesehen
sein, die zum Überwinden
der Vorspannung nötige
Kraft zum Inangriffbringen des Abschraubers an den Schraubverschluss über eine
von der Antriebsanordnung für
den Gegenhalter und den Abschrauber separaten Antriebsanordnung
aufzubringen. Ebenso kann jedoch auch vorgesehen sein, diese Kraft
durch den Benutzer des Schraubverschlussöffners von außen aufbringen
zu lassen, beispielsweise durch Druck entgegen der Vorspanneinrichtung,
insbesondere durch Druck auf ein Gehäuse des auf den Schraubverschluss
aufgesetzten und damit von dem Behälter gegen den Druck abgestützten Schraubverschlussöffners.
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Vorteilhaft
ist ferner eine schaltbare Kupplung vorgesehen, mit der die Ankopplung
des Abschraubers an die Antriebsanordnung verbind- und trennbar
ist. Mit der Kupplung kann ein versehentlicher Betrieb des Abschraubers
in der Ausgangsstellung, oder wenn der Schraubverschlussöffner nicht auf
den Schraubverschluss aufgesetzt ist, vermieden werden, wenn die
Kupplung in diesem Zustand getrennt ist. Alternativ dazu könnte die
schaltbare Kupplung jedoch auch im Antriebsstrang des Gegenhalters
vorgesehen sein.
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Die
Kupplung kann besonders vorteilhaft eine Vorspanneinrichtung umfassen,
welche die Kupplung in die getrennte Ausgangsstellung vorspannt.
Auf diese Weise ist sichergestellt, dass bei Betätigung der Antriebsanordnung
in der Ausgangsstellung keine Betätigung des Abschraubers erfolgt. Somit
dreht sich im gesamten Schraubverschlussöffner nichts, wenn sich die
Kupplung im ausgekuppelten Zustand und damit der Schraubverschlussöffner nicht
in Angriffsstellung befindet. Bei versehentlicher Betätigung des
Schraubverschlussöffners
sind dann bei getrennter Kupplung von außen keine beweglichen Teile
zugänglich,
da der Rotor leer durchdreht und somit auch der an den drehbar gelagerten
Stator gekoppelte Gegenhalter nicht bewegt wird. Die Betriebssicherheit
des Schraubverschlussöffners
wird dadurch wesentlich erhöht,
was insbesondere im Hinblick darauf besonders vorteilhaft ist, dass
auch Kinder zur Benutzergruppe des als Handgerät ausgebildeten Schraubverschlussöffners zählen, die
Flaschenschraubverschlüsse
nicht ohne fremde Hilfe aufschrauben können.
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Vorzugsweise
ist die Kupplung dabei durch Aufbringen einer entgegen der Vorspanneinrichtung wirkenden
Kraft in eine verbundene Stellung schaltbar und durch Wegnehmen
der Kraft in eine ausgekuppelte Stellung zurücksetzbar. Dadurch wird sichergestellt,
dass, wenn keine äußeren Kräfte auf den
Schraubverschlussöffner
einwirken, sich dieser in der getrennten Ausgangsstellung befindet
und erst durch – willentliche – Betätigung des
Schraubverschlussöffners
durch Aufbringen einer äußeren Kraft eine
Betätigung
des Abschraubers und auch des Gegenhalters bzw. deren bewegten Teile
möglich
ist.
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Die
zum Betätigen
der Kupplung nötige
Kraft kann wiederum durch eine externe Antriebsanordnung aufgebracht
werden. Vorteilhaft bei einem Handgerät ist es jedoch, wenn der Aufbau
des Schraubverschlussöffners
das Aufbringen der externen Kraft per Druck auf das Gehäuse des
auf den Schraubverschluss aufgesetzten und damit von dem Behälter gegen
den Druck abgestützten
Schraubverschlussöffners
erlaubt. Damit kann ein unbeabsichtigtes Betätigen des Schraubverschlussöffners wirkungsvoll
ausgeschlossen werden und gleichzeitig eine sichere Bedienung erreicht
werden, wenn der Druck auf den Schraubverschlussöffner nur bei auf eine Flasche
aufgesetzten Schraubverschlussöffner zur
Betätigung
der Vorspanneinrichtung bzw. der Kupplung führt.
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Besonders
vorteilhaft ist es dabei, wenn die Vorspanneinrichtung der Greifbewirkungs-
und – rücksetzeinrichtung
der Vorspanneinrichtung der Kupplung entspricht, da in diesem Fall
durch Aufbringen der externen Kraft gleichzeitig der Abschrauber in
Angriff an den Schraubverschluss bringbar und die Ankopplung des
Abschraubers an die Antriebsanordnung anbindbar ist. Durch Wegnehmen
der externen Kraft kommt dann der Abschrauber außer Angriff an den Schraubverschluss
und die Ankopplung des Abschraubers an die Antriebsanordnung wird
getrennt. Mit dieser Ausführungsform
wird eine besonders einfache Bedienung des erfindungsgemäßen Schraubverschlussöffners ermöglicht.
Insbesondere bei der Gestaltung, bei der die externe Kraft allein
durch Druck auf das Gehäuse
bzw. den Rahmen des Schraubverschlussöffners in auf den Schraubverschluss
aufgesetzter Ausgangsstellung aufgebracht werden kann, ergibt sich
eine besonders einfache Bedienung:
Der Schraubverschlussöffner wird
zunächst
auf den mit dem Schraubverschluss verschlossenen Behälter aufgesetzt.
Dann wird die externe Kraft zum Einkuppeln der Kupplung zwischen
dem Abschrauber und der Antriebsanordnung durch Druck von oben auf den
Gehäuserahmen
des Schraubverschlussöffners aufgebracht.
Dadurch wird gleichzeitig die Vorspanneinrichtung der Greifbewirkungs-
und -rücksetzeinrichtung
gelöst
und die Greiferanordnung des Abschraubers in Angriff an den Schraubverschluss
gebracht. Bei anschließender
Betätigung
der Antriebsanordnung fährt
nun wegen der in Angriff befindlichen und damit feststehenden Greiferanordnung
des Abschraubers der Gegenhalter in seine Angriffsstellung an den
verschlossenen Gegenstand. Bei weiterer Betätigung der Antriebsanordnung
bei in Angriffsstellung befindlichem Gegenhalter und Abschrauber
wird das Soll-Abschraubmoment, welches mindestens dem zum Aufschrauben
des Schraubverschlusses nötigen
Verschlussmoment entspricht, über
den Abschrauber und dessen Greiferanordnung auf den Schraubverschluss
aufgebracht, während
der Gegenhalter zeitgleich ein etwas größeres Gegenhaltemoment auf
den Flaschenhals aufbringt und die Abschraubbewegung beginnt.
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Vorteilhaft
ist es dabei ferner, wenn der schaltbaren Kupplung ein Signalgeber
zugeordnet ist, welcher ein Signal abgibt, wenn die schaltbare Kupplung
in den verbundenen bzw. eingekuppelten Zustand geschaltet ist bzw.
die eingekuppelte Stellung erreicht ist. D. h. dann, wenn die Antriebsanordnung
an den Abschrauber angebunden ist und/oder dann, wenn sich der Abschrauber
mit seiner Greiferanordnung in Angriff an dem Schraubverschluss
befindet. Der Benutzer – oder
auch eine Gerätesteuerung
im Fall einer Ausführungsform
des Schraubverschlussöffners
für einen
industriellen bzw. maschinenbetätigten
Einsatz – weiß dann,
wann er die Antriebsanordnung in Betrieb setzen muss bzw. wann der
Zeitpunkt ist, in dem alle nicht von der Antriebsanordnung angetriebenen
Vorarbeitsgänge
während der
Angriffsphase erledigt sind und allein über die Betätigung der Angriffsanordnung
die weiteren zum Abschrauben des Schraubverschlusses nötigen Arbeitsgänge durchgeführt werden.
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Zum
Betätigen
bzw. Inbetriebsetzen der Antriebsanordnung ist dabei vorzugsweise
eine Betätigungseinrichtung
zur Betätigung
der Antriebsanordnung am Schraubverschlussöffner vorgesehen, die je nach
Art des Schraubverschlussöffners
beispielsweise eine elektronische Steuerung und für den Fall
eines Handgeräts
ein Handschalter oder bevorzugt ein Tastknopf sein kann.
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Falls
der Schraubverschlussöffner
als Handgerät
ausgeführt
ist, ist es dabei besonders bevorzugt, wenn die Antriebsanordnung
einen Elektromotor umfasst, der zusammen mit einer Anzahl Batterien
in dem Gehäuse
des Handgeräts
aufgenommen ist. Auf diese Art kann ein autarker Einsatz des Schraubverschlussöffners gemäß der Erfindung
sichergestellt werden, wobei die Betätigungseinrichtung für die Antriebsanordnung
einfach ein Tastknopf zum Herstellen und Trennen eines elektrischen
Kontakts sein kann. Ebenso wäre
es jedoch denkbar, beispielsweise bei einem pneumatischen Antrieb
als Betätigungseinrichtung,
für den
Antrieb einen Hebel oder Druckknopf vorzusehen, mit dem die Druckluftzufuhr
getrennt und freischaltbar ist etc.
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Wenn
der Schraubverschlussöffner
als Handgerät
eingesetzt werden soll, beispielsweise im Haushalt und/oder von
Einarmigen oder sonstigen versehrten, schwachen oder alten Personen,
ist der Schraubverschlussöffner
abmessungs- und gewichtsmäßig vorteilhaft
so dimensioniert, dass er mit einer Hand frei geführt und
bedient werden kann.
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Dazu
kann der Schraubverschlussöffner
beispielsweise eine Gehäuseform
nach Art eines Salzstreuers oder dergleichen aufweisen, wobei der
Elektromotor und die Batterien in einer Gehäusetasche untergebracht sein
können,
welche nach außen
hin die Form eines Handgriffs hat. Der Handgriff bzw. die Gehäusetasche
mit der Antriebsanordnung kann dabei beispielsweise nach Art einer
Bohrmaschine wie ein Pistolengriff gestaltet sein, wobei der Druckknopf zum
Betätigen
der Angriffsanordnung als Abzug angebracht sein kann.
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Bei
einem Einsatz im Haushalt sollen jedoch zumeist flüssigkeitsgefüllte Behälter mit
dem Schraubverschlussöffner
geöffnet
werden. Daher ist es für
diese Anwendung vorteilhaft, wenn der Handgriff so vorgesehen ist,
dass der Schraubverschlussöffner auf einen stehenden Behälter, beispielsweise eine Flasche,
bei bequemer Armhaltung des Benutzers aufgesetzt und betätigt werden
kann und über den
Handgriff der nötige
Druck zum Einkuppeln der Kupplung und zum Inangriffbringen der Greiferanordnung
des Abschraubers aufgebracht werden kann. Für diesen Einsatzfall ist daher
ein Handgriff geeignet, welcher sich in auf den Schraubverschluss
aufgesetzter Stellung des Schraubverschlussöffners oberhalb der Abschrauber-
und Gegenhaltermechanik am Schraubverschlussöffnergehäuse befindet. Wenn eine auf
dem Tisch stehende Flasche geöffnet werden
soll, kann der Schraubverschlussöffner
im Sitzen bei bequemer Armhaltung betätigt werden.
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vorteilhaft
ist dabei der Druckknopf der Betätigungsanordnung
als Taster ausgeführt,
so dass sofort bei Wegnehmen des Drucks auf den Taster die Antriebsanordnung
zum Laufen aufhört.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der Tastknopf so angebracht
ist, dass er bei um den Handgriff gelegter Hand per Daumendruck
betätigt
werden kann, also beispielsweise an der Stirnseite eines ergonomisch gestalteten
Handgriffzapfens, welcher die Antriebsanordnung umschließt.
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In
der Praxis sind dabei auch viele andere Einsatzszenarien für den erfindungsgemäßen Schraubverschlussöffner denkbar.
Entworfen wurde er jedoch in erster Linie, um einhändigen oder
schwachen Personen das erstmalige Öffnen von PET-Flaschen zu ermöglichen,
die mit einem Schraubverschluss verschlossen sind. Für diesen
Einsatzfall ist der Schraubverschlussöffner abmessungs- und leistungsmäßig so ausgelegt,
dass er zum Öffnen
gängiger
PET-Flaschen geeignet ist. Denn eine darüber hinaus gehende Motorisierung
würde neben
einem höheren
Gewicht und Energieverbrauch auch unter Sicherheitsaspekten bedenklich
sein. Gleichzeitig kann der Aufbau des Schraubverschlussöffners einfach gehalten werden,
wenn er nicht für
eine Vielzahl unterschiedlicher Einsatzgeometrien geeignet ausgelegt
sein muss, sondern nur auf einander in Form und Abmessung ähnelnder
PET-Flaschen.
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Alternativ
dazu wäre
es im Rahmen der Erfindung jedoch auch denkbar, einen Universal-Schraubverschlussöffner mit
unterschiedlichen Adaptern für
unterschiedliche Schraubverschluss- und Behältergrößen vorzusehen.
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Um
die Geometrie gängiger
PET-Flaschen zu verdeutlichen und damit die entsprechende Auslegung
des erfindungsgegenständlichen
Schraubverschlussöffners
wird schon hier auf die 8 verwiesen, in der ein Ausschnitt
einer gängiger
PET-Flasche im Bereich des Schraubverschlusses gezeigt ist.
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Die
PET-Flasche ist dabei mit einer Schraubkappe K verschlossen und
weist einen Tragring T sowie einen Halsstern H unterhalb des Tragrings
auf. Bei der Fertigung der PET-Flasche wird der Kunststoffrohling
am Halsstern gehalten und dann extrudiert oder spritzgegossen oder
dergleichen. Im oberen Abschnitt vom Halsstern bis zu einem Schraubgewinde,
auf dem die Schraubkappe aufgeschraubt ist, behält der Rohling dabei seine
ursprüngliche Form.
Damit eignet sich der Halsstern aufgrund seiner im Vergleich zum
Flaschenbauch hohen Stabilität besonders
als Angriffsabschnitt für
den Gegenhalter des Schraubverschlussöffners. Der Tragring T ist
dafür zu
schmal.
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Um
die Abmessungen bei gängigen PET-Flaschen
herauszufinden, hat der Erfinder eine Marktstudie durchgeführt und
festgestellt, dass als Solldurchmesser A des Halssterns H ein Bereich
von 25,5–30
mm festgelegt werden kann, wohingegen als Solldurchmesser B der
Schraubkappe K ein Bereich zwischen 30 und 33 mm angenommen werden
kann. Von Bedeutung ist ferner der axiale Abstand des Halssterns
H von der Schraubkappe K, die Höhe
des Halssterns H sowie die Höhe
D der Schraubkappe K, wobei zur Ermittlung der Höhe des Halssterns H und des
Abstands zwischen Halsstern H und Schraubkappe K die beiden Maße E und
F angegeben sind. Als Sollwert für
die Höhe
D des Verschlusses K wird dabei ein zwischen 13,4 und 17,2 mm liegender
Wert festgelegt, als Sollabstand F ein Wert zwischen 19,5 und 25,8
mm, sowie als Sollabstand E ein Wert zwischen 25,7 und 31,5 mm.
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Weiterhin
wurden aufwändige
Versuchsreihen durchgeführt,
um zu ermitteln, welches maximale Drehmoment zum erstmaligen Abschrauben
einer Schraubkappe einer gängigen
PET-Flasche nötig
ist. Dabei hat sich herausgestellt, dass ein Sollabschraubmoment
von 2 Nm bei gegengehaltener Flasche auf den Verschluss K aufzubringen
ist, um ihn abschrauben zu können.
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Um
auf der sicheren Seite zu sein, wird der Solldurchmesser B, der
mit dem Abschrauber angefahren werden soll, jedoch lediglich in
einer bevorzugten Ausführungsform
auf den engen Bereich von 30 mm bis 33 mm festgelegt und sicherheitshalber ein
Bereich zwischen 29 mm und 35 mm abgedeckt. Damit wird erreicht,
dass beim Aufsetzen des Schraubverschlussöffners noch ausreichend Spiel für etwas
größer ausgefallene
Verschlüsse
zur Verfügung
steht und andererseits noch genug Reserve da ist, falls der Verschluss
etwas kleiner ausfallen sollte.
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Ein
weiterer wichtiger Punkt ist das zu erzeugende Soll-Gegenhaltemoment,
welches größer sein muss
als das maximale Moment, welches der Verschluss entgegensetzt. Wie
Versuche ergeben haben, reicht es dafür, wenn das Soll-Gegenhaltemoment
um 0,2 Nm stärker
als das maximal zum Öffnen des
Verschlusses nötige
Moment ist. Auf diese Weise wird sicher verhindert, dass die Flasche
beim Abschrauben des Verschlusses durchdreht, wobei zu berücksichtigen
ist, dass an der Flasche keine Rillen oder andere Möglichkeiten
vorhanden sind, welche die Greifbedingungen verbessern, so dass
die vom Gegenhalter aufzubringende Kraft allein über die Reibung übertragen
werden kann. Ferner muss hier berücksichtigt werden, dass für den Angriff
des Gegenhalters nur die Oberfläche
des Halssterns zur Verfügung
steht.
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Aus
den genannten Randbedingungen ergibt sich daher für den als
PET-Flaschenöffner adaptierten
Schraubverschlussöffner
ein Gesamtmoment, welches die Antriebsanordnung aufbringen muss.
Je nach Art der Ankopplung des Gegenhalters an die Antriebsanordnung
und des Abschraubers an die Antriebsanordnung (zwischengeschaltete
Getriebe etc.) kann daraus ermittelt werden, welche Ausgangsleistung
die Antriebsanordnung aufweisen muss. Für einen autarken Betrieb des
Flaschenöffners
mit Batterien hat sich dabei eine Eingangsspannung eines als Antrieb
fungierenden Elektromotors von unter 9 V als ausreichend und gleichzeitig
im Hinblick auf ihn durch die Batterien verbrauchten Platz und ihr
Gewicht als Obergrenze herausgestellt. Damit kann das Gerät so klein
und leicht gehalten werden, dass es flexibel überall im Haus und außer Haus
benutzbar ist.
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Weiterhin
sei erwähnt,
dass es im Rahmen der Erfindung auch möglich ist, den Schraubverschlussöffner so
zu gestalten, dass am Schraubverschluss gegengehalten wird und das
Abschraubmoment an der Flasche aufgebracht wird.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung, insbesondere die konkrete Umsetzung
der bisher funktional besprochenen Merkmale in gegenständliche
Merkmale sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche und sollen in Zusammenhang
mit der anliegenden Zeichnung erläutert werden. Es zeigen:
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1 eine
Schnittansicht entlang der Schraubachse durch einen Schraubverschlussöffner gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung;
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2 eine
Detailansicht der in 1 mit II bezeichneten Einzelheit;
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3 eine
dreidimensionale Ansicht von schräg oben auf den Abschrauber
des in den 1 und 2 gezeigten
Schraubverschlussöffners;
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4 eine
dreidimensionale Ansicht von schräg unten auf den in 3 dargestellten
Abschrauber;
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5 eine
schematische Schnittansicht auf den in den 3 und 4 dargestellten
Abschrauber im in den Schraubverschlussöffner eingebauten Zustand;
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6 eine
dreidimensionale Ansicht von schräg oben auf eine Baugruppe mit
dem Gegenhalter und seiner Ankopplung an eine Antriebsanordnung
des in 1 und 2 gezeigten Schraubverschlussöffners;
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7 eine
die in 6 dargestellte Baugruppe in eingebautem Zustand
in den Schraubverschlussöffner
zeigende Schnittansicht; und
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8 eine
teilausgebrochene Seitenansicht des Bereichs um den Schraubverschluss
herum bei einer gängigen
PET-Flasche.
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Zunächst wird
Bezug genommen auf 1, welche einen als Handgerät ausgebildeten
Schraubverschlussöffner
zum erstmaligen Öffnen
von schraubverschlussverschlossenen, gängigen PET-Flaschen zeigt.
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Der
Schraubverschlussöffner
gemäß der dargestellten
Ausführungsform
weist ein insgesamt mit 30 bezeichnetes Gehäuse bzw.
einen Gehäuserahmen 30 auf.
Der Gehäuserahmen 30 hat
eine obere, als Handgriff ausgeformte Gehäusetasche 31, in der
eine insgesamt mit 10 bezeichnete Antriebsanordnung untergebracht
ist. Die Gehäusetasche 31 wird
nach unten hin durch einen Zwischendeckel 32 abgeschlossen.
Der Zwischendeckel 32 wird, wie im Zusammenhang mit den
weiteren Figuren noch erläutert
werden wird, von Ankopplungswellen durchgriffen, die jeweils zum
Ankoppeln eines insgesamt mit 20 bezeichneten Abschraubers
und eines insgesamt mit 40 bezeichneten Gegenhalters an
die Antriebsanordnung vorgesehen sind. An den Zwischendeckel 32 schließt sich
nach unten hin ein ringzylinderförmiger
Gehäuseabschnitt 33 an,
welcher zusammen mit einem Gehäuseunterteil 35 einen
Einbauraum umschließt,
in den der Abschrauber 20 angeordnet ist. Das Gehäuseunterteil 35 ist
dabei zusammen mit dem ringförmigen
Gehäuseabschnitt 33 und
dem Zwischendeckel 32 über
Schraubbolzen 34 mit der oberseitigen Gehäusetasche 31 verschraubt.
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Damit
kann das Gehäuse 30 und
damit der Schraubverschlussöffner
insgesamt auf einfache Weise demontiert werden und ist leicht zerleg-
und wartbar. Der Einbauraum, in dem der Abschrauber 20 angeordnet
ist, ist dabei lediglich von unten her über eine Einführöffnung zugänglich,
an deren Umfang Angriffselemente des Gegenhalters 40 angeordnet sind.
Beim Aufsetzen des Schraubverschlussöffners auf eine PET-Flasche
wird somit der mit dem Schraubverschluss verschlossene Flaschenkopf durch
die Einführöffnung in
den Bereich des Aufschraubers 20 eingeführt. Dabei gelangt ein radialer Umfangsabschnitt
im Bereich des Flaschenhalses zwangsläufig in einen Zugriffsbereich
des Gegenhalters 40 auf Höhe der Einführöffnung.
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Der
Abschrauber 20 ist gegenüber dem Gehäuse 30 und dem Gegenhalter 40 entlang
der Schraubachse axial verschiebbar und über eine durch die Axialverschiebung
schaltbare Kupplung an die Antriebsanordnung 10 angebunden,
wie im Folgenden anhand der 2 im Einzelnen
erläutert wird. 2 zeigt
die in 1 mit II bezeichnete Einzelheit als Detailaufnahme.
Darin ist eine Welle mit einem Vierkant-Achszapfen 1 zu
erkennen. Der Achszapfen 1 durchgreift den Zwischendeckel 32 und
ist von einer Druckfeder 4 umschlossen, welche sich einenends
gegen einen Anschlag 3 an dem Zwischendeckel 32 abstützt und
anderenends an einem Anschlag 2 in weiter unten stehend
erläuterter
Weise an dem Abschrauber 20.
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Wird
nun der Schraubverschlussöffner
auf ein mit einer Schraubkappe K verschlossenes Ende einer PET-Flasche
(vergl. 8) aufgesetzt und über den
Handgriff an dem Gehäuseoberteil 31 nach
unten gedrückt,
wird über
die Schraubkappe K und den Abschrauber 20 der Achszapfen 1 gegen
die Vorspannkraft der Feder 4 nach oben hin verschoben, bis
er in Eingriff mit einer als Leistungsabgabeabschnitt fungierenden
Achszapfenaufnahme 11 am nicht näher gezeigten Rotor eines Elektromotors
der Antriebsanordnung gelangt.
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Die
schaltbare Kupplung umfasst somit den Achszapfen 1, die
Achszapfenaufnahme 11, sowie eine durch die Feder 4 und
die Anschläge 2, 3 gebildete
Vorspanneinrichtung 2, 3, 4. Über die
Vorspanneinrichtung 2, 3, 4 wird die
schaltbare Kupplung in den getrennten Ausgangszustand zurückversetzt, wenn
vom Benutzer keine äußere Kraft
auf den Schraubverschlussöffner
aufgebracht wird. Weiterhin ist in dem Zwischendeckel 32 ein
Druckbolzen 6 in Radialrichtung zur Schraubachse und damit
zum Achszapfen 1 aufgenommen, welcher mit seinem Druckkopf
an dem Achszapfen 1 anliegt. Dem Druckbolzen 6 ist
ein Absatz 5 an dem Achszapfen 1 zugeordnet, an
dem der Achszapfen 1 von dem Vierkantprofil in ein Rundprofil
mit einem größeren Durchmesser übergeht.
Der Absatz 5 bildet zusammen mit dem Druckbolzen 6 einen
Signalgeber 5, 6, welcher signalisiert, wenn sich
die schaltbare Kupplung 1, 11, 2, 3, 4 in
einem eingekuppelten Zustand befindet, das heißt, wenn der Achszapfen 1 sich
in der zum Betrieb der Antriebsanordnung 10 vorgesehenen
Lage in der Achszapfenaufnahme 11 des Rotors des nicht
näher bezeichneten
Elektromotors befindet.
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Dem
Benutzer wird beim Herunterdrücken des
Schraubverschlussöffners über das
als Handgriff gestaltete Gehäuseoberteil 31 auf
die Schraubkappe K der PET-Flasche
durch das Anschlagen des Druckbolzens 6 an dem Absatz 5 signalisiert,
dass sich der Schraubverschlussöffner
nunmehr in der vorgesehenen Angriffsstellung befindet und er die
Antriebsanordnung 10 über
den als Betätigungseinrichtung
dienenden Tastknopf 14 in Betrieb setzen kann, um die PET-Flasche zu öffnen.
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Durch
Druck auf das Gehäuseoberteil 31 und damit
durch ein Axialverschieben des Abschraubers 20 mittels
des Flaschenkopfes bzw. der Schraubkappe K der PET-Flasche wird gleichzeitig
der Schraubverschlussöffner
in die Angriffsstellung gebracht und die Kupplung 1, 11, 2, 3, 4 eingekuppelt.
Durch Wegnehmen des Drucks auf das Gehäuseoberteil 31 wird dagegen
mittels der Vorspannkraft der Feder 4 der Abschrauber 20 wieder
zurückverschoben
und damit der Ausgangs- bzw.
Ruhezustand des Schraubverschlussöffners erreicht, in dem die
Kupplung 1, 11, 2, 3, 4 ausgekuppelt
ist.
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Nachfolgend
wird nun unter Bezugnahme auf die 3, 4 und 5 der
insgesamt mit 20 bezeichnete Abschrauber im Einzelnen erläutert, welcher über die
Kupplung 1, 11, 2, 3, 4 an
die Antriebsanordnung 10 angekoppelt ist. Es sei angemerkt,
dass das in den 3 und 4 gezeigte
Modul neben dem Abschrauber 20 auch die abschrauberseitigen
Teile der Kupplung enthält.
Dieses Modul ist als Unterbaugruppe des Schraubverschlussöffners gemäß der vorliegenden Ausführungsform
separat fertigbar und austauschbar. Neben den in den 3 und 4 gezeigten
Bauteilen gehört
zum Abschrauber 20 funktional auch noch eine in 5 gezeigte,
vorzugsweise konische Schräge 29 am
Gehäuseunterteil 35,
wie weiter unten stehend erläutert werden
wird.
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Der
Abschrauber 20 weist dabei einen Drehteller 24 auf,
der von drei zueinander im Abstand von 120° konzentrisch und achsparallel
zur Schraubachse angeordneten Bolzen 25 durchgriffen wird,
an deren unterem Ende – also
auf der der Schraubkappe K zugewandten Seite des Drehtellers 24 – jeweils
ein Greifernocken 26 befestigt ist. Die Greifernocken 26 bilden
zusammen mit den Bolzen 25 und dem Drehteller 24 eine
Greiferanordnung 24, 25, 26, mit der
die Schraubkappe K ergriffen werden kann, indem die Bolzen 25 von
unten gesehen im Uhrzeigersinn verdreht werden. Optional ist noch
ein gestrichelt eingezeichneter Gummiring 28 vorgesehen,
der von der dem Behälter
zugewandten Stirnseite des Drehtellers 24 vorspringt, den
die Greifernocken 26 gegen die Schraubkappe drücken. Über den
Gummiring 28 kann bei besonders glatten Schraubkappen der
Griff der Greifernocken verbessert werden. Für Schraubkappen wie die in 8 gezeigte
ist es jedoch günstiger,
den Gummiring 28 wegzulassen, so dass sich die Greifernocken 26 beim
Angriff an der Schraubkappe K in den Rillen der Schraubkappe K verhaken. Dazu
können
die Greifernocken 26 zusätzlich mit Rillen versehen
werden, die den Rillen der Schraubkappe K entsprechen.
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Um
dies zu bewerkstelligen bzw. um die Greiferanordnung 24, 25, 26 des
Abschraubers 20 zu betätigen,
ist ferner eine Greiferbetätigungseinrichtung 21, 22, 23, 29, 2, 3, 4 vorgesehen, über welche die
Greifernocken 26 mit einer gewünschten Verschlusshaltekraft
in Angriff an die Schraubkappe K gebracht werden und zurück in die
Ruhestellung außer
Angriff an die Schraubkappe K gesetzt werden können. Die Greiferbetätigungseinrichtung 21, 22, 23, 29, 2, 3, 4 weist
dabei pro Bolzen 25 jeweils eine insgesamt als Spanneinrichtung 21 dienende
Torsionsfeder 21 auf, welche den jeweiligen Bolzen 25 umschließt und in
eine Angriffsstellung spannt, also eine Federkraft aufbringt, die
in die Drehrichtung wirkt, in die die Greifernocken 26 in
Angriff an die Schraubkappe K gebracht werden. Über die Feder 21 bzw.
deren Federkraft wird neben der zum Verdrehen der Greifernocken 26 in
die Angriffsstellung nötigen Bewegung
auch noch die gewünschte,
relativ kleine Verschlusshaltekraft bewirkt, welche die Greifernocken 26 auf
den Schraubverschluss bzw. die Verschlusskappe K aufbringen sollen.
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Neben
der Spanneinrichtung 21, über welche die Verschlusshaltekraft
auf die Greifernocken 26 aufgebracht wird, weist die Greiferbetätigungseinrichtung 21,22, 23, 29, 2, 3, 4 noch
eine Greifbewirkungs- und (vor allem)-rücksetzeinrichtung 2, 3, 4, 22, 23, 29 auf,
mit der die Greiferanordnung 24, 25, 26 bzw.
die Greifernocken 26 aus der Ausgangsstellung (die Ruhestellung,
in der die Greifernocken 26 nicht am Schraubverschluss
K anliegen), in die Angriffsstellung (die Stellung, in der die Greifernocken 26 mit
der gewünschten
Verschlusshaltekraft am Schraubverschluss K anliegen) gebracht und
auch wieder zurückgesetzt
werden können.
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Die
Greifbewirkungs- und -rücksetzeinrichtung 2, 3, 4, 22, 23, 29 hat
jeweils an den den Greifernocken 26 gegenüberliegenden
Enden der Bolzen 25 befestigte Hebel 22, die zur
Schraubachse nach außen
gedrückt
werden, wenn die Greifernocken 26 nach innen gedrückt werden.
Den Hebeln 22 zugeordnet ist dabei ein konischer Abschnitt 29 auf
der Innenseite des Gehäuseunterteils 35,
vergl. 5, gegen den sich die Hebel 22 mit Kugeln 23 abstützen, so
dass sich eine Punktlast und damit eine geringe Reibung ergibt.
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Über die
schon als Vorspanneinrichtung 2, 3, 4 der
Kupplung 1, 11, 2, 3, 4 fungierende
Druckfeder 4, welche somit gleichzeitig Teil der Greifbewirkungs- und
-rücksetzeinrichtung 2, 3, 4, 22, 23, 29 ist,
wird die Greiferanordnung 24, 25, 26 in
die Ruhestellung mit nicht an die Schraubkappe K anliegenden Greifernocken 26 vorgespannt.
Drückt
der Benutzer das Gehäuse 30 des
Schraubverschlussöffners
auf die Schraubkappe K und weiter nach unten, wird somit nicht nur
der Achszapfen 1 in die Achszapfenaufnahme 11 eingekuppelt,
sondern auch der Abschrauber 20 nach oben verschoben. Dabei
gleiten die über
die Spannfedern 21 gegen den Innenumfang des Gehäuseunterteils 25 gespannten
Hebel 22 entlang der Schräge 29 und vollführen somit
eine Schwenkbewegung, welche den Bolzen 2b von unten gesehen
im Uhrzeigersinn verdreht und die Greifernocken 26 zur Schraubkappe
hin verschwenkt.
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Der
Winkel der Schräge 29 und
der Hebelarm der Hebel 22 sowie die Federkraft der Federn 21 sind
dabei so aufeinander abgestimmt, dass sich in der Angriffsstellung,
welche gleichzeitig der eingekuppelten Stellung der Kupplung 1, 11, 2, 3, 4 entspricht,
eine gewünschte
Verdrehung der Greifernocken 26 nach innen ergibt, wobei
berücksichtigt
werden muss, dass Schraubkappen mit unterschiedlichen Schraubkappendurchmessern
mit ausreichender Verschlusshaltekraft ergriffen werden sollen. Bringt
der Benutzer keine Druckkraft mehr auf das Gehäuse 30 auf, so wird
der Abschrauber 20 über
die Federkraft der Feder 4 wieder zurück in die Ruhestellung gedrängt, wobei
die Hebel 22 mit ihren Kugeln 23 an der Schräge bzw.
dem Konus 29 des Gehäuseunterteils 25 entlanggleiten
und damit die Greifernocken 26 außer Eingriff an die Schraubkappe
K bringen. Dabei muss selbstverständlich berücksichtigt werden, dass die
Federkraft der Druckfeder 4 größer als die Federkräfte der
Torsionsfedern 21 sein muss.
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Nachfolgend
wird noch unter Bezugnahme auf die 6 und 7 der
Gegenhalter 40 im Einzelnen beschrieben, wobei 6 eine
den Gegenhalter 40 umfassende, an den Gehäusezwischendeckel 32 angebaute
Baugruppe zeigt, die zumindest weitestgehend als separates Modul
des Schraubverschlussöffners
vorgefertigt werden kann.
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Der
Gegenhalter 40 weist dabei drei im Winkelabstand von 120° konzentrisch
um die Schraubachse und achsparallel dazu angeordnete Gegenhalterwellen 23 auf,
an deren einem Ende Gegenhalternocken 44 mit den Gegenhalterwellen 43 verschwenkbar
befestigt sind und an deren anderem Ende Zahnradsegmente 42 bzw.
Planetenzahnradsegmente 42 befestigt sind. Die Gegenhalterwellen 43 sind
dabei an dem Gehäusedeckel 32 drehbar aufgenommen
und über
die Zahnradsegmente 42 betätigbar. Im zusammengebauten
Zustand des Schraubverschlussöffners
werden sie durch Durchgangsbohrungen in den Gehäuseteilen 33, 35 gesteckt
und stützen
sich dort ab.
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Die
Ankopplung des Gegenhalters an die Antriebsanordnung weist dabei
ein Sonnenrad 41 auf, welches mit einem Mitnehmer 12 verbunden
ist und drehbar an den Gehäusedeckel 32 befestigt
ist. Das Sonnenrad 41 steht einerseits über Zwischenzahnräder 45 mit
den Planetenzahnradsegmenten 42 in Eingriff und anderenends über den
Mitnehmer 12 in Eingriff mit dem Stator des nicht näher gezeigten
Elektromotors. Dazu weist der Mitnehmer 12 zwei sich gegenüberliegende,
in Axialrichtung der Schraubachse zum Elektromotor hin vorspringende
Mitnehmersteine auf, welche im zusammengebauten Zustand des Schraubverschlussöffners in
entsprechende Aufnahmen an der Stirnseite des Stators des Elektromotors
eingreifen, wie insbesondere in 7 zu erkennen
ist.
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Wird
nun der Elektromotor der Antriebsanordnung 10 betätigt und
befindet sich der Abschrauber 20 in eingekuppelter Angriffsstellung,
so wirkt zunächst
das Verschlussmoment, mit dem die Schraubkappe auf die Flasche aufgeschraubt
ist, gegen den Antrieb, so dass die Antriebsleistung über den
Mitnehmer 12, das Sonnenrad 41 und die Zwischenräder 45 an
den Gegenhalter 40 bzw. 42, 43, 44 abgegeben
wird.
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Nachdem
die Greiferanordnung 24, 25, 26 also über die
Greiferbewegungseinrichtung 21, 22, 23, 29, 2, 3, 4 über die
Druckkraft des Benutzers in Angriff an den radialen Außenumfang
der Schraubkappe gebracht wird, wird nun über die Betätigung der Antriebsanordnung 10 nach
Abgabe des Signals des Signalgebers 5, 6 über den
Druckkopf 14 die Antriebsleistung zum Inangriffbringen
der Gegenhalternocken 44 an den Flaschenhals H der PET-Flasche
umgesetzt. Die Länge
der Gegenhalterwellen 43 ist dabei so gewählt, dass
die Gegenhalternocken den Flaschenhals gängiger PET-Flaschen immer auf axialer
Höhe des
Halssterns H zu fassen bekommen und die verschwenkbare Länge der
Gegenhalternocken ist so gewählt,
dass Halssterne gängiger PET-Flaschen
immer mit einer Gegenhaltekraft gegriffen werden können, die
oberhalb einer vorgegebenen Soll-Gegenhaltekraft liegt.
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Liegen
nun sowohl die Gegenhalternocken 44 an dem Halsstern H
der PET-Flasche als auch die Greifernocken 26 des Abschraubers 20 an
der Schraubkappe K jeweils mit der gewünschten Haltekraft an, so wirkt
einerseits ein sich aus der Haltekraft des Gegenhalters 40 und
des Reibbeiwerts zwischen Flaschenhals und Gegenhalternocken 44 ergebendes
Gegenhaltemoment und andererseits ein über den Abschrauber 20 auf
den Rotor der Antriebsanordnung übertragenes
Verschlussmoment, mit dem die Verschlusskappe K auf die Flasche
aufgeschraubt ist, auf die Antriebsanordnung 10.
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Die Übersetzung
zwischen Antriebsanordnung 10 und den Planetenradsegmenten 42 bzw.
den Gegenhalter 40 und die Leistung der Antriebsanordnung 10 ist
dabei so gewählt,
dass an dem Flaschenhals ein Haltemoment aufgebracht wird, welches
das zum Öffnen
des Schraubverschlusses nötige
Abschraubmoment übersteigt.
Am Schraubverschluss K baut sich somit bei weiterer Betätigung der
Antriebsanordnung 10 ein dem Haltemoment am Halsstern H
entsprechendes Drehmoment auf, welches über die Greifernocken 26 zusammen
mit der von der Greiferbetätigungseinrichtung 21, 22, 23, 29, 2, 3, 4 erzeugten
Verschlusshaltekraft auf den Schraubverschluss K übertragen
wird, bis das Verschlussmoment, mit dem der Schraubverschluss auf
die Flasche aufgeschraubt ist, überschritten
wird und sich der Schraubverschluss K zu drehen beginnt.
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Dabei
sei noch angemerkt, dass das Sonnenrad 41 zusammen mit
dem Mitnehmer 42 über eine
Hülse auf
den Zwischendeckel 32 aufgeklipst ist, durch deren zentrische Öffnung 13 der
Achszapfen 1 durchgesteckt wird, wenn er in die eingekuppelte Stellung
der Kupplung 1, 11, 2, 3, 4 gebracht
wird. Dabei durchgreift der Achszapfen 1 zunächst den Gehäusedeckel 32 und
dann über
die Öffnung 13 das Sonnenrad 41 und
den Mitnehmer 12.
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Ferner
ist noch eine Rückholeinrichtung 46, 47, 48 für den Gegenhalter 40 vorgesehen,
welche eine Zugfeder 46 aufweist, die zwischen einem an dem
Zwischendeckel 32 angeordneten Pfosten 48 und
einem an einem der Planetenzahnradsegmente 42 befestigen
Pfosten 47 aufgespannt ist. Nach dem Abschrauben der Schraubkappe,
wenn also kein Gegenhaltemoment mehr anliegt, weil das Abschraubmoment
zu Null wird, holt die Feder 46 die Gegenhalternocken 44 zurück in ihre
Ausgangsstellung. Ebenso wird auf diese Weise der Gegenhalter beispielsweise
zum Batteriewechsel der Antriebsanordnung bei abgenommener oberer
Gehäusetasche 31 in
die Ausgangsstellung zurückbewegt.
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Selbstverständlich lassen
sich die Merkmale der vorstehend beschriebenen Ausführungsform
im Rahmen der Erfindung abwandeln und modifizieren sowie in beliebiger
sinnvoller Kombination mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und den
weiteren Merkmalen der Ansprüche
sowie untereinander kombinieren, ohne den Rahmen der Erfindung zu
verlassen.
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So
ist die Erfindung nicht auf einen Schraubverschlussöffner zum
Abschrauben eines Schraubverschlusses von einem mit dem Schraubverschluss verschlossenen
Behälter
beschränkt.
Vielmehr lässt sich
der Schraubverschlussöffner
durch einfache kinematische Umkehr auch zu einem Schraubverschlussschließer umwandeln.
Auch wäre
es denkbar, eine in zwei Richtungen betreibbare Antriebsanordnung
vorzusehen und die Konstruktion des Schraubverschlussöffners so
anzupassen, dass er sowohl zum Öffnen
als auch zum Schließen
eines Schraubverschlusses nutzbar ist.