DE102007025522A1

DE102007025522A1 - Maschine mit Direktantrieb zur Behandlung von Behältern

Info

Publication number: DE102007025522A1
Application number: DE200710025522
Authority: DE
Inventors: Lothar Wilhelm; Thomas Stolte; Ralf SCHÜLER; Christian Albrecht; Christoph Schmitz; Günter Schmid
Original assignee: KHS GmbH; INA Drives and Mechatronics GmbH and Co KG; Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG; KHS GmbH
Priority date: 2007-05-31
Filing date: 2007-05-31
Publication date: 2008-12-04
Also published as: RU2429171C1; WO2008145363A1; EP2155563B1; CN101678910A; CN101678910B; SI2155563T1; EP2155563A1; BRPI0813106A2; JP5449141B2; RU2009149433A; JP2010527858A

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Behandlungsmaschine für Behälter, z. B. Flaschen (1), Dosen oder dergleichen. Die Behandlungsmaschine weist grundsätzlich eine Antriebseinheit (4) mit Antriebsmotor (5) sowie Motorgehäuse (6) auf. Ferner ist eine an die Antriebseinheit (4) angeschlossene Manipulationseinheit (7) realisiert. Des Weiteren ein Antriebsgehäuse (6), welches die Antriebseinheit (4) aufnimmt und wenigstens ein Lager (8) für die Manipulationseinheit (7) aufweist. Erfindungsgemäß ist das Motorgehäuse (6) zugleich das Antriebsgehäuse (6) und formt ein kombiniertes einziges Motor-/Antriebsgehäuse (6).

Description

Die Erfindung betrifft eine Behandlungsmaschine für Behälter, z. B. Flaschen, Dosen oder vergleichbare Gefäße, die beispielsweise mit einem Getränk gefüllt, gereinigt, mit einem Etikett versehen, mit einem Verschluss ausgerüstet oder vergleichbaren Behandlungsroutinen unterzogen werden, mit zumindest einer Antriebseinheit mit regelmäßig elektrischem Antriebsmotor sowie Motorgehäuse, ferner mit einer an die Antriebseinheit angeschlossenen Manipulationseinheit, und mit einem Antriebsgehäuse, welches die Antriebseinheit aufnimmt und wenigstens ein Lager für die Manipulationseinheit aufweist.
Der gattungsbildende Stand der Technik nach der EP 1 174 345 A1 befasst sich mit einer solchen Behandlungsmaschine, bei welcher eine derartige Antriebseinheit in Verbindung mit einem Drehteller zum Einsatz kommt. Solche Drehteller werden nicht einschränkend eingesetzt, um die auf diesen aufstehenden Behälter an verschiedenen Behandlungspositionen vorbei zu bewegen, beispielsweise an einem Etikettieraggregat zur Übergabe von Etiketten an den jeweiligen Behälter, an Anbürst- und/oder Andrückstationen usw..
Zu diesem Zweck verfügt die bekannte Maschine über eine Steuer- und Regeleinheit sowie einen Stellantrieb, die in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind und sich als komplette Baugruppe austauschen lassen. Das hat sich bewährt, weil die Steuer- und Regeleinheit inklusive Stellantrieb funktionssicher in dem fraglichen Antriebsgehäuse untergebracht ist, folglich Betriebsstörungen vermieden werden. Außerdem kann im Falle einer Funktionsstörung die Antriebseinheit komplett ausgetauscht und folglich unabhängig von der fraglichen Behandlungsmaschine untersucht und gegebenenfalls ersetzt werden.
Ausgehend von diesem bewährten Stand der Technik besteht aktuell ein Bedürfnis danach, eine weitere konstruktive Vereinfachung zu erzielen und die Anzahl der verwendeten Bauteile und Baugruppen noch weiter zu verringern. Hier setzt die Erfindung ein.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine derartige Behandlungsmaschine für Behälter so weiterzuentwickeln, dass die Kosten, der konstruktive Aufwand und die Anzahl der erforderlichen Bauteile noch weiter verringert sind.
Zur Lösung dieser technischen Problemstellung schlägt die Erfindung bei einer gattungsgemäßen Behandlungsmaschine für Behälter, z. B. Flaschen, Dosen oder dergleichen vor, dass das Motorgehäuse zugleich das Antriebsgehäuse ist und ein kombiniertes einziges Motor-/Antriebsgehäuse formt.
Im Rahmen der Erfindung fungiert folglich das Motorgehäuse zur Aufnahme des Antriebsmotors zugleich als Antriebsgehäuse, bildet also das einzige kombinierte Motor-/Antriebsgehäuse. Folglich ist das fragliche kombinierte Motor-/Antriebsgehäuse nicht nur zur Aufnahme des Antriebsmotors eingerichtet, sondern weist auch das Lager für die Manipulationseinheit sowie gegebenenfalls weitere Einrichtungen und Aggregate in seinem Inneren auf. Nach vorteilhafter Ausgestaltung wird das vorgenannte Lager von zumindest einem seitens des Antriebsmotors angetriebenen Befestigungsflansch gebildet, welcher zum unmittelbaren Anschluss der Manipulationseinheit eingerichtet ist. Das kombinierte Motor-/Antriebsgehäuse weist den erwähnten angetriebenen Befestigungsflansch als Lager auf. – Zusätzlich hat es sich bewährt, wenn das kombinierte Motor-/Antriebsgehäuse neben dem Antriebsmotor und dem Lager wenigstens noch einen Sensor aufnimmt, welcher Motoreigenschaften wie Drehzahl, Drehwinkel, Motortemperatur etc. des Antriebsmotors erfasst und bei Bedarf an eine Steuereinheit übermittelt.
Auf diese Weise wird ein neuartiger Antrieb zur Verfügung gestellt, welcher sämtliche wesentlichen Eigenschaften und Funktionen einer Antriebseinheit in einer Behandlungsmaschine für Behälter übernimmt und zu deren Realisierung auf lediglich ein einziges kombiniertes Motor-/Antriebsgehäuse zurückgreift. D. h., im Rahmen der Erfindung werden gerade nicht ein separates Motorgehäuse und Antriebsgehäuse wie beispielsweise beim Stand der Technik nach der EP 1 174 345 A1 verfolgt, sondern übernimmt das Motorgehäuse zugleich die Funktion des Antriebsgehäuses. Auf diese Weise wird eine besonders kompakte und kostengünstige Bauweise erreicht. Außerdem lassen sich zahlreiche Bauteile einsparen, wie ein zusätzliches Antriebsgehäuse, ein ergänzendes Lager am Antriebsgehäuse zum Anschluss der Manipulationseinheit, Befestigungsmittel zur Anbringung der Manipulationseinheit an dem betreffenden Lager des Antriebsgehäuses, Dichtungen etc..
Gleichzeitig wird der Bauraum verringert und werden geringere Fertigungskosten als bisher beobachtet. Dabei ist die Anwendung des erfindungsgemäßen kombinierten einzigen Motor-/Antriebsgehäuses und folglich der kombinierten Motor-/Antriebseinheit insgesamt universell. Tatsächlich lässt sich die beschriebene kombinierte Motor-/Antriebseinheit in Verbindung mit beispielsweise Sternrädern einsetzen, wie sie in der EP 1 174 345 A1 beschrieben werden. Auch die Anwendung bei einer Verschließmaschine entsprechend der DE 103 52 016 B3 ist selbstverständlich denkbar und wird vom Erfindungsgedanken umfasst. Ebenso die Kombination mit einer Reinigungsmaschine nach der DE 197 03 369 A1 .
Letztendlich kann die erfindungsgemäß kombinierte Motor-/Antriebseinheit mit einzigem Motor-/Antriebsgehäuse jeden vorzugsweise rotativen Antrieb in einer Behandlungsmaschine für Behälter ersetzen. Auch ein linearer Stelltrieb kann mit der erfindungsgemäß kombinierten Motor-/Antriebseinheit dergestalt kombiniert werden, dass seine hauptsächlich rotative Bewegung in eine lineare Bewegung umgewandelt wird, beispielsweise mit Hilfe eines Zahnstangenantriebes oder vergleichbaren Getriebeanordnungen.
Dabei hat es sich ergänzend als besonders günstig erwiesen, wenn das kombinierte einzige Motor-/Antriebsgehäuse der erfindungsgemäßen Motor-/Antriebseinheit mit zumindest einer Hohlbohrung ausgerüstet ist. Denn diese Hohlbohrung kann zur direkten Kopplung mit einer Antriebswelle der Manipulationseinheit genutzt werden. D. h., die fragliche Antriebswelle der Manipulationseinheit benötigt keine zusätzliche Lagerung (mehr), da diese durch die Lagerung des angetriebenen Befestigungsflansches im Motor-/Antriebsgehäuse zur Verfügung gestellt wird. Der angetriebene Befestigungsflansch eignet sich zum unmittelbaren Anschluss der Manipulationseinheit, beispielsweise über die in die Hohlbohrung eingesteckte und mit dem Befestigungsflansch drehfest verbundene Antriebswelle.
Ergänzende Optionen bestehen darin, dass die erfindungsgemäß kombinierte Motor-/Antriebseinheit mit einer zusätzlichen Kühlung, z. B. Wasserkühlung, ausgerüstet wird. Diese Kühlung wird primär für den Antriebsmotor bei Bedarf genutzt. Zusätzlich kann der Antriebsmotor mit einer Bremse, z. B. pneumatischen Bremse, ausgerüstet werden. Sowohl die Kühlung als auch die Bremse werden selbstverständlich – wiederum – in dem kombinierten einzigen Motor-/Antriebsgehäuse aufgenommen.
Als elektrischer Antriebsmotor hat sich besonders ein sogenannter Reluktanzmotor als günstig erwiesen. Bei einem solchen Reluktanzmotor handelt es sich um eine spezielle Bauform eines Elektromotors, bei welchem ein zugehöriger Rotor aus insbesondere weichmagnetischem Material (z. B. Eisen) besteht bzw. solches Material aufweist und der korrespondierende Stator die erforderlichen Magnetspulen enthält. Der Rotor ist weder mit Permanentmagneten bestückt noch wird er bestromt. Er besitzt vielmehr ausgeprägte Pole aus dem weichmagnetischem Material. Dementsprechend ist die Funktionsweise ähnlich wie bei einem elektrischen Linearantrieb und funktioniert praktisch reibungslos. In vorteilhafter Ausgestaltung handelt es sich bei dem Antriebsmotor um einen rotativen nutenlosen Synchronmotor, bei welchem die Magnetspulen des Stators auf einem flachen Eisenring befestigt sind. Demgegenüber ist der mit einem Magnetring aus Eisen ausgerüstete Rotor unter Berücksichtigung eines Luftspaltes im Vergleich zum Stator angeordnet.
Auf diese Weise verfügt der Antriebsmotor über eine hohe Dynamik und eine große Flexibilität hinsichtlich seiner Konstruktion und kann einen weiten Drehmomentbereich bis zu mehreren 1000 Nm abdecken. Außerdem gewährleistet diese Bauform, dass die erfindungsgemäße kombinierte Motor-/Antriebseinheit bzw. das zugehörige einzige Motor-/Antriebsgehäuse überhaupt mit der bereits angesprochenen Hohlbohrung zur Kopplung mit der Antriebswelle der Manipulationseinheit ausgerüstet werden kann. Denn sowohl der Stator als auch der Rotor sind jeweils vorteilhaft hohlzylindrisch ausgebildet und definieren auf diese Weise die bereits angesprochene Hohlbohrung in ihrem Innern, die jedoch nicht zwingend ist.
Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung eines elektrischen Antriebsmotors mit Motorgehäuse als Antriebseinheit mit kombiniertem einzigen Motor-/Antriebsgehäuse zum direkten Anschluss an eine Manipulationseinheit im Zuge der Behandlung von Behältern in zugehörigen Behandlungsmaschinen. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Verwendung sind in den Ansprüchen 9 und 10 beschrieben.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
1 die erfindungsgemäße kombinierte Motor-/Antriebseinheit schematisch im Schnitt,
2 eine Anwendung der kombinierten Motor-/Antriebseinheit bei einer Behandlungsmaschine für Behälter, vorliegend einer Etikettiermaschine und
3 einen anderen Anwendungsfall bei einer Behandlungsmaschine, die als Verschließmaschine ausgeführt ist.
In den 2 und 3 ist jeweils eine Behandlungsmaschine für Behälter 1 dargestellt. Bei den Behältern 1 handelt es sich im Ausführungsbeispiel und nicht einschränkend um Flaschen 1. Tatsächlich können auch Dosen oder andere Gefäße in der nachfolgend noch zu beschreibenden Art und Weise behandelt werden. Behandlung meint im Rahmen der Erfindung jede Manipulation am Behälter 1, beispielsweise seine Ausrüstung mit einem in der 2 angedeuteten Etikett 2 im Rahmen der dargestellten Etikettiermaschine, die Anbringung eines Verschlusses 3, wie die 3 andeutet oder auch die Reinigung des jeweiligen Behälters 1 im Rahmen einer nicht dargestellten Reinigungsmaschine, wie sie beispielsweise Gegenstand der DE 197 03 369 A1 ist.
Diese sämtlichen Behandlungen bzw. die einzelnen Behandlungsmaschinen zeichnen sich dadurch aus, dass eine Antriebseinheit 4 mit Antriebsmotor 5 und Motorgehäuse 6 realisiert ist. An die Antriebseinheit 4 ist eine Manipulationseinheit 7 angeschlossen. Bei der Manipulationseinheit 7 handelt es sich im Rahmen der Etikettiermaschine nach 2 um ein Sternrad, wohingegen die Manipulationseinheit 7 bei der Variante nach 3 als Schraubwelle ausgeführt ist bzw. eine solche aufweist, welche behälterseitig einen Schraubkopf 7a aufweist, der seinerseits den Verschluss 3 auf der Flasche 1 anbringt.
Die Antriebseinheit 4 wird in einem Antriebsgehäuse 6 aufgenommen, welches erfindungsgemäß zugleich das Motorgehäuse 6 ist. Zusätzlich weist die Antriebseinheit 4 wenigstens ein Lager 8 für die Manipulationseinheit 7 bzw. zu deren Anschluss auf.
Im Rahmen des Ausführungsbeispiels handelt es sich bei dem Lager 8 um einen mit Hilfe des Antriebsmotors 5 rotativ angetriebenen Befestigungsflansch 8. Der Befestigungsflansch 8 ist zum unmittelbaren Anschluss der Manipulationseinheit 7 geeignet. Im Übrigen schließt der Befestigungsflansch 8 das zylindrische kombinierte Motor-/Antriebsgehäuse 6 kopfseitig in der Art eines Deckels ab. Tatsächlich ist die Manipulationseinheit 7 unmittelbar mit dem Befestigungsflansch 8 verbunden. Während das Motor-/Antriebsgehäuse 6 ortsfest ausgelegt und mit Hilfe eines Befestigungsankers 12 an einer nicht näher spezifizierten Basis festgelegt ist, rotiert demgegenüber der Befestigungsflansch 8, und zwar angetrieben mit Hilfe des Antriebsmotors 5.
Wie bereits ausgeführt, übernimmt das Motorgehäuse 6 zugleich die Funktion des Antriebsgehäuses 6, d. h. Motorgehäuse 6 und Antriebsgehäuse 6 sind deckungsgleich und formen das kombinierte einzige Motor-/Antriebsgehäuse 6. Folgerichtig handelt es sich vorliegend um eine kombinierte Motor-/Antriebseinheit 4, 5 mit einzigem kombinierten Motor-/Antriebsgehäuse 6.
Im Innern des einzigen kombinierten Motor-/Antriebsgehäuse 6 findet sich neben dem Antriebsmotor 5 zusätzlich noch wenigstens ein Sensor 9. Mit Hilfe dieses lediglich in 1 angedeuteten Sensors 9 lässt sich die Drehzahl des Antriebsmotors 5 erfassen. Ergänzend kann der Sensor 9 auch den Drehwinkel des Antriebsmotors 5 bestimmen sowie dessen Temperatur. Zugehörige Daten des Sensors 9 werden an eine extern angeschlossene und lediglich in 1 angedeutete Steuereinheit 10 übermittelt. Die Steuereinheit 10 dient üblicherweise zur Steuerung der gesamten Behandlungsmaschine entsprechend den 2 und 3. Das ist im Detail jedoch nicht dargestellt.
Anhand der Schnittdarstellung in 1 erkennt man, dass die kombinierte erfindungsgemäße Motor-/Antriebseinheit 4, 5 und folgerichtig das einzige Motor-/Antriebsgehäuse 6 zumindest eine Hohlbohrung 11 aufweist. In dieser Hohlbohrung 11 kann eine Antriebswelle der Manipulationseinheit 7 aufgenommen werden. Das wird unmittelbar beim Betrachten der 2 und 3 deutlich, wo die Antriebswelle der Manipulationseinheit 7 jeweils (drehfest) in die Hohlbohrung 11 der kombinierten Motor-/Antriebseinheit 4, 5 eingesteckt ist. Denn die Hohlbohrung 11 findet sich im topfförmig gestalteten Befestigungsflansch 8, welcher durch den Antriebsmotor 5 rotativ angetrieben wird. Folglich wird auch die drehfest in der Hohlbohrung 11 des Befestigungsflansches 8 verkeilte Antriebswelle für das Sternrad nach 2 bzw. die Schraubwelle entsprechend der 3 bei Beaufschlagung des Antriebsmotors 5 in Rotationen versetzt.
Der Antriebsmotor 5 bzw. die kombinierte Motor-/Antriebseinheit 4, 5 mag mit einer zusätzlichen und nicht ausdrücklich dargestellten Kühlung, z. B. Wasserkühlung, ausgerüstet werden. Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, für den Antriebsmotor 5 eine ergänzende Bremse vorzusehen. Sowohl die Kühlung als auch die Bremse werden in dem einzigen kombinierten Motor-/Antriebsgehäuse 6 aufgenommen.
Als Antriebsmotor 5 kommt vorliegend ein Reluktanzmotor zum Einsatz, also ein Elektromotor, dessen Rotor 5a aus weichmagnetischem Material hergestellt ist bzw. solches Material in Gestalt von daran angebrachten Eisenmagneten im Beispielfall aufweist. Mit dem Rotor 5a ist der rotativ angetriebene Befestigungsflansch 8 und folglich auch die bereits angesprochene Antriebswelle für das Sternrad (2) bzw. die Schraubwelle (3) verbunden.
Zu dem Rotor 5a des Antriebsmotors 5 korrespondiert ein Stator 5b, welcher lediglich angedeutete Magnetspulen enthält. Die Funktionsweise des Reluktanzmotors ist vergleichbar mit derjenigen eines elektrischen Linearmotors. Tatsächlich wird in den Magnetspulen des Stators 5b ein Drehfeld erzeugt, welchem der Rotor 5a mit seinen Eisenmagneten folgt und sich synchron mit dem Drehfeld dreht. Als Folge hiervon wird auch der an den Rotor 5a angeschlossene Befestigungsflansch 8 in Drehungen versetzt, welchen die angeschlossene Manipulationseinheit 7 folgt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1174345 A1 [0002, 0008, 0009]
- DE 10352016 B3 [0009]
- DE 19703369 A1 [0009, 0020]

Claims

Behandlungsmaschine für Behälter (1), z. B. Flaschen (1), Dosen oder dergleichen, mit zumindest einer Antriebseinheit (4) mit Antriebsmotor (5) sowie Motorgehäuse (6), ferner mit einer an die Antriebseinheit (4) angeschlossenen Manipulationseinheit (7), und mit einem Antriebsgehäuse (6), welches die Antriebseinheit (4) aufnimmt und wenigstens ein Lager (8) für die Manipulationseinheit (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorgehäuse (6) zugleich das Antriebsgehäuse (6) ist und ein kombiniertes einziges Motor-/Antriebsgehäuse (6) formt.
Behandlungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das kombinierte Motor-/Antriebsgehäuse (6) neben dem Antriebsmotor (5) wenigstens einen Sensor (9) aufnimmt, welcher Motoreigenschaften wie Drehzahl, Drehwinkel, Temperatur etc. des Antriebsmotors (5) erfasst.
Behandlungsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Motor-/Antriebsgehäuse (6) zumindest einen vom Antriebsmotor (5) angetriebenen Befestigungsflansch (8) als Lager (8) zum unmittelbaren Anschluss der Manipulationseinheit (7) aufweist.
Behandlungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Motor-/Antriebsgehäuse (6) wenigstens eine Hohlbohrung (11) zur Kopplung mit einer Antriebswelle aufweist.
Behandlungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Kühlung vorgesehen ist.
Behandlungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Antriebsmotor (5) eine Bremse zugeordnet ist.
Behandlungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (5) als Reluktanzmotor ausgebildet ist.
Verwendung eines elektrischen Antriebsmotors (5) mit Motorgehäuse (6) als Antriebseinheit (4) mit kombiniertem einzigen Motor-/Antriebsgehäuse (6) zum direkten Anschluss an eine Manipulationseinheit (7) im Zuge der Behandlung von Behältern, z. B. Flaschen (1), Dosen oder dergleichen, in zugehörigen Behandlungsmaschinen.
Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (5) als Reluktanzmotor, vorzugsweise nutenloser rotativer Synchronmotor, ausgebildet ist.
Verwendung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein vom Antriebsmotor (5) beaufschlagter Befestigungsflansch (8) des kombinierten Motor-/Antriebsgehäuses (6) als Lager (8) für die Manipulationseinheit (7) der Behandlungsmaschine ausgebildet ist.