DE102007057857A1

DE102007057857A1 - Vorrichtung zum Verschließen von Behältern

Info

Publication number: DE102007057857A1
Application number: DE200710057857
Authority: DE
Inventors: Lothar Wilhelm; Thomas Schneider; Igor Singur
Original assignee: KHS GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2007-11-29
Filing date: 2007-11-29
Publication date: 2009-06-04
Also published as: JP2011504856A; US10000369B2; EP2217523B1; BRPI0817345A2; RU2468985C2; US20150121805A1; CN101827777A; CN101827777B; US8915047B2; SI2217523T1; WO2009068166A1; EP2217523A1; JP5863239B2; US20100307110A1; RU2010126469A

Abstract

Vorgestellt wird eine Maschine zum Verschließen von Flaschen oder dgl. Behälter mit Verschlüssen, mit mehreren am Umfang eines um eine vertikale Maschinenachse (MA) umlaufend antreibbaren Rotors gebildeten Verschließstationen mit einem Behälterträger und einem Verschließwerkzeug. Dabei ist vorgesehen, dass zur Ausführung der für den Verschließvorgang erforderlichen Höhenbewegungen an jeder Verschließstation ein separater, gesteuerter oder geregelter Antriebsmotor angeordnet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verschließmaschine (Verschließer) gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.
Verschließmaschinen zum Verschließen von Flaschen mit Schraubverschlüssen, die durch Auf- bzw. Verschrauben auf ein flaschenseitiges Außengewinde im Bereich der Flaschenmündung befestigt werden, sind in verschiedenen Ausführungen bekannt.
Grundsätzlich erfolgt das Aufbringen des jeweiligen Verschlusses mit einem Verschlusselement oder Verschließkonus, in welchem der Flaschenverschluss bis zum Aufbringen auf eine Flasche gehalten ist und welcher zum Aufbringen des Verschlusses auf die Flasche bzw. zum Verschrauben durch einen Antrieb rotierend antreibbar ist.
Während des gesamten Verschließprozesses ist es aufgrund der geometrischen Gegebenheiten an einer Verschließmaschine stets erforderlich, den Abstand zwischen der Unterkante des Verschließkonus und der Oberkante der Flaschenmündung zu verändern, z. B. um die sich durch den Aufschraubvorgang ergebende Veränderung des Abstandes zwischen der Unterkante des Konus und der Flaschenmündung auszugleichen. Bei bestimmten Ausführungsformen bekannter Verschließer geschieht dieses dadurch, dass die Unterkante des Verschließkonus auf einer Höhenebene verbleibt, während der zu verschließende Behälter aller erforderlichen Bewegungen in der Höhenebene durchführt.
Bekannte Verschließmaschinen, also Schraubverschließer und auch (Kron)Korker, weisen an einem um eine vertikale Maschinenachse umlaufend antreibbaren Rotor mehrere Verschließpositionen mit jeweils einem Verschließwerkzeug sowie mit einem Flaschen- oder Behälterträger auf, der bei umlaufendem Rotor durch eine Hubkurve gesteuert auf- und abbewegbar ist, und zwar zum Zusammenführen der jeweiligen Flasche mit dem Verschließwerkzeug vor dem Verschließen sowie zum Trennen von verschlossener Flasche und Verschließwerkzeug.
Das Nachführen der Flaschen beim Verschrauben wird bei bekannten Verschließmaschinen beispielsweise durch Anheben des Flaschenträgers erreicht.
Bei einer anderen Ausführungsform bekannter Verschließmaschinen verbleibt der zu verschließende Behälter auf einer Höhenebene, während der Verschließkonus alle erforderlichen Bewegungen in der Höhenebene bzw. in vertikaler Richtung durchführt.
Bekannt sind auch Ausführungsformen, bei denen sowohl der Behälter, als auch der Verschließkonus einen Teil der erforderlichen Bewegungen in der Höhenebene durchführen.
Ebenfalls bekannt sind Verschließmaschinen, welche Behälter dadurch verschließen, dass ein Verschluss, beispielsweise ein Kronkorken durch gezielte Krafteinwirkung plastisch verformt wird, wodurch der zu verschließende Behälter sicher verschlossen wird. Auch bei derartigen Verschließmaschinen kommt es zu einer Veränderung des Abstandes zwischen Behältermündung und Verschließkonus. Die bei Schraubverschlüssen erforderliche Drehbewegung entfällt.
Bei allen bekannten Ausgestaltungen von Verschließmaschinen werden erforderlichen Bewegungen in der Höhenebene durch eine Kombination aus einer vorzugsweise ortsfesten Hubkurve und um die Maschinenachse umlaufenden, sich auf der Hubkurve abrollenden oder gleitenden Tastelementen, welche die Höhenbewegung von der Hubkurve abgreifen und an die, in der Höhenebene zu bewegenden Bauteile übertragen, realisiert.
Derartige Hubkurven sind dem Fachmann seit vielen Jahren bekannt, so dass an dieser Stelle auf eine Beschreibung solcher Hubkurven verzichtet werden kann.
Nachteilig an derartigen Hubkurvenantrieben ist, dass diese nach deren Herstellung nicht flexibel verändert werden können, so dass selbst kleinste Veränderungen im Soll-Bewegungsablauf in der Höhenebene die Anfertigung einer neuen Hubkurve zwingend erforderlich machen.
Ebenfalls ist es von großem Nachteil, dass derartige Hubkurven relativ schnell verschleißen und somit häufig nach einer bestimmten Anzahl von Betriebsstunden ausgetauscht werden müssen. Da sich diese Hubkurven zusätzlich in der Regel im Unterbau der Verschließmaschinen befinden, ist ein Austausch sehr aufwändig und teuer, was in der Praxis ebenfalls unerwünscht ist.
Aufgabe und Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden.
Dazu sieht die vorliegende Erfindung die Ausbildung von Verschließmaschinen vor, bei welchen auf die bekannten Hubkurvenantriebe vollständig verzichtet wird. Dazu wird die Anwendung eines gesteuerten oder geregelten Antriebes zur Realisierung der erforderlichen Höhenbewegungen vorgeschlagen.
Eine entsprechende Verschließmaschine ist Gegenstand des Anspruches 1 Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine dem Stand der Technik entsprechende Verschließmaschine;
2 in Einzeldarstellung und teilweise im Schnitt eine der Verschließstationen einer erfindungsgemäßen Verschließmaschine in Schraubverschließerbauweise;
3 in Einzeldarstellung und teilweise im Schnitt eine der Verschließstationen einer erfindungsgemäßen Verschließmaschine in (Kron)Korkerbauweise;
4 in Teildarstellung eine Draufsicht auf die Weiterbildung der vorliegenden Erfindung mit der Verwendung von Linearantrieben;
5 in einer Übersichtszeichnung eine mögliche Anordnung von Magneten unterschiedlicher Polariät.
In der 1 ist eine dem Stand entsprechende Verschließmaschine dargestellt. Der zu verschließende Behälter 1, im dargestellten Beispiel eine Flasche mit Halsring und Schraubverschluss, befindet sich direkt unterhalb des Verschlusskonus 2. Der zu verschließende Behälter 1 ist an einer, in Vertikalrichtung bewegbaren Hubstange 3 fixiert, welche mittels einer Rolle 4 permanent und unter Federvorspannung an der Hubkurve 5 anliegt. Durch diese Anordnung folgt der, um die Maschinenachse MA umlaufende und zu verschließende Behälter 1 dem höhenmäßigen Verlauf der Lauffläche der Hubkurve 5.
Zum Verschließen des Behälters 1 ist im gezeigten Beispiel eine Verschraubspindel 6 vorgesehen, welche durch einen gesteuerten oder geregelten Antriebsmotor 7.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter dem Begriff „gesteuerter oder geregelter Antriebsmotor" ein solcher Antriebsmotor zu versehen, der sich unter anderem hinsichtlich seiner Drehzahl, seines Drehwinkels, seines Gesamtdrehwinkels, seines Drehmomentes, seines Winkelbeschleunigung und seiner Winkelverzögerung steuern oder vorzugsweise regeln lässt. Bekannte Ausführungsformen sind beispielsweise Servo- oder Schrittmotoren.
Die 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Verschließer in Schraubverschließerbauweise. Der aus dem Stand der Technik bekannte Hubkurvenantrieb für die Vertikalbewegungen wurde entsprechend der Lehre der vorliegenden Erfindung durch einen, vorzugsweise für jede Verschließstation separat vorgesehenen gesteuerten oder geregelten Antriebmotor 7 mit zugehörigem Bewegungsglied, beispielsweise einer Gewindespindel 8 ersetzt.
Gleichwertig zur Gewindespindel 8 können auch alle weiteren, dem Fachmann bekannten Möglichkeiten zur Erzeugung einer gesteuerten oder geregelten Linearbewegung verwendet werden. Dabei kann es sich beispielsweise aber nicht beschränkend um einen Riemenantrieb und/oder einen Zahnstangenantrieb und/oder Linearmotor handeln.
Vorzugsweise ist jeder Antriebsmotor 7 mit einem Drehgeber oder aber auch einem Wegmesser für die Hubbewegung ausgestattet.
Durch die vorliegende Erfindung wird es erstmals ermöglicht, die für das Verschließen, also Schraubverschließen oder auch (Kron)Korken, erforderlichen Höhenbewegungen frei programmierbar zu gestalten.
Somit ist es auf einfache Art und Weise möglich, die Höhenbewegungen jeder einzelnen Verschließstation, und somit auch den gesamten Verschließer, quasi auf Knopfdruck, auf geänderte Anforderungen umzustellen. Diese Änderungen können sich beispielsweise durch andere Flaschensorten mit geänderter Länge des Schraubverschlusses ergeben. Weitere Änderungen können sich aber auch durch einen Wechsel des verwendeten Verschlusses ergeben, beispielsweise durch den Wechsel von einem Standard-Schraubverschluss auf einen so genannten Sportcap-Verschluss.
Wie oben beschrieben, laufen die einzelnen Verschließstationen mit dem Verschließer um die Maschinenachse MA um, wobei die Behältermündung und/oder der Verschlusskonus/das Verschließwerkzeug während eines Umlaufs um die Maschinenachse MA in Abhängigkeit von der aktuellen Winkelposition innerhalb eines Umlaufs andere Höhenpositionen einnehmen müssen. Dieses Soll-Bewegungsprofil ist für jeden zu erwartenden Anwendungsfall in der Maschinensteuerung hinterlegt, und kann dort durch die Maschinenbediener aufgerufen werden, wodurch die Umstellung auf die neuen Anforderungen im Wesentlichen abgeschlossen ist.
Konstruktion, Fertigung und Montage und Verschleißproblematiken der bekannten Hubkurven entfallen vollständig.
Die 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Verschließer in (Kron)Korkerbauweise. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel der 2 handelt es sich dabei um einen Verschließer, bei welchem der Behälter 1 durch einen plastisch zu verformenden Verschluss, beispielsweise einem Kronkorken 9, verschlossen wird. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, bei derartigen Verschließern die notwendige Höhenbewegung des Verschließstempels 10 durch eine Hubkurve zu realisieren.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, diese Höhenbewegung des Verschließstempels 10 durch einen gesteuerten oder geregelten Antriebsmotor 7 in Verbindung mit einem geeigneten Linearbewegungsglied, beispielsweise einer Gewindespindel 8 zu realisieren.
Hinsichtlich der weiteren technischen Lehre und der sich durch deren Anwendung ergebenden Vorteile gilt das oben gesagte analog.
Die 4 zeigt eine weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
Diese Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass bei jeder Verschließstation für die Hub- und/oder Rotationsbewegung Linearmotoren (Wanderfeldmaschinen) verwendet werden. Derartige Linearmotoren bzw. Wanderfeldmaschinen sind dem Fachmann hinreichend bekannt, so dass an dieser Stelle lediglich die erfindungsrelevanten Aspekte näher erläutert werden müssen.
Linearmotoren sind im Wesentlichen durch einen ortsfesten, die Erregerwicklungen beinhaltenden Stator und einem beweglichen Läufer gekennzeichnet. Dabei kann der beweglicher Läufer Rotationsbewegungen und/oder Translationsbewegungen ausführen.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, die Verschraubspindel 6 eines Schraubverschließers, bzw. den Verschließstempel 10 eines (Kron)Korkers als Läufer auszubilden.
Dazu werden Verschraubspindel 6, bzw. Verschließstempel 10 derart ausgeführt, dass diese die notwendigen Magnete 13 aufweisen, wie sie zur Erzeugung der Linear- und/oder Rotationsbewegungen erforderlich sind.
Am Umfang einer Verschraubspindel 6 wird zunächst ein Stator 11 zur Erzeugung einer Rotationsbewegung angeordnet. Durch eine geeignete Anordnung und Ansteuerung der, in diesem Stator enthaltenen Erregerwicklungen ist auf dem Fachmann bekannte Weise die Erzeugung der gewünschten Drehbewegungen möglich.
Zusätzlich wird am Umfang der Verschraubspindel 6 ein weiterer Stator 12 zur Erzeugung einer Linearbewegung angeordnet. Dieser wirkt beispielsweise auf Magnete innerhalb oder am Umfang der Verschraubspindel 6, welche in vertikaler Richtung unterschiedliche Polarität oder Orientierung aufweisen.
Durch eine geschickte Anordnung einer Vielzahl von Magneten in der Verschraubspindel 6, beispielsweise in einer, sowohl vertikal als auch mit Bezug auf den Umfang der Verschraubspindel 6 wechselweisen Anordnung von Magneten 6 unterschiedlicher Polarität oder Orientierung, beispielsweise in einer schachbrettförmigen Anordnung, können in Verbindung mit den Statoren 11 und 12 sowohl nacheinander, als auch gleichzeitig Translations- als auch Rotationsbewegungen der Verschraubspindel 6 erzeugt werden.
Bei einem Verschließer in (Kron)Korkerbauweise ist die Anordnung eines Linearmotors für die Ausführung der Translationsbewegung ausreichend.
Es versteht sich von selbst, dass sich die Lehre der vorliegenden Erfindung auch auf solche Ausgestaltungen erstreckt, bei denen die erforderlichen Höhenbewegungen zumindest teilweise durch den Behälter 1 und/oder zumindest teilweise durch die Verschraubspindel 6 und/oder zumindest zum Teil durch den Verschließstempel 10 ausgeführt werden.
Ebenfalls erstreckt sich der Umfang der vorliegenden Erfindung auch auf die dem Fachmann bekannten Heißsiegelmaschinen, welche ebenfalls zum Verschließen von Behältern eingesetzt werden. Da diese Maschinen im Wesentlichen wie (Kron)Korker aufgebaut sind, sind weitere Ausführung zu diesen Maschinen im Hinblich auf die Anwendung der technischen Lehre der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich.
Die Patentansprüche werden zu einem Teil der Beschreibung gemacht.

Claims

Maschine zum Verschließen von Flaschen oder dgl. Behälter mit Verschlüssen, mit mehreren am Umfang eines um eine vertikale Maschinenachse (MA) umlaufend antreibbaren Rotors gebildeten Verschließstationen und einen Behälterträger und einem Verschließwerkzeug dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausführung der, für den Verschließvorgang erforderlichen Höhenbewegungen an jeder Verschließstation ein separater, gesteuerter oder geregelter Antriebsmotor (7) angeordnet ist.
Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Maschine um einen Verschließer in (Kron)Korker-Bauweise handelt.
Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Maschine um eine Heißsiegelmaschine handelt.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der gesteuerte oder geregelte Antriebsmotor (7) auf eine Gewindespindel (8) und/oder einen Riemenantrieb und/oder einen Zahnstangenantrieb wirkt.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem gesteuerten oder geregelten Antriebsmotor (7) um einen Servo- oder Schrittmotor handelt.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem gesteuerten oder geregelten Antriebsmotor (7) um einen Linearmotor handelt.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhenpositionen von Behältermündung und/oder Verschraubspindel (6) und/oder Verschließstempel (10) der einzelnen Verschließstationen während eines Umlaufs um die Maschinenachse MA in Abhängigkeit von der aktuellen Winkelposition innerhalb eines Umlaufs als Soll-Bewegungsprofil in der Maschinensteuerung abrufbar hinterlegt sind.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschließstempel (10) zumindest teilweise als linear zu bewegender Läufer eines Linearmotors ausgebildet ist.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Maschine um einen Verschließer in Schraubverschließerbauweise handelt.
Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem gesteuerten oder geregelten Antriebsmotor (7) für die Höhenbewegung zumindest ein weiterer Antrieb für die Verschraubbewegung angeordnet ist.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschraubspindel (6) zumindest teilweise als linear zu bewegender Läufer eines Linearmotors und zumindest teilweise als rotierend zu bewegender Rotor eines Linearmotors ausgebildet ist.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behältermündung zumindest einen Teil der erforderlichen Höhenbewegung ausführt.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschließwerkzeug (6, 11) zumindest einen Teil der erforderlichen Höhenbewegung ausführt.