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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Behälterbehandlung.
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Bei
bekannten Behälterbehandlungsvorrichtungen wie bspw. Etikettiervorrichtungen
werden die zu etikettierenden Flaschen meist auf einem Karussell
angeordnet und jeweils auf einem Flaschenteller platziert und dort
mittels von oben fixierenden Greifvorrichtungen drehbar gehalten.
Bei den bekannten Etikettiervorrichtungen müssen die Flaschen
einerseits zuverlässig gehalten werden. Andererseits sollen
die Flaschen auf ihren Drehtellern jederzeit in eine gewünschte
Position gedreht werden können. Die Greiferköpfe
halten die Flaschen an ihrem oberen Mündungsbereich. Sie
werden meist mittels Kurvenscheiben in Abhängigkeit von
der Umdrehung des Karussells gehoben und gesenkt um die Flaschen
freizugeben bzw. zu fixieren. Ein Höhenausgleich, der gleichzeitig
eine gewisse Höhentoleranz sowie eine gewisse Nachgiebigkeit
der Klemmung ermöglicht, wird meist mittels geeigneter
Federsysteme geschaffen, die für einen annähernd
gleichmäßigen Druck auf die Flaschen sorgen sollen.
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In
der
DE 40 35 998 C2 werden
als Nachteile dieses bekannten Systems die mangelnde Zuverlässigkeit
des Federsystems genannt, dass ein von den Federn nicht gleichmäßig
ausgeübter oder zu geringer Druck auf die Flaschen die
Gefahr eines Umkippens der Flaschen mit sich bringt. Zudem kann
ein Brechen einer Feder ernsthafte Schäden an den Maschinen
bewirken. Schließlich wird auf die Trägheit des
Federsystems hingewiesen, welche die Ausrichtungsgeschwindigkeit
begrenzen kann. Zur Beseitigung dieser genannten Nachteile wird
deshalb vorgeschlagen, einen axial verschieblichen Kolben, der mit
einer Nockenrolle gekoppelt ist, die wiederum mit einer gestellfesten
Nockenkurve zusammenwirkt, mittels Druckluft zu beaufschlagen, so
dass der bisher mittels einer Druckfeder bewirkte Toleranzausgleich
mittels eines pneumatisch betätigbaren Kolbensystems erfolgen
kann.
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Diese
Etikettiermaschine weist im Übrigen einen konventionellen
Aufbau auf und benötigt weiterhin die Steuerung mittels
einer gestellfesten Nockenkurve, welche für eine positionsgerechte
axiale Bewegung der Greifeinrichtungen für die Flaschen sorgen
muss.
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Dem
gegenüber kann als vorrangiges Ziel der Erfindung die Bereitstellung
einer variablen Fixierung für Flaschen bzw. Behälter
identifiziert werden, die von einer Drehbewegung eines Karussells
weitgehend entkoppelt bzw. völlig unabhängig ist.
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Dieses
Ziel wird bei einer Behälterbehandlungsmaschine mit den
Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 dadurch erreicht,
dass die Behälter mit Stellantrieben gehalten werden, die
unabhängig von einer Karusselldrehung und/oder von Nocken- oder
Kurvenscheiben ansteuerbar und zum Klemmen oder Freigeben der Behälter
betätigbar sind. So ist bei einer erfindungsgemäßen
Behälterbehandlungsvorrichtung mit mindestens einer in
vertikaler Richtung verstellbaren Halteeinrichtung zum Halten, Greifen
und/oder Drehen von auf einer Auflage stehenden Behältern
an ihrer oberen Mündung und/oder an ihrem Halsbereich vorgesehen,
dass die Halteeinrichtung durch einen doppelt wirkenden Stellantrieb zum
Heben und Senken und/oder Fixieren der Halteeinrichtung in der jeweils
erreichten Lage gebildet ist. Ein solcher doppelt wirkender Stellantrieb
ermöglicht eine voll variable Ansteuerung, die bspw. mit
einem Positionsgeber und/oder mit optischen Erfassungseinrichtungen
gekoppelt sein kann zudem wird eine Behälterfixierung oder
-freigabe ermöglicht, die völlig unabhängig
ist von einer veränderlichen Winkelposition eines sich
drehenden Karussells.
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Der
Stellantrieb der Halteeinrichtung kann insbesondere einen fluidisch
betätigbaren, doppelt wirkenden Linearantrieb aufweist.
So kann der Stellantrieb der Halteeinrichtung bspw. durch einen
doppelt wirkenden Pneumatikzylinder oder Hydraulikzylinder gebildet
sein. Wahlweise eignen sich als Stellantriebe jedoch auch elektromotorische
Antriebe, bspw. elektrische Linearantriebe. Alle diese Varianten
ermöglichen eine sehr exakte Positionssteuerung mit vorgebbaren
Stellgeschwindigkeiten und exakt steuerbaren Stell- und Haltekräften.
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So
kann vorzugsweise eine Haltekraft für den Stellantrieb
durch einen steuerbaren fluidischen bzw. pneumatischen Druck vorgebbar
sein, wodurch eine zuverlässige Klemmung der Behälter
gewährleistet werden kann, ohne dass diese mechanisch in unzulässigem
Ausmaß belastet werden. Bei einer Ausführungsvariante
kann der pneumatische Druck des Stellantriebs in einer sinnvollen
Größenordnung zwischen ca. 2 bis 8 bar, insbesondere
zwischen ca. 3 bis 6 bar betragen.
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Eine
typische Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Behälterbehandlungsvorrichtung
kann vorsehen, dass der Stellantrieb in vertikaler Richtung angeordnet
ist und an einem unteren Ende eine Greif- und/oder Saugglocke zur
Fixierung einer oberen Behälteröffnung und/oder
eines oberen Behälterrandes aufweist. Diese Ausgestaltung
entspricht weitgehend einer herkömmlichen Konfiguration
eines Behälterkarussells, mit dem wesentlichen Unterschied,
dass an der Behälterlagerung bzw. -achse keinerlei Kurven- oder
Nockenführungen für eine mechanische Zwangssteuerung
der Halteeinrichtungen erforderlich sind, da diese erfindungsgemäß separat
und individuell in gewünschter Weise angesteuert werden können.
Bei einer solchen Ausgestaltung können mehrere Halteeinrichtungen
sternförmig an einem drehbaren Sortierstern angeordnet
sein und über eine zentrale Druckfluid- bzw. Druckluftversorgung versorgt
werden. Die Behälter stehen hierbei vorzugsweise jeweils
auf einem Drehteller, wodurch eine leichte Drehbarkeit, bspw. für
eine zügige Etikettierung der Behälter, ermöglicht
wird.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung sind die mehreren Halteeinrichtungen jeweils
individuell ansteuerbar, so dass eine hohe Variabilität
der Vorrichtung ermöglicht wird. Die Halteeinrichtungen
können jeweils in Abhängigkeit von Sensorsignalen,
insbesondere in Abhängigkeit von Positionswertgebern und/oder
von optischen Erfassungseinrichtungen o. dgl., individuell ansteuerbar
sein.
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Ein
besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Behälterbehandlungsvorrichtung
besteht darin, dass problemlos unterschiedliche Behältergrößen und
Behälterdimensionen ohne Umrüstung der Anlage
gehandhabt werden können, da die individuell und stufenlos
in der Höhe einstellbare und mit einer Haltekraft beaufschlagbare
Halteeinrichtung problemlos an unterschiedliche Behältergrößen
angepasst werden kann, so dass sowohl ein Toleranzausgleich bei sich
geringfügig in der Höhe unterscheidenden Behältern
gleicher Größe als auch ein Ausgleich für
die Handhabung unterschiedlicher Behältergrößen, bspw.
beim Wechsel der zu etikettierenden oder zu behandelnden Behälterart,
ermöglicht wird.
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Bei
einem Zylinderhub von ca. 50 mm können bspw. Toleranzen
in der Flaschen- bzw. Behälterhöhe von ca. 20
mm kompensiert werden, unabhängig davon, ob die Flaschen
oder Behälter einen Verschluss aufweisen oder ohne Verschluss
gehandhabt werden. Der Druck an der Zentriereinheit kann durch die
Auslegung der Zylinder mit einem Durchmesser von ca. 30 mm bis 60
mm und/oder durch den Betätigungs- und Haltedruck von ca.
3 bis 6 bar in passender Weise gewählt werden.
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Die
Erfindung umfasst weiterhin ein Verfahren zur Behandlung von Behältern,
die auf einer Auflage stehen und in vertikaler Richtung mittels
einer verstellbaren Halteeinrichtung an ihrer oberen Mündung
und/oder an ihrem Halsbereich gehalten, fixiert und/oder gedreht
werden. Bei dem Verfahren ist vorgesehen, dass die Halteeinrichtung
mittels eines doppelt wirkenden Stellantriebs gehoben, gesenkt und/oder
in der erreichten Lage fixiert wird. Die dabei aufgewendete Haltekraft
für den Stellantrieb kann insbesondere durch einen steuerbaren
fluidischen bzw. pneumatischen Druck vorgegeben werden. Hierbei
kann der pneumatische Druck des Stellantriebs bspw. zwischen ca.
2 bis 8 bar, insbesondere zwischen ca. 3 bis 6 bar einstellbar sein.
Der Stellantrieb wird vorzugsweise in vertikaler Richtung bewegt und
wirkt an einem unteren Ende mit einer Greif- und/oder Saugglocke
zur Fixierung einer oberen Behälteröffnung und/oder
eines oberen Behälterrandes zusammen.
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In
der beschriebenen Weise können vorteilhaft unterschiedliche
Behältergrößen und Behälterdimensionen
ohne Umrüstung der Anlage gehandhabt werden, da die einzelnen
Behälter jeweils individuell und in der jeweils benötigten
Höhe und mit einer benötigten Haltekraft fixiert
werden, so dass die Fixierung problemlos an unterschiedliche Behältergrößen angepasst
werden kann. Auf diese Weise wird sowohl ein Toleranzausgleich bei
sich geringfügig in der Höhe unterscheidenden
Behältern gleicher Größe als auch ein
Ausgleich für die Handhabung unterschiedlicher Behältergrößen,
bspw. beim Wechsel der zu etikettierenden oder zu behandelnden Behälterart,
ermöglicht.
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Bei
einer weiteren Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen
Verfahrens können mehrere Halteeinrichtungen jeweils individuell
und in Abhängigkeit von Sensorsignalen, insbesondere in
Abhängigkeit von Positionswertgebern, angesteuert werden.
So kann bei einer karussellartigen Anordnung mehrerer Halteeinrichtungen
auf jede mechanische Koppelung zur drehpositionsgerechten Betätigung der
Halteeinrichtungen verzichtet werden, wie sie aus dem Stand der
Technik bekannt und bspw. mittels geeigneter Kulissenführungen
mit darin laufenden Nocken realisiert sind.
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Wenn
im vorliegenden Zusammenhang von Behältern die Rede ist,
so sind damit grundsätzlich alle Arten von Flüssigkeits-
und Getränkebehältern umfasst. Dies können
Flaschen, Dosen etc. aus Mineralglas oder Kunststoff wie bspw. PET
o. dgl. sein. Die erfindungsgemäße Behälterbehandlungsvorrichtung
ermöglicht aufgrund der individuell ansteuerbaren Halteeinrichtungen
die Klemmung und Fixierung unterschiedlicher Behälter,
die zudem unterschiedliche Verschlüsse aufweisen können.
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Weitere
Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus
der folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung hervor, die als nicht einschränkendes Beispiel
dient und auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt.
Gleiche Bauteile weisen dabei grundsätzlich gleiche Bezugszeichen
auf und werden teilweise nicht mehrfach erläutert.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer Behälterfixierung mittels
eines doppelt wirkenden Stellantriebs.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung einer Behälterbehandlungsvorrichtung.
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Die
schematische Darstellung der 1 zeigt
eine Behälterfixierung an einer Behälterbehandlungsvorrichtung
(vgl. 2), mit der Behälter 10 mittels
eines doppelt wirkenden Stellantriebs 12 einer Halteeinrichtung 14 gehalten
werden können. Die Halteeinrichtung 14 ist in
vertikaler Richtung verstellbar und dient zum Halten, Greifen und/oder
Drehen der auf einer Auflage 16 stehenden Behälter 10. Die
Halteeinrichtung 14 fixiert den Behälter 10 an dessen
oberer Mündung 18 und weist hierzu eine Halteglocke 20 auf.
Der in vertikaler Richtung verstellbare, doppelt wirkende und vorzugsweise
drehbare Stellantrieb 12 ermöglicht eine voll
variable Ansteuerung, die vorzugsweise mit einem Positionsgeber 22 und/oder
mit optischen Erfassungseinrichtungen 24 gekoppelt ist,
so dass die Behälterfixierung und -freigabe unabhängig
ist von einer veränderlichen Winkelposition eines sich
drehenden Karussells.
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Der
Stellantrieb 12 der Halteeinrichtung 14 kann im
gezeigten Ausführungsbeispiel durch einen fluidisch betätigbaren,
doppelt wirkenden Linearantrieb 26, vorzugsweise durch
einen doppelt wirkenden Pneumatikzylinder oder Hydraulikzylinder
gebildet sein. Wahlweise eignen sich als Stellantriebe jedoch auch
elektromotorische Antriebe, bspw. elektrische Linearantriebe 26.
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Die
schematische Darstellung der 2 verdeutlicht
den typischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Behälterbehandlungsvorrichtung 8,
bei welcher der Stellantrieb 12 in vertikaler Richtung
angeordnet ist und an seinem unteren Ende eine Halteglocke 20 zur
Fixierung der Behälter 10 an dessen oberer Mündung 18 und/oder
des oberen Randes des Behälter 10 aufweist. Der
Behälter 10 bzw. die Flasche steht auf einem Drehteller 28,
welcher die Auflage 16 bildet. Der den Stellantrieb 12 bildende
Linearantrieb 26 ist durch einen Pneumatikzylinder gebildet,
der über Druckleitungen 30 mit einem Steuerventil 32 in
Verbindung steht. Das Steuerventil 32 kann bspw. als 5/2-Wege-Magnetventil
ausgebildet sein, das über eine weitere Druckleitung 30 mit
einem Rotationsverteiler 34 gekoppelt ist, der von einer
zentralen Druckleitung in der mittig stehenden Säule 36 des
gezeigten Karussells 38 gespeist wird. An einer Oberseite
der Säule 36 befindet sich ein Absolutwertgeber 40 bzw.
Drehwinkelsensor zur Erfassung einer aktuellen Winkellage des rotierenden
Karussells 38, dessen Signale über eine Signalleitung 42 an
eine zentrale Steuereinheit 44 geliefert werden. Die zentrale
Steuereinheit 44 verarbeitet weiterhin die Signale von
Initiatoren 46, die eine aktuelle Höhenlage des vertikal
verstellbaren Linearantriebs 26 erfassen. Eine Versorgungsleitung 48 für
die Steuereinheit 44 ist mit einem an der Säule 36 angeordneten
Schleifringübertrager 50 verbunden und sorgt für
die Versorgung der Steuereinheit 44 mit elektrischer Energie. Eine
Steuersignalleitung 52 liefert schließlich die
von der zentralen Steuereinheit 44 generierten Steuersignale
zum pneumatischen Steuerventil 32, der für das
Heben und Senken der Halteglocke 20 mittels der Stellbewegungen
des Linearantriebs 26 verantwortlich ist.
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Die
in 2 gezeigte Ausgestaltung entspricht weitgehend
einer herkömmlichen Konfiguration eines Behälterkarussells,
mit dem wesentlichen Unterschied, dass an der Säule 36 keinerlei
Kurven- oder Nockenführungen für eine mechanische Zwangssteuerung
der Halteeinrichtungen 14 vorhanden sind, da diese ausschließlich
mittels der Stellantriebe 12 separat und individuell in
gewünschter Weise angesteuert werden können. Bei
der gezeigten Behälterbehandlungsvorrichtung 8 sind
mehrere Halteeinrichtungen 14 sternförmig an dem
drehbaren Sortierstern bzw. dem Karussell 38 angeordnet
und an eine zentrale Druckluftversorgung angeschlossen. Die Behälter 10 bzw.
Flaschen stehen jeweils auf dem Drehteller 28, wodurch
eine leichte Drehbarkeit, bspw. für eine zügige
Etikettierung der Behälter 10, ermöglicht
wird.
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Die
Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele
beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und
Abwandlungen denkbar, die von dem erfindungsgemäßen
Gedanken Gebrauch machen und deshalb ebenfalls in den Schutzbereich
fallen.
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- 8
- Behälterbehandlungsvorrichtung
- 10
- Behälter
- 12
- Stellantrieb
- 14
- Halteeinrichtung
- 16
- Auflage
- 18
- obere
Mündung
- 20
- Halteglocke
- 22
- Positionsgeber
- 24
- optische
Erfassungseinrichtung
- 26
- Linearantrieb
- 28
- Drehteller
- 30
- Druckleitung
- 32
- Steuerventil
- 34
- Rotationsverteiler
- 36
- Säule
- 38
- Karussell
- 40
- Absolutwertgeber
- 42
- Signalleitung
- 44
- zentrale
Steuereinheit
- 46
- Initiator
- 48
- Versorgungsleitung
- 50
- Schleifringübertrager
- 52
- Steuersignalleitung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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