DE102009042108A1

DE102009042108A1 - Verschließmaschine zum Verschließen von Behältern

Info

Publication number: DE102009042108A1
Application number: DE200910042108
Authority: DE
Inventors: Gregor Hieb
Original assignee: Closure Systems International Deutschland GmbH
Current assignee: Closure Systems International Deutschland GmbH
Priority date: 2009-09-11
Filing date: 2009-09-11
Publication date: 2011-03-24
Also published as: WO2011029618A2; WO2011029618A3

Abstract

Es wird eine Verschließmaschine (1) zum Verschließen von Behältern, insbesondere von Flaschen, mit Verschlüssen, mit einem Antrieb (3), einer Antriebswelle (5) und mit einem Verschließkopf (7) vorgeschlagen. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass die Antriebswelle (5) mindestens eine erste Teilwelle (9) mit einer Mittelachse (13) und eine zweite Teilwelle (11) mit einer Mittelachse (15) umfasst, jede Teilwelle (9, 11) mindestens einen Magnetabschnitt (21, 23) aufweist, mindestens eine Teilwelle (9, 11) in Richtung ihrer Mittelachse (13, 15) und/oder parallel zu dieser gegenüber der anderen Teilwelle (9, 11) verlagerbar ist, um eine variable Überdeckung der Magnetabschnitte (21, 23) der Teilwellen (9, 11) und damit ein variables übertragbares Drehmoment zu realisieren, sodass in einer ersten Funktionsstellung die Magnetabschnitte (21, 23) der mindestens zwei Teilwellen (9, 11) miteinander zusammenwirken und ein maximales Drehmoment einer Teilwelle (9, 11) auf die andere Teilwelle (9, 11) übertragbar ist, und dass in einer zweiten Funktionsstellung die Magnetabschnitte (21, 23) der mindestens zwei Teilwellen (9, 11) so aufeinander einwirken, dass ein für das Verschließen eines Behälters erforderliches Drehmoment nicht übertragen wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verschließmaschine zum Verschließen von Behältern, insbesondere von Flaschen, mit Verschlüssen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Verschließmaschinen der hier angesprochenen Art sind bekannt. Sie dienen dazu, Behälter, insbesondere Flaschen, mit Verschlüssen zu verschließen, und weisen mindestens einen Antrieb, eine Antriebswelle und einen Verschließkopf, der zur Aufnahme des Verschlusses dient, auf. Der Antrieb versetzt über die Antriebswelle, die den Antrieb mit dem Verschließkopf verbindet, den Verschließkopf in Rotation. Der Verschluss, der zumindest zeitweise von dem Verschließkopf gehalten wird, wird so ebenfalls in Rotation versetzt. Bei bekannten Verschließmaschinen ist die Antriebswelle ein- oder mehrteilig ausgebildet. Bei einteiligen Antriebswellen muss der Verschließkopf samt Antriebswelle und Antrieb bewegt werden, damit der Verschluss auf den Behälter gesetzt werden kann. Mehrteilige Antriebswellen sind beispielsweise als Welle-Nabe-Verbindungen realisiert, wobei zusätzlich mechanische Getriebe zwischen dem Antrieb und dem Verschließkopf vorgesehen sein können. Das Drehmoment, mit dem der Verschluss auf dem Behälter festgeschraubt wird, kann über den Antrieb selbst geregelt beziehungsweise durch eine Rutschkupplung begrenzt werden. In den verschiedenen Betriebszuständen einer Verschließmaschine unterliegen Antrieb, Getriebe und Kupplung Verschleiß, wodurch die Lebensdauer der Komponenten begrenzt ist. Dies führt zu Wartungsarbeiten, die Stillstandzeiten bedingen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verschließmaschine der oben genannten Art zu schaffen, deren Verschleiß und somit deren Stillstandzeit reduziert ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Verschließmaschine mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen vorgeschlagen. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass die Antriebswelle mindestens zwei Teilwellen, und jede Teilwelle mindestens einen Magnetabschnitt aufweist. Unter Magnetabschnitt ist ein Bereich einer Teilwelle mit magnetischen Eigenschaften unabhängig von dessen Form, Dimension und Material zu verstehen. Mindestens eine Teilwelle ist in Richtung ihrer Mittelachse oder parallel zu dieser verlagerbar, um eine variable Überdeckung der Magnetabschnitte zu realisieren. Mit Überdeckung der Magnetabschnitte ist im Wesentlichen die Überlagerung der einander zugewandten Flächen der Magnetabschnitte gemeint. Aufgrund der variablen Überdeckung wirken in einer ersten Funktionsstellung die Magnetabschnitte der mindestens zwei Teilwellen so miteinander zusammen, dass ein maximales Drehmoment einer Teilwelle auf die andere Teilwelle übertragbar ist. In einer zweiten Funktionsstellung wirken die Magnetabschnitte der mindestens zwei Teilwellen nicht so aufeinander ein, dass ein für das Verschließen eines Behälters erforderliches Drehmoment übertragbar ist. Dadurch, dass die Magnetabschnitte der mindestens zwei Teilwellen miteinander zusammenwirken, wird eine berührlose Kraftübertragung, also Magnetkupplung, realisiert, die ein bestimmtes maximales Drehmoment einer Teilwelle auf die andere Teilwelle überträgt und dabei gleichzeitig Drehmoment begrenzend wirkt. Das maximal übertragbare Drehmoment hängt von verschiedenen Faktoren, wie beispielsweise der eingesetzten Werkstoffe der Magnetabschnitte, der Form und Dimension der Magnetabschnitte sowie deren Überdeckung zueinander ab. Zusätzlich können dadurch, dass eine Teilwelle gegenüber der anderen verlagerbar ist, variable Überdeckungen der Magnetabschnitte realisiert werden, wodurch das maximal übertragbare Drehmoment von einem Maximum in der ersten Funktionsstellung auf ein Minimum in der zweiten Funktionsstellung variiert werden kann.
Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel einer Verschließmaschine, das sich dadurch auszeichnet, dass die Funktionsstellung während einer Drehbewegung der Antriebswelle veränderbar ist.
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Verschließmaschine ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Prinzipskizze einer Verschließmaschine;
2 ein Ausführungsbeispiel, bei dem eine Teilwelle in einer anderen Teilwelle angeordnet ist;
3 ein Ausführungsbeispiel, bei dem eine Teilwelle im Wesentlichen parallel zu einer anderen Teilwelle angeordnet ist;
4 ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Magnetabschnitte kegelstumpfförmig ausgebildet sind, und
5 ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Magnetabschnitte zylindrisch ausgebildet sind.
1 zeigt eine Verschließmaschine 1 mit einem Antrieb 3, einer Antriebswelle 5 sowie einem Verschließkopf 7. Eine Verschließmaschine der hier angesprochenen Art weist vorzugsweise mehrere Verschließköpfe auf, die über mindestens eine Antriebswelle von wenigstens einem Antrieb angetrieben werden. Der Verschließkopf 7 dient dazu, einen hier nicht dargestellten Verschluss aufzunehmen. Der Verschließkopf 7 wird von dem Antrieb 3 über die Antriebswelle 5 in Rotation versetzt, sodass ein hier nicht dargestellter Behälter, insbesondere eine Flasche, mit dem Verschluss verschließbar ist. Dazu können einerseits Verschlüsse eingesetzt werden, die zunächst als Hülsen ausgebildet sind und auf den Behälter aufgesetzt werden. Anschließend wird ein Gewinde des Verschlusses anhand eines am Behälter vorhandenen Gewindes mittels eines Werkzeugs geformt. Dieses Werkzeug kann beispielsweise im Verschließkopf 7 angeordnet sein. Andererseits können auch Verschlüsse mit vorgeformtem Gewinde, die von dem Verschließkopf 7 aufgenommen werden, auf den Behälter geschraubt werden. Dabei ist es auch denkbar, dass der Verschluss fest steht und der Behälter gedreht wird. In diesem Fall könnte der Antrieb 3 über die Antriebswelle 5 eine hier nicht dargestellte Halterung des Behälters in Rotation versetzen. Entscheidend bei dem Verschließvorgang ist eine Relativdrehung zwischen Verschluss und Behälter.
2 zeigt die in 1 angedeutete Antriebswelle 5, die eine erste Teilwelle 9 und eine zweite Teilwelle 11 umfasst. Die erste Teilwelle 9 ist beispielsweise mit dem in 1 angedeuteten Antrieb 3 gekoppelt, und die zweite Teilwelle 11 mit dem Verschließkopf 7.
Eine Mittelachse 13 der ersten Teilwelle 9 liegt hier auf einer Mittelachse 15 der zweiten Teilwelle 11. Ein freies Ende 17 der zweiten Teilwelle 11 ist als Hohlwelle ausgebildet, sodass hier ein freies Ende 19 der ersten Teilwelle 9 eingreifen kann. Der dem freien Ende 17 weiter abgewandte Bereich der zweiten Teilwelle 11 kann als Vollwelle ausgebildet sein. Wesentlich ist, dass die erste Teilwelle 9 zumindest bereichsweise in die zweite Teilwelle 11 eingreifen kann.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist auch die erste Teilwelle 9 als Hohlwelle ausgebildet. Hier ist jedoch sehr wohl auch die Verwendung einer Vollwelle möglich. Vorteil der Ausgestaltung beider Teilwellen 9 und 11 als Hohlwelle ist, dass möglicherweise durch den zentralen Hohlraum der Antriebswelle 5 Betätigungselemente vom Antrieb 3 zum Verschließkopf 7 hindurchgeführt werden können.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist im Bereich des freien Endes 19 der ersten Teilwelle 9 ein Magnetabschnitt 21 vorgesehen. Entsprechend ist an dem freien Ende 17 der zweiten Teilwelle 11 ein Magnetabschnitt 23 ausgebildet.
Die Magnetabschnitte 21 und 23 können auf geeignete Weise ausgebildet sein. Beispielsweise ist es möglich, am freien Ende 19 der ersten Teilwelle 9 eine Materialscheibe vorzusehen, die an der ersten Teilwelle 9 befestigt ist. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Magnetabschnitt 21 als Ring ausgebildet, dessen Wandstärke an die übrige erste Teilwelle 9 angepasst ist.
Am freien Ende 17 der zweiten Teilwelle 11 ist der Magnetabschnitt 23 als Ring ausgebildet, damit die erste Teilwelle 9 zumindest bereichsweise in die zweite Teilwelle 11 eingreifen und gegenüber dieser axial, das heißt in Richtung der Mittelachsen 13 und 15, verlagerbar ist.
Für die Magnetabschnitte 21 und 23 können Dauermagnete verwendet werden. Es reicht, wenn einer der Magnetabschnitte 21 oder 23 als Dauermagnet ausgebildet ist, während der andere Magnetabschnitt aus ferromagnetischem Material besteht. Denkbar ist es darüber hinaus auch, einen oder beide Magnetabschnitte 21 und/oder 23 als Elektromagnet auszuführen, der über ein geeignetes Steuergerät angesteuert wird.
Aus 2 ist ersichtlich, dass die Magnetabschnitte 21 und 23 sich über einen – in Richtung der Mittelachse 13, 15 gemessenen – Bereich erstrecken. Es ergibt sich damit eine gewisse Höhe der hier als Ringe ausgebildeten Magnetabschnitte 21 und 23. Dabei wird die Höhe des Magnetabschnitts 21 mit h₂₁ und die des Magnetabschnitts 23 mit h₂₃ in 2 gekennzeichnet.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Höhen h₂₁ und h₂₃ etwa gleich.
Bei der in 2 wiedergegebenen Funktionsstellung ist die erste Teilwelle 9 so weit in die zweite Teilwelle 11 eingeschoben, dass sich die Magnetabschnitte 21 und 23 nicht überdecken. Damit ist sichergestellt, dass in dieser Funktionsstellung kein Drehmoment von der ersten Teilwelle 9 auf die zweite Teilwelle 11 übertragen wird, allenfalls ein so geringes Drehmoment, das nicht dazu ausreicht, einen Verschluss auf einen Behälter aufzuschrauben.
Um zumindest eine Teilüberdeckung der Magnetabschnitte 21 und 23 zu erreichen, kann die erste Teilwelle 9 aus der zweiten Teilwelle 11 in Richtung der Mittelachse 13 nach oben verlagert werden. Befinden sich die Magnetabschnitte 21 und 23 auf gleicher Höhe, findet eine volle Überdeckung dieser Abschnitte statt. In dieser Funktionsstellung der Teilwellen 9, 11 kann ein maximales Drehmoment von der ersten Teilwelle 9 auf die zweite Teilwelle 11 übertragen werden.
Um das übertragbare Drehmoment zu reduzieren, kann die erste Teilwelle 9 mehr oder weniger weit aus der zweiten Teilwelle 11 herausgezogen werden, auch so weit, dass dann kein oder allenfalls nur ein so geringes Drehmoment übertragen wird, welches zum Festschrauben eines Verschlusses auf einem Behälter nicht ausreicht.
Die variable Überdeckung der Magnetabschnitte 21 und 23 kann also dadurch erfolgen, dass die erste Teilwelle 9 ganz nach oben aus der zweiten Teilwelle 11 herausgezogen wird und dann auf ein gewünschtes Maß wieder in diese zurückverlagert wird. Denkbar ist es aber auch, die in die zweite Teilwelle 11 eingeführte erste Teilwelle 9 aus der in 2 dargestellten Position nach oben zu verlagern, bis eine Überdeckung der Magnetabschnitte 21 und 23 erfolgt und ein Drehmoment übertragen werden kann.
Das Herausfahren der ersten Teilwelle 9 aus der zweiten Teilwelle 11, um eine mehr oder weniger große Überdeckung zwischen den Magnetabschnitten 21 und 23 zu realisieren hat den Vorteil, dass in der ersten in 2 wiedergegebenen Funktionsstellung, in der kein Drehmoment übertragen wird, die erste Teilwelle 9 in der zweiten Teilwelle 11 gelagert und geführt ist.
Eine mehr oder weniger große Überdeckung der Magnetabschnitte 21 und 23 kann auch dadurch erfolgen, dass die zweite Teilwelle 11 – in axialer Richtung, also in Richtung der Mittelachse 15 gemessen – nach unten verlagert wird, während die erste Teilwelle 9 – in Richtung ihrer Mittelachse 13 gesehen – feststeht. Auch können beide Teilwellen 9 und 11 relativ zueinander verlagert werden, um eine mehr oder weniger große Überdeckung der Magnetabschnitte 21 und 23 zu erreichen.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Außendurchmesser der ersten Teilwelle 9 etwas kleiner ist als der Innendurchmesser der zweiten Teilwelle 11. Dadurch ist eine Relativdrehung und auch eine axiale Relativbewegung der Teilwellen 9 und 11 zueinander möglich, wobei eine Führung gewährleistet werden kann. Denkbar ist es auch, die Innenfläche der zweiten Teilwelle 11 zumindest im Bereich des freien Endes 17 und/oder die Außenfläche der ersten Teilwelle 9 zumindest im Bereich des freien Endes 19 mit einer Beschichtung zu versehen, die verschleißmindernd ist.
Aus den Erläuterungen wird deutlich, dass, wenn die erste Teilwelle 9 in einer ersten durch einen Pfeil 25 angedeuteten Drehrichtung angetrieben wird, die zweite Teilwelle 11 in einer durch einen Pfeil 27 angedeuteten Richtung mitgenommen wird, wobei die Drehrichtungen beider Teilwellen 9 und 11 identisch sind. Die Übertragung des Drehmoments zwischen den Magnetabschnitten 21 und 23 ist von der Drehrichtung der beiden Teilwellen 9 und 11 unabhängig.
Das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel könnte noch dadurch abgewandelt werden, dass der Magnetabschnitt 23 nicht am freien Ende 17 der zweiten Teilwelle 11 angeordnet ist und dass oberhalb des Magnetabschnitts 23 noch ein nichtmagnetischer Abschnitt der zweiten Teilwelle 11 gegeben ist. Dieser kann zur Führung der ersten Teilwelle 9 gewählt werden, wenn diese von oben in die zweite Teilwelle 11 eingeführt wird und noch kein Drehmoment übertragen werden soll. Die in Richtung der Mittelachse 15 gemessene Höhe eines derartigen nichtmagnetischen Abschnitts der Teilwelle 11 ist vorzugsweise höher als die Höhe h₂₁ des Magnetabschnitts 21 der ersten Teilwelle 9, sodass diese etwas in die zweite Teilwelle 11 eingeführt werden kann, ohne dass ein Drehmoment oder ein wesentliches Drehmoment auf die zweite Teilwelle 11 übertragen wird.
Grundsätzlich ist es ebenfalls möglich, dass der Magnetabschnitt 21 nicht am freien Ende 19 der ersten Teilwelle 9 angeordnet ist, sondern dass auch hier noch ein nichtmagnetischer Abschnitt der ersten Teilwelle 9 gegeben ist, der zur Führung der ersten Teilwelle 9 in der zweiten Teilwelle 11 verwendet werden kann.
Ist mindestens eine der Teilwellen 9 oder 11 mit einem nichtmagnetischen Abschnitt an ihrem freien Ende 17 oder 19 ausgestattet, kann die erste Teilwelle 9 von oben in die zweite Teilwelle 11 eingeführt werden, ohne dass es zu einer nennenswerten Drehmomentübertragung kommt. Erst beim weiteren Einfahren der ersten Teilwelle 9 in die zweite Teilwelle 11 gelangt dann der Magnetabschnitt 21 der ersten Teilwelle 9 in den Bereich des Magnetabschnitts 23 der zweiten Teilwelle 11, sodass mit zunehmender Überdeckung der Magnetabschnitte 21 und 23 ein steigendes Drehmoment von der ersten auf die zweite Teilwelle 9, 11 übertragen werden kann. Wird die erste Teilwelle 9 dann weiter in die zweite Teilwelle 11 eingefahren, nimmt die Überdeckung der Magnetabschnitte 21 und 23 wieder ab, sodass dadurch auch das übertragene Drehmoment reduziert wird. Es ist damit möglich, beim Einfahren der ersten Teilwelle 9 in die zweite Teilwelle 11 zunächst ein zunehmendes Drehmoment zu übertragen, bis das maximale übertragene Drehmoment bei voller Überdeckung der Magnetabschnitte 21 und 23 gegeben ist. Beim weiteren Einfahren der ersten Teilwelle 9 in die gleiche Richtung nimmt dann das übertragene Drehmoment wieder ab. Es kann also mit einer Bewegungsrichtung ein zunehmendes und dann abnehmendes Drehmoment übertragen werden. Dasselbe gilt dann beim Ausfahren der ersten Teilwelle 9 aus der zweiten Teilwelle 11.
Bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel kann bevorzugt vorgesehen werden, dass zum Beispiel der Magnetabschnitt 23 der zweiten Teilwelle 11 höher ausgebildet ist als der Magnetabschnitt 21 der ersten Teilwelle 9. Fährt der Magnetabschnitt 21 in den höheren Magnetabschnitt 23 ein, nimmt zunächst das übertragene Drehmoment mit zunehmender Überdeckung zu. Ist der Magnetabschnitt 21 ganz in den Magnetabschnitt 23 eingefahren, nimmt auch bei einer weiteren gleichgerichteten Bewegung der ersten Teilwelle 9 das übertragene Drehmoment nicht weiter zu, weil der Überdeckungsbereich nicht zunehmen kann, während der Magnetabschnitt 21 innerhalb des höheren Magnetabschnittes 23 in axialer Richtung verlagert wird.
Selbstverständlich ist es auch umgekehrt möglich, den Magnetabschnitt 21 der ersten Teilwelle 9 höher auszubilden als den Magnetabschnitt 23 der zweiten Teilwelle 11. Es ergibt sich dann das entsprechende, hier beschriebene Phänomen.
Für den Fall, dass in einem zeitlichen Abstand am Verschließkopf 7 immer wieder ein Drehmoment aufgebaut werden muss, ist es auch möglich, eine oder beide Teilwellen 9 und/oder 11 mit – in axialer Richtung gesehen – in einem Abstand zueinander angeordneten Magnetabschnitten auszugestalten. Um dabei auch verschieden große Drehmomente in einem zeitlichen Abstand zu übertragen, können diese in axialer Richtung zueinander versetzt angeordnete Magnetabschnitte auch unterschiedliche Höhen aufweisen.
Die Möglichkeit, verschieden große Drehmomente zu übertragen ist natürlich allgemein gesehen: Je höher die Magnetabschnitte sind, und je größer deren Durchmesser ist, desto größer ist das maximal übertragbare Drehmoment.
3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Antriebswelle 5. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen, sodass insofern auf die Beschreibung zu 2 verwiesen wird.
Die Antriebswelle 5 weist also auch hier zwei Teilwellen 9 und 11 auf, die an ihren freien Enden 19 beziehungsweise 17 mit Magnetabschnitten 21 und 23 versehen sind. Die Mittelachse 13 der ersten Teilwelle 9 ist hier parallel zur Mittelachse 15 der zweiten Teilwelle 11 angeordnet, wobei der Abstand der beiden Mittelachsen 13 und 15 so gewählt ist, dass die Außenfläche 29 der ersten Teilwelle 9 in unmittelbarer Nähe zur Außenfläche 31 der zweiten Teilwelle 11 angeordnet ist. Die Außenflächen 29 und 31 sind vorzugsweise mit einem verschleißmindernden Material beschichtet, sodass die Teilwellen 9 und 11 auch aufeinander abrollen können, ohne dass ein zu großer Verschleiß auftritt. Vorzugsweise ist also vorgesehen, dass die beiden Teilwellen 9 und 11 aufeinander abrollen, wenn ein Drehmoment übertragen wird. Die Reibungskräfte zwischen den beiden Teilwellen 9 und 11 werden so gewählt, dass kein oder praktisch kein Drehmoment von der einen Teilwelle 9 oder 11 auf die andere übertragen wird, wenn nicht deren Magnetabschnitte 21 und 23 so angeordnet sind, dass sie sich zumindest bereichsweise überdecken.
In 3 sind die beiden Teilwellen 9 und 11 so angeordnet, dass sich deren Magnetabschnitte 21 und 23 voll überdecken, wobei diese die gleiche Höhe aufweisen. Es kann in dieser Funktionsstellung der Antriebswelle 5 also das maximale Drehmoment von dem Antrieb 3 auf den Verschließkopf 7 übertragen werden.
Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist es möglich, eine Über-/Untersetzung zu realisieren, indem die beiden Teilwellen verschiedene Durchmesser aufweisen. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist die erste Teilwelle 9 einen kleineren Außendurchmesser auf als die zweite Teilwelle 11. Diese sind hier beide als Hohlwellen ausgebildet, sodass gegebenenfalls irgendwelche Betätigungselemente durch deren Innenraum hindurchgeführt werden können. Es ist aber gerade hier möglich, beide Teilwellen 9 und 11 als Vollwellen auszubilden.
Ein variables Drehmoment wird durch eine Relativbewegung in Richtung der Mittelachsen 13 und 15 der beiden Teilwellen 9 und 11 zueinander realisiert. Dabei ist es möglich, Magnetabschnitte 21 und 23 gleicher Höhe, wie dargestellt, oder verschiedener Höhe vorzusehen, wie dies anhand von 2 erläutert wurde. Auch ist es möglich, jenseits der freien Enden 19 und 17 der Teilwellen 9 und 11 nichtmagnetische Bereiche vorzusehen.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel kann, wie auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2, vorgesehen sein, dass die Magnetabschnitte 21 und 23 auch als in die Außenfläche der Teilwelle 9 und 11 integrierte Ringabschnitte realisiert sind, dass also die Dicke der Magnetabschnitte 21 und 23 kleiner ist, als die Dicke der Hohlwellen.
Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel können beide Magnetabschnitte 21 und 23 durch magnetische oder magnetisierbare Materialscheiben realisiert werden, die Teil der Teilwelle 9 und 11 sind, hier beispielsweise auf deren Enden aufgesetzt sind.
Wird die erste Teilwelle 9 in der durch den Pfeil 25 angedeuteten Drehrichtung gedreht, dreht sich die zweite Teilwelle 11 in der durch den Pfeil 27 angedeuteten Drehrichtung, nämlich in entgegengesetzter Richtung.
Um den Verschließkopf 7 in gleicher Richtung zu drehen wie es der Antrieb 3 vorgibt, kann mit der zweiten Teilwelle 11 eine hier nicht dargestellte dritte Teilwelle zusammenwirken, die auf der Außenfläche 31 der zweiten Teilwelle 11 abrollt, wie dies am Beispiel der ersten Teilwelle 9 dargestellt ist. Es können hier zwischen der dritten und zweiten Teilwelle 11 verschiedene oder gleiche Außendurchmesser gewählt werden, um auch hier eine Über-/Untersetzung zu erreichen.
Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird von einer Teilwelle 9 beziehungsweise 11 ein Drehmoment über eine Linienberührung der Magnetabschnitte 21 und 23 auf die andere Teilwelle 11 beziehungsweise 9 übertragen. Das insgesamt übertragbare Drehmoment ist also kleiner als bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel. Es ist aber möglich, die Höhe der Magnetabschnitte 21 und 23 zu vergrößern, um damit eine in Richtung der Mittelachsen 13 und 15 gesehene längere Überdeckung der Magnetabschnitte 21 und 23 zu erreichen und damit ein größeres Drehmoment zu übertragen.
Aus dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird deutlich, dass das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel auch abgewandelt werden kann: Es ist möglich, bei der innenliegenden ersten Teilwelle 9 einen Außendurchmesser zu wählen, der kleiner ist als der Innendurchmesser der zweiten Teilwelle 13, sodass auch hier nur eine linienförmige Überdeckung der Magnetabschnitte 21 und 23 gegeben ist. Es ist aber dann, entsprechend dem Ausführungsbeispiel gemäß 3, möglich, eine Über-/Untersetzung zu realisieren.
4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel. Gleiche und funktionsgleiche Teile sind hier mit identischen Bezugsziffern versehen. Insofern wird auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen.
Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel der Antriebswelle 5 ist wiederum eine erste Teilwelle 9 über ihren Magnetabschnitt 21 mit einem Magnetabschnitt 23 einer zweiten Teilwelle 11 koppelbar. Der Magnetabschnitt 21 ist hier kegelförmig ausgebildet, während der Magnetabschnitt 23 kegelabschnittsförmig ausgebildet ist. Es ist aber möglich, beide Magnetabschnitte 21 und 23 gleich auszubilden, also beiderseits kegelförmige oder kegelabschnittsförmige Magnetabschnitte zu realisieren.
Es ist deutlich, dass die Mittelachse 13 der ersten Teilwelle 9 unter einem Winkel, hier von 90°, gegenüber der Mittelachse 15 der zweiten Teilwelle 11 angeordnet ist. Durch entsprechende Ausgestaltung der kegel- beziehungsweise kegelabschnittsförmigen Magnetabschnitte 21 und 23 können auch andere Winkel zwischen den Mittelachsen 13 und 15 realisiert werden.
Wird die erste Teilwelle 9 in Richtung des Pfeils 25 in Rotation versetzt, dreht sich die zweite Teilwelle 11 in Richtung des Pfeils 27. Die beiden Teilwellen drehen hier also, wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 nicht gleichsinnig.
Die beiden Magnetabschnitte 21 und 23 der Teilwellen 9 und 11 berühren sich hier, wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3, linienförmig, oder zeigen – ohne Berührung – eine linienförmigen Überdeckungsbereich. Werden die Magnetabschnitte 21 und 23, wie durch einen Doppelpfeil 33 angedeutet, in Richtung dieser Linie bewegt, ergibt sich eine mehr oder weniger große Überdeckung der Magnetabschnitte 21 und 23 und damit ein mehr oder weniger großes übertragbares Drehmoment.
In 4 ist eine volle Überdeckung der Magnetabschnitte 21 und 23 gegeben, sodass in dieser Funktionsstellung das maximale Drehmoment übertragen werden kann.
Um das Drehmoment zu reduzieren, kann die zweite Teilwelle 11 in Richtung des Pfeils 33 schräg nach oben rechts oder schräg nach unten links bewegt werden. In beiden Fällen wird die Überdeckung der Magnetabschnitte 21 und 23 reduziert, sodass ein abnehmendes Drehmoment übertragen wird, bis schließlich die Funktionsstellung erreicht ist, in der kein Drehmoment oder ein nur so geringes Drehmoment übertragen wird, dass die Verschließung eines Behälters mit einem Schraubverschluss nicht möglich ist.
Die kegeligen Außenflächen der Magnetabschnitte 21 und 23 können mit einem verschleißmindernden Material beschichtet sein.
Auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 ist es möglich, durch verschiedene Dimensionen der Magnetabschnitte 21 und 23 eine Über-/Untersetzung zu erreichen. Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Magnetabschnitt 21 kleiner als der Magnetabschnitt 23, sodass bei einem Antrieb der ersten Teilwelle 9 eine Untersetzung realisiert wird. Würde die zweite Teilwelle 11 angetrieben, ergäbe sich bei der Dimensionierung gemäß 4 eine Übersetzung.
5 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel, bei dem gleiche und funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen sind, sodass auf die Beschreibung zu den vorangegangenen Figuren verwiesen wird.
Die Antriebswelle 5 bei diesem Ausführungsbeispiel umfasst wiederum eine erste Teilwelle 9 und eine zweite Teilwelle 11. Die Mittelachse 13 der ersten Teilwelle 9 ist unter einem Winkel, der hier 90° beträgt, gegenüber der Mittelachse 15 der zweiten Teilwelle 11 angeordnet. Die erste Teilwelle 9 weist an ihrem freien Ende 19 einen Magnetabschnitt 21 auf, der entweder als Ring, wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 oder 3, oder als Materialscheibe ausgebildet ist. Die zweite Teilwelle 11 kann hier als Hohl- oder Vollwelle ausgebildet sein, wobei bei einer Hohlwelle durch deren Innenraum ein Betätigungselement geführt werden kann, falls dies erforderlich sein sollte.
Die zweite Teilwelle 11 weist an ihrem freien Ende 17 einen Magnetabschnitt 23 auf, der als magnetische oder magnetisierbare Scheibe ausgebildet sein kann, oder, wie in 5 dargestellt, als Ring, der auf geeignete Weise, beispielsweise über Speichen an der zweiten Teilwelle 13 angebracht ist und einen deutlich größeren Außendurchmesser aufweisen kann als die zweite Teilwelle 13. Die senkrecht zur Mittelachse 15 gemessene Dicke des Rings ist so gewählt, dass er sich in der in 5 dargestellten Funktionsstellung über die gesamte Höhe h₂₁ des Magnetabschnitts 21 der ersten Teilwelle 9 erstreckt.
Nach dem oben Gesagten ist es sehr wohl möglich, die senkrecht zur Mittelachse 15, also in radialer Richtung gemessene Erstreckung des ringförmigen Magnetabschnitts 23 so zu wählen, dass sich dieser über einen größeren Bereich erstreckt als die Höhe h₂₁ des ersten Magnetabschnitts 21.
Wird die erste Teilwelle 9 aus der in 5 dargestellten Position nach oben oder unten bewegt, also in Richtung ihrer Mittelachse 13, so reduziert sich die Überdeckung des Magnetabschnitts 21 mit dem Magnetabschnitt 23, sodass von der ersten Teilwelle 9 ein geringeres Drehmoment auf die zweite Teilwelle 11 übertragen wird. In einer Funktionsstellung ist die Überdeckung auf Null oder auf einen so kleinen Wert reduziert, dass kein verwertbares Drehmoment mehr zwischen den Teilwellen 9 und 11 übertragen wird.
Bei dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel rollt die Außenfläche 29 der ersten Teilwelle 9 auf der Außenfläche 35 des Magnetabschnitts 23 der zweiten Teilwelle 11 ab. Es ist also auch hier, wie bei den Ausführungsbeispielen gemäß 3 und 4, eine linienförmige Berührung zwischen den Magnetabschnitten 21 und 23 gegeben. Ohne Berührung kann aber auch ein Drehmoment übertragen werden.
Durch eine entsprechende Dimensionierung, also durch die Wahl der senkrecht zur Mittelachse 15 gegebene Erstreckung des Magnetabschnitts 23 der zweiten Teilwelle 11 kann ein mehr oder weniger großes maximales Drehmoment von der ersten Teilwelle 9 auf die zweite Teilwelle 11 übertragen werden. Durch die Wahl des Außendurchmessers des Magnetabschnitts 21 und dem Durchmesser des Magnetabschnitts 23 kann eine Über-/Untersetzung bei der Übertragung eines Drehmoments realisiert werden.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Außendurchmesser der ersten Teilwelle 9 relativ klein gegenüber dem Durchmesser des Magnetabschnitts 23, sodass hier eine relativ starke Untersetzung bei Übertragung eines Drehmoments von der ersten Teilwelle 9 auf die zweite Teilwelle 11 gegeben ist. Sollte allerdings in diese ein Drehmoment eingeleitet werden, ergäbe sich bei der Übertragung eines Drehmoments auf die erste Teilwelle 9 eine relativ starke Übersetzung der Rotationsgeschwindigkeit.
Bei einer Abwandlung gegenüber dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der zweite Magnetabschnitt 23 als Scheibe ausgebildet. Wird der erste Magnetabschnitt 21 gegenüber dem zweiten Magnetabschnitt 23 aus der in 5 dargestellten Position radial nach innen bewegt, ändert sich die Drehgeschwindigkeit des auf dem ersten Magnetabschnitt 21 wirkenden Bereichs des zweiten Magnetabschnitts 23. Dadurch verändert sich entsprechend das Über-/Untersetzungsverhältnis bei der Übertragung eines Drehmoments von der einen auf die andere Teilwelle.
Aus 5 ist ersichtlich, dass die erste Teilwelle 9 mit dem Magnetabschnitt 21 von oben in den Bereich des Magnetabschnitt 23 der zweiten Teilwelle 15 eingefahren werden kann, wobei sich dabei eine zunehmende Überdeckung ergibt, bis die in 5 dargestellte Position gegeben ist. Wenn, wie in 5 dargestellt, der zweite Magnetabschnitt 23 ringförmig ausgebildet ist, kann das übertragene Drehmoment dadurch reduziert werden, dass die erste Teilwelle 9 gegenüber der in 5 dargestellten Position werter in Richtung auf die Mittelachse 15 der zweiten Teilwelle 11 bewegt wird, sodass die Überdeckung der Magnetabschnitte 21 und 23 wieder kleiner wird, damit auch das übertragene Drehmoment. Eine Drehmoment-Variation ist also bei einer gleichbleibenden Bewegungsrichtung der ersten Teilwelle 9 gegenüber der zweiten Teilwelle 11 möglich.
Den Ausführungsbeispielen gemäß den 3, 4 und 5 ist gemeinsam, dass auch der Abstand zwischen dem Magnetabschnitt 21 der ersten Teilwelle 9 gegenüber dem Magnetabschnitt 23 der zweiten Teilwelle 11 verändert werden kann, um das übertragene Drehmoment zu variieren. Dabei ergibt sich aber nur ein sehr kleiner Variationsbereich für das Drehmoment bei einer Relativbewegung der Magnetbereiche gegeneinander. Die hier beschriebene Drehmomentveränderung durch Variation der Überdeckung ist leichter realisierbar.
Aus den Erläuterungen zu den 2 bis 5 wird deutlich, dass zwischen der ersten Teilwelle 9 und der zweiten Teilwelle 11 kein mechanischer Eingriff besteht, um ein Drehmoment von dem Antrieb 3 auf den Verschließkopf 7 zu übertragen. Dies führt dazu, dass auch bei Einstellung variabler Drehmomente, also bei Variation der Überdeckung der Magnetabschnitte 21 und 23, der Verschleiß im Bereich der Antriebswelle 5 auf ein Minimum reduziert ist, sodass Wartungsarbeiten und damit Stillstandzeiten auf ein Minimum reduziert sind. Auch wird gleichzeitig eine Drehmomentbegrenzung realisiert. Sollte der Verschließkopf 7 aber blockieren, dreht die erste Teilwelle 9 gegenüber der zweiten Teilwelle 13 durch, ohne dass eine Beschädigung der Antriebswelle 5 zu befürchten ist.

Claims

Verschließmaschine (1) zum Verschließen von Behältern, insbesondere von Flaschen, mit Verschlüssen, mit – einem Antrieb (3), – einer Antriebswelle (5) und mit – einem Verschließkopf (7), dadurch gekennzeichnet, dass – die Antriebswelle (5) mindestens eine erste Teilwelle (9) mit einer Mittelachse (13) und eine zweite Teilwelle (11) mit einer Mittelachse (15) umfasst, – jede Teilwelle (9, 11) mindestens einen Magnetabschnitt (21, 23) aufweist, – mindestens eine Teilwelle (9, 11) in Richtung ihrer Mittelachse (13, 15) und/oder parallel zu dieser gegenüber der anderen Teilwelle (9, 11) verlagerbar ist, um eine variable Überdeckung der Magnetabschnitte (21, 23) der Teilwellen (9, 11) und damit ein variables übertragenes Drehmoment zu realisieren, sodass – in einer ersten Funktionsstellung die Magnetabschnitte (21, 23) der mindestens zwei Teilwellen (9, 11) miteinander zusammenwirken und ein maximales Drehmoment einer Teilwelle (9, 11) auf die andere Teilwelle (9, 11) übertragbar ist, und dass – in einer zweiten Funktionsstellung die Magnetabschnitte (21, 23) der mindestens zwei Teilwellen (9, 11) so aufeinander einwirken, dass ein für das Verschließen eines Behälters erforderliches Drehmoment nicht übertragen wird.
Verschließmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Anordnung der Magnetabschnitte (21, 23) zueinander während einer Drehbewegung der Antriebswelle (5) veränderbar ist.
Verschließmaschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Teilwellen (9, 13) als Hohlwelle ausgelegt ist.
Verschließmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Teilwelle (9) in der zweiten Teilwelle (13), vorzugsweise konzentrisch, anordnenbar ist.
Verschließmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachse (15) der zweiten Teilwelle (11) im Wesentlichen parallel zu der Mittelachse (13) der ersten Teilwelle (9) angeordnet ist oder einen Winkel größer 0° mit dieser einschließt.
Verschließmaschine (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetabschnitte (21, 23) zylindrisch, kegelförmig oder kegelstumpfförmig ausgebildet sind.
Verschließmaschine (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetabschnitte (21, 23) und/oder Teilwellen (9, 11) verschiedene Durchmesser aufweisen, sodass verschiedene Übersetzungsverhältnisse realisierbar sind.
Verschließmaschine (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch axiale Bewegung einer Teilwelle (9, 11) das Übersetzungsverhältnis veränderbar ist.
Verschließmaschine (1) nach Anspruch einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetabschnitte (21, 23) zweier zusammenwirkender Teilwellen (9, 11) – in Richtung der Mittelachsen (13, 15) der mindestens zwei Teilwellen (9, 11) gemessen – verschieden hoch ausgebildet sind.
Verschließmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetabschnitte (21, 23) zweier zusammenwirkender Teilwellen (9, 11) – in Richtung der Mittelachsen (13, 15) der mindestens zwei Teilwellen (9, 11) gemessen – gleich hoch ausgebildet sind.