DE102010022869B4

DE102010022869B4 - Greifeinsatz für eine Packtulpe zum kopfseitigen Ergreifen von Flaschen und Packtulpe

Info

Publication number: DE102010022869B4
Application number: DE102010022869A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Zodrow; Gregor Zodrow
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-07-17
Filing date: 2010-06-07
Publication date: 2012-05-31
Anticipated expiration: 2030-06-08
Also published as: DE102010022869A8; DE102010022869A1

Abstract

Hülsenförmiger, elastisch verformbarer Greifeinsatz (2, 2', 2'', 2''', 420) für eine Packtulpe zum kopfseitigen Ergreifen von insbesondere durch einen Verschluss verschließbaren Flaschen, wobei der Greifeinsatz (2, 2', 2'', 2''', 420) eine geschlossene Wand aufweist und in der geschlossenen Wand eine Mehrzahl über den Umfang des Greifeinsatzes (2, 2', 2'', 2''', 420) verteilter, in axialer Richtung sich erstreckender Bereiche (21, 21', 21'', 21''') mit verminderter Wandstärke angeordnet sind, zwischen denen verstärkte axiale Stegbereiche (22, 22', 22'', 22''') angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche (21, 21', 21'', 21''') mit verminderter Wandstärke mit einer Zahnstruktur (211, 211'', 211''') mit im Wesentlichen axial verlaufenden Nuten (213, 213'', 213''') und Stegen (212, 212', 212''') versehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen hülsenförmigen, elastisch verformbaren Greifeinsatz für eine Packtulpe zum kopfseitigen Ergreifen von insbesondere durch einen Verschluss verschließbaren Flaschen, wobei der Greifeinsatz eine geschlossene Wand aufweist und in der geschlossenen Wand eine Mehrzahl über den Umfang des Einsatzes verteilter, in axialer Richtung sich erstreckender Bereiche mit verminderter Wandstärke angeordnet sind, zwischen denen verstärkte axiale Stegbereiche angeordnet sind. Ferner betrifft die Erfindung eine Packtulpe mit einem solchen Greifeinsatz sowie eine Vorrichtung zum kopfseitigen Ergreifen von Flaschen.
Packtulpen dieser oder ähnlicher Art sind in verschiedenen Ausführungen seit langem bekannt. Die Packtulpen umfassen dabei ein topfförmiges Gehäuse, einen hülsenförmigen, elastisch verformbaren Greifeinsatz der oben beschriebenen Art und einen auf den Einsatz an dessen rückseitigem Ende mit einer axialen Druckkraft einwirkenden Stellkolben, wobei der elastisch verformbare Greifeinsatz an seinem vorderseitigen, im Betrieb der Packtulpe dem Flaschenkopf zugewandten Rand an einem gehäusefesten radial nach innen weisenden Absatz abgestützt ist.
Die Packtulpen sind in der Regel mit anderen gleichartigen Packtulpen zu einer Gruppe in einem Packkopf zusammengefasst und dienen zum kopfseitigen Ergreifen von Flaschen in Flaschenverpackungsmaschinen. Durch den Packkopf werden die Packtulpen gemeinsam auf eine entsprechende Gruppe von Flaschen abgesenkt. Dabei tauchen die Flaschen mit ihren Köpfen in die einzelnen Packtulpen ein. Die Packtulpen sind dafür ausgelegt, bei entsprechender Ansteuerung die Flaschen durch radiale Klemmung des Flaschenkopfes durch den sich unter Druckbeaufschlagung kontrolliert radial nach innen wölbenden elastischen Greifeinsatz zu ergreifen. Die ergriffenen Flaschen einer Gruppe können dann mit dem Packkopf angehoben und versetzt werden, beispielsweise in einen mit Stellplätzen für die einzelnen Flaschen versehenen Kasten oder freistehend auf ein Transportband.
Für die Funktion der ansteuerbaren Packtulpen ist nicht nur wichtig, dass sie die Flaschen durch radiale Klemmung des Flaschenkopfes sicher ergreifen, sondern auch, dass das Ergreifen möglichst schonend erfolgt. Dies gilt vor allem dann, wenn der Flaschenkopf eine besondere Ausstattung aufweist, beispielsweise foliiert ist. Außerdem soll die Packtulpe möglichst nahe an ihrem vorderen Ende den Flaschenkopf erfassen, so dass der Flaschenkopf nur wenig in die Packtulpe einzutauchen braucht, um sicher gegriffen werden zu können, aber auch um die Flasche schnell freizugeben, was vor allem beim Aufsetzen freistehender Flaschen, insbesondere leerer Kunststoffflaschen, auf ein Transportband die Gefahr des Umkippens vermindert.
Eine gattungsgemäße Packtulpe geht aus der WO 2008/055893 A1 hervor. Sie umfasst entsprechend ein topfförmiges Gehäuse, einen hülsenförmigen, elastisch verformbaren Einsatz sowie einen bevorzugt einteilig mit dem Einsatz ausgebildeten Stellkolben. Bei Einleitung eines Druckmediums, in der Regel Druckluft, in den Druckraum des Gehäuses bewegt sich der Stellkolben axial nach unten und sorgt hierdurch für eine kontrollierte Verformung des hülsenförmigen Greifeinsatzes, wodurch die Flasche, wie vorstehend beschrieben, gegriffen wird.
Die Bereitstellung des Arbeitsdruckes zur Betätigung des Stellkolbens in den einzelnen Packtulpen erfordert einen vergleichsweise hohen Energieaufwand, der mit der Anzahl der in der Abfüllanlage eingesetzten Packköpfe skaliert. Um den Energieeinsatz in Flaschenverpackungsmaschinen insgesamt zu reduzieren, bietet es sich daher an, den durch das Druckmedium bereitgestellten Arbeitsdruck für die Packtulpen zu reduzieren. Um auch bei reduziertem Arbeitsdruck nach wie vor ein zuverlässiges und schonendes Ergreifen der Flaschen sicherzustellen, erfordert dies eine entsprechende konstruktive Umgestaltung der Greifeinsätze für die Packtulpen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Greifeinsatz für eine Packtulpe zum kopfseitigen Ergreifen von insbesondere durch einen Verschluss verschließbaren Flaschen bereitzustellen, der auch bei reduziertem Arbeitsdruck des Druckmediums ein schonendes und gleichzeitig sicheres Ergreifen der Flaschen gewährleistet. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine entsprechende Packtulpe zum kopfseitigen Ergreifen von Flaschen bereitzustellen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem hülsenförmigen, elastisch verformbaren Greifeinsatz nach dem Oberbegriff des Patentanspruch 1 dadurch gelöst, dass die Bereiche mit verminderter Wandstärke mit einer Zahnstruktur mit im Wesentlichen axial verlaufenden Nuten und Stegen versehen sind.
Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Greifeinsatzes liegt darin, dass durch die Ausbildung der Zahnstruktur in den Bereichen mit verminderter Wandstärke deren Auffaltverhalten derart positiv beeinflusst werden kann, dass für ein vollständiges Verformen des Greifeinsatzes, der Voraussetzung für ein sicheres und schonendes Ergreifen der Flaschen ist, eine reduzierte durch den Stellkolben aufzubringende Axialkraft erforderlich ist, die von dem Druckmedium auf den Stellkolben auch bei reduziertem Arbeitsdruck übertragen werden kann.
Der Greifeinsatz weist, wie an sich bekannt, eine geschlossene Wand auf und in der geschlossenen Wand sind eine Mehrzahl über den Umfang des Greifeinsatzes verteilter, in axialer Richtung sich erstreckender Bereiche mit verminderter Wandstärke angeordnet, zwischen denen verstärkte axiale Stegbereiche angeordnet sind. Bevorzugt beträgt die Anzahl der Stege – und entsprechend die Anzahl der Bereich verminderter Wandstärke – 6 bis 10, insbesondere 8.
Erfindungsgemäß umfasst die in den Bereichen mit verminderter Wandstärke vorgesehene Zahnstruktur im Wesentlichen axial verlaufende Nuten und Stege. Hierbei können die Nuten- und Stegquerschnitte zunächst beliebige geometrische Formen annehmen. Dabei ist eine Rechteckstruktur bevorzugt, wobei die Nuten der Zahnstruktur als Rechtecknuten ausgebildet sind und die dazwischen angeordneten Stege ebenfalls einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Entscheidend ist, dass in der umfangsmäßigen Folge von Nuten und Stegen die Materialstärke in den Bereichen mit verminderter Wandstärke, in denen die Zahnstruktur vorgesehen ist, variiert. So ist die Materialstärke im Bereich der Nuten minimal, was ein besonders leichtes Auffalten bei axialer Kraftbeaufschlagung des elastischen Greifeinsatzes durch den Stellkolben ermöglicht. Im Bereich der Stege ist die Materialstärke gegenüber den Nuten entsprechend erhöht, sodass hierdurch in den Bereichen mit verminderter Wandstärke eine ausreichende Robustheit und Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Beanspruchung sichergestellt ist. Die Federwirkung der Stege innerhalb der Verzahnung der Bereiche mit verminderter Wandstärke verbessert zudem das Rückstellverhalten des elastischen Greifeinsatzes, sodass zuvor ergriffene Flaschen unverzüglich wieder freigegeben werden, wenn der beispielsweise durch ein Stellkolben auf den elastischen Greifeinsatz ausgeübte axiale Druck wieder abgebaut wird. Durch eine schnelle Rückstellung in eine Grundstellung steht der Greifeinsatz dann unverzüglich für eine weitere Greifaktion zur Verfügung.
Zwischen den mit der Zahnstruktur versehenen Bereichen mit verminderter Wandstärke sind verstärkte axiale Stegbereiche angeordnet. Dabei kann die Materialverstärkung an der Innenseite des hülsenförmigen, elastisch verformbaren Greifeinsatzes ebenso wie an der Außenseite desselben angeordnet sein. Bevorzugt sind die verstärkten axialen Stegbereiche an der Innen- und Außenseite des Greifeinsatzes ausgebildet, wobei die Materialverstärkungen in radialer Richtung zueinander fluchten, somit also gemeinsame, die Bereiche mit verminderter Wandstärke radial innen und außen überragende Stege mit variabler Geometrie ausbilden.
Nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung weist der Greifeinsatz an seinem im Betrieb des Greifeinsatzes dem Flaschenkopf zugewandten Ende einen radial nach außen weisenden Verstärkungskragen auf. Durch diesen vorderseitigen Verstärkungskragen ist sichergestellt, dass einerseits durch entsprechende Ausbildung der Bereiche verminderter Wandstärke auch bei vergleichsweise geringem Arbeitsdruck eine kontrollierte Verformung des elastischen Einsatzes erfolgen kann, andererseits aufgrund verbesserter Formstabilität ein sicherer Sitz des Greifeinsatzes in dem Gehäuse der Packtulpe auch bei Einsatz über einen langen Zeitraum gewährleistet ist. Hinsichtlich einer konkreten konstruktiven Ausgestaltung ist dabei bevorzugt vorgesehen, dass der Verstärkungskragen dabei die verstärkten axialen Stegbereiche radial nach außen überragt.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung verläuft die Zahnstruktur zumindest bis zu einem stirnseitigen Ende des elastisch verformbaren Greifeinsatzes. Dies hat insbesondere fertigungstechnische Vorteile, da die Entformung des beispielsweise spritzgegossenen Greifeinsatzes von einem Formkern erleichtert ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Zahnstruktur auf der Innenseite des elastischen Einsatzes angeordnet und somit der zu ergreifenden Flasche zugewandt. Da sich die Bereiche mit verminderter Wandstärke nach außen auffalten, während sich die verstärkten axialen Stegbereiche an den Flaschenhals anlegen, besteht keine Gefahr einer Beschädigung der Zahnstruktur durch die zu ergreifende Flasche. Ferner kommt die auf der Innenseite angeordnete Zahnstruktur des elastischen Greifeinsatzes auch nicht mit Komponenten eines den Greifeinsatz umgebenen Packtulpengehäuses in Berührung, wodurch eine Beschädigung ausgeschlossen ist. Ferner ist durch die zur Innenseite des Greifeinsatzes weisenden Stege der Zahnstruktur das vergleichsweise dünne und daher empfindliche Material der zwischen den Stegen angeordneten Nuten gegen scharfe Kanten beispielsweise eines in den Greifeinsatz eingeführten Kronkorkens geschützt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist an der Außenseite des elastischen Greifeinsatzes in den Bereichen mit verminderter Wandstärke jeweils eine axial verlaufende Verstärkungsrippe angeordnet. Diese Rippe verhindert eine Rissbildung bei der Auswölbung der Bereiche verminderter Wandstärke und unterstützt deren Rückstellverhalten.
Ein optimales Auffaltverhalten bei geringem Krafteinsatz in Axialrichtung und eine optimale Rückstellung in die entspannte Grundstellung wird dann erreicht, wenn in den Bereichen mit verminderter Wandstärke das Verhältnis zwischen der Materialstärke im Bereich der Stege und der Materialstärke im Bereich der Nuten der Zahnstruktur ca. 3:1 beträgt. Beispielsweise kann die Materialstärke im Bereich der Nuten 0,4 bis 0,6 mm betragen, während sie im Bereich der Stege ca. 1,5 mm beträgt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die zwischen den Bereichen mit verminderter Wandstärke angeordneten verstärkten axialen Stegbereiche, deren Innenseite sich zum Ergreifen der Flasche an den Flaschenkörper anlegt, an der Außenseite des elastischen Greifeinsatzes rund, insbesondere kreissegmentartig ausgebildet. Durch die Ausformung zur Außenseite wird zum einen eine hinreichende Stabilität der verstärkten axialen Stegbereiche sichergestellt, zum anderen hat einen. runde Ausformung wiederum insbesondere fertigungstechnische Vorteile, da eine abgerundete Außengeometrie der Stegbereiche nach erfolgtem Spritzgießen des Greifeinsatzes besser entformt werden kann, da entsprechend keine Hinterschneidungen bezogen auf das Formwerkzeug vorliegen.
Nach einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die verstärkten axialen Stegbereiche des Greifeinsatzes jeweils wenigstens eine Einschnürung auf. Durch die Einschnürungen, die bevorzugt in einer Axialebene des Greifeinsatzes angeordnet sind, wird ein definierter Knickbereich für die sich an den Flaschenkörper anlegenden Innenseiten der verstärkten Stegbereiche festgelegt, wodurch die für das Ergreifen einer Flasche aufzuwendende Axialkraft weiter reduziert werden kann. Dies wiederum ermöglicht eine Absenkung der Druckbeaufschlagung des die Axialkraft auf den Greifeinsatz übertragenden Stellkolbens, wodurch eine weitere Energiesparung möglich ist.
Neben der Anordnung der Einschnürungen in einer Axialebene ist es auch möglich, beispielsweise zwei Axialebenen dadurch zu definieren, dass in Umfangsrichtung gesehen die Einschnürungen abwechselnd in einer ersten und in einer zweiten Axialebene liegen. Entsprechend wird bei Anlage des Greifeinsatzes an die zu greifende Flasche eine erste Gruppe von Anlagepunkten an die Flasche in einer ersten Axialebene und eine zweite Gruppe von Anlagepunkten in einer dazu versetzten Axialebene gebildet. Hierdurch kann die Flasche definiert lotrecht und pendelfrei gehalten werden.
Die Einschnürung kann geometrisch auf verschiedene Weise realisiert sein. Praktische Untersuchungen des Anmelders haben ergeben, dass sich insbesondere dann ein günstiges Verformungsverhalten bei axialer Kraftbeaufschlagung einstellt, wenn die Einschnürung an der Außenseite des elastischen Greifeinsatzes angeordnet ist und als stetiger Übergang von einer runden Kontur in eine dreieckige, insbesondere gleichschenklig dreieckige Kontur ausgebildet ist.
Eine weitere Verbesserung des Verformungsverhaltens ergibt sich dann, wenn der im Bereich der Einschnürung dreieckig ausgebildete Abschnitt eines jeden verstärkten axialen Stegbereiches mit den übrigen rund, insbesondere kreissegmentartig, ausgebildeten verstärkten axialen Stegbereich im Wesentlichen fluchtet. Da sich durch die Einschnürung somit auch kein Überstand im Bezug auf die übrigen Abschnitte der verstärkten Stegbereiche ergibt, wird auch ein Verhaken des Greifeinsatzes innerhalb eines Packtulpeneinsatzes vermieden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die verstärkten axialen Stegbereiche an der Innenseite des Greifeinsatzes konkav ausgebildet, wobei der Krümmungsradius der konkaven Krümmung dem Innenradius des elastischen Greifeinsatzes entspricht. Durch die konkave Ausformung der sich bei axialer Kraftaufschlagung des Greifeinsatzes an den Flaschenkörper anlegenden Innenseiten der verstärkten axialen Stegbereiche wird ein besonders guter Formschluss zwischen diesen und dem Flaschenkörper erreicht, sodass die Flasche insgesamt sehr sicher gegriffen werden kann. Weitergehend kann vorgesehen sein, dass die Oberseiten der Stege der Zahnstruktur und die Innenseiten der verstärkten axialen Stegbereiche auf einer Kreislinie liegen. Hierdurch ist sichergestellt, dass auf der Innenseite des elastisch verformbaren Greifeinsatzes keine einzelnen Bereiche vorstehen, die beispielsweise bei foliierten Flaschen zu einer Beschädigung der Foliierung führen könnten.
Gemäß einer zu dem Vorstehenden alternativen Ausgestaltung sind die verstärkten axialen Stegbereiche an der Innenseite konvex, insbesondere halbkreisförmig, ausgebildet. Hierdurch wird eine punktuelle Auflage der bei axialer Druckbeaufschlagung des elastischen Greifeinsatzes eingefalteten verstärkten Stegbereiche auf dem zu greifenden Flaschenhals erreicht, was eine optimale Zentrierung desselben ermöglicht.
Ein besonders günstiges Greifverhalten der verstärkten axialen Stegbereiche und gleichzeitig ein günstiges Auffaltverhalten der Bereiche mit verminderter Wandstärke wird dann erreicht, wenn das Verhältnis zwischen der Breite der Innenseiten der verstärkten axialen Stegbereiche und der Breite der Oberseiten der Stege der Zahnstruktur ca. 5:1 bis ca. 7:1 beträgt.
Das Greif- und Auffaltverhalten des elastischen Greifeinsatzes kann auch dadurch verbessert werden, dass das Verhältnis zwischen der radialen Materialstärke der verstärkten axialen Stegbereiche und der radialen Materialstärke der Stege der Zahnstruktur in den Bereichen mit verminderter Wandstärke ca. 2:1 bis ca. 3:1 beträgt.
Neben einem sicheren und schonenden Ergreifen des Flaschenkörpers muss auch eine möglichst optimale Zentrierung des Flaschenkörpers gewährleistet sein, um ein Pendeln der Flasche, was beim Absetzen der Flasche zu einem Umstürzen führen kann, zu verhindern. Hierzu ist nach einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, dass der hülsenförmige Greifeinsatz an dem der stirnseitigen Aufnahmeöffnung für die zu ergreifenden Flaschen gegenüberliegenden stirnseitigen Ende einen Abschnitt mit reduziertem Innendurchmesser als Zentriermittel für die Flasche aufweist. Hierdurch wird die Flasche an ihrer Oberseite zentriert, während der Flaschenkörper an einer axial versetzten Stelle ergriffen wird. Durch diese Fixierung der Flasche an zwei axial versetzten Punkten ist eine streng lotrechte Ausrichtung der Flasche im ergriffenen Zustand und somit ein sicheres Absetzen gewährleistet.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Greifeinsatz einen oberen ersten axialen Abschnitt und einen darunter angeordneten zweiten axialen Abschnitt mit jeweils einer Mehrzahl über den Umfang des Greifeinsatzes verteilter, in axialer Richtung sich erstreckender Bereiche mit verminderter Wandstärke, zwischen denen verstärkte axiale Stegbereiche angeordnet sind, auf, wobei die Bereiche mit verminderter Wandstärke und die verstärkten axialen Stegbereiche beider Abschnitte derart ausgelegt sind, dass bei axialer Druckbeaufschlagung des Greifeinsatzes zunächst eine Verformung des unteren zweiten Abschnitts zum Greifen der Flasche erfolgt und anschließend eine Verformung des oberen ersten Abschnitts zum Zentrieren der Flasche erfolgt. Die entsprechende Auslegung der beiden axialen Abschnitte für das spezielle Greifverhalten kann durch eine entsprechende Einstellung der Wandstärke oder durch unterschiedliche Durchmesser der Abschnitte erreicht werden. So ermöglicht beispielsweise ein größerer Durchmesser des unteren Abschnittes eine bessere Verformbarkeit dieses Abschnittes, wodurch dieser bei axialer Druckbeaufschlagung sich zuerst verformt.
Eine solche Gestaltung des elastischen Greifeinsatzes eignet sich insbesondere zum Greifen schlanker Flaschen, beispielsweise von Weinflaschen, die bei konventionellen Greifeinsätzen zum Pendeln neigen, was das Handling der Flaschen erschwert. Hingegen wird durch den vorstehend beschriebenen Greifeinsatz ein zeitlich versetztes Greifen der Flasche in zwei versetzten axialen Ebenen erreicht, so dass die Flasche sicher ergriffen wird und durch die anschließende Zentrierung ein unkontrolliertes Pendeln ausgeschlossen ist.
Das vorstehend beschriebene Wirkprinzip des Greifeinsatzes funktioniert für den Fachmann erkennbar auch unabhängig von einer etwa vorhandenen Zahnstruktur in den Bereichen verminderter Wandstärke bei dem oberen und/oder dem unteren axialen Abschnitt des Greifeinsatzes. Gleichwohl lassen sich die Merkmale des die zwei axialen Abschnitte jeweils mit Bereichen verminderter Wandstärke, zwischen denen verstärkte axiale Stegbereiche angeordnet sind, aufweisenden Greifeinsatzes in vorteilhafter Weise mit allen weiteren Merkmalen des Greifeinsatzes der vorliegenden Erfindung gemäß den Unteransprüchen kombinieren.
Die eingangs genannte Aufgabe wird auch durch eine Packtulpe zum kopfseitigen Ergreifen von insbesondere durch einen Verschluss verschließbaren Flaschen mit einem topfförmigen Gehäuse, einem hülsenförmigen, elastisch verformbaren Greifeinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und einem auf den Einsatz und dessen rückseitigem Ende mit einer axialen Druckkraft einwirkenden Stellkolben, wobei der elastisch verformbare Greifeinsatz an seinem vorderseitigen, im Betrieb der Packtulpe dem Flaschenkopf zugewandten Rand an einem gehäusefesten radial nach innen weisenden Absatz abgestützt ist, gelöst.
Für die Vorteile dieser Packtulpe gelten die vorstehenden Erläuterungen entsprechend.
Insbesondere ist die Packtulpe kompakt ausgebildet und konstruktiv einfach gestaltet und somit kostengünstig in der Herstellung.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird der elastische Greifeinsatz axial spielfrei in dem Gehäuse gehalten. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass der Greifeinsatz an seiner Vorderseite an dem radial nach innen weisenden, gehäusefesten Absatz und rückseitig an dem Gehäuse anliegt. Bei Druckbeaufschlagung des Stellkolbens wird der Greifeinsatz von diesem rückseitigen Anschlag wegbewegt. Wenn der Druck zwecks Freigabe der ergriffenen Flasche wieder abfällt, entspannt sich der Greifeinsatz wieder, wodurch der Stellkolben wieder an den rückseitigen Anschlag anschlägt. Durch die spielfreie Anlage wird dabei vermieden, dass sich der Greifeinsatz und der Stellkolben über die Ruhestellung hinaus bewegen und so nicht in ihre definierte Ruheposition zurückkehren können.
Nach einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Packtulpe umfasst der Stellkolben oder der Greifeinsatz zur Hubbegrenzung einen radialen Absatz, dem ein gehäusefester Anschlag zugeordnet ist. Hierdurch ist sichergestellt, dass sich der Stellkolben ausschließlich in einem zulässigen Hubbereich axial bewegen kann, sodass eine Beschädigung des hülsenförmigen, elastisch verformbaren Greifeinsatzes beispielsweise durch einen übermäßigen Hub des Stellkolbens infolge beispielsweise eines zu hohen Arbeitsdrucks vermieden wird.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Packtulpe ist der gehäusefeste Anschlag derart geformt, dass er im Wesentlichen formschlüssig an der Außenkontur des elastisch verformbaren Greifeinsatzes anliegt. Ist beispielsweise der Greifeinsatz mit außenseitig rund, insbesondere kreissegmentartig ausgebildeten verstärkten axialen Stegbereichen versehen, so weist der gehäusefeste Anschlag eine korrespondierende Form auf, wodurch sich im Wesentlichen ein Formschluss zwischen gehäusefestem Anschlag und der Außenseite des elastischen Greifeinsatzes ergibt. Der besondere Vorteil einer solchen im Wesentlichen formschlüssigen Anlage besteht darin, dass die Gefahr, dass der radiale Anschlag des Stellkolbens oder des Greifeinsatzes versehentlich an dem gehäusefesten Anschlag vorbei gleitet, wodurch es zu einem unzulässigen Hub des Stellkolbens und damit verbunden einer möglichen Beschädigung des Greifeinsatzes käme, sicher vermieden wird.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist der elastische Greifeinsatz zwischen dem gehäusefesten radial nach innen weisenden Absatz und dem radialen Anschlag axial spielfrei gehalten. Dies ermöglicht eine präzisere axiale Position des elastischen Einsatzes in dem Packtulpengehäuse.
Bevorzugt sind der Stellkolben und der hülsenförmige, elastisch verformbare Greifeinsatz einteilig ausgebildet, was insgesamt den konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwand reduziert.
Nach einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Packtulpe eine in das topfförmige Gehäuse einführbare, den elastischen Greifeinsatz und zumindest teilweise den Stellkolben umgebende Führungshülse. Durch entsprechende axiale Dimensionierung einer solchen Führungshülse kann der Zusammenbau der Packtulpe erheblich vereinfacht werden. Sind beispielsweise der Stellkolben und der hülsenförmige, elastisch verformbare Greifeinsatz einteilig ausgebildet und weist der Stellkolben zudem – wie aus dem Stand der Technik an sich bekannt – eine konisch abstehende umlaufende Dichtlippe auf, so kann die Führungshülse derart dimensioniert sein, dass der Greifeinsatz samt Stellkolben und Dichtlippe einfach in die Führungshülse eingeschoben werden kann, wobei sich die Dichtlippe problemlos an den Stellkolben anlegt. Daraufhin wird in einem zweiten Schritt die Führungshülse einfach in das Gehäuse der Packtulpe eingeschoben, ohne dass der Greifeinsatz umständlich manuell gestaucht werden muss.
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist der Stellkolben einen radial nach außen weisenden Kragen auf, mit dem er im unbetätigten Zustand der Packtulpe an einem korrespondierenden, gehäusefesten Anschlag anliegt. Hierdurch wird ein unkontrolliertes Zurückspringen des Greifeinsatzes bei schlagartigem Druckabbau, was zu einem Ausfall der Packtulpe führen kann, verhindert.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist das topfförmige Gehäuse axial wenigstens zweigeteilt ausgebildet, wobei das Gehäuse wenigstens einen den Stellkolben aufnehmenden ersten Gehäuseabschnitt und einen den Greifeinsatz aufnehmenden zweiten Gehäuseabschnitt umfasst. Hierdurch wird wiederum der Zusammenbau der Packtulpe vereinfacht.
Nach einer weiteren Ausgestaltung umfasst der Stellkolben schließlich eine federbetätigte Auswerfereinheit. Hierdurch wird eine besonders zuverlässige Freigabe der zuvor ergriffenen Flasche ermöglicht.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kopfseitigen Ergreifen von insbesondere durch einen Verschluss verschließbaren Flaschen mit wenigstens einer Packtulpe nach einem der Ansprüche 12 bis 17.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand Ausführungsbeispiele darstellender Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 Eine Packtulpe zum kopfseitigen Ergreifen von Flaschen in einer ersten Ausführungsform im Längsschnitt,
2 einen hülsenförmigen, elastisch verformbaren Greifeinsatz für die Packtulpe aus 1 mit Stellkolben im Längsschnitt,
3 eine Querschnittsansicht des Greifeinsatzes aus 2 gemäß Schnittlinie III-III aus 2,
4 eine weitere Querschnittsansicht des Greifeinsatzes aus 2 gemäß Schnittlinie IV-IV aus 2,
5 die Packtulpe aus 1 im betätigten Zustand beim Greifen einer Flasche mit Kronkorkenverschluss im Längsschnitt,
6 die Packtulpe aus 5 in einer Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie VI-VI aus 5,
7 eine weitere Ausführungsform einer Packtulpe zum kopfseitigen Ergreifen von Flaschen im Längsschnitt,
8 eine Querschnittsansicht der Packtulpe aus 7 entlang der Schnittlinie VIII-VIII aus 7,
9 einen hülsenförmigen, elastisch verformbaren Greifeinsatz für eine Packtulpe in einer zweiten Ausführungsform im Längsschnitt,
10 den Greifeinsatz der 9 im Querschnitt entsprechend Schnittlinie X-X in 9,
11 den Greifeinsatz der 9 im Querschnitt entsprechend Schnittlinie XI-XI in 9,
12 den Greifeinsatz der 9 in perspektivischer Ansicht,
13 eine Packtulpe zum kopfseitigen Ergreifen von Flaschen mit einem Greifeinsatz gemäß 9 im Längsschnitt,
14 einen hülsenförmigen, elastisch verformbaren Greifeinsatz für eine Packtulpe in einer dritten Ausführungsform im Längsschnitt,
15 den Greifeinsatz der 14 im Querschnitt entsprechend Schnittlinie A-A in 14,
16 den Greifeinsatz der 14 im Querschnitt entsprechend Schnittlinie B-B in 14,
17 den Greifeinsatz der 14 im Querschnitt entsprechend der gestuften Schnittlinie C-C in 14,
18 den Greifeinsatz der 14 in perspektivischer Ansicht,
19 eine Packtulpe zum kopfseitigen Ergreifen von Flaschen mit einem Greifeinsatz gemäß 14 im Längsschnitt,
20 den unteren Gehäuseteil der Packtulpe der 19 mit eingeschobenem Greifeinsatz,
21 eine weitere Packtulpe mit einer federbetätigten Auswerfereinheit und
22 eine weitere Packtulpe zum kopfseitigen Ergreifen von Flaschen mit einem hülsenförmigen, elastischen Greifeinsatz.
Die in 1 dargestellte Packtulpe zum kopfseitigen Ergreifen von Flaschen – vorliegend einer Flasche mit Kronkorkenverschluss – umfasst ein topfförmiges Gehäuse 1 in der ein hülsenförmiger, elastisch verformbarer Greifeinsatz 2 und ein Stellkolben 3 untergebracht sind. Der Greifeinsatz 2 und der Stellkolben 3 bestehen aus thermoplastischem Kunststoff und sind als einteiliges Spritzgussteil ausgeführt. Der Greifeinsatz 2 ist an seinem vorderseitigen, im Betrieb der Packtulpe dem Flaschenkopf zugewandten Rand an einem gehäusefesten radial nach innen weisenden Absatz 41 abgestützt. Hierzu weist der Greifeinsatz 2 an seinem vorderseitigen Ende auf, wodurch aufgrund verbesserter Formstabilität ein gewährleistet ist.
Der Stellkolben 3 weist an seinem Rand eine angeformte Dichtlippe 6 auf, die einen mit einem Druckmedium, vorliegend Pressluft, über Einlässe 7 beaufschlagbaren Druckraum 8 an der Innenseite einer Zylinderwand 9 des Gehäuses 1 abdichtet. Der Stellkolben 3 weist an seinem Umfang auf der dem Druckraum 8 abgewandten Seite der Dichtlippe 6 einen umlaufenden radialen Absatz 10 auf, der mit der Dichtlippe 6 als integraler Kragen des Stellkolbens 3 ausgebildet ist. Wie insbesondere in 2 erkennbar, ist der aus Dichtlippe 6 und radialem Absatz 10 gebildete Kragen im Bereich des axialen Übergangs von Absatz 10 zur Dichtlippe 6 leicht konisch geformt. Um ein Verkippen des Stellkolbens während der Hubbewegung besonders sicher zu vermeiden, kann vorgesehen sein, dass anstelle der Konizität des Übergangs eine streng zylindrische Form gewählt wird (nicht dargestellt). Ferner kann zur Vermeidung eines Verkippens der integrale Kragen axial nach unten verlängert ausgebildet sein.
Der Greifeinsatz 2, der im Zusammenhang mit den 2 bis 6 noch näher erläutert wird, ist mit Abstand zur Innenwand des Gehäuses 1 angeordnet. In dem so auch für die Hubbewegung des Stellkolbens 3 geschaffenen Freiraum 13 ist zur Hubbegrenzung des Stellkolbens 3 ein mit dem Absatz 10 zusammenwirkender gehäusefester Anschlag 14 vorgesehen. Dieser Anschlag 14 ist vorliegend an der Stirnseite einer in den Freiraum 13 eingeschobenen Führungshülse 15 ausgebildet, die von der Überwurfmutter 4 gehalten wird. Der gehäusefeste Absatz kann jedoch auch direkt in die Gehäusewand integriert sein.
Wie in 1 dargestellt, wird der Greifeinsatz 2 und der einteilig mit dem Greifeinsatz 2 ausgebildete Stellkoben 3 in dem Gehäuse 1 spielfrei zwischen einem in das freie Volumen des Gehäuses 1 ragenden und zwischen den Einlässen 7 angeordneten Vorsprung 1* gehalten.
Wie erwähnt, wird ein sicherer Sitz des Greifeinsatzes 2 in dem Gehäuse 1 der Packtulpe auch bei Einsatz über einen langen Zeitraum durch einen radial nach außen weisenden Verstärkungskragen 2a sichergestellt. Der sichere Sitz wird dadurch noch verbessert, dass der Verstärkungskragen 2a einen verlängerten Randabschnitt geringerer Dicke aufweist. Dieser greift in eine korrespondierende Ringnut ein, die in einem radial nach innen weisenden Absatz 15* der Führungshülse, der seinerseits auf dem Absatz 41 abgestützt ist, vorgesehen ist. Dieser Absatz 41 ist wiederum Teil einer Überwurfmutter 4, die über ein Gewinde 5 am Gehäuse 1 festgeschraubt ist.
Im Folgenden wird die Ausgestaltung des hülsenförmigen, elastisch verformbaren Greifeinsatzes 2 im Zusammenhang mit den 2 bis 6 näher erläutert.
Der in 2 in einer Längsschnittansicht dargestellte Greifeinsatz 2 umfasst eine geschlossene Wand, in der eine Mehrzahl über den Umfang des Greifeinsatzes 2 verteilter, in axialer Richtung sich erstreckender Bereiche 21 mit verminderter Wandstärke angeordnet sind, zwischen denen verstärkte axiale Stegbereiche 22 angeordnet sind. Wie der Querschnittsansicht der 3 zu entnehmen ist, weisen die verstärkten axialen Stegbereiche eine leicht konkav ausgeformte Innenseite 221 auf und sind an der Außenseite des elastischen Greifeinsatzes 2 rund, vorliegend kreissegmentartig, ausgebildet. Eine solche runde Ausbildung hat insbesondere fertigungstechnische Vorteile, da hierdurch die Entformung des spritzgegossenen Greifeinsatzes aus einer längstgeteilten Spritzform erleichtert wird.
Wie der 3 ferner zu entnehmen ist, weisen die Bereiche 21 mit verminderter Wandstärke eine Zahnstruktur 211 auf, die durch axial verlaufenden Nuten 213 und Stege 212 gebildet wird, wobei die Zahnstruktur, wie in 3 erkennbar, auf der Innenseite des elastischen Greifeinsatzes 2 vorgesehen ist. Vorliegend weisen die Nuten 213 und die Stege 212 der Zahnstruktur 211 jeweils einen rechteckigen Querschnitt auf. Es können jedoch auch andere Querschnitte vorgesehen sein, z. B. dreieckige, oberseitig abgerundete (nicht dargestellt) usw..
Wie sich insbesondere der 6 entnehmen lässt, ist diese Zahnstruktur 211 in den Bereichen 21 mit verminderter Wandstärke in mehrerer Hinsicht vorteilhaft. Zum Einen wird hierdurch die kontrollierte Verformung des Greifeinsatzes 2 bei Kraftbeaufschlagung durch den Stellkolben 3 dahingehend erleichtert, dass die Auffaltung der Bereiche 21 in Richtung der Innenwand des Gehäuses 1 mit geringerem Krafteinsatz erfolgt. Hierdurch kann die gewünschte Verformung des Greifeinsatzes 2 insgesamt mit vergleichsweise geringerer Kraft erreicht werden, was wiederum zur Folge hat, dass die Packtulpe mit einem geringeren Arbeitsdruck betrieben werden kann. Hierdurch ergibt sich insbesondere bei dem Einsatz von mehreren Packköpfen mit jeweils mehreren Packtulpen in großen Anlagen eine signifikante Energieeinsparung.
Die in der Zahnstruktur 211 zwischen den Nuten 213 angeordneten Stege 212 sorgen zudem für ein verbessertes Rückstellverhalten des elastischen Greifeinsatzes 2, wenn sich der Stellkolben 3 in seine Ausgangposition zurückbewegt und die ergriffene Flasche freigegeben werden soll. Ferner verleihen die Stege 212 den Bereichen 21 mit verminderter Wandstärke eine hinreichende mechanische Robustheit und verhindern die Beschädigung einer möglichen Foliierung des zu ergreifenden Flaschenkopfes.
Wie der Längsschnittansicht der 2 zu entnehmen ist, erstreckt sich die Zahnstruktur 211 vom oberen in den Stellkolben 3 übergehenden stirnseitigen Ende des Greifeinsatzes 2 bis zu dessen unterer Aufnahmeöffnung für die Flasche, was insbesondere fertigungstechnische Vorteile hat, da die Entformung eines spritzgegossenen Greifeinsatzes 2 von einem Formkern hierdurch erleichtert wird.
Ebenfalls der 2 ist zu entnehmen, dass der mit dem Stellkolben 3 einteilig ausgebildete Greifeinsatz 2 an seinem der stirnseitigen Aufnahmeöffnung für die zu ergreifende Flasche gegenüberliegenden stirnseitigen Ende einen Abschnitt 23 mit reduziertem Innendurchmesser aufweist, der als Zentriermittel für den Flaschenkopf fungiert, wie insbesondere der 5 zu entnehmen ist. Vorliegend ist der Abschnitt 23 bereits im inneren Bereich des Stellkolbens 3 angeordnet.
Bei dem Greifeinsatz 2 der 2 wird ein besonders vorteilhaftes Auffaltverhalten der Bereiche 21 mit verminderter Wandstärke u. a. auch dadurch erreicht, dass das Verhältnis zwischen der Materialstärke im Bereich der Stege und der Materialstärke im Bereich der Nuten der Zahnstruktur ca. 3:1 beträgt. In einem praktischen Ausführungsbeispiel beträgt die Materialstärke im Bereich der Nuten 213 beispielsweise 0,4 bis 0,6 mm, während sie im Bereich der Stege 212 ca. 1,5 mm beträgt.
Ein besonders günstiges Greifverhalten der verstärkten axialen Stegbereiche 22 und gleichzeitig ein günstiges Auffaltverhalten der Bereiche 21 mit verminderter Wandstärke wird vorliegend auch dadurch erreicht, dass das Verhältnis zwischen der Breite der Innenseiten 221 der verstärkten axialen Stegbereiche 22 und der Breite der Oberseiten der Stege 212 der Zahnstruktur 211 im vorliegenden Beispiel ca. 5:1 beträgt.
Auch ist in 3 erkennbar, dass die Innenseiten 221 der verstärkten axialen Stegbereiche 22 und die Oberseiten der Stege 212 der Zahnstruktur 211 auf einer gemeinsamen Kreislinie liegen.
Bei dem Greifeinsatz 2 der 2 weist zudem jeder der verstärkten axialen Stegbereiche 22 eine Einschnürung 22a auf, wobei vorliegend sämtliche Einschnürungen 22a in einer Axialebene angeordnet sind, wie u. a. aus der Querschnittsansicht der 4 hervorgeht. Jede Einschnürung 22a ist dabei als stetiger Übergang von der runden Kontur der verstärkten axialen Stegbereiche 22 (vgl. 3) in eine dreieckige, vorliegend gleichschenklig dreieckige Kontur gestaltet, wobei die jeweilige Spitze der gleichschenkligen Dreiecke mit der übrigen rundgeformten Kontur der verstärkten axialen Stegbereiche 22 fluchtet, wie ebenfalls in 4 erkennbar.
Neben der Anordnung der Einschnürungen in einer Axialebene ist es auch möglich, beispielsweise zwei Axialebenen dadurch zu definieren, dass in Umfangsrichtung gesehen die Einschnürungen abwechselnd in einer ersten und in einer zweiten Axialebene liegen (nicht dargestellt). Entsprechend wird bei Anlage des Greifeinsatzes an die zu greifende Flasche eine erste Gruppe von Anlagepunkten an die Flasche in einer ersten Axialebene und eine zweite Gruppe von Anlagepunkten in einer dazu versetzten Axialebene gebildet.
Hierdurch kann die Flasche definiert lotrecht und pendelfrei gehalten werden.
In 5 ist nun die Packtulpe aus 1 im betätigten Zustand dargestellt. Dabei wird der Stellkolben 3 durch das Druckmedium, vorliegend Pressluft mit einem Betriebsdruck von 1,2 bar mit Druck beaufschlagt – bei den vorstehend beschriebenen Packtulpen können Betriebsdrücke im Bereich zwischen 1,2 und 3 bar eingesetzt werden –, sodass er sich in axialer Richtung der Packtulpe nach unten absenkt, bis der radiale Anschlag 10 mit dem gehäusefesten Anschlag 14 zur Anlage kommt. Dabei wird der elastische Greifeinsatz 2 in der in 5 dargestellten Weise verformt, wobei der Greifeinsatz 2 im Bereich der Einschnürungen 22a in den verstärkten axialen Stegbereichen 22 in definierter Weise einknickt, wodurch mehrere in einer Axialebene liegende Anlagepunkte an dem Flaschenhals definiert werden. Durch den Abschnitt 23 mit reduziertem Innendurchmesser kann der Kronkorken der Flasche ferner derart zentriert aufgenommen werden, dass infolge der Anlage des Greifeinsatzes 2 am Flaschenhals in zwei axial versetzten Ebenen ein Pendeln der Flasche beim Ergreifen ausgeschlossen ist.
Das Auffaltverhalten der mit der Zahnstruktur 211 versehenen Bereiche 21 mit verminderter Wandstärke ist insbesondere in 6 erkennbar. Auch ist hier die formschlüssige Anlage der Innenseiten 221 der verstärkten Stegbereiche 22 an den zu ergreifenden Flaschenhals gezeigt.
In den 7 und 8 ist nun eine weitere Ausführungsform einer Packtulpe zum kopfseitigen Ergreifen von Flaschen dargestellt. Diese unterscheidet sich von der der 1 unter anderem dadurch, dass hier der Greifeinsatz 2' und der Stellkolben 3' zweiteilig ausgebildet sind, wobei der Stellkolben 3' eine separate elastische Dichtlippe 6' umfasst. Die Dichtlippe kann aus einem weichen, besonders gut abdichtenden Kunststoffmaterial gefertigt sein. Wiederum sind die verstärkten axialen Stegbereiche 22' des Greifeinsatzes 2' der 7 jeweils mit einer Einschnürung 22a' versehen. Die Zahnstruktur in den Bereichen 21' mit verminderter Wandstärke ist in den 7 und 8 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht im Detail dargestellt.
Wie der 7 und insbesondere der Querschnittsansicht der 8 zu entnehmen ist, ist der gehäusefeste Anschlag 14' für den vorliegend am Greifeinsatz 2' vorgesehenen radialen Absatz 10' derart ausgebildet, dass er im Wesentlichen formschlüssig an der Außenkontur des elastisch verformbaren Greifeinsatzes 2' anliegt. Hierdurch wird die Gefahr, dass der radiale Anschlag 10' des Greifeinsatzes 2' versehentlich an dem gehäusefesten Anschlag 14' vorbeigleitet, sicher vermieden.
Da der elastisch verformbare Greifeinsatz 2' vorliegend mit rund nach außen konturierten verstärkten axialen Stegbereichen 22' versehen ist, weist der gehäusefeste Anschlag 14' korrespondierende runde Ausnehmungen auf. Es versteht sich dabei, dass bei modifizierter Ausgestaltung der verstärkten axialen Stegbereiche 22' auch der gehäusefeste Anschlag 14' eine entsprechende Form aufweist. Auch der Greifeinsatz 2' der 7 weist einen am vorderseitigen Rand des Greifeinsatzes 2' ausgebildeten Verstärkungskragen 2a' auf, der, wie im Falle des Ausführungsbeispiels der 2, die verstärkten axialen Stegbereiche 22' überragt. Die verstärkten axialen Stegbereiche 22' können jedoch auch mit dem Verstärkungskragen 2a' fluchten (nicht dargestellt).
9 zeigt einen weitere Ausführungsform eines hülsenförmigen, elastisch verformbaren Greifeinsatzes 2'' für eine Packtulpe im Längsschnitt. Der Greifeinsatz 2'' der 9 unterscheidet sich von dem aus 2 in erster Linie dadurch, dass die verstärkten axialen Stegbereiche 22'' an der Innenseite des Greifeinsatzes 2'' konvex, vorliegend halbkreisförmig, ausgebildet sind. Hierdurch wird eine wird eine präzise punktuelle Auflage der bei axialer Druckbeaufschlagung des elastischen Greifeinsatzes sich einfaltenden verstärkten Stegbereiche 22'' auf dem zu greifenden Flaschenhals erreicht. Wie im Falle des hülsenförmigen Greifeinsatzes 2 der 2 ist auch der hülsenförmige Greifeinsatz 2'' der 9 mit einem Stellkolben 3'' einteilig ausgebildet. Der Stellkolben 3'' umfasst, wie in 9 erkennbar, oberseitig einen axialen Vorsprung 31'', welcher als Distanzstück in Bezug auf das Gehäuse 1'' (vgl. 13) fungiert. Dies hat den Vorteil, dass bei einer abrupten Druckentlastung des Stellkolbens 3'', welche zu einem entsprechend schlagartigen Zurückspringen des elastischen Greifeinsatzes 2'' führen kann, dieser nicht unkontrolliert aus seiner Ringnutführung an dem gehäusefesten Absatz springen kann.
Wie den Querschnittansichten der 10 und 11 zu entnehmen ist, sind die verstärkten axialen Stegbereiche 22'' des hülsenförmigen Einsatzes 2'' außen- wie innenseitig mit jeweils einer zylindrisch konvexen Oberfläche 221'', 222'' versehen. Bei den dazwischen angeordneten Bereichen 21'' mit verminderter Wandstärke umfasst die dort vorgesehene Zahnstruktur 211'' jeweils lediglich zwei Stege 212'' mit rechteckigem Querschnitt, zwischen denen eine vergleichsweise breite Nut 213'' ausgebildet ist. Hierdurch wird ein gegenüber dem hülsenförmigen Greifeinsatz der 2 nochmals verbessertes Auswölbungsverhalten der Bereiche verminderter Wandstärke erreicht, da sich die einzelnen Stege 212'' der Zahnstruktur 211'' aufgrund ihres vergleichsweise großen Abstandes zueinander während der Auswölbung nicht berühren und somit das Auswölbungsverhalten dadurch nicht nachteilig beeinflussen können.
Wie in 10 erkennbar, definieren die äußeren zylindrisch konvexen Flächen 222'' der verstärkten axialen Stegbereiche 22'' einen äußeren Radius R₂ und die inneren zylindrisch konvexen Flächen 221'' einen inneren Radius R₁. Das Verhältnis zwischen äußeren und inneren Radius beträgt bevorzugt R₂:R₁ = 1,1:1 bis 1,5:1, insbesondere 1,3:1. Die Krümmungsradii R₃ (Krümmungsradius der inneren zylindrisch konvexen Flächen 221'') und R₄ (Krümmungsradius der äußeren zylindrisch konvexen Flächen 221'') stehen zueinander bevorzugt in einem Verhältnis R₃:R₄ = 1:1,5 bis 1:2,3, insbesondere 1 zu 1,8.
An der Außenseite der Bereiche mit verminderter Wandstärke 21'' ist jeweils eine mittig liegende, Axial verlaufende Verstärkungsrippe 214'' angeordnet. Diese Rippe 214'' verhindert eine Rissbildung bei der Auswölbung der Bereiche verminderter Wandstärke 21'' und unterstützt deren Rückstellverhalten.
Die in der Querschnittansicht der 11 erkennbaren Einschnürungen 22a'' sind sämtlich in einer Axialebene angeordnet und entsprechen somit den Einschnürungen 22a des elastischen, hülsenförmigen Einsatzes der 2.
12 zeigt den Greifeinsatz 2'' der 9 in perspektivischer Ansicht. Hierbei ist zu erkennen, dass die Zahnstruktur 211'' hierbei nicht über die gesamte axiale Erstreckung der Bereiche 21'' mit verminderter Wandstärke, sondern lediglich über ca. 2/3 ihrer Erstreckung verläuft. Die Zahnstruktur 211'' ist dabei bis zum unteren Rand des Verstärkungskragens 2a'' ausgebildet. Sie wird axial lediglich von einem dünnen Randabschnitt überragt, welcher in eine korrespondierende Ringnut im Packtulpengehäuse eingreift (vgl. 13).
13 zeigt eine Packtulpe zum kopfseitigen Ergreifen von Flaschen mit einem Greifeinsatz 2'' gemäß 9 im Längsschnitt. Die Packtulpe umfasst wiederum ein topfförmiges Gehäuse 1, in der der hülsenförmige, elastisch verformbare Greifeinsatz 2'' und der einteilig mit dem Greifeinsatz 2'' ausgebildete Stellkolben 3'' untergebracht sind. Der Greifeinsatz 2'' ist wiederum an dem Absatz 41 der Überwurfmutter 4 abgestützt. Ferner ist in der Packtulpe der 13 zwischen Gehäuse 1 und elastisch verformbarem Greifeinsatz 2'' eine Führungshülse 15'' angeordnet, die den elastischen Greifeinsatz 2'' und teilweise den Stellkolben 3'' umgibt. Insbesondere umgibt die Führungshülse 15'' den Stellkolben 3'' auch im Bereich der Dichtlippe 6'', so dass diese dicht an der Führungshülse 15'', nicht aber an der Innenfläche des Gehäuses 1 anliegt. Dementsprechend umfasst die Führungshülse 15'' eine äußere Ringdichtung 15a'', welche ihrerseits die Führungshülse 15'' gegen das Gehäuse sicher abdichtet. Die Führungshülse 15'' umfasst ferner einen inneren Absatz 14'', welcher als gehäusefester Anschlag für den Absatz 10'' des Stellkolbens 3'' dient, wobei der Absatz 10'' mit der Dichtlippe 6'' als integraler Kragen des Stellkolbens 3'' ausgebildet ist. Über den an dem inneren Absatz 14'' anschlagenden Absatz 10'' kann der axiale Hub des Stellkolbens 3'' auf einfache Art begrenzt werden. Schließlich ist in 13 die Funktion des axialen Vorsprungs 31'' des Stellkolbens 3'' zu erkennen.
In 14 ist ein hülsenförmiger, elastisch verformbarer Greifeinsatz 2''' für eine Packtulpe in einer dritten Ausführungsform im Längsschnitt dargestellt. Dieser ist wiederum mit einem zugehörigen Stellkolben 3''' als einteiliges Spritzgussteil aus thermoplastischem Kunststoff ausgebildet. Der Steollkolben 3''' ist vorliegend im Wesentlichen zylindrisch geformt und umfasst an seiner Oberkante wiederum eine Dichtlippe 6'''. Ferner umfasst er einen umlaufenden, nach außen weisenden Absatz 10''' als Hubbegrenzung, wie im Zusammenhang mit 19 deutlich wird. Der Stellkoben 3''' umschließt einen konischen inneren Bereich 23''', der der Zentrierung ergriffener Flaschen dient.
Der hülsenförmige Greifeinsatz 2''' seinerseits umfasst wiederum Bereiche 21''' mit verminderter Wandstärke, zwischen denen verstärkte axiale Stegbereiche 22''' angeordnet sind, sowie an seinem vorderseitigen Ende einen Verstärkungskragen 2a'''.
Wie der Querschnittansicht der 15 und 16 zeigt, ist in den Bereichen 21''' verminderter Wandstärke jeweils wiederum eine Zahnstruktur mit Stegen 212''' und dazwischen angeordneten Nuten 213''' vorgesehen, wobei die Stege 212''' vorliegend einen abgerundeten Querschnitt aufweisen. Die Ausbildung der verstärkten axialen Stegbereiche 22''' entspricht der des Greifeinsatzes 2'' der 9. Auch sind an der Außenseite des Greifeinsatzes 2''' in zu 9 bis 12 vergleichbarer Weise Verstärkungsrippen 214''' sowie in einer Axialebene Einschnürungen 22a''' angeordnet.
Die 17 zeigt eine Querschnittansicht entlang der gestuften Schnittlinie C-C in 14. Demnach ist die Außenkontur des Stellkolbens 3''' unterhalb der Dichtlippe 6''' sternförmig. Hierdurch kann bei unveränderter Formsteifigkeit Material und Gewicht eingespart werden. Die sternförmige Außenkontur ist auch in der perspektivischen Ansicht der 18 erkennbar.
19 zeigt eine Packtulpe zum kopfseitigen Ergreifen von Flaschen mit dem Greifeinsatz 2''' gemäß 14 im Längsschnitt. Hierbei umfasst das topfförmige Gehäuse einen oberen Gehäuseteil 1, der in der aus den 1 und 13 bekannten Weise ausgebildet ist. Der untere Gehäuseteil 100, der mit dem oberen Gehäuseteil 1 verschraubt ist, nimmt den Greifeinsatz 2''' sowie einen Teil des Stellkolbens 3''' auf. Wie in 20 erkennbar, kann somit der Greifeinsatz 2''' beim Zusammenbau der Packtulpe in sehr einfacher Weise durch elastische Verformung von oben in den unteren Gehäuseteil 100 eingeschoben werden.
Im Ruhezustand der Packtulpe liegt der Stellkoben 3''' mit der Oberseite 33''' des umlaufenden Absatzes 10''' an der Unterkante des oberen Gehäuseabschnitts 1 sowie an einem auf gleicher Höhe befindlichen umlaufenden Absatz 101 des unteren Gehäuseabschnitts 100 an. Bei Betätigung des Stellkolbens 3''' wird dieser axial verlagert, bis er an dem ebenfalls am unteren Gehäuseabschnitt 100 vorgesehenen umlaufenden radialen Anschlag 14''' anschlägt. Der umlaufende Anschlag 14''' dient ferner dazu, den elastisch verformbaren, hülsenförmigen Greifeinsatz 2''' zwischen dem gehäusefesten radial nach innen weisenden Absatz 102 des unteren Gehäuseteils 100 und dem radialen Anschlag 14''' axial spielfrei zu halten.
21 zeigt eine weitere Packtulpe zum kopfseitigen Ergreifen von Flaschen. Die Packtulpe umfasst ein Gehäuse mit einem oberen Gehäuseabschnitt 1 und einem unteren Gehäuseabschnitt 100, wie bereits im Zusammenhang mit 19 erläutert. Der hülsenförmige, elastisch verformbare Einsatz 200 ist wieder einteilig mit dem Stellkoben 300 ausgebildet und entspricht im Wesentlichen der Ausführungsform der 14 mit dem Unterschied, dass der Stellkolben 300 axial durchbrochen ist. In dem Durchbruch ist eine federbetätigte Auswerfereinheit 301 angeordnet. Beim Herunterfahren der Packtulpe auf einen Flaschenkopf stößt dieser an den Stempel 301a der Auswerfereinheit 301 und bewegt diesen entgegen der Bewegung der Packtulpe, wobei eine Spiralfeder 302a gestaucht wird (linke Hälfte der 21). Andere axial betätigbare Kraftspeicher sind ebenfalls einsetzbar. Bei der Freigabe des Flaschenkopfes entspannt sich die Feder in der Auswerfereinheit 301 und drückt diesen sicher aus der Packtulpe wieder heraus.
22 zeigt eine weitere Packtulpe zum kopfseitigen Ergreifen von Flaschen mit einem hülsenförmigen, elastischen Greifeinsatz. Diese zeichnet sich durch einen speziell geformten elastisch verformbaren Greifeinsatz 420 aus, der wiederum einteilig mit einem Stellkolben 430 ausgebildet ist und in einem zweiteiligen Gehäuse 1, 100, das im Wesentlichen dem der 19 entspricht, verbaut ist.
Im Einzelnen weist der Greifeinsatz 420 einen oberen ersten axialen Abschnitt 421 und einen darunter angeordneten zweiten axialen Abschnitt 422 mit jeweils einer Mehrzahl über den Umfang des Greifeinsatzes verteilter, in axialer Richtung sich erstreckender Bereiche mit verminderter Wandstärke, zwischen denen verstärkte axiale Stegbereiche angeordnet sind, auf, wobei die Bereiche mit verminderter Wandstärke und die verstärkten axialen Stegbereiche beider Abschnitte 421, 422 derart ausgelegt sind, dass bei axialer Druckbeaufschlagung des Greifeinsatzes 420 zunächst eine Verformung des unteren zweiten Abschnitts 422 zum Greifen der Flasche erfolgt und anschließend eine Verformung des oberen ersten Abschnitts 421 zum Zentrieren der Flasche erfolgt. Eine solches Verformungsverhalten kann beispielsweise durch entsprechende Auslegung der Wandstärke der Bereiche verminderter Wandstärke und der verstärkten axialen Stegbereiche sowie der Durchmesser der Abschnitte 421, 422 erreicht werden. Im oberen Gehäuseteil 1 ist wiederum eine Führungshülse 150 angeordnet, die den oberen ersten axialen Abschnitt 421 des Greifeinsatzes sowie einen Teil des Stellkolbens 430 umgibt. Da die Führungshülse 150 auch die Dichtlippe des Stellkolbens 430 umgibt, ist die Führungshülse 150 gegenüber dem Gehäuseteil 1 wiederum über eine Ringdichtung 151 abgedichtet.
Der zweiteilige Greifeinsatz 420 kann in den Bereichen verminderter Wandstärke des oberen und/oder des unteren axialen Abschnitts 421, 422 des Greifeinsatzes 420 mit einer Zahnstruktur versehen sein. Möglich ist jedoch auch eine Ausführung ohne Zahnstruktur, d. h. mit glatt ausgebildeten Bereichen verminderter Wandstärke.

Claims

Hülsenförmiger, elastisch verformbarer Greifeinsatz (2, 2', 2'', 2''', 420) für eine Packtulpe zum kopfseitigen Ergreifen von insbesondere durch einen Verschluss verschließbaren Flaschen, wobei der Greifeinsatz (2, 2', 2'', 2''', 420) eine geschlossene Wand aufweist und in der geschlossenen Wand eine Mehrzahl über den Umfang des Greifeinsatzes (2, 2', 2'', 2''', 420) verteilter, in axialer Richtung sich erstreckender Bereiche (21, 21', 21'', 21''') mit verminderter Wandstärke angeordnet sind, zwischen denen verstärkte axiale Stegbereiche (22, 22', 22'', 22''') angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche (21, 21', 21'', 21''') mit verminderter Wandstärke mit einer Zahnstruktur (211, 211'', 211''') mit im Wesentlichen axial verlaufenden Nuten (213, 213'', 213''') und Stegen (212, 212', 212''') versehen sind.
Greifeinsatz (2, 2', 2'', 2''', 420) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Greifeinsatz (2, 2', 2'', 2''', 420) an seinem vorderseitigen, dem Flaschenkopf zugewandten Ende einen radial nach außen weisenden Verstärkungskragen (2a, 2a', 2a'', 2a''', 420a) aufweist.
Greifeinsatz (2, 2', 2'', 2''', 420) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnstruktur (211, 211'', 211''') auf der Innenseite des elastischen Greifeinsatzes (2, 2', 2'', 2''', 420) angeordnet ist.
Greifeinsatz (2, 2', 2'', 2''', 420) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenseite des elastischen Greifeinsatzes (2, 2', 2'', 2''', 420) in den Bereichen (21, 21', 21'', 21''') mit verminderter Wandstärke jeweils eine axial verlaufende Verstärkungsrippe (214'', 214''') angeordnet ist.
Greifeinsatz (2, 2', 2'', 2''', 420) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den Bereichen (21, 21', 21'', 21''') mit verminderter Wandstärke angeordneten verstärkten axialen Stegbereiche (22, 22', 22'', 22''') an der Außenseite des elastischen Greifeinsatzes (2, 2', 2'', 2''', 420) rund, insbesondere kreissegmentartig, ausgebildet sind.
Greifeinsatz (2, 2', 2', 2'', 420) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die verstärkten axialen Stegbereiche (22, 22', 22'', 22''') jeweils wenigstens eine Einschnürung (22a, 22a', 22a'', 22a''') aufweisen.
Greifeinsatz (2, 2', 2'', 2''', 420) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder verstärkte axiale Stegbereich (22, 22', 22'', 22''') eine Einschnürung (22a, 22a', 22a'', 22a''') aufweist, wobei sämtliche Einsch nürungen (22a, 22a', 22a'', 22a''') in einer Axialebene angeordnet sind oder wobei in Umfangsrichtung gesehen die Einschnürungen (22a, 22a', 22a'', 22a''') abwechselnd in einer ersten und in einer zweiten Axialebene liegen, wobei bei Anlage des Greifeinsatzes (2, 2', 2'', 2''', 420) an die zu greifende Flasche eine erste Gruppe von Anlagepunkten in einer ersten Axialebene und eine zweite Gruppe von Anlagepunkten in einer dazu versetzten Axialebene gebildet wird.
Greifeinsatz (2, 2', 2'', 2''', 420) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die verstärkten axialen Stegbereiche (22) an der Innenseite konkav ausgebildet sind, wobei der Krümmungsradius dem Innenradius des Greifeinsatzes (2, 2') entspricht und die Oberseiten der Stege (213) der Zahnstruktur (211) und die Innenseiten der verstärkten axialen Stegbereiche (212) auf einer Kreislinie liegen.
Greifeinsatz (2, 2', 2'', 2''', 420) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die verstärkten axialen Stegbereiche (22'', 22''') an der Innenseite konvex, insbesondere halbkreisförmig, ausgebildet sind.
Greifeinsatz (2, 2', 2'', 2''', 420) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Greifeinsatz (420) einen oberen ersten axialen Abschnitt (421) und einen darunter angeordneten zweiten axialen Abschnitt (422) mit jeweils einer Mehrzahl über den Umfang des Greifeinsatzes verteilter, in axialer Richtung sich erstreckender Bereiche mit verminderter Wandstärke, zwischen denen verstärkte axiale Stegbereiche angeordnet sind, aufweist, wobei die Bereiche mit verminderter Wandstärke und die verstärkten axialen Stegbereiche beider Abschnitte (421, 422) derart ausgelegt sind, dass bei axialer Druckbeaufschlagung des Greifeinsatzes (420) zunächst eine Verformung des unteren zweiten Abschnitts (422) zum Greifen der Flasche erfolgt und anschließend eine Verformung des oberen ersten Abschnitts (421) zum Zentrieren der Flasche erfolgt.
Packtulpe zum kopfseitigen Ergreifen von insbesondere durch einen Verschluss verschließbaren Flaschen mit einem topfförmigen Gehäuse (1, 1', 100), einem hülsenförmigen, elastisch verformbaren Greifeinsatz (2, 2', 2'', 2''', 420) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und einem auf den Einsatz (2, 2', 2'', 2''', 420) an dessen rückseitigem Ende mit einer axialen Druckkraft einwirkenden Stellkolben (3, 3', 3'', 3''', 430), wobei der elastisch verformbare Greifeinsatz (2, 2', 2'', 2''', 420) an seinem vorderseitigen, im Betrieb der Packtulpe dem Flaschenkopf zugewandten Rand an einem gehäusefesten radial nach innen weisenden Absatz (41, 102) abgestützt ist.
Packtulpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellkolben (3, 3', 3'', 3''', 430) oder der Greifeinsatz (2, 2', 2'', 2''', 420) zur Hubbegrenzung einen radialen Absatz (10, 10', 10'', 10''') umfasst, dem ein gehäusefester Anschlag (14, 14', 14'', 14''') zugeordnet ist.
Packtulpe Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Greifeinsatz (2''', 420) zwischen dem gehäusefesten radial nach innen weisenden Absatz (102) und dem radialen Absatz (14''', 414) axial spielfrei gehalten ist.
Packtulpe nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Packtulpe eine in das topfförmige Gehäuse (1) einführbare, den elastischen Greifeinsatz (2'') und zumindest teilweise den Stellkolben (3'') umgebende Führungshülse (15'') umfasst.
Packtulpe nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das topfförmige Gehäuse (1, 100) axial wenigstens zweigeteilt ausgebildet ist, wobei das Gehäuse wenigstens einen den Stellkolben (3''', 430) aufnehmenden ersten Gehäuseabschnitt (1) und einen den Greifeinsatz (2''', 420) aufnehmenden zweiten Gehäuseabschnitt (100) umfasst.
Packtulpe nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellkolben (300) eine federbetätigte Auswerfereinheit (301) umfasst.
Vorrichtung zum kopfseitigen Ergreifen von insbesondere durch einen Verschluss verschließbaren Flaschen mit wenigstens einer Packtulpe nach einem der Ansprüche 11 bis 16.