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Die Erfindung bezieht sich auf eine Verpackungsmaschine mit einem anhebbaren und absenkbaren Werkzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine solche Verpackungsmaschine geht beispielsweise aus der
DE 10 2008 032 306 A1 hervor. Dabei handelt es sich um eine Schalenverschließmaschine (trag sealer), die in kleinen Geschäften oder Gastronomiebetrieben verwendet wird, bei denen Verpackungsschalen verschlossen werden sollen. Diese Verpackungsmaschine verfügt über eine Schublade, in die eine gefüllte Verpackung eingelegt werden kann. Nachdem die Schublade mit der Verpackung in die Maschine hineingeschoben wurde, senkt sich ein Werkzeug auf die Verpackungsschale ab, um mittels eines Siegelwerkzeugs eine Oberfolie an die Verpackungsschale anzusiegeln. Das Werkzeug kann auch ein Schneidwerkzeug umfassen, um die Oberfolie entlang des Randes der Verpackung auszuschneiden. Nach dem Anheben des Werkzeugs und dem Öffnen der Schublade kann die verschlossene Verpackung entnommen werden.
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Um solche Verpackungsmaschinen flexibler einsetzen zu können, offenbart die
DE 10 2008 032 306 A1 bereits die Möglichkeit zu einem Werkzeugwechsel. Dieser Werkzeugwechsel wird dazu genutzt, um ein anderes Siegelwerkzeug mit einem anderen Format in die Verpackungsmaschine einzusetzen. Anschließend können Verpackungen mit anderen Formaten hergestellt werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die herkömmliche Verpackungsmaschine dahingehend zu verbessern, dass ein Werkzeugwechsel für den Bediener noch komfortabler durchführbar ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Verpackungsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Erfindung sieht vor, dass das Werkzeug ein Kupplungsstück aufweist, das lösbar mit der Spindel des Spindelantriebs koppelbar ist. Damit unterscheidet sich die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine deutlich vom Stand der Technik, bei dem die Spindel stets fest mit dem Werkzeug verbunden war, während bei einem Werkzeugwechsel nur die Spindelmutter des Spindelantriebs an der Verpackungsmaschine verblieb. Um einen Werkzeugwechsel zu ermöglichen, musste die Spindel stets vollständig aus der Spindelmutter ausgefädelt werden. Dies konnte nach dem Wiedereinsetzen eines neuen Werkzeugs zu Problemen führen, da die Spindel des neuen Werkzeugs wieder in die Spindelmutter des Spindelantriebs eingeführt werden musste. In der erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine werden diese Probleme vermieden, da bei einem Werkzeugwechsel nicht nur die Spindelmutter, sondern auch die Spindel des Spindelantriebs an der Verpackungsmaschine verbleibt. Das Werkzeug weist nun ein Kupplungsstück auf, das als Fortsetzung der Spindel betrachtet werden kann. Beim Werkzeugwechsel verbleibt jedoch nur dieses Kupplungsstück am Werkzeug, nicht die gesamte Spindel. Damit wird das Herausnehmen des neuen Werkzeugs aus der Verpackungsmaschine erheblich erleichtert. Ebenso wird das Einsetzen eines neuen Werkzeugs erleichtert, da nur noch die Spindel mit dem Kupplungsstück gekoppelt werden muss, nicht aber die Spindel wieder neu in die Spindelmutter eingefädelt werden muss. Der Werkzeugwechsel kann so komfortabler und auch schneller durchgeführt werden, so dass die unproduktive Standzeit der Verpackungsmaschine bei einem Werkzeugwechsel erheblich verkürzt wird.
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Vorzugsweise ist ein Verriegelungsmechanismus vorgesehen, mittels dessen das Kupplungsstück in der mit der Spindel gekoppelten Stellung verriegelbar ist. Dieser Verriegelungsmechanismus sichert das Werkzeug an der Spindel.
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Zweckmäßig ist es, wenn der Verriegelungsmechanismus selbsthemmend ist. Diese Selbsthemmung sorgt dafür, dass ein ungewolltes Lösen des Werkzeugs von der Spindel vermieden wird. Nur wenn tatsächlich ein Werkzeugwechsel gewünscht ist und der Verriegelungsmechanismus aktiv gelöst wird, lässt sich das Kupplungsstück und mit ihm das Werkzeug von der Spindel lösen.
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Der Verriegelungsmechanismus kann wenigstens ein radial bezüglich einer Längsachse des Spindelantriebs versetzbares Verriegelungselement aufweisen. Beispielsweise können als Verriegelungselemente eine oder mehrere Verriegelungskugeln vorgesehen sein, die radial versetzbar sind. Die radiale Bewegbarkeit der Verriegelungselemente hat den Vorteil, dass sie weitgehend senkrecht zu den mittels der Spindel auf das Werkzeug übertragenen Hubkräfte erfolgt und somit durch die Hubbewegung des Werkzeugs nicht beeinflusst wird.
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Der Verriegelungsmechanismus kann ferner ein Stellglied zum Versetzen der Verriegelungselemente aufweisen. Dieses Stellglied dient zum Betätigen des Verriegelungsmechanismus. Bei dem Stellglied kann es sich beispielsweise um einen Druckbolzen handeln.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Stellglied im Inneren der Spindel geführt. Auf diese Weise beansprucht das Stellglied keinen zusätzlichen Platz innerhalb des Spindelantriebs. Zudem kann es mit dieser Anordnung besonders günstig auf die vorzugsweise nahe der Spitze der Spindel angeordneten Verriegelungselemente einwirken.
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Besonders günstig ist es, wenn das Stellglied in eine verriegelte Stellung des Verriegelungsmechanismus vorgespannt ist. Diese Vorspannung des Stellglieds, die zu einer entsprechenden Kraft auf die Verriegelungselemente führt, kann für die Selbsthemmung des Verriegelungsmechanismus sorgen.
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Das Koppeln der Spindel und des Kupplungsstücks kann dadurch erleichtert werden, dass das Kupplungsstück eine Schlupffase für die Verriegelungselemente aufweist. Diese Schlupffase führt die Verriegelungselemente bei einem Kontakt der Spindel und des Kupplungsstücks in ihre entriegelte Stellung, so dass ein Eingriff zwischen der Spindel und dem Kupplungsstück nicht durch die Verriegelungselemente behindert wird.
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Die Verpackungsmaschine verfügt zweckmäßigerweise über einen zweiten Antrieb. Dieser zweite Antrieb kann dazu vorgesehen sein, auf das Werkzeug einzuwirken, um zusätzlich zur Hubbewegung durch den Spindelantrieb besonders hohe Schneid- oder Siegelkräfte mit dem Werkzeug ausüben zu können. Vorteilhaft ist es nun, wenn solch ein zweiter Antrieb dazu eingerichtet ist, (auch) den Verriegelungsmechanismus zu betätigen. Dies macht den Werkzeugwechsel komfortabler, da der Verriegelungsmechanismus nicht von Hand durch den Bediener betätigt werden muss. Besonders günstig ist es, wenn der zweite Antrieb sowohl als Zweitantrieb für das Werkzeug, als auch zur Betätigung des Verriegelungsmechanismus verwendet wird, da auf diese Weise zwei verschiedene Bewegungen mittels desselben Antriebs ausführbar sind und auf einen weiteren Antrieb verzichtet werden kann.
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Die Verpackungsmaschine kann einen mechanischen Übertragungsmechanismus aufweisen, mittels dessen der zweite Antrieb und der Verriegelungsmechanismus miteinander gekoppelt sind. Dieser Übertragungsmechanismus kann darüber hinaus eine Übersetzung aufweisen, um eine Bewegung des zweiten Antriebs in eine größere Übersetzung des Stellglieds des Verriegelungsmechanismus zu übertragen.
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Vorzugsweise weist der Übertragungsmechanismus ein flexibles Übertragungselement auf, beispielsweise einen Bowdenzug. Dies ermöglicht eine Umlenkung der vom zweiten Antrieb erzeugten Antriebskräfte innerhalb der Verpackungsmaschine.
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Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, wenn die Spindel eine Zentrierfläche zum Zentrieren relativ zum Kupplungsstück aufweist. Als Zentrierfläche könnte beispielsweise an der zum Kupplungsstück weisenden Spitze der Spindel ein Zentrierkonus vorhanden sein. Eine solche Zentrierfläche erleichtert und beschleunigt die Anbindung der Spindel an das Kupplungsstück.
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Im Folgenden wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine anhand einer Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts aus einer erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine,
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2 einen Vertikalschnitt durch den Spindelantrieb in einer verriegelten Stellung des Verriegelungsmechanismus,
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3 einen Vertikalschnitt durch den Spindelantrieb im entriegelten Zustand des Verriegelungsmechanismus,
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4 einen ersten Zustand beim Entkoppeln des Werkzeugs,
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5 einen zweiten Zustand beim Entkoppeln des Werkzeugs,
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6 einen dritten Zustand beim Entkoppeln des Werkzeugs,
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7 einen ersten Zustand beim Ankoppeln eines neuen Werkzeugs,
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8 den verriegelten Zustand des Verriegelungsmechanismus nach dem Ankoppeln des neuen Werkzeugs,
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9a eine zweite Ausführungsform des Verriegelungsmechanismus im verriegelten Zustand,
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9b die zweite Ausführungsform des Verriegelungsmechanismus im entriegelten Zustand.
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Gleiche Komponenten sind in den Figuren durchgängig mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Das erfindungsgemäße Konzept, die Spindel eines Hubantriebs für ein Werkzeug lösbar mit einem Kupplungsstück am Werkzeug koppeln zu können, kann für beliebige anhebbare und absenkbare Werkzeuge in beliebigen Typen von Verpackungsmaschinen eingesetzt werden, beispielsweise für anhebbare und absenkbare Siegelwerkzeuge, aber auch für anhebbare und absenkbare Formwerkzeuge, beispielsweise in Tiefziehverpackungsmaschinen. Auch die Details des erfindungsgemäßen Konzepts können in solchen beliebigen Typen von Verpackungsmaschinen eingesetzt werden. Nachfolgend wird die Erfindung jedoch am Beispiel einer Schalenverschließmaschine mit vergleichsweise kleinen Dimensionen beschrieben, wie sie beispielhaft in der
DE 10 2008 032 306 A1 offenbart ist. Zur Beschreibung der Funktionsweise einer solchen Schalenverschließmaschine wird vollumfänglich auf die Offenbarung der
DE 10 2008 032 306 A1 Bezug genommen.
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1 zeigt in perspektivischer und teilweise geschnittener Ansicht das Innenleben einer solchen Verpackungsmaschine 1. Die Verpackungsmaschine 1 verfügt über einen Maschinenrahmen 2, der nach außen über eine nicht dargestellte Verkleidung abgedeckt ist. Im unteren Bereich des Maschinenrahmens 2 befindet sich eine Schublade 3, die nach vorne aus der Verpackungsmaschine 1 herausgezogen werden kann. Der obere Umfangsrand der Schublade 3 bildet eine Schalenaufnahme 4, auf der der Rand einer zu versiegelnden Schale abgesetzt werden kann.
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Ein Werkzeug 5 ist innerhalb des Rahmens 2 in vertikaler Richtung bewegbar, d. h. anhebbar und absenkbar. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich beim Werkzeug 5 tatsächlich um eine Werkzeugbaugruppe 5. Diese Werkzeugbaugruppe 5 umfasst unter anderem eine (nicht dargestellte) beheizbare Siegelkante zum Ansiegeln einer Oberfolie an die Verpackungsschalen, deren Gegen-Siegelkante 6 des Unterwerkzeugs in 1 dargestellt ist, eine Produktschutzplatte 7 zum Schützen des Produkts in der Schale vor der Wärme des Siegelwerkzeugs, sowie eine Schneidkante 8 zum Durchtrennen der Oberfolie außerhalb der Kontur der Siegelkante 6.
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Zum Bewirken einer vergleichsweise großen Hubbewegung des Werkzeugs 5 innerhalb des Maschinenrahmens 2 ist ein erster Hubantrieb 9 vorgesehen, der als Spindelantrieb ausgebildet ist. Dieser Spindelantrieb umfasst einen Elektromotor 10, beispielsweise einen Servomotor, der ein Zahnrad 11 zu einer Rotation um eine vertikale Achse antreibt. Fest an die Drehung des Zahnrads 11 gekoppelt ist eine Spindelmutter 12, die in Eingriff steht mit einer Spindel 13. Wenn sich das Zahnrad 11 und mit ihm die Spindelmutter 12 drehen, bewegt sich die Spindel 13 in vertikaler Richtung innerhalb der Spindelmutter 12 auf oder ab. Eine Verdrehsicherung 14 ist dazu eingerichtet, eine Drehung der Spindel 13 um ihre Achse zu verhindern, sodass die Spindel 13 nur eine vertikale Bewegung ausführen kann. Die Verdrehsicherung 14 umfasst zu diesem Zweck einen Bolzen 15, der sowohl einen horizontalen, mit der Spindel 13 gekoppelten Flansch 16, als auch einen Motorträger 17 durchsetzt.
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Ein zweiter Hubantrieb 18 ist dazu vorgesehen, bei einer zusätzlichen Hubbewegung mit geringer Amplitude vergleichsweise hohe Kräfte mittels des Werkzeugs 5 auf die Schale und auf die Schalenaufnahme zum Siegeln ausüben zu können. Dieser zweite Hubantrieb 18 umfasst eine fest im Maschinenrahmen 2 installierte Zwischenplatte 19. Oberhalb dieser festen Zwischenplatte 19 befindet sich eine in Vertikalrichtung bewegbare Druckplatte 20. Zwischen den beiden Platten 19, 20 liegt eine Vakuummembran 21, bzw. ein evakuierbarer Raum. Mittels geeigneter Federelemente (nicht gezeigt) ist die Druckplatte 20 in ihre gegenüber der Zwischenplatte 19 angehobene Position vorgespannt, in der sie beispielsweise einen Abstand von 8 mm von der Zwischenplatte 19 haben kann. Wird die Vakuummembran 21 evakuiert, zieht dies die Druckplatte 20 nach unten an die Zwischenplatte 19 heran, bis sich der Abstand zwischen den beiden Platten auf etwa 3 mm verringert. Der Hub dieses zweiten Hubantriebs 18 beträgt also etwa 5 mm. Wegen der großen Fläche der Zwischenplatte 19 und der Druckplatte 20 können bei dieser Bewegung sehr hohe Kräfte entwickelt werden.
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Der Motorträger 17 und mit ihm der Motor 10 sowie der gesamte erste Hubantrieb 9 sitzen auf der Druckplatte 20. Der erste Hubantrieb 9 nimmt dadurch an der Vertikalbewegung der Druckplatte 20 teil. Der vom zweiten Hubantrieb 18 erzeugte Hub wird also dem vom ersten Hubantrieb 9 erzeugten Hub überlagert.
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Am Werkzeug 5 bzw. an der Werkzeugbaugruppe 5 ist ein Kupplungsstück 22 vorgesehen, das lösbar mit der Spindel 13 des Spindelantriebs 9 koppelbar ist. In 1 sind die Spindel 13 und das Kupplungsstück 22 in ihrer miteinander gekoppelten Stellung dargestellt. Das Kupplungsstück 22 wird am Werkzeug 5 mittels einer Schraube 23 gesichert. Durch die Kopplung des mit dem Werkzeug 5 verbundenen Kupplungsstücks 22 mit der Spindel 13 wird gewährleistet, dass die von den beiden Hubantrieben 9, 18 bewirkte Hubbewegung auf das Werkzeug 5 übertragen wird.
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Ein Verriegelungsmechanismus 24 ist vorgesehen und dazu eingerichtet, das Kupplungsstück 22 und die Spindel 13 in ihrer miteinander gekoppelten Stellung lösbar zu verriegeln. 2 zeigt den Verriegelungsmechanismus 24 in vergrößerter Darstellung, und zwar in seiner verriegelten Stellung. Der Verriegelungsmechanismus 24 umfasst als Stellglied 25 einen im Inneren der Spindel 13 aufgenommenen Druckbolzen. Eine Druckfeder 26 sitzt auf einem Bund 27 des Stellglieds 25 und spannt das Stellglied 25 damit nach unten vor. Dies entspricht einer verriegelten Stellung des Verriegelungsmechanismus 24.
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An seinem unteren Ende weist das als Druckbolzen ausgebildete Stellglied 25 einen Konus 28 auf. Dieser Konus 28 steht in Kontakt mit Verriegelungselementen 29, die in radialer Richtung bezüglich der Längsachse der Spindel 13 bzw. des Stellglieds 25 bewegbar sind. In der vorliegenden Ausführungsform sind als Verriegelungselemente 29 drei oder vier gleichmäßig um den Konus 28 verteilt angeordnete Verriegelungskugeln 29 vorgesehen. Durch den mittels der Druckfeder 26 nach unten vorgespannten Druckbolzen 25 werden die Verriegelungselemente 29 nach außen gezwänkt. Dort geraten sie in eine Verriegelungsnut 30 am Kupplungsstück 22. Die Verriegelungselemente 29 liegen in der verriegelten Stellung an einer oberen Fläche der Verriegelungsnut 30 an. Dadurch können von der Spindel 13 auf die Verriegelungselemente 29 übertragene, nach oben gerichtete Zugkräfte auf die Verriegelungsnut 30, damit auf das Kupplungsstück 22 und so auf das Werkzeug 5 übertragen werden. Gleichzeit liegt die Spindel 13 mit einem Absatz 31 auf der Oberseite des Kupplungsstücks 22 auf, sodass sie in axialer Richtung nach unten gerichtete Kräfte auf das Kupplungsstück 22 und damit auf das Werkzeug 5 übertragen kann. Durch die von der Druckfeder 26 ausgeübte Vorspannung auf das Stellglied 25 ist der Verriegelungsmechanismus 24 selbsthemmend, da diese Vorspannung die Verriegelungselemente 29 in die Verriegelungsnut 30 vorspannt.
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3 zeigt den Verriegelungsmechanismus 24 in seiner entriegelten Stellung. Zum Entriegeln ist ein Übertragungsmechanismus 32 vorgesehen (siehe 1), der die Bewegung des zweiten Hubantriebs 18 auf das Stellglied 25 überträgt. Dieser Übertragungsmechanismus 32 umfasst als flexibles Übertragungselement 33 einen Bowdenzug, dessen eines Ende mit der Druckplatte 20 und dessen anderes Ende mit dem oberen Ende des Stellglieds 25 verbunden ist. Der Bowdenzug 33 ist in geeigneten Hülsen 34 im Maschinenrahmen 2 geführt. Er ist so umgelenkt, dass ein Absenken der Druckplatte 20 zu einem Anheben des Stellglieds 25 führt. Zur Kopplung des Bowdenzugs 33 mit dem Stellglied 25 ist ein beispielsweise kugelförmig oder zylinderförmig geformtes, verdicktes Ende 35 des Bowdenzugs 33 seitlich in eine dafür vorgesehene Aussparung am oberen Ende des Stellglieds 25 eingesetzt.
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Ein Evakuieren der Vakuummembran 21 und ein dadurch bewirktes Absenken der Druckplatte 20 werden mittels des Übertragungsmechanismus 32 auf das Stellglied 25 übertragen. Das Stellglied 25 wird durch den vom Bowdenzug 33 ausgeübten Zug gegen die Kraft der Druckfeder 26 nach oben gezogen. In dieser Stellung ist der Verriegelungsmechanismus 24 in 3 dargestellt. Das Stellglied 25 ist dabei so weit angehoben, dass der Konus 28 außer Eingriff mit den Verriegelungskugeln 29 gelangt. Ein O-Ring 36, der die Verriegelungskugeln 29 an der Spindel 13 festhält, bewegt die Verriegelungskugeln 29 nach innen. Dadurch – und bedingt durch die Schräge am oberen Ende des Verriegelungsnut 30 – gelangen die Verriegelungskugeln 29 außer Eingriff mit der Verriegelungsnut 30. Dadurch sind die Spindel 13 und das Kupplungsstück 22 voneinander entkoppelt, so dass sie nun in axialer Richtung voneinander getrennt werden können.
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4 zeigt den gesamten Spindelantrieb 11 zu dem in 3 dargestellten Zeitpunkt, in dem der Verriegelungsmechanismus 24 entriegelt wird. Zu erkennen ist hier, dass die Druckplatte 20 und die Zwischenplatte 19 nur einen minimalen Abstand voneinander haben, da sie durch Evakuieren der Vakuummembran 21 zueinander gezogen wurden.
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Sobald der Verriegelungsmechanismus 24 – wie in den 3 und 4 gezeigt – entriegelt ist, betätigt der Elektromotor 10 das Zahnrad 11 und mit ihm die Spindelmutter 12, um die Spindel 13 anzuheben. Wie in 5 gezeigt, führt dies zu einer Trennung der Spindel 13 vom Kupplungsstück 22, wobei die Spindel 13 nach oben abgehoben wird.
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Im nächsten Schritt wird – wie in 6 gezeigt – die Vakuummembran 21 wieder belüftet. Auf Grund ihrer Vorspannung hebt sich die Druckplatte 20 wieder nach oben von der Zwischenplatte 19 ab. Gemeinsam mit der Druckplatte 20 bewegt sich auch der gesamte erste Hubantrieb 9 insbesondere mit der Spindel 13 nach oben an. Dadurch wird der Abstand zwischen der Spindel 13 und dem Kupplungsstück 22 noch größer, so dass die Spindel 13 noch weniger eine Herausnahme des Werkzeugs 10 nach vorne behindert. Der Bediener kann eine Maschinenklappe oberhalb der Schublade öffnen und die Schublade 3 zusammen mit der Schalenaufnahme 4 und dem auf der Schublade 3 abgesetzten Werkzeug 5 nach vorne aus der Verpackungsmaschine 1 entnehmen. Eine Schienenführung für die Schublade 3 kann das Herausnehmen der Schublade 3 erleichtern.
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Der Bediener setzt anschließend ein neues Werkzeug 5 (bzw. eine neue Werkzeuggruppe 5) auf die Schublade 3 ab und fährt die Schublade 3 mit dem darauf abgesetzten Werkzeug 5 wieder in die Verpackungsmaschine 1 hinein. Das Schließen der Maschinenklappe durch den Bediener wird mittels eines Sensors erfasst. Sobald das Schließen der Maschinenklappe und das Erreichen der hinteren Position der Schublade 3 erfasst worden sind, gestattet eine darüber informierte Steuerung der Verpackungsmaschine 1 den automatischen Ablauf der weiteren Schritte des Werkzeugwechsels. Die Bestätigung durch einen geeigneten Sensor, dass sich die Schublade 3 in ihrer hintersten Position befindet, stellt sicher, dass das Kupplungsstück 22 am neuen Werkzeug 5 weitgehend mit der Spindel 13 ausgerichtet ist bzw. mit ihr fluchtet.
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Der Bereich zwischen der Spindel 13 und dem Kupplungsstück 22 zu diesem Zeitpunkt ist vergrößert in 7 dargestellt. Durch Evakuieren der Vakuummembran 21 wird der zweite Hubantrieb 18 betätigt. Dadurch erfolgt bereits ein gewisses Absenken des Spindelantriebs 11 mit der Spindel 13 in Richtung zum Kupplungsstück 22. Gleichzeitig sorgt der vom zweiten Hubantrieb 18 betätigte Übertragungsmechanismus 32 für einen Zug im Übertragungselement 33, der das Stellglied 25 nach oben zieht. Der Konus 28 am unteren Ende des Stellglieds 25 gerät damit außer Eingriff mit den Verriegelungselementen 29, so dass sich der Verriegelungsmechanismus 24 in 7 in seiner entriegelten Stellung befindet. Durch den O-Ring 36 werden die Verriegelungskugeln 29 an der Spindel 13 gehalten.
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Nun wird der Spindelantrieb 10 betätigt, um die Spindel 13 nach unten zu fahren. An ihrem unteren Ende weist die Spindel 13 eine Zentrierfläche 37 auf, insbesondere einen Zentrierkonus. Mit diesem Zentrierkonus 37 gelangt die Spindel 13 in eine die Verriegelungsnut 30 enthaltende Öffnung 38 am oberen Ende des Kupplungsstücks 22. Der Zentrierkonus 37 sorgt dafür, dass die Spindel 13 auch bei einem leichten Verkippen relativ zum Kupplungsstück 22 problemlos in die Öffnung 38 gelangt.
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An ihrem oberen Rand weist die Öffnung 38 im Kupplungsstück 22 eine Einlauffase 39 auf. Diese Einlauffase 39 zwingt die Verriegelungselemente 29 bei der Abwärtsbewegung der Spindel 13 nach innen, sofern sich die Verriegelungselemente 29 nicht ohnehin schon weit genug innen befinden sollten. Damit gelangen die Verriegelungselemente 29 in die Öffnung 38 hinein.
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Die Abwärtsbewegung der Spindel 13 endet, wenn sie mit ihrem Absatz 31 auf der Oberseite des Kupplungsstücks 22 aufliegt. Dieser Zustand ist in 8 dargestellt. Durch Belüften der Vakuummembran 21 wird nun die Druckplatte 20 angehoben. Dadurch entspannt sich der Bowdenzug 33. Auf Grund der Vorspannung durch die Druckfeder 26 bewegt sich das Stellglied 25 nach unten. Der Konus 28 am Stellglied 25 zwingt die Verriegelungselemente radial nach außen in die Verriegelungsnut 30 hinein. Damit befindet sich der Verriegelungsmechanismus 24 in seiner verriegelten Stellung, und das Kupplungsstück 22 ist fest mit der Spindel 13 verriegelt. Über den Absatz 31 bzw. über die Verriegelungskugeln 29 können nun Axialkräfte von der Spindel 13 auf das Kupplungsstück 22 übertragen werden, um die Hubbewegung des ersten und zweiten Hubantriebs 9, 18 in eine Hubbewegung des Werkzeugs 5 umzusetzen. Der Werkzeugwechsel ist damit abgeschlossen.
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Ausgehend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine 1 in vielfacher Hinsicht verändert werden. Bereits erläutert wurde, dass das erfindungsgemäße Konzept eines entkoppelbaren Spindelantriebs auch in Hubwerkzeugen anderer Verpackungsmaschinen eingesetzt werden kann. Denkbar ist auch eine kinematische Umkehr, bei der eine ortsfeste Spindel 13 eine Vertikalbewegung einer Spindelmutter 12 antreibt, und wobei diese bewegbare Spindelmutter 12 über ein Kupplungsstück 22 mit dem Werkzeug 5 koppelbar ist. Statt der Verriegelungskugeln können auch andere Verriegelungselemente 29 vorgesehen werden, beispielsweise radial bewegbare Schieber mit entsprechenden Kulissenflächen.
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Ein Ausschnitt aus einer zweiten Ausführungsform des Verriegelungsmechanismus 24 ist in 9a dargestellt. In der Draufsicht ist dort schematisch das untere Ende des Stellglieds 25 des Verriegelungsmechanismus 24 zu erkennen. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Stellglied 25 relativ zur Spindel 13 nicht in vertikaler Richtung beweglich, sondern drehbar. Das untere Ende des Stellglieds 25 weist ein Kulissenglied 40 mit vier Kulissenflächen 41 auf. Jede der Kulissenflächen 41 wirkt mit einem Verriegelungselement 29 zusammen, das zum Zentrum des Kulissenglieds 40 hin vorgespannt ist.
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9a zeigt den Verriegelungsmechanismus in der verriegelten Stellung. Das Stellglied 25 mit dem Kulissenglied 40 ist dabei so gedreht worden, dass die Verriegelungselemente 29 von den Kulissenflächen 41 nach außen gezwungen sind, um dort mit der Verriegelungsnut 30 in Eingriff zu gelangen.
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9b hingegen zeigt den Verriegelungsmechanismus in seiner entriegelten Stellung. Im Vergleich zu 9a ist dabei das Kulissenglied 40 um etwa 90° im Uhrzeigersinn gedreht worden. Die vorgespannten Verriegelungselemente 29 gleiten dabei an den Kulissenflächen 41 entlang in Richtung zum Zentrum des Stellglieds 25. Dabei geraten sie außer Eingriff mit der Verriegelungsnut 30.
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Die Rotation des Stellglieds 25 wird bewirkt, indem der Übertragungsmechanismus 32 außermittig am Stellglied 25 angreift und das Stellglied 25 zu einer Rotation antreibt, wenn der Bowdenzug 33 unter Zug gesetzt wird. Dies kann automatisch geschehen, indem der zweite Hubantrieb 18 automatisch durch die Verpackungsmaschine 1 angetrieben wird. Alternativ dazu wäre es in diesem Ausführungsbeispiel auch denkbar, das Stellglied 25 und damit den Verriegelungsmechanismus 24 manuell zu betätigen. Zu diesem Zweck könnte das Stellglied 25 beispielsweise mit einem Bedienrad gekoppelt sein, das auf der Außenseite der Verpackungsmaschine 1 von einem Bediener betätigt werden kann.
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Auch im zweiten Ausführungsbeispiel ist der Verriegelungsmechanismus 24 selbsthemmend. Zu diesem Zweck kann das Stellglied 25 durch eine Feder in die in 9a gezeigte, verriegelte Stellung vorgespannt sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008032306 A1 [0002, 0003, 0030, 0030]
