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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Greifen von vorzugsweise stehenden Artikeln wie Flaschen, Dosen, Behältern o. dgl. mit wenigstens einer Festhalteeinrichtung gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1.
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Vorrichtungen und Verfahren zum Greifen von stehenden Artikeln werden beispielsweise in der Getränkeindustrie verwendet, um leere oder befüllte Artikel wie z.B. Behälter oder Flaschen von einem Ort zu einem anderen Ort zu überführen. Hierbei handelt es sich um die sogenannte „Pick and Place“ – Vorrichtung bzw. Verfahren. Weiterhin sind Vorrichtungen bekannt, um befüllte und verschlossene Flaschen von einem Sammeltisch in einen Flaschenkasten oder in einen Karton umzusetzen. Bei diesen Vorrichtungen handelt es sich um sogenannte Ein- und Auspacker. Es ist aber auch möglich, solche Vorrichtungen dafür zu verwenden, dass leere Flaschen aus einem Flaschenkasten herausgenommen und auf einem Sammeltisch oder Förderer abgesetzt werden. Grundsätzlich werden diese Vorrichtungen dafür verwendet, um Behälter zu greifen und an einem gewünschten Ort wieder abzusetzen bzw. loszulassen.
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Eine besondere Art um Artikel vorzugsweise Getränkebehälter zu greifen ist mittels der Verwendung einer Greifvorrichtung, welche auch als Greiftulpe oder Packtulpe bekannt ist. Diese Greif- bzw. Packtulpen gibt es in zahlreichen verschiedenen Ausführungsformen und weisen unterschiedliche interne bzw. innenliegende Festhalteeinrichtungen auf. Die Festhalteeinrichtung kann beispielsweise aus einer flexiblen Manschette oder aus Greiffingern bzw. Greifzangen bestehen, die den Artikel insbesondere die Flaschen am oberen Flaschenhals bzw. an der Flaschenmündung greift.
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Beim Greifen des Artikels mit einer Festhalteeinrichtung, die eine flexible Manschette aufweist, wird die Manschette zum Greifen des Artikels aufgeblasen. Die aufgeblasene Manschette legt sich dabei um den in der Greiftulpe befindlichen Flaschenhals des Artikels. Diese pneumatische Greifvorrichtung ist allerdings verschleißanfällig, da die Manschette leicht mit Kronkorken, Schraubverschlüssen oder Scherben beschädigt werden kann und somit eher unzuverlässig arbeitet. Des Weiteren wird mit dieser Vorrichtung ein enormer Luftdruck verbraucht.
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Mechanisch- pneumatische Greiftulpen besitzen ebenfalls eine Manschette, die jedoch im Gegensatz zu der aufgeblasenen Manschette robuster ist. Die hülsenförmig ausgeführte Manschette wird in Achsrichtung pneumatisch durch einen Kolben gestaucht. Dadurch verformt sie sich, legt sich an die Kontur des Flaschenhalses an und greift so den Artikel oder Behälter. Greiftulpen dieser Art sind weniger verschleißanfällig, allerdings ist der Druckluftverbrauch dennoch enorm.
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Unter anderem gibt es auch mechanische Greiftulpen, die die Behälter oder Flaschen an dem Flaschenhals bzw. an der Flaschenmündung greifen. Hierfür weist die Greiftulpe sogenannte Greiffinger oder Greifzangen auf, die durch einen Kolben betätigt werden. Bei dieser Ausführung ist keine Manschette notwendig, allerdings kann auf den Luftdruck zur Betätigung der Vorrichtung nicht verzichtet werden.
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Aus der
DE 11 54 035 ist ein Flaschengreifer bekannt, dessen Greifer- oder Zentrierglocke senkrecht verschiebbar und an einer Greiferplatte gelagerten Halter angebracht ist. Die Greiferbetätigung wird pneumatisch mittels einer Luftzufuhr ausgelöst.
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Die
DE 1 586 011 beschreibt einen Tulpengreifer für Flaschenpacker. Dieser Tulpengreifer weist eine Greifvorrichtung auf, die mit einer elastischen Manschette versehen ist. Diese Manschette wird durch eingeleitete Druckluft zusammengestaucht und greift somit die Flaschen.
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Aus der
DE 296 22 579 U1 ist eine Greiftulpe für Flaschen oder dgl. bekannt, die eine elastische Membrane als Außengreiforgan aufweist. Dieses Außengreiforgan kann die Flaschen reibschlüssig erfassen und wird ebenfalls, wie aus dem Stand der Technik bekannt, mittels Druckluft aktiviert.
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Die
EP 0 574 832 beschreibt einen Gefässgreifer, insbesondere Flaschengreifer der an einem Greiferkopf wenigstens zwei um eine Achse des Greiferkopfes verteilt angeordnete Greiferfinger besitzt. Diese sind zum Greifen und Festhalten eines Behälters mit Greifflächen aus einem inaktiven Zustand in einen aktiven Zustand schwenkbar. Zur Betätigung der Greiffinger findet allerdings ein durch Druckluft gesteuertes Betätigungselement, welches aus dauerelastischem Material besteht, Verwendung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die keine externe Energiequelle zum Greifen von Artikeln benötigt und zudem eine zuverlässige Betätigungsmöglichkeit gibt, bei der sich keine Fehlbedienung während des Greifens und/oder Loslassen der Artikeln ergibt.
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Die obige Aufgabe wird durch den Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden durch die Unteransprüche beschrieben. Zur Lösung der genannten Aufgabe schlägt die Erfindung eine Vorrichtung zum form- und/oder kraftschlüssigen Greifen von vorzugsweise stehenden Artikeln wie Flaschen, Dosen, Behältern o. dgl. mittels wenigstens einer Festhalteeinrichtung vor. Die Festhalteeinrichtung weist eine Betätigungseinrichtung auf, die wenigstens ein beweglich angeordnetes Stellglied umfasst, das durch Federkraft in eine definierte Richtung vorgespannt ist. Weiterhin wirkt die Festhalteeinrichtung mit der Betätigungseinrichtung derart zusammen, dass sie durch deren Betätigung zumindest zwischen einem ersten mechanisch stabilen Zustand, bei welchem die Festhalteeinrichtung die Artikel greift, und einem weiteren oder zweiten mechanisch stabilen Zustand, bei welchem die Festhalteeinrichtung die Artikel nicht greift, überführt werden bzw. dass zwischen diesen Zuständen hin- und hergewechselt werden kann. Die Betätigungseinrichtung und die Festhalteeinrichtung für die Artikel wirken erfindungsgemäß in einer Art zusammen, dass mit jeweils aufeinander folgenden Betätigungen der Betätigungseinrichtung zwischen den wenigstens zwei mechanisch stabilen Zuständen der Festhalteeinrichtung gewechselt werden kann. Dabei ist eine auf die Betätigungseinrichtung einwirkende Bewegungskomponente und/oder -richtung bei jeweils aufeinander folgenden Betätigungen zumindest einleitend gleich. Damit ist gemeint, dass die Betätigung zum Wechsel zwischen den mechanisch stabilen Zuständen im Wesentlichen in dieselbe Richtung erfolgt, womit die erfindungsgemäße Vorrichtung einer bistabilen Schalteinrichtung ähnelt, bei der durch wiederholte gleichartige Betätigungen in dieselbe Richtung zwischen den beiden Schaltzuständen gewechselt wird. Diese bistabile Schalteinrichtung weist den besonderen Vorteil auf, dass in keinem der stabilen Anschlagzustände eine Haltekraft zur Aufrechterhaltung des Zustandes („Lösen“ oder „Festhalten“ der Artikel) erforderlich ist. Nach der Überführung der Festhalteeinrichtung in einen der wenigstens zwei stabilen mechanischen Zustände mittels der Betätigungseinrichtung werden diese Zustände selbsttätig beibehalten, ohne dass es hierzu weiterer Aktivierungskräfte bedarf.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung können gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante die Festhalteeinrichtung und die Betätigungseinrichtung einen bistabilen Mechanismus bilden, der durch wiederholte gleichartige Betätigungen zwischen zwei mechanisch stabilen Zuständen wechselt. Die Bewegungskomponente und/oder Bewegungsrichtung der Betätigungseinrichtung verläuft zumindest einleitend parallel zur Bewegungsrichtung der Festhalteeinrichtung zwischen ihren wenigstens zwei mechanisch stabilen Zuständen, womit eine gleichartige Betätigung für jeden Wechsel zwischen den mechanisch stabilen Zuständen definiert ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung folgt die Bewegungskomponente und/oder Bewegungsrichtung einer Steuerkurve, die wenigstens eine Schleife und/oder zwei abschnittweise getrennte Bahnabschnitte aufweist. Die Steuerkurve kann insbesondere eine herzförmige Kontur aufweisen, wodurch sich der bistabile Charakter der Betätigungseinrichtung herstellen lässt. Vorzugsweise umfasst die Betätigungseinrichtung wenigstens ein Stellglied, das mit der Steuerkurve zur Definition der wenigstens zwei mechanisch stabilen Zustände der Festhalteeinrichtung zusammenwirkt. So kann der Betätigungseinrichtung eine mechanische Steuerkurve zugeordnet sein, welche in Form einer herzförmigen Steuerkurve ausgebildet ist. Die Steuerkurve weist bspw. eine Nutenform oder Kulissenform auf, in der ein Stift, Gleitstück, Abnehmer o. dgl. entlang gleitet, so dass bei jedem Wechsel zwischen den beiden stabilen Zuständen eine der beiden getrennten Führungsbahnabschnitte durchlaufen werden muss, während die Endpositionen der Führungsbahn oder Steuerkurve jeweils einen gemeinsamen Rastpunkt für das Gleitstück oder den Abnehmer definieren. Die Funktionsweise der Betätigungseinrichtung ähnelt auf diese Weise einem an sich bekannten Kugelschreiberprinzip.
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Die Festhalteeinrichtung kann insbesondere durch wenigstens eine Greiftulpe gebildet sein. Die Greiftulpe kann bspw. Greifmittel umfassen, die als flexible Manschette oder als Greifzangen zum Greifen der Artikel ausgestaltet sind. Hierbei kann die Betätigungseinrichtung, insbesondere das Stellglied, einen Teil der Greiftulpe bilden. Die Greiftulpe kann somit im ersten mechanisch stabilen Zustand einen Artikel greifen und fixieren, während sie im zweiten mechanisch stabilen Zustand den Artikel freigibt. Die Steuerung der Greiftulpe erfolgt in der beschriebenen Weise mittels der Betätigungseinrichtung, die bspw. über ein mechanisches, hydraulisches, elektromotorisches, elektromagnetisches oder anders betätigbares Stellglied verfügen kann.
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Grundsätzlich lässt sich die vorliegende Erfindung auch durch ein Verfahren zum Greifen von vorzugsweise stehenden Artikeln, wie z.B. Flaschen, Dosen, Behälter oder dergleichen, charakterisieren, bei dem die Artikel mittels wenigstens einer Festhalteeinrichtung kraft- und/oder formschlüssig gegriffen werden. Die Festhalteeinrichtung ist dabei mit einer Betätigungseinrichtung, welche ein beweglich angeordnetes Stellglied und eine Feder zur Vorspannung des Stellgliedes in eine definierte Richtung umfasst, gekoppelt. Die Festhalteeinrichtung wird mittels der Betätigungseinrichtung in mindestens einen mechanisch stabilen Zustand überführt, in dem die Festhalteeinrichtung die Artikel greift. Mittels derselben Betätigungseinrichtung kann die Festhalteeinrichtung in mindestens einen weiteren mechanisch stabilen Zustand überführt werden, bei welchem die Festhalteeinrichtung die Artikel nicht greift. Mit jeder Betätigung der Betätigungseinrichtung wird abwechselnd der Zustand der Festhalteeinrichtung gewechselt, wobei die Bewegungskomponente bei jeder Betätigung zumindest einleitend gleich ist.
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Die mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu handhabenden, zu greifenden und/oder umzusetzenden Artikel kommen meist auf einem Transportband in geordneter Formation an, werden mit der Festhalteeinrichtung gegriffen und umgesetzt. Hierbei können wahlweise eine Mehrzahl oder Vielzahl gleichartiger Festhalteeinrichtungen parallel gesteuert werden, um damit eine Artikelformation gleichzeitig greifen zu können. Eine weitere Möglichkeit der Umsetzung kann darin bestehen, die Artikel aus Aufbewahrungsbehältnissen wie bspw. Kästen oder Kartons zu entnehmen und auf ein Transportband umzusetzen. Unabhängig von der Art der Umsetzung der Artikel müssen diese sicher von der Festhalteeinrichtung gegriffen werden; dies geschieht, wenn die Artikel kraftschlüssig mit der Festhalteeinrichtung geklemmt werden und/oder wenn die Artikel formschlüssig mit der Festhalteeinrichtung gehalten werden. Um die Artikel greifen bzw. auch wieder zum gewünschten Zeitpunkt und/oder an einem anderen Ort loslassen zu können, kommt es auf die oben bereits erwähnten stabilen Zustände der Festhalteeinrichtung an. Mit der Betätigung des Stellgliedes über die Betätigungseinrichtung wird die Festhalteeinrichtung in den jeweils benötigten Zustand überführt, um entweder den Artikel greifen oder loslassen zu können. Das Stellglied kann hierzu insbesondere mit einer Federeinrichtung oder Spanneinrichtung vorgespannt sein, so dass bei jedem erreichten Zustand, der keine aktive Betätigung oder Haltekraft erfordert, von einem stabilen Zustand ausgegangen werden kann. Die definierte Bewegungs- oder Stellrichtung des Stellgliedes verläuft normalerweise parallel zur Längserstreckungsrichtung der aufgenommenen und gehandhabten Artikel. Mit der Aktivierung oder Betätigung der Betätigungseinrichtung kann der Zustand der Festhalteeinrichtung jeweils geändert werden, typischerweise von einem ersten stabilen Zustand in einen zweiten stabilen Zustand, was der erwähnten bistabilen Schalteinrichtung entspricht. Hierzu ist die Bewegungskomponente der Betätigungseinrichtung bei jeder Betätigung zumindest einleitend gleich.
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Die Bewegungskomponente oder Betätigungsrichtung wirkt gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante mit einer Steuerkurve zusammen, die insbesondere als herzförmige Steuerkurve ausgebildet sein kann. Weiterhin ist der Betätigungseinrichtung, insbesondere dem Stellglied, eine mechanische Steuerkurve zugeordnet, welche in Form einer herzförmigen Steuerkurve ausgebildet ist. Diese herzförmige Steuerkurve umfasst eine definierte Nutenform oder Kulissenform. In dieser Nut oder Kulisse wird ein Verriegelungselement geführt, welches mit der Betätigungseinrichtung wirkverbunden ist, so dass die jeweiligen Zustände zum Greifen oder Loslassen der Artikel realisierbar sind.
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Mit einer derartigen Ausgestaltung der Steuerkurve kann das Stellglied gezwungen werden, eine vorgegebene Richtung bzw. Bewegungsbahn zu verfolgen. Die Steuerkurve ist vorzugweise an einem Rastelement angeordnet, welches einen Teil des Stellgliedes darstellt. Dieses Rastelement bringt das Stellglied über eine derartige Steuerkurve in zwei Rastpositionen. Die Rastpositionen definieren eine Entriegelungsposition sowie eine Verriegelungsposition des Stellgliedes. Bei der Verriegelungsposition des Stellgliedes überführt dieses die Festhalteeinrichtung in einen mechanisch stabilen Zustand, so dass die Festhalteeinrichtung, welches Greifelemente umfasst, aktiviert wird. Die Aktivierung der Greifelemente führt zu einem Greifen der Artikel. Bei der Entriegelungsposition des Stellgliedes werden die Greifelemente wieder in die Ausgangsstellung überführt, so dass die gegriffenen Artikel losgelassen werden. Das Stellglied wird in die Entriegelungsposition über die Betätigung der Betätigungseinrichtung gebracht, so dass das Rastelement des Stellgliedes von der Verriegelungsposition gelöst wird. Die Positionen zur Entriegelung oder zur Verriegelung bzw. die Zustände zum Greifen oder Loslassen der Artikel werden mittels mechanischer Kraftübertragung, bspw. mit Druck oder Zug auf die Betätigungseinrichtung, ausgelöst. Mit einer solchen Kraftübertragung wird keine Haltekraft benötigt, wie bspw. eine im Stand der Technik notwenige Druckluft. Allerdings kann es sinnvoll sein, die Druckluft zur Ansteuerung mehrerer Festhalteeinrichtungen einzusetzen.
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Die Funktionsweise der Betätigungseinrichtung kann mit dem sog. Kugelschreiberprinzip charakterisiert werden. Mit Hilfe des Verriegelungselements, welches in der herzförmigen Steuerkurve gelagert und geführt wird, wird die Festhalteeinrichtung in einen aktiven Zustand gebracht, in dem die Artikel gegriffen werden können bzw. in einen inaktiven Zustand, in dem die Artikel losgelassen werden. Die Festhalteeinrichtung kann insbesondere als Greiftulpe ausgestaltet sein. Solche Greiftulpen werden über die Flaschenhälse gestülpt und können die Artikel bzw. Flaschen greifen. Zum Greifen der Artikel umfassen die Greiftulpen Greifmittel, die bspw. als flexible Manschetten oder Greifzangen, die elastische oder feste Materialeigenschaften besitzen, ausgestaltet sind. Um das Greifen von Artikeln mit solchen Greifmitteln zu ermöglichen, ist die Festhalteeinrichtung mit der Betätigungseinrichtung wirkverbunden, so dass bei Betätigung der Betätigungseinrichtung das Stellglied einen Kolben o. dgl., der in der Greiftulpe integriert ist und mit den Greifmitteln wirkverbunden ist, betätigt, der die Greifmittel bewegt. In einer vorteilhaften Ausführungsvariante sind die Betätigungseinrichtungen jeweils im Gehäuse der Greiftulpen integriert.
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Um die vorzugsweise stehenden Artikel wie z.B. Flaschen, Dosen o. dgl. greifen zu können, werden die Greiftulpen vorzugsweise vertikal von oben an die Artikel bzw. Flaschen herangeführt und über den Flaschenhals gestülpt. Es können mit einer derartigen Vorrichtung mehrere Greiftulpen, die an einem Greifkopf hängen, angesteuert werden. Weiterhin können auch mehrere Greifköpfe angesteuert werden, die an einer Greifkopfaufhängung angebracht sind. Dieser Zusammenbau von Greiftulpen und Greifköpfen wird auch als Garnitur bzw. Greifkopfgarnitur bezeichnet.
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Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung oder das erfindungsgemäße Verfahren ausgestaltet sein können und stellen keine abschließende Begrenzung dar.
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1 zeigt eine schematische Ansicht einer Handhabungs- und/oder Packmaschine.
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2a zeigt eine Greiftulpe in einer Seitenansicht.
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2b zeigt einen Längsschnitt A-A durch die Greiftulpe entlang der Schnittlinie A-A aus 2a.
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3 zeigt einen Längsschnitt einer Betätigungseinrichtung.
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4 zeigt eine schematische Ansicht eines Stellgliedes.
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5a und 5b zeigen einen Längsschnitt durch eine Greiftulpe, die als Greifmittel eine elastische Manschette umfasst.
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5c und 5d zeigen einen Längsschnitt durch eine Greiftulpe, bei der die Betätigungseinrichtung integriert ist und als Greifmittel eine elastische Manschette umfasst.
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6a zeigt eine Greiftulpe mit integrierter Betätigungseinrichtung.
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6b zeigt einen Längsschnitt B-B durch die Greiftulpe entlang der Schnittline B-B aus 6a.
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7 zeigt eine weitere Ausführungsvariante einer Greiftulpe im Längsschnitt.
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Die schematische Ansicht der 1 zeigt eine Handhabungs- und/oder Packmaschine 10 für Artikel 12, insbesondere für Getränkebehälter 14 oder Flaschen. Um die Getränkebehälter 14 oder Artikel 12 verpacken zu können, werden diese zunächst auf einen Maschinentisch 16 befördert und von dort mit einer Greifvorrichtung 18 gegriffen und in Leergebinde oder Kästen 20 abgesetzt. Die Handhabungs- und/oder Packmaschine 10 kann auch die Getränkebehälter 14 aus den ankommenden Kästen 20 entnehmen und auf den Behälter- oder Maschinentisch 16 abstellen. Die Greifvorrichtung 18 der 1 weist insgesamt fünf Greifköpfe 22 auf, an denen mehrere Festhalteeinrichtungen 24 in Gestalt sog. Greiftulpen 26 angebracht sind. Die Greifköpfe 22 mit den Greiftulpen 26 bzw. den Festhalteeinrichtungen 24 bilden zusammen eine sogenannte Garnitur bzw. Greifkopfgarnitur 28. Die Greiftulpen 26 greifen die Getränkebehälter 14 an deren oberem Hals- oder Kopfbereich und setzen diese bspw. in bereitstehende Leergebinde oder Getränkekästen 20 ein oder entnehmen diese von dort. Jeder Greifkopf 22 weist eine separate Ansteuerung auf und kann die Greiftulpen 26 einzeln ansteuern. Die gesamte Greifvorrichtung 18 ist an einer Hubsäule 30 angebracht und wird von dort aus angesteuert.
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Die schematische Seitenansicht der 2a zeigt eine Ausführungsvariante einer Festhalteinrichtung 24 in Gestalt einer Greiftulpe 26. Diese Greiftulpe 26 besitzt ein Gehäuse 32 mit einem mechanisch robusten Außenmantel 34. Die in der Schnittansicht der 2b erkennbaren Komponenten der Festhalteeinrichtung 24, die das Greifen der Getränkebehälter 14 ermöglichen, sind innenliegend in der Greiftulpe 26 angebracht und damit von deren Gehäuse 32 vor Verunreinigungen und mechanischen Beschädigungen weitgehend geschützt. Die Greiftulpe 26 wird über eine Betätigungseinrichtung 36, die über einen Adapter 38 am oberen Teil der Greiftulpe 26 angebracht ist, gekoppelt. Der Adapter 38 dient dabei lediglich als Verbindungselement zwischen der Betätigungseinrichtung 36 und der Greiftulpe 26. Der untere Teil der Greiftulpe 26 weist eine glockenartige, annähernd runde Öffnung 40 auf, die über einen Flaschenhals 42 einer Flasche oder Mündungsbereich 44 eines Getränkebehälters 14 gestülpt werden kann, wobei der Getränkebehälter 14 typischerweise durch Fixierung der Greiftulpe 26 am Mündungsbereich 44 gegriffen wird. Wahlweise kann die Greiftulpe 26 am Gewindeabschnitt des Mündungsbereichs 44 oder an einem sog. Tragring 46 ansetzen und den Getränkebehälter 14 greifen, halten, hochheben, umsetzen etc.
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Die Darstellung der 2b zeigt einen Längsschnitt A-A durch die Greiftulpe 26 entlang einer Schnittlinie A-A aus der 2a. In dieser Ansicht ist der Innenaufbau der Greiftulpe 26 sowie der Betätigungseinrichtung 36 erkennbar. Die Betätigungseinrichtung 36 umfasst ein stempelartiges Stellglied 48, welches durch eine in 3 erkennbare Feder 70 vorgespannt und in eine definierte Richtung entsprechend des Richtungspfeils 50 beweglich angeordnet ist. In der Darstellung der 2b spannt die Feder 70 (vgl. 3) das Stellglied 48 vor, dass es sich in nach oben ausgefahrener Stellung in seiner Ruhelage befindet und in Pfeilrichtung 50 nach unten gegen die Kraft der Rückstellfeder 62 betätigbar ist.
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Die Betätigungseinrichtung 36 steuert die in der Greiftulpe 26 angebrachten Greifmittel 52. Die Greifmittel 52 sind am unteren Teil der Greiftulpe 26 angeordnet, so dass ein Greifen und Halten der Getränkebehälter 14 durch Überstülpen der Öffnung 40 über den Mündungsbereich 44 und durch Aktivierung der Greifmittel 52 ermöglicht ist. Durch Betätigung, insbesondere durch Drücken der Betätigungseinrichtung 36, wird das Stellglied 48 in Pfeilrichtung 50 gegen die Rückstellkraft der Feder 62 nach unten bewegt. Mit dieser Stellbewegung des Stellgliedes 48 wird ein Kolben 54, der in der Greiftulpe 26 integriert ist und mit den Greifmitteln 52 in Wirkverbindung steht, nach unten bewegt. Durch diese Abwärtsbewegung des Kolbens 54 führt das Greifmittel 52 eine Greifbewegung aus. Diese Greifbewegung ist möglich, da die Greifzangen 56 der Greifmittel 52 in einer Zwangsführung 58 mit dem Kolben 54 gekoppelt sind. Die Greifzangen 56 bewegen sich in Richtung der Längsachse 60 (vgl. 2a) der Greiftulpe 26, bis diese an den Tragring 46 oder an den Flaschenhals 42 des Getränkebehälters 14 anstehen und diesen greifen können.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das die Bewegungsführung des Stellgliedes 48, das mit dem Kolben 54 zusammenwirkt, so konstruiert, dass nach einmaligem Drücken nach unten, d. h. durch Drücken der Betätigungseinrichtung 36, der Stempel 64 in einer aktivierten Lage (vgl. 3) verbleibt, in der der Kolben 54 nach unten gedrückt ist. Auf diese Weise bleiben auch die Greifzangen 56 in ihrer den Getränkebehälter 14 fixierenden aktivierten Lage, ohne dass die Betätigungseinrichtung 36 hierzu gedrückt bleiben muss. Die Betätigungseinrichtung 36 kann vielmehr gelöst werden, ohne dass der Kolben 54 aus seiner erreichten Arretierungslage bewegt und die Greifmittel 52 gelöst werden. Durch eine erneute Betätigung der Betätigungseinrichtung 36 wird wiederum das Stellglied 48 mit seinem Stempel 64 auf den Kolben 54 in Pfeilrichtung 50 nach unten gedrückt, wodurch der Kolben 54 in eine kurze Abwärtsbewegung gedrückt wird und anschließend durch die unterstützende Rückstellkraft einer Rückstellfeder 62 nach oben in seine Ausgangslage zurückbewegt wird. Sobald der Kolben 54 in seine Ausgangslage zurück geht, werden gleichzeitig die Greifmittel 52 bewegt, wodurch die Greifzangen 56 den Getränkebehälter 14 wieder loslassen.
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Der Längsschnitt der 3 verdeutlicht den Aufbau und die Komponenten der Betätigungseinrichtung 36 sowie des Stellgliedes 48 mit dem auf den Kolben 54 (vgl. 2b) einwirkenden Stempel 64. Die Betätigungseinrichtung 36 umfasst einen Druckkopf 66 und eine Hülse 68, in der das Stellglied 48 mit der vorgespannten Feder 70 gelagert ist. An der Außenseite der Hülse 68 ist ein Außengewinde 72 angeordnet, damit die Betätigungseinrichtung 36 mit dem Adapter 38 (vgl. 2a) verschraubt werden kann. Die Hülse 68 weist zudem eine Durchgangsbohrung 74 auf, in der der Stempel 64 des Stellgliedes 48 mit der vorgespannte Feder 70 gelagert ist. Weiterhin ist eine Ringnut 76 im oberen Bereich der Innenmantelfläche der Durchgangsbohrung 74 der Hülse 68 vorgesehen, in der ein Gleitgegenstand geführt ist, der in Umfangsrichtung der Ringnut 76 beweglich ist, nicht aber entlang der Längserstreckungsrichtung der Hülse 68. Der Gleitgegenstand ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch eine Kugel 78 gebildet. Diese Kugel 78 wird in einer Aussparung 80 (vgl. 4) bewegt, die in einem Rastelement 82 am Stellglied 48 eingebettet bzw. eingeformt ist.
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Die schematische Darstellung der 4 zeigt den Stempel 64 des Stellgliedes 48 mitsamt dem angeordneten Rastelement 82. Das Rastelement 82 ist an der Oberseite des Stellgliedes 48, oberhalb des Stempels 64, vorgesehen und weist einen etwas größeren Durchmesser auf als der Stempel 64. Die Aussparung 80 im Rastelement 82, in der die Kugel 78 (vgl. 3) bei einer Bewegung der Betätigungseinrichtung 36 entlang einer Bewegungsbahn der Aussparung 80 gleiten kann, bildet eine Steuerkurve 81 und ist als herzförmige Kulisse ausgebildet. In dieser herzförmigen Kulisse wird die Kugel 78 somit geführt, wodurch gewünschte Rastfunktionen des Stellgliedes 48 definiert werden können. Es gibt zwei Rastfunktionen des Stellgliedes 48, die jeweils einen mechanisch stabilen Zustand der Festhalteeinrichtung 24 (vgl. 2a) gewährleisten.
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Die jeweilige Rastfunktion wird durch Drücken des Druckkopfes 66 (vgl. 3) ausgelöst, der mit dem Stellglied 48 verbunden ist, so dass das Stellglied 48 eine seiner wenigstens zwei mechanisch stabilen Positionen einnehmen kann. Die Position des Stellgliedes 48 wird mit der im Rastelement 82 eingebetteten Steuerkurve 81 ausgeführt. Die Kugel 78 (vgl. 3) fährt die Hälfte der als Kulisse ausgebildeten herzförmigen Aussparung 80 aus und verrastet dadurch das Stellglied 48. Die durch die mit der Aussparung 80 zusammenwirkenden Kugel 78 gebildete Verriegelungsmechanik definiert die Entriegelungsposition sowie die Verriegelungsposition des Stellgliedes 48. Das Verriegeln bzw. Entriegeln erfolgt durch Betätigung des Druckknopfes 66 (vgl. 3) und des damit gekoppelten Stellgliedes 48 in einer einzigen Richtung 50.
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Die 5a und 5b zeigen jeweils einen Längsschnitt einer weiteren Variante einer Greiftulpe 26, die als Greifmittel 52 eine elastische Greifmanschette 84 aufweist. Die topfartig gestaltete elastische Greifmanschette 84 setzt sich aus einem zylindrischen Abschnitt mit einer nach oben weisenden Bodenfläche 90 zusammen, wobei eine zylindrische Mantelfläche der Greifmanschette 84 in nahezu gleichmäßigen Abständen parallel zur Längsachse 60 der Greiftulpe 26 Aussparungen 86 aufweist, durch welche Stege 87 einer Platte 88 hindurchgreifen, mit denen diese Platte 88 im Innenraum der Greiftulpe 26 verankert ist. Der unterhalb der Stege 87 liegende Teil des zylindrischen Abschnittes der Greifmanschette 84 bildet die Greifzangen 56 der Greiftulpe 26, mit denen ein Getränkebehälter 14 an dessen Mündungsbereich 44 gegriffen werden kann. Wie die 5a und 5b verdeutlichen, wird die Greifmanschette 84 über ihre gesamte Länge vom Außenmantel 34 der Greiftulpe 26 umfasst und bildet somit eine Einheit mit dieser.
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Bei dieser Ausführungsform der Greiftulpe 26 steuert ebenfalls die Betätigungseinrichtung 36 die in der Greiftulpe 26 angebrachten Greifmittel 52 in Gestalt der Greifzangen 56, die Teil der Greifmanschette 84 sind. Die Greifmittel 52 sind am unteren Teil der Greiftulpe 26 angeordnet, so dass ein Greifen und Halten der Getränkebehälter 14 durch Überstülpen der Öffnung 40 über den Mündungsbereich 44 und durch Aktivierung der Greifmittel 52 möglich ist.
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Durch Betätigung, insbesondere durch Drücken der Betätigungseinrichtung 36, wird der Stempel 64 des Stellglieds 48 in Pfeilrichtung 50 gegen die Rückstellkraft der Feder 62 nach unten bewegt. Mit dieser Stellbewegung des Stempels 64 wird die nach oben weisende Bodenfläche 90 der topfartigen elastischen Greifmanschette 84, die in der Greiftulpe 26 integriert ist und die Greifmittel 52 bildet, nach unten bewegt. Nach dem Drücken der Betätigungseinrichtung 36 verbleibt der Stempel 64 in einer aktivierten Lage (vgl. 3) und die Greifzangen 56 der Greifmanschette 84 führen durch diese Abwärtsbewegung eine Greifbewegung aus, indem sie nach unten und aufeinander zu bewegt werden. Diese Greifbewegung ist möglich, da die Greifzangen 56 der Greifmittel 52 in dieser Ausführungsform in einer Zwangsführung 58 geführt werden. Die Zwangsführung wird einerseits durch die Koppelung der Greifzangen 56 mit dem Stempel 64 und andererseits durch das Zusammenwirken der gekrümmten Außenseiten der unteren Abschnitte der Greifzangen 56 gebildet, die in einem entsprechend gekrümmten, sich nach unten verjüngenden Ringabschnitt der Innenmantelfläche des Greiftulpengehäuses 32 gleiten können, die dies in den 5a und 5b deutlich erkennbar ist. Die Greifzangen 56 bewegen sich in Richtung der Längsachse 60 der Greiftulpe 26, bis diese an den Tragring 46 oder an den Flaschenhals 42 des Getränkebehälters 14 anstehen und diesen greifen können.
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Die 5b zeigt die Längsschnittdarstellung der 5a in einer perspektivischen Ansicht. In etwa halber Höhe der Greifmanschette 84 ist die feststehende Platte 88 angeordnet, die Ausschnitte 89 umfasst, in denen die elastischen Greifzangen 56 der Greifmanschette 84 geführt werden. Zwischen der Anordnung der Platte 88 und der Bodenfläche 90 der Greifmanschette 84 ist die Rückstellfeder 62 angeordnet. Mit der Stauchung der Feder 62 wird der Verschiebeweg bzw. die Greifbewegung der Greifmanschette 84 definiert.
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Die übrige Funktion dieser Ausführungsform entspricht weitgehend der zuvor beschriebenen Ausführungsvariante der 2a und 2b. Ein Unterschied besteht lediglich in der Gestaltung der Greifmittel 52. Die Betätigungseinrichtung 36 kann wahlweise entsprechend 2 mittels eines Adapters 38 an der Greiftulpe 26 angebracht sein oder entsprechend 5a und 5b direkt mit der Greiftulpe 26 verbunden sein.
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Eine weitere Ausführungsform einer Greiftulpe 26 zeigen die Längsschnittdarstellungen der 5c und 5d. Bei dieser Variante ist die Steuerkurve 81 in der Betätigungseinrichtung 36 eingebracht. Die übrige Funktion dieser Ausführungsform entspricht weitgehend der zuvor beschriebenen Ausführungsvariante der 5a und 5b.
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Die 6 zeigt in zwei Darstellungen (6a und 6b) eine weitere Variante einer Greiftulpe 26, bei der die Festhalteeinrichtung 24 nicht durch eine oberhalb des Gehäuses 32 angeordnete externe Betätigungseinrichtung aktiviert und deaktiviert wird, sondern durch einen innerhalb des Gehäuses 32 und konzentrisch zu den Greifmitteln 52 angeordneten Betätigungsstempel 92, der über Gestängeverbindungen 94 mit einer elastisch verformbaren Manschette 84 in Wirkverbindung steht. Die 6a zeigt die Greiftulpe 26 von einer schematischen Seitenansicht. Die 6b zeigt einen Längsschnitt B-B der Greiftulpe 26 entlang einer Schnittlinie B-B aus der 6a. In dieser Ansicht ist der Innenaufbau der Greiftulpe 26 sowie ihr Betätigungsmechanismus mit dem zentral und konzentrisch zur Manschette 84 angeordneten Betätigungsstempel 92 dargestellt. Der Betätigungsstempel 92 umfasst ebenfalls ein Stellglied 48, das in einer Strebe 96 des Gehäuses 32 verankert ist und an seiner Oberseite eine Koppelung 97 zu den Gestängeverbindungen 94 aufweist, die mit dem Greifmittel 52 der Festhalteeinrichtung 24 gekoppelt sind, um ein Greifen von Artikeln zu ermöglichen. Das Greifen der Artikel wird dadurch ausgelöst, dass die Greiftulpe 26 auf die Oberseite bzw. den Mündungsbereich der Artikel (nicht dargestellt) aufgesetzt und aufgedrückt wird, wodurch der Betätigungsstempel 92 über das in zwei Stellungen verrastbare Stellglied 48 die Gestängeverbindungen 94 nach unten auf eine Ringhülse 98 drückt, die wiederum für ein Komprimieren oder Entspannen der Manschette 84 sorgt, so dass diese je nach eingestellter Rastposition geöffnet oder geschlossen werden kann. Die komprimierte und dadurch verriegelte Manschette 84 kann durch nochmaliges Drücken der Greiftulpe 26 von oben auf den Artikel wieder geöffnet werden, weil dadurch das Stellglied 48 in seine zweite mechanisch stabile Rastposition überführt wird. D. h. durch mehrfaches Aufsetzen der Greiftulpe 26 auf den Artikel können die Greifmittel 52 zum Greifen bzw. Loslassen der Artikel aktiviert werden.
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Die schematische Längsschnittdarstellung der 7 zeigt eine weitere Ausführungsvariante einer Greiftulpe 26, bei der wie bei der in 6 gezeigten Variante ein zwischen den Greifzangen 56 angeordneter Betätigungsstempel 92 vorgesehen ist, der mit einem oberen Steuerkegel 100 gekoppelt ist. Mit dessen kegelförmiger Steuerfläche 104 werden die Schwenkbewegungen von schwenkbaren Greifzangen 56 gesteuert, die jeweils um Schwenkachsen 102 beweglich in der Greiftulpe 26 gelagert sind. Wird der Steuerkegel 100 durch den mit dem Rastmittel versehenen Betätigungsstempel 92 nach oben bewegt, werden die oberhalb der Schwenkachsen 102 liegenden Abschnitte der Greifzangen 56 auseinander gedrückt, wodurch die unteren Abschnitte zum Halten und Fixieren eines Artikels zusammengedrückt werden.
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Die zur Aktivierung der Betätigungseinrichtung 36 notwendigen mechanischen Stellkräfte können in den beschriebenen Ausführungsvarianten wahlweise mittels eines Torquemotor, getriebelosen Direktantrieben oder mittels eines Linearantriebs erfolgen. Auch eine hydraulische, pneumatische, elektromotorische oder elektromagnetische Betätigung ist möglich.
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Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Handhabungs-/Packmaschine
- 12
- Artikel
- 14
- Getränkebehälter
- 16
- Maschinentisch
- 18
- Greifvorrichtung
- 20
- Kästen
- 22
- Greifköpfe
- 24
- Festhalteeinrichtung
- 26
- Greiftulpe
- 28
- Greifkopfgarnitur
- 30
- Hubsäule
- 32
- Gehäuse
- 34
- Außenmantel
- 36
- Betätigungseinrichtung
- 38
- Adapter
- 40
- Öffnung
- 42
- Flaschenhals
- 44
- Mündungsbereich
- 46
- Tragring
- 48
- Stellglied
- 50
- Bewegung, Richtung
- 52
- Greifmittel
- 54
- Kolben
- 56
- Greifzangen
- 58
- Zwangsführung
- 60
- Längsachse
- 62
- Rückstellfeder
- 64
- Stempel
- 66
- Druckkopf
- 68
- Hülse
- 70
- Feder
- 72
- Außengewinde
- 74
- Durchgangsbohrung
- 76
- Ringnut
- 78
- Kugel
- 80
- Aussparung
- 81
- Steuerkurve
- 82
- Rastelement
- 84
- Elastische Greifmanschette
- 86
- Aussparung
- 87
- Steg
- 88
- Platte
- 89
- Ausschnitte
- 90
- Bodenfläche
- 92
- Betätigungsstempel
- 94
- Gestängeverbindung
- 96
- Strebe
- 97
- Kopplung
- 98
- Ringhülse
- 100
- Steuerkegel
- 102
- Schwenkachse
- 104
- Kegelförmige Steuerfläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 1154035 [0007]
- DE 1586011 [0008]
- DE 29622579 U1 [0009]
- EP 0574832 [0010]
