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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Transport eines Behältnisses, vorzugsweise einer Pre-Form. Solche Pre-Formen bilden regelmäßig den Ausgangspunkt von Kunststoffflaschen, die während des laufenden Abfüllbetriebes zunächst einmal aus der Pre-Form produziert werden, dann weiterbehandelt werden, zum Beispiel gereinigt werden und dann schließlich abgefüllt und verschlossen werden.
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Dabei entspricht der Kopf der Pre-Form bereits dem Kopf der Flasche mit dem Gegenstück eines üblichen Schraubverschlusses, so dass nach der Befüllung das Behältnis verschlossen und weiterverarbeitet werden kann.
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Die Erfindung ist durchaus auch auf andere Gegenstände als Behältnisse anwendbar.
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In der vorliegenden Beschreibung ist die besondere Eignung der Erfindung für den Transport von Behältnissen dokumentiert, jedoch können auch andere Gegenstände mit der erfindungsgemäßen Einrichtung transportiert werden.
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Für vorbestimmte Produktionsabläufe bei Abfülllinien, wie zum Beispiel die Aufnahme in eine Wendeeinrichtung oder eine Blasmaschine ist die Vereinzelung der Pre-Form nötig.
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Mittels der erfindungsgemäßen Einrichtung soll eine Vereinzelung dieser Pre-Forms automatisch stattfinden, so dass hierzu keine weiteren Arbeitsschritte mehr nötig sind und bei der Vereinzelung findet auch ein Weitertransport der Behältnisse statt. Mithin zielt die Erfindung darauf ab, einerseits Kosten zu sparen, andererseits auch Platz einzusparen.
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Auch ist es regelmäßig notwendig, dass Behältnisse wie zum Beispiel Pre-Forms für die Übergabe in den Heiztunnel (vor dem Einbringen in die Blasmaschine wird eine Pre-Form regelmäßig aufgeheizt) und später in die Blasmaschine äußerst exakt zu positionieren sind. Hierbei führen bereits kleinste Abweichungen zu Störungen bei den späteren Übergabeprozessen.
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Bei solchen Störungen im Übergabeprozess kann es zu Staubildung der Behältnisse, also der Pre-Forms, kommen und die Staubildung der Pre-Forms ergibt sich im Wesentlichen dadurch, dass es während des Transports zu leichten Unregelmäßigkeiten bei den Abständen der Behältnisse (Pre-Forms) kommen kann. Weil der Transport der Pre-Forms häufig Gefällstrecken aufweist, hat dies häufig auch die Unregelmäßigkeiten zur Folge. Dadurch ist die so wichtige, exakte Positionierung beim Überführen der Pre-Form in eine Transporteinrichtung gestört.
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Durch dieses zeitliche Problem und durch den Druck nachströmender Pre-Formen und den Gegendruck der Einführung kommt es dabei zur Zerstörung der Pre-Form-Rohlinge, die dann förmlich in viele Teile zerspringen und die Splitter umherfliegen. Diese Splitter oder auch größere defekte Pre-Form-Rohlinge (oder Rohlinge anderer Behältnisse) können größere Störungen innerhalb der Pre-Form-Beförderung verursachen oder sogar Schäden an der Maschine, die für den Transport bzw. die Weiterverarbeitung der Behältnisse zuständig ist, anrichten.
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Möglicherweise entstehen aber auch zunächst unsichtbare Beschädigungen an der Pre-Form, die erst bei späteren Verarbeitungsschritten zu Störungen führen können oder auch gar zur Undichtigkeit des Behältnisses. Wenn sich dies erst nach der Befüllung herausstellt, hat dies weitere Kosten zur Folge, denn mitunter müssen ganze Strecken der Abfülleinrichtung gereinigt werden oder gar Lagerflächen oder Transportfahrzeuge mühsam gereinigt werden.
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Nach derzeitigem Stand der Technik wird die Störungsbeseitigung am Übergang vom fließenden Transport einer Pre-Form in eine Vereinzelung oder nachgeschalteten Arbeitsstationen dadurch gelöst, dass bei erhöhtem Druck auf eine verklemmte Pre-Form ein pneumatischer Zylinder geöffnet wird, so dass der verklemmte Rohling aus der Förderstrecke herausfällt und auf diese Weise Platz für nachströmende Behältnisse freigemacht wird. Bei hohen Durchlaufgeschwindigkeiten von bis zu 20 Pre-Formen pro Sekunde, ergibt sich selbst bei schnellen Steuerzeiten des Pneumatikzylinders eine Förderlücke innerhalb der Strecke von 10 bis 15 Pre-Forms pro Störung. Dies kann zu Folgestörungen bei der Weiterverarbeitung wie zum Beispiel dem Wenden, Aufheizen oder Aufblasen der Pre-Form führen.
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Die vorliegende Erfindung möchte die bisherigen Probleme beseitigen und deutlich zuverlässiger als bisher den Pre-Form-Transport bewerkstelligen und im Falle einer Störung die Zerstörung oder Beschädigung einer Pre-Form vermeiden und gleichzeitig ermöglichen, dass die Transportgeschwindigkeiten gegenüber bisherigen Einrichtungen deutlich erhöht werden.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Einrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass dann, wenn zwei Hebelarme, die mit unterschiedlichen Kräften gegeneinander wirken, zunächst keine Bewegung zulassen, solange das Drehmoment, welches durch den ersten Hebelarm aufgebracht wird, größer ist als das Drehmoment, welches durch den zweiten Hebelarm aufgebracht wird, wenn insbesondere die Bewegung des Einführzahns durch einen Anschlag gestoppt ist und dass dann, wenn das Drehmoment, welches durch den zweiten Hebelarm aufgebracht wird, zum Beispiel bei einer Pre-Form, im Drehteller verhakt ist oder dergleichen, wenn also dieses zweite Drehmoment größer ist als das erste Drehmoment, eine Schwenkbewegung des Einführzahns in Richtung des Drehtellers möglich ist, wobei sich dann, bei Einsetzen der Drehbewegung abhängig vom Verschwenkwinkel, der zweite Hebelarm drastisch verkürzt, so dass das Gegenmoment, welches durch dieses zweite Drehmoment aufgebracht wird, drastisch verringert, so dass durch diese schwenkabhängige (drehabhängige) Hebelverkürzung der Einführzahn zurückweicht und die Pre-Form, die sich im Drehtellerbereich festgesetzt hat, am Einführzahn ”vorbeiratscht”, so dass der Einführzahn anschließend, wenn das erste Drehmoment nicht mehr aufgebracht wird, sofort wieder in seine Ursprungsstellung (Ursprungsanschlag) zurückbewegt wird.
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Die Erfindung und ihre Varianten sind nachfolgend in den Zeichnungen dargestellt.
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1 zeigt eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Transporteinrichtung;
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2 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 1;
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3 zeigt eine andere Seitenansicht gemäß der 1;
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4 zeigt eine perspektivische Darstellung der Einrichtung nach 1;
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5 zeigt eine weitere perspektivische Darstellung der Vorrichtung nach 1;
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6 zeigt eine weitere perspektivische Darstellung der 1 (mit einem Ausriss und einer Teilexplosionsdarstellung);
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7 zeigt eine Darstellung des Ausrissbereichs X in 6.
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1 zeigt von oben die Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Einrichtung zum Transport eines Behältnisses, vorzugsweise einer Pre-Form. Die Transporteinrichtung besteht aus einem Drehteller 0, welcher aus einer Scheibe 1 besteht, an welcher eine Vielzahl von Einführzähnen 2 angebracht ist. Die Einführzähne 2 weisen jeweils zwei Zylinderstifte 3a und 3b auf, wobei der Zylinderstift 3b als Anschlag dient (wie später erläutert) und der Zylinderstift 3a einen Drehpunkt bildet, um den der Einführzahn 2 drehbar gelagert ist und um den der Einführzahn 2 um einen bestimmten Winkel verschwenkt werden kann.
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Auf der Scheibe 1 ist ein Gewindebolzen 4 befestigt, welcher eine Abstandshülse 5, einen Anschlaghebel 7, eine Feder 9, sowie eine Spannplatte für die Feder 9 aufnimmt und oberseitig ist der Bolzen mit einer Mutter abgeschlossen. Der Anschlaghebel 7 wird durch die Feder 9 in eine vorbestimmte Richtung (in 1 nach links) ausgelenkt. Ein Rillenkugellager ist drehbar unterhalb des freien Endes des Anschlaghebels 7 angebracht, z. B. durch eine Stiftverbindung, so dass dieses Rillenkugellager einen Drehkörper bildet, der um den Stift des Rillenkugellagers unter dem freien Ende des Anschlaghebels 7 drehbar ausgestaltet ist.
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Da der Anschlaghebel 7 in eine bestimmte Richtung seine Kraft auf eine Rückseite eines Einführzahns 2 aufbringt, ist der Einführzahn 2 soweit nach vorne ausgeschwenkt, bis der zweite Zylinderstift 3b an die Außenseite der Scheibe 1 stößt und somit einen Anschlag bildet. Gleichzeitig ist die Rückseite des Einführzahns in dem Bereich, wo der Drehkörper den Einführzahn in seiner Soll-Stellung berührt, gekrümmt geformt, so dass der Drehkörper in einer Mulde liegt, deren Innenkontur genau oder in etwa der Außenkontur des Drehkörpers entspricht.
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Durch den Anschlag wirkt der Anschlaghebel mittels des an ihm befestigten Drehkörpers mit einer bestimmten Kraft in einem vorbestimmten Abstand zum Drehpunkt 3 auf den Einführzahn (Einführkranz) ein. Wie besonders gut in 6 und 7 zu erkennen, ist die Rückseite des Einführzahnes, an welcher der Anschlaghebel mit seinem Drehkörper angreift, gerade verformt und diese Gerade verläuft in etwa parallel zur Tangente, die durch den gebogenen Einführzahn an die Scheibe, die kreisrund ist, angelegt werden kann.
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Während die hintere Hinterkante des Einführzahns dem Drehteller und damit der Scheibe für den Einführzahn zugewandt ist, ist die andere Seite des Einführzahns der Scheibe und damit dem Drehteller weggewandt. Wie in 1 gut zu erkennen, bilden aufeinanderfolgende Einführzähne eine Mulde, welche eine Pre-Form 11 im Bereich des Gewindes für den Schraubverschluss aufnehmen kann. Dabei kommt der Neckring der Pre-Form 11 an seiner Oberseite an der Unterseite der Einführzähne zum Anschlag.
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In 1 ist oben zu erkennen, dass die Pre-Form 11 in dem Drehteller hängengeblieben ist und sich somit an der dort gezeigten Stelle nicht mehr weiterbewegen kann. Somit bringt die Pre-Form 11 eine Kraft auf, die auf den Einführzahn in einem vorbestimmten Abstand zum Drehpunkt 3 wirkt. In der Darstellung nach 1 hat bereits die Pre-Form 11 den Einführzahn soweit verschwenkt, dass bei der weiteren Bewegung des Drehtellers der Einführzahn mit seiner vordersten Spitze an der Pre-Form 11 vorbeigleitet und somit der nächste Einführzahn auf die Pre-Form 11 trifft.
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Dabei ist in der 1 gut zu erkennen, dass der Anschlaghebel 7 verschwenkt wird. Besonders gut ist auch zu erkennen, dass sowohl die Kraftangriffsrichtung, mit der der Einführzahn auf den Drehkörper und damit den Einführhebel direkt sich verändert hat und auch der Abstand zwischen dem Drehpunkt des Drehkörpers sich bei der ersten Schwenkbewegung, also wenn sich der Einführzahn um die ersten Winkelgrade in Richtung des Inneren der Scheibe bewegt, drastisch verkürzt, so dass ingesamt das Drehmoment, welches durch den Anschlaghebel auf den Einführzahn einwirkt, sich schon bei der erstmöglichen Bewegung des Einführzahns in Richtung des Inneren der Scheibe drastisch verringert, so dass selbst dann, wenn das Drehmoment, welches durch die Pre-Form 11 auf der anderen Seite des Einführzahns auf diesen einwirkt, gleichbleibt, der Einführzahn sehr schnell der Pre-Form 11 ausweicht und wenn der Einführzahn an der Pre-Form 11 vorbeigeglitten ist, sich dieser wiederum sofort in seine Ausgangsstellung zurückbewegt.
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Besonders wichtig ist also bei der Erfindung, dass das Ausrastmoment, also das Moment, welches durch die Pre-Form 11 aufgebracht werden muss, damit sich überhaupt der Einführzahn nach innen wegbewegt, deutlich größer ist als das Moment, welches aufgebracht werden muss, damit die Pre-Form 11 von dem mittleren Einführzahn sich dann nach der ersten Bewegung weiter nach innen zum Zentrum der Scheibe bewegt.
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1 zeigt auch, dass in der Darstellung die Drehfeder (Spiralfeder), die den Anschlaghebel in eine bestimmte Richtung vorspannt, auf der anderen Seite der Achse A-A liegt als der Drehpunkt des Drehkörpers (Rillenkugellagers) des Anschlaghebels 7.
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Die weiteren Figuren zeigen den Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Transport in weiteren Einzelheiten und Ansichten. Der Fachmann erkennt hierbei sofort die Gestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Allgemein sei nunmehr hierzu noch Folgendes erläutert:
Die Erfindung bezieht sich auf ein System, welches geeignet ist, den Pre-Form Transport zu optimieren. Für bestimmte Produktionsabläufe, wie zum Beispiel die Aufnahme in eine Wendeeinrichtung oder eine Blasmaschine, ist die Vereinzelung der Pre-Formen nötig. Mit der Erfindung findet eine Vereinzelung automatisch statt, so dass hierzu keine zusätzlichen Arbeitsschritte nötig sind. Dies spart Platz, aber auch Kosten. Des Weiteren ist es nötig, die Pre-Formen für die Übergabe in den Heiztunnel (aus der Pre-Form wird in dem Heiztunnel die eigentliche PET-Flasche hergestellt) und später in eine ”Blasmaschine” äußerst exakt zu positionieren. Hierbei führen bereits kleinste Abweichungen zu Störungen bei den späteren Übergabeprozessen.
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Die Staubildung einer Pre-Form (diese Staubildung kann durch verschiedenste technische oder sonstige Gegebenheiten verursacht werden) ergibt sich im Wesentlichen dadurch, dass es während des Transports zu leichten Unregelmäßigkeiten bei den Abständen der Pre-Forms kommen kann. Die Unregelmäßigkeiten sind die Folge, weil der Transport der Pre-Form häufig durch Gefällestrecken erledigt wird. Dadurch ist die so wichtige, exakte Positionierung beim Überführen in den Einführkranz gestört. Durch dieses zeitliche Problem und durch den Druck nachströmender Pre-Formen und dem Gegendruck der Einführung kommt es dabei zur Zerstörung der Rohlinge, die dann förmlich in viele Teile zerspringen und die Splitter umherfliegen. Diese Splitter oder auch größere defekte Rohlinge können größere Störungen innerhalb der Pre-Form Förderung und somit in der gesamten Abfülllinie oder sogar Schäden in der Maschine verursachen. Möglicherweise entstehen dabei auch Beschädigungen am Rohling, die erst bei späteren Verarbeitungsschritten zu Störungen führen können.
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Nach derzeitigem Stand der Technik wird die Störungsbeseitigung beim Übergang vom fließenden Transport in eine Vereinzelung oder nachgeschaltete Arbeitsstation dadurch gelöst, dass bei höherem Druck auf einen verklemmten Pre-Form ein pneumatischer Zylinder geöffnet wird, so dass der verklemmte Rohling aus der Förderstrecke herausfällt und auf diese Weise Platz für nachströmende Behältnisse freigemacht wird. Bei hohen Durchlaufgeschwindigkeiten von bis zu 20 Pre-Formen pro Sekunde, ergibt sich selbst bei schnelleren Steuerzeiten des Pneumatikzylinders eine Förderlücke innerhalb der Strecke von 10–15 Pre-Formen pro Störung. Dies kann zu Folgestörungen bei der Weiterverarbeitung wie zum Beispiel Wenden, Aufheizen, Aufblasen usw. der Pre-Formen führen.
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Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um einen verdrehgesicherten Drehteller (Drehscheibe für Einführzähne), an dem in engem Abstand die Einführzähne befestigt sind. Diese Einführzähne übernehmen die Pre-Form aus dem fließenden Transport, vereinzeln die Rohlinge (Pre-Forms), positionieren diese äußerst exakt zur weiteren Verwendung. Die Geschwindigkeit des Drehtellers ist dabei grundsätzlich frei einstellbar, bleibt aber nach der Einstellung weitestgehend konstant erhalten. Sie ist zwingend dem fließenden Transport angepasst, da der Drehteller mit den nachfolgenden Arbeitsstationen fest verblockt ist. Dies hat zur Folge, dass die Arbeitsstation die Geschwindigkeit des Drehtellers vorgibt, der sich auch im ”Leerlauf” ständig dreht, also auch dann dreht, wenn keine Pre-Forms durch die Förderstrecken herangebracht werden.
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Der Transport der Pre-Formen wird durch Sensoren überwacht und kann ggf. durch Stoppe unterbrochen werden. Nach dem Stand der Technik führt gerade der Neustart zu Störungen bei der Übergabe, da dieser nicht langsam steigend, sondern sofort mit ”100%” Leistung erfolgen muss. Mit der vorliegenden Erfindung sind Störungen aus stehendem Start nahezu ausgeschlossen.
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Zur Funktionsweise des Drehtellers mit den Einführzähnen:
Die Einführzähne sind mittels eines Zylinderstifts drehbeweglich um den Drehpunkt an dem Drehteller befestigt. Über eine Spannfeder und einen Anschlaghebel erhält der Einführzahn einen einstellbaren Gegendruck, dessen Größe durch die Federkraft vorgegeben wird, so dass die Pre-Forms mit dem Einführzahn transportiert werden können. Je härter die Feder ist, umso höher ist dabei dann auch der Gegendruck. Durch die Position des Zahnes auf dem Drehteller erhält die Pre-Form gleichzeitig zum Transport auch eine exakte Positionierung. Kommt es nun im Verlauf der Übergabe aus dem fließenden Transport in die Vereinzelung zu einer Störung, zum Beispiel durch eine zeitlich nicht angepasste Pre-Form, so können die Einführzähne einfach nach hinten wegklappen (siehe z. B. 1 oder 5). Nachdem die Zähne die Störungsstelle passiert haben, also an der Pre-Form vorbeigerutscht sind, richten sie sich sofort wieder auf und gehen zurück in ihre Grundstellung. Dadurch wird der Pre-Form der Gegendruck genommen und die Pre-Form wird folglich nicht zerstört. Sie verbleibt in der Transportstrecke und führt somit zu keiner Versorgungslücke. Alle folgenden Einführzähne, die an der verkanteten Pre-Form auf zu großen Gegendruck stoßen, klappen ebenfalls nach hinten. So entsteht ein ”Ratscheneffekt”, wodurch Vibrationen entstehen. Diese Vibrationen erzeugen eine Rüttelbewegung an der Störungsstelle und lösen die Verkantung des Pre-Forms in 95% aller Fälle. Die Pre-Form wird sofort wieder von einem freien und feststehenden Einführzahn aufgenommen und weitergeführt.
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Damit der Einführzahn nicht schon bei dem kleinsten Gegendruck zurückklappt, ist der Druck der verbauten Feder unterhalb des Anschlaghebels, wie bereits erwähnt, einstellbar. Zum reibungslosen Ablauf wird aber ein sogenanntes ”Ausrastmoment” benötigt. Das bedeutet, die Einführzähne werden auch bei etwas höherem Gegendruck nicht sofort nach hinten gebogen, sondern bleiben eben bis zu diesem Ausrastmoment stabil in ihrer Grundstellung. Das kann durch die Feder allein nicht geleistet werden, da sich diese bei Druck automatisch zusammendrückt und der jeweilige Einführzahn schon etwas nach hinten gedrückt würde. Dadurch verliert die Pre-Form ihre exakte Führung und Positionierung.
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Die vorliegende Erfindung erreicht dieses Ausrastmoment durch eine rein mechanische Lösung, sie nutzt die physikalische Hebelkraft.
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Der bewegliche Drehpunkt des mit der Feder einstellbaren Anschlaghebels liegt nicht auf der gleichen geometrischen Achse (siehe 1) wie der rollengelagerte Drehpunkt des Anschlaghebels an dem jeweiligen Einführzahn. In 1 ist gut zu erkennen, dass der bewegliche Drehpunkt des mit der Feder einstellbaren Anschlaghebels links der Linie A-A liegt, während der rollengelagerte Drehpunkt des Anschlaghebels rechts der Linie A-A in 1 liegt. Die wichtigste Aufgabe übernimmt dabei die Fläche an der Rückseite des Einführzahns, also die Fläche, auf der sich die Rolle 10 bewegt. Die Formgebung dieser Fläche und der Winkel, in dem diese Fläche zur geometrischen Achse der Drehpunkte bzw. zum Drehpunkt 3 des Einführzahns liegt, erzeugt das sogenannte ”Ausrastmoment”.
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In 1 ist gut zu erkennen, dass der Drehpunkt des mit der Feder einstellbaren Anschlaghebels in Drehrichtung des Drehtellers hinter dem Drehpunkt der Rolle 10 liegt, so dass der Einführzahn zunächst eine erhöhte Kraft aufwenden muss, um diesen natürlichen Gegendruck zu überwinden. Durch die Feder am Drehpunkt wird der Einführzahn nach Wegfall des Gegendrucks sofort wieder in seine Ausgangsposition zurückgedrückt.
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Der beschriebene Lösungsansatz Isst sich an jeder Stelle der Transportstrecke einer Abfülllinie bzw. einer Pre-Form oder Behältnistransportstrecke für die Pre-Formen, Flaschen bzw. an jeder Übergabestelle für weiterverarbeitende Arbeitsmaschinen und Prozesse installieren.
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Da es sich bei der Erfindung um eine rein mechanische Lösung handelt, erlaubt diese auch besonders hohe Verarbeitungsgeschwindigkeiten, zum Beispiel über 45.000 Pre-Forms pro Stunde.
