DE102011103837A1

DE102011103837A1 - Behandlungsmaschine für Behälter

Info

Publication number: DE102011103837A1
Application number: DE102011103837A
Authority: DE
Inventors: Igor SINGUR
Original assignee: KHS GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2011-06-01
Filing date: 2011-06-01
Publication date: 2012-12-06
Also published as: EP2714528B1; WO2012163449A1; EP2714528A1; US20140096482A1; SI2714528T1

Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Behandlungsmaschine für Behälter (1), z. B. für Flaschen (1), Dosen oder dergleichen. Diese vorzugsweise als Behälterverschließmaschine ausgelegte Maschine ist zumindest mit einer tragenden Säule (6) sowie wenigstens einer an die Säule (6) angeschlossenen Manipulationseinheit (4, 5) für die Behälter (1) ausgerüstet. Zusätzlich ist wenigstens ein Direktantrieb (7, 8) mit Stator (7) und Rotor (8) zwischen der Säule (6) und der Manipulationseinheit (4, 5) vorgesehen, um eine gegenseitige Relativbewegung zu erzeugen. Erfindungsgemäß ist der Stator (7) im Innern der Säule (6) und der Rotor (8) im Innern eines die Säule (6) übergreifenden Kranzes (5) der Manipulationseinheit (4, 5) angeordnet, oder umgekehrt. Dabei liegen sich der Rotor (8) und der Stator (7) in übereinstimmender Radialebene (E1) gering beabstandet gegenüber.

Description

Die Erfindung betrifft eine Behandlungsmaschine für Behälter, z. B. Flaschen, Dosen oder dergleichen, vorzugsweise eine Behälterverschließmaschine, mit zumindest einer tragenden Säule sowie wenigstens einer an die Säule angeschlossenen Manipulationseinheit für die Behälter, und mit zumindest einem Direktantrieb mit Stator und Rotor zwischen der Säule und der Manipulationseinheit, um eine gegenseitige Relativbewegung zu erzeugen.
Eine solche Behandlungsmaschine mit Direktantrieb zwischen Säule und Manipulationseinheit wird beispielsweise in der gattungsbildenden DE 10 2007 025 522 A1 vorgestellt. Dort geht es primär darum, die Kosten, den konstruktiven Aufwand und die Anzahl der erforderlichen Bauteile zu verringern.
Darüber hinaus kommen Direktantriebe bei Drehtellern zum Einsatz, die an einem Drehtisch zum Ausrichten und/oder Ausstatten von Behältern angeordnet sind. Die an dieser Stelle einschlägige WO 2005/115848 A2 hat sich dabei zum Ziel gesetzt, die Ausrichtung bzw. die Ausstattung von Gegenständen mit geringem Aufwand bei hoher Genauigkeit zu ermöglichen. Dabei kommt zum Antrieb der Drehteller der bereits angesprochene Direktantrieb zum Einsatz, bei welchem keine verschleißanfälligen drehzahluntersetzenden Übertragungsglieder zwischen der zugehörigen Motorabtriebswelle und dem Drehteller nötig sind. Das hat sich prinzipiell bewährt.
Daneben kennt man durch die WO 2008/022737 A1 einen Antrieb für Rotationsmaschinen mit einem feststehenden und einem drehbaren Maschinenteil. Am Maschinenteil ist umlaufend ein Kranz mit einer Mehrzahl von Magneten vorgesehen. An einem anderen Maschinenteil ist wenigstens ein korrespondierender, nur einen Teilsektor des Kranzes überdeckender Stator angeordnet. Der rotierende Maschinenteil lässt sich auf diese Weise durch einen vom Stator erzeugtes elektrisches magnetisches Feld in eine definierte Drehung versetzen.
Ganz unabhängig davon wird bei herkömmlichen Behandlungsmaschinen bzw. Behälterverschließmaschinen, wie sie unter anderem in der EP 1 647 518 A1 vorgestellt werden, so vorgegangen, dass eine Zentralsäule mechanisch und kraftübertragend mit einer Kopfplatte verbunden ist, die ihrerseits einzelne Manipulationselemente trägt. Die mechanische Verbindung zwischen diesen einzelnen Maschinenelementen führt dazu, dass eine relativ raumgreifende Mechanik realisiert werden muss, woraus Platz- und Wartungsprobleme resultieren. Auch eine unabhängige Betätigung voneinander ist bei einer solchen mechanischen Kopplung nicht möglich. Hier setzt die Erfindung ein.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine derartige Behandlungsmaschine für Behälter so weiter zu entwickeln, dass eine unabhängige Steuerung der Relativbewegung zwischen der Säule und der Manipulationseinheit sowie gegebenenfalls zwischen der Manipulationseinheit und zugehörigen Manipulationselementen auf einfache und kostengünstige Art und Weise gelingt. Außerdem soll eine kompakte und wartungsarme Bauform geschaffen werden.
Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist eine gattungsgemäße Behandlungsmaschine für Behälter im Rahmen der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der Stator des (ersten) Direktantriebes im Innern der Säule und der Rotor im Innern eines die Säule übergreifenden Kranzes der Manipulationseinheit angeordnet ist, oder umgekehrt, wobei sich der Rotor und der Stator in übereinstimmender Radialebene gering beabstandet gegenüberliegen. Außerdem versteht es sich, dass zwischen dem Rotor und dem Stator keine Kraftübertragungselemente zwischengeschaltet sind.
Im Rahmen der Erfindung ist also zunächst einmal ein zentraler Direktantrieb realisiert, welcher im Allgemeinen im Innern der Säule aufgenommen wird. Tatsächlich hat es sich bewährt, wenn die Säule als zentrale Hohlsäule ausgebildet ist. Denn dann kann in eine Wandung der Stator respektive Rotor des fraglichen Direktantriebes eingelassen werden. In diesem Zusammenhang hat es sich weiter bewährt, wenn der in die Wandung eingelassene Stator respektive Rotor bündig mit einer Wandungsoberfläche und insbesondere einer Außenwandungsoberfläche der Säule abschließt.
Die Manipulationseinheit setzt sich im Allgemeinen aus einer Kopfplatte und dem daran unterseitig angeschlossenen Kranz zusammen. Der Kranz wiederum mag in seiner Wandung bzw. bündig an der Innenwandungsoberfläche den zugehörigen Rotor respektive Stator an der Manipulationseinheit tragen. Dabei ist die Auslegung erneut und vorteilhaft so getroffen, dass der Rotor bzw. Stator mit einer Wandung des Kranzes (der Innenwandung) bündig abschließt.
Im Regelfall findet sich der Stator in der Wandung der als zentrale Hohlsäule ausgebildeten Säule und schließt mit der Außenwandungsoberfläche ab. Dagegen befindet sich der Rotor im Innern des Kranzes als Bestandteil der Manipulationseinheit und schließt dort typischerweise bündig mit der Innenwandungsoberfläche des fraglichen Kranzes ab. Durch die zwangsläufige Beabstandung zwischen einerseits der Außenwandungsoberfläche der tragenden zentralen Säule und andererseits der Innenwandungsoberfläche des die tragende Säule zumindest teilweise kopfseitig umschließenden Kranzes wird automatisch der erforderliche Abstand zwischen einerseits dem Stator und andererseits dem Rotor zur Verfügung gestellt. Dieser Abstand bewegt sich typischerweise im Millimeterbereich.
Auf diese Weise kann ein im Stator erzeugtes fortlaufendes Feld (Drehfeld) – ähnlich wie bei einem Linearmotor – eine Drehbewegung des Rotors mit seinen den vom Stator erzeugten Drehfeld folgenden Eisenmagneten erzeugen. Als Folge hiervon dreht sich die Manipulationseinheit um die tragende Säule unter Berücksichtigung einer von der Säule definierten Drehachse, und zwar mit einer Drehgeschwindigkeit, die von dem seitens des Stators erzeugten Drehfeld vorgegeben wird. – Dabei sei nochmals betont, dass Stator und Rotor grundsätzlich ihre Position tauschen können.
Befindet sich der Stator in oder an der Säule und ist wie diese ortsfest ausgelegt, so folgt der im oder an dem Kranz der Manipulationseinheit angebrachte Rotor der vom Stator ihm aufgeprägten Drehbewegung. Grundsätzlich kann aber auch die Manipulationseinheit mit dem Kranz feststehend ausgelegt werden und in diesem Fall den Stator tragen. Dann ist die Säule mit dem daran oder darin befindlichen Rotor rotierend ausgelegt. Die letztgenannte Variante wird typischerweise jedoch nicht in der Praxis umgesetzt, ist gleichwohl selbstverständlich möglich und wird von der Erfindung umfasst.
Von besonderer weiterer Bedeutung ist der Umstand, dass neben dem bereits beschriebenen ersten Direktantrieb zwischen der Säule und der Manipulationseinheit ein zweiter Direktantrieb zwischen der Manipulationseinheit und wenigstens einem daran angeschlossenen Manipulationselement vorgesehen ist. Bei dem Manipulationselement kann es sich nicht einschränkend um jeweilige Verschließerköpfe handeln, mit deren Hilfe beispielsweise ein Schraubverschluss auf eine Flasche aufgeschraubt wird. Der zugehörige Verschließerkopf ist dabei typischerweise an eine Kopfplatte angeschlossen. Die Kopfplatte formt zusammen mit dem daran unterseitig angeschlossenen Kranz insgesamt die Manipulationseinheit, die im Falle einer Behälterverschließmaschine als Verschließerkranz ausgelegt sein mag.
Durch den Rückgriff auf den ersten Direktantrieb zwischen Säule und Manipulationseinheit und den zweiten Direktantrieb zwischen Manipulationseinheit und Manipulationselement bzw. mehreren Manipulationselementen besteht die Möglichkeit, beide Direktantriebe unabhängig voneinander auszulegen. Tatsächlich wird durch den Rückgriff auf jeweilige Direktantriebe eine jeweilige mechanische Verbindung zwischen der Säule und der Manipulationseinheit und der Manipulationseinheit und dem oder den Manipulationselementen vermieden. Dadurch lassen sich die beiden Direktantriebe unabhängig voneinander auslegen und können selbständig jeweils einzeln oder beide zusammen gesteuert/geregelt werden.
Auch der zweite Direktantrieb ist vorteilhaft mit einem Stator sowie einem Rotor ausgebildet. Der Stator ist dabei typischerweise an die Manipulationseinheit angeschlossen. Demgegenüber geht der Rotor eine Verbindung mit dem Manipulationselement bzw. den mehreren Manipulationselementen ein. Auf diese Weise wird erneut die gewünschte Relativbewegung zwischen einerseits der Manipulationseinheit und andererseits dem oder den Manipulationselementen zur Verfügung gestellt. Dabei kann grundsätzlich auch umgekehrt vorgegangen werden. In diesem Fall ist der Rotor an der Manipulationseinheit vorgesehen, wohingegen sich der Stator an dem Manipulationselement finden.
Damit sich die beiden zuvor beschriebenen Direktantriebe nicht gegenseitig beeinflussen, und zwar durch die jeweils erzeugten elektromagnetischen (Dreh-)Felder, hat es sich bewährt, wenn die beiden Direktantriebe axial beabstandet zueinander angeordnet werden. Tatsächlich liegen sich der Stator und der Rotor des zweiten Direktantriebes ebenfalls in übereinstimmender Radialebene gering beabstandet und ohne zwischengeschaltete Kraftübertragungselemente gegenüber. Das heißt, die Auslegung ist vergleichbar wie beim ersten Direktantrieb getroffen. In beiden Fällen sind der Stator und der Rotor jeweils in einer Radialebene im Vergleich zur zentralen Säule angeordnet. Um nun die bereits beschriebene axiale Beabstandung der beiden Direktantriebe im Detail zu realisieren, ist vorgesehen, dass die beiden Direktantriebe mit ihren zugehörigen Statoren und Rotoren jeweils radial im Vergleich zur zentralen Säule in axial zueinander beabstandeten Radialebenen angeordnet sind. Der axiale Abstand der Radialebenen ist typischerweise größer oder gleich dem Radialabstand des jeweiligen Direktantriebes im Vergleich zur zentralen Säule ausgelegt.
Das heißt, der Stator und Rotor des jeweiligen Direktantriebes verfügt über einen zugehörigen Radialabstand im Vergleich zur zentralen Säule. Dabei hat es sich insgesamt bewährt, wenn der Radialabstand von Stator und Rotor des ersten Direktantriebes kleiner oder gleich zum Radialabstand des zweiten Direktantriebes ausgelegt ist. Der axiale Abstand der beiden von den Direktantrieben aufgespannten Radialebenen ist nun typischerweise größer oder gleich dem (geringeren) Radialabstand des ersten Direktantriebes ausgelegt.
Nach weiterer vorteilhafter Ausgestaltung hat es sich bewährt, wenn mehrere Manipulationselemente randseitig der Manipulationseinheit vorgesehen sind. Die einzelnen Manipulationselemente werden typischerweise gemeinsam entlang einer Steuerkurve von dem zweiten Direktantrieb beaufschlagt. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist es darüber hinaus denkbar, dass das eine oder die mehreren Manipulationselemente mit jeweils Einzelantrieben ausgerüstet sind. Dabei sorgt der jeweilige Einzelantrieb vorteilhaft für eine Vertikalbewegung und/oder Drehbewegung der zugehörigen Manipulationselemente.
Auf diese Weise kann zunächst einmal der erste Direktantrieb die Manipulationseinheit gegenüber der Säule mit einer steuerbaren/regelbaren Relativbewegung beaufschlagen. Das heißt, der an dieser Stelle meistens realisierte Verschließerkranz lässt sich gegenüber der zentralen Säule mit Hilfe des ersten Direktantriebes mit einer steuerbaren bzw. regelbaren Geschwindigkeit beaufschlagen.
Unabhängig davon können die einzelnen Manipulationselemente bzw. Verschließerköpfe angesteuert werden. Das geschieht mit Hilfe des zweiten Direktantriebes. Dieser zweite Direktantrieb sorgt gegebenenfalls in Verbindung mit der Steuerkurve dafür, dass die einzelnen Manipulationselemente unabhängig von der Bewegung der Manipulationseinheit gegenüber der zentralen Säule mit einer steuerbaren bzw. regelbaren Geschwindigkeit beaufschlagt werden. Schließlich kann dann auch noch die Steuerkurve durch die Einzelantriebe ganz oder teilweise ersetzt werden. Dadurch lässt sich theoretisch jedes einzelne Manipulationselement unabhängig von beispielsweise einem benachbarten Manipulationselement hinsichtlich seiner Bewegung regelbar oder steuerbar beaufschlagen.
Die Säule und die Manipulationseinheit sind ebenso wie der eine oder die beiden Direktantriebe vorteilhaft jeweils rotationssymmetrisch zu einer gemeinsamen und übereinstimmenden Zentralachse ausgebildet. Die Zentralachse korrespondiert typischerweise zur Zentralachse der zylindrisch ausgelegten Säule und folglich der Drehachse der Manipulationseinheit gegenüber der Säule. Darüber hinaus ist vorteilhaft eine Steuereinheit vorgesehen, welche vorzugsweise zur unabhängigen Ansteuerung von einerseits dem ersten und andererseits dem zweiten Direktantrieb dient. Auf diese Weise lässt sich der erste Direktantrieb mit einer Umlaufgeschwindigkeit der Kopfplatte gegenüber der Säule antreiben. Mit Hilfe des zweiten Direktantriebes kann unabhängig hiervon eine Dreh-/Verschlussgeschwindigkeit der zugehörigen Manipulationselemente bzw. der Verschließerköpfe vorgegeben werden. – Die Steuereinheit mag darüber hinaus den oder die jeweiligen Einzelantriebe ansteuern.
Im Ergebnis wird eine Behandlungsmaschine für Behälter beschrieben und vorgestellt, bei welcher der erste Direktantrieb bzw. Hauptantrieb zwischen der Säule und der hieran drehbar angeschlossenen Manipulationseinheit einerseits und der Antrieb für die Manipulationselemente respektive Verschließerköpfe andererseits voneinander entkoppelt sind. Das Alles gelingt unter Berücksichtigung eines störunanfälligen Aufbaus bei zugleich kompakten Abmessungen. In Verbindung mit der unabhängigen Steuerung bzw. Regelung der jeweils eingesetzten Direktantriebe, wird eine universell arbeitende Behandlungsmaschine zur Verfügung gestellt, die in dieser Ausprägung und Konsequenz bisher ohne Vorbild geblieben ist.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
1 die erfindungsgemäße Behandlungsmaschine für Behälter in einer ersten Variante,
2 den Gegenstand nach 1 in einer Abwandlung und
3 den Gegenstand nach 1 bzw. 2 in einer weiteren dritten Ausführungsvariante.
In den Figuren ist eine Behandlungsmaschine für Behälter 1 dargestellt. Bei den Behältern 1 mag es sich nicht einschränkend um Kunststoffflaschen und insbesondere PET-Flaschen handeln. Die Behandlungsmaschine ist vorliegend als Behälterverschließmaschine ausgelegt. Zu diesem Zweck werden Schraubverschlüsse 2 auf die zugehörigen Flaschen 1 aufgedreht. Das geschieht mit Hilfe von Manipulationselementen 3, die vorliegend als Verschließerköpfe 3 ausgelegt sind. Die Manipulationselemente 3 sind umlaufend an einer Kopfplatte 4 angeordnet, die zusammen mit einem unterseitig an die Kopfplatte 4 angeschlossenen Kranz 5 insgesamt eine Manipulationseinheit 4, 5 definiert.
Die Manipulationseinheit 4, 5 ist drehbar um eine Rotationsachse R an einer tragenden Säule 6 gelagert. Im Ausführungsbeispiel und nicht einschränkend verbleibt die tragende Säule 6 ortsfest, wohingegen sich die Manipulationseinheit 4, 5 um die Rotationsachse R dreht. Gleiches gilt für die Manipulationselemente bzw. Verschließerköpfe 3 und auch die Flaschen 1.
Die Säule 6 ist als zentrale Hohlsäule ausgelegt und überwiegend zylindrisch ausgebildet. Die Säule 6 und auch die Manipulationseinheit 4, 5 sind jeweils rotationssymmetrisch im Vergleich zu der Rotationsachse R bzw. der mit der Rotationsachse R zusammenfallenden übereinstimmenden Zentralachse R ausgebildet. Das gilt auch für einen nachfolgend noch näher zu beschreibenden ersten Direktantrieb 7, 8 sowie einen zweiten Direktantrieb 9, 10.
Tatsächlich ist der erste Direktantrieb 7, 8 mit einem Stator 7 und einem Rotor 8 ausgerüstet und zwischen der Säule 6 und der Manipulationseinheit 4, 5 angeordnet, um eine gegenseitige Relativbewegung zu erzeugen. Zu diesem Zweck ist der Stator 7 des ersten Direktantriebes 7, 8 im Innern der Säule 6 angeordnet, wohingegen der Rotor 8 eine Platzierung im Innern des die Säule 6 übergreifenden Kranzes 5 der Manipulationseinheit 4, 5 erfährt. Grundsätzlich kann wie beschrieben auch umgekehrt vorgegangen werden, was allerdings im Detail nicht dargestellt ist.
Der Stator 7 schließt bündig mit der Außenwandungsoberfläche der Säule 6 ab. Der Rotor 8 ist dagegen bündig in die Innenwandungsoberfläche des Kranzes 5 eingelassen. Durch den (geringen) Abstand zwischen einerseits der Außenwandungsoberfläche der Säule 6 und andererseits der Innenwandungsoberfläche des Kranzes 5 von einigen Millimetern wird auch der Abstand zwischen den beiden Oberflächen von einerseits dem Stator 7 und andererseits dem Rotor 8 vorgegeben. Dieser liegt ebenfalls im Millimeterbereich.
Bei dem jeweiligen Direktantrieb 7, 8 respektive 9, 10 handelt es sich – wie üblich – um einen Antrieb, der rein auf elektromagnetischer Basis und ohne zwischengeschaltete Kraftübertragungselemente zwischen dem jeweiligen Stator 7, 9 und dem Rotor 8, 10 arbeitet bzw. auf solche Kraftübertragungselemente nicht zurückgreift. Vielmehr finden sich der Stator 7 und der Rotor 8 in einer übereinstimmenden Radialebene E₁ für den ersten Direktantrieb 7, 8. Auch beim zweiten Direktantrieb 9, 10 sind der dortige Stator 9 und der Rotor 10 in einer übereinstimmenden Radialebene E₂ angeordnet. Beide Radialebenen E₁ und E₂ erstrecken sich jeweils entlang eines Radius im Bezug zur übereinstimmenden Achse bzw. Rotationsachse R. Außerdem verfügen der Stator 7, 9 sowie der zugehörige Rotor 8, 10 über einen geringen (radialen) Abstand zueinander, der typischerweise im Millimeterbereich angesiedelt ist.
Der erste Direktantrieb 7, 8 ist wie beschrieben zwischen der Säule 6 und der Manipulationseinheit 4, 5 angeordnet. Der zweite Direktantrieb 9, 10 findet sich dagegen zwischen der Manipulationseinheit 4, 5 und dem einen bzw. den mehreren an die Manipulationseinheit 4, 5 angeschlossenen Manipulationselementen 3. Dabei sind die beiden Direktantriebe 7, 8 und 9, 10 unabhängig voneinander ausgelegt und lassen sich selbständig jeweils einzeln oder beide steuern/regeln. Zu diesem Zweck ist eine Steuereinheit 11 vorgesehen, welche zur Beaufschlagung der jeweiligen Direktantriebe 7, 8; 9, 10 dient.
Die beiden Direktantriebe 7, 8; 9, 10 sind mit ihren zugehörigen Statoren 7, 9 sowie Rotoren 8, 10 jeweils radial im Vergleich zur zentralen Säule 6 bzw. radial zur Rotationsachse R angeordnet. Außerdem finden sich die beiden Direktantriebe 7, 8; 9, 10 in den axial zueinander beabstandeten Radialebenen E₁, E₂. Tatsächlich sind die beiden Radialebenen E₁ und E₂ axial um den Betrag A voneinander beabstandet.
Dieser axiale Abstand A der beiden Radialebenen E₁ und E₂ ist typischerweise größer oder gleich einem Radialabstand B₁, B₂ des jeweiligen Direktantriebes 7, 8; 9, 10 im Vergleich zur zentralen Säule 6 respektive dessen Rotationsachse R ausgelegt. Im Ausführungsbeispiel ist der Radialabstand B₁ des ersten Direktantriebes 7, 8; kleiner als der Radialabstand B₂ des zweiten Direktantriebes 9, 10 im Vergleich zur übereinstimmenden Rotationsachse R gestaltet. Das heißt, es gilt: B₁ ≤ B₂.
Außerdem gilt für den axialen Abstand A der Radialebenen E₁, E₂ Folgendes: A ≥ B₁.
Das heißt, der axiale Abstand A der Radialebenen E₁, E₂ ist größer oder gleich dem kleinsten Radialabstand B₁ des zugehörigen Direktantriebes 7, 8 im Vergleich zur zentralen Säule 6 respektive dessen Rotationsachse R ausgelegt. Es versteht sich, dass die zuvor wiedergegebenen Bemessungsregeln nur beispielhaft für die gezeigte Ausführungsform gelten und die Erfindung nicht generell limitieren.
Die mehreren randseitig der Kopfplatte 4 vorgesehenen Manipulationselemente bzw. Verschließerköpfe 3 können von einer gemeinsamen Steuerkurve 12 beaufschlagt werden. Die Steuerkurve 12 ist regelmäßig – wie die zentrale Säule 6 – ortsfest gestaltet. Auf diese Weise wird die Steuerkurve 12 gleichsam von den Manipulationselementen bzw. Verschließerköpfen 3 bei ihrer Rotation um die Rotationsachse R abgefahren. Da die Steuerkurve 12 einen mehr oder minder sinusförmigen Verlauf im Beispielfall aufweist, führen die Verschließerköpfe bzw. Manipulationselemente 3 eine Hubbewegung aus, wenn sie entlang der Steuerkurve 12 rotatorisch verfahren werden.
Diese unterschiedlichen Stellungen des Manipulationselementes 3 bzw. des jeweiligen Verschließerkopfes erkennt man bei einem Vergleich der jeweils rechten und linken Darstellung in den 1 und 2, die zu verschiedenen radialen Positionen des Manipulationselementes bzw. Verschließerkopfes 3 entlang der beschriebenen Drehbewegung in Bezug auf die Steuerkurve 12 gehören. Zu dieser Hubbewegung kommt dann noch eine Schraubbewegung für die Verschließerköpfe bzw. Manipulationselemente 3 hinzu, die im Rahmen des Ausführungsbeispiels nach den 1 und 2 dadurch erzeugt wird, dass die Verschließerköpfe 3 rotativ über ein Zahnrad 14 gegenüber dem Kranz 5 angetrieben werden. Beim Ausführungsbeispiel nach 3 sorgt ein Einzelantrieb 13 als Ersatz der Steuerkurve 12 wie auch des Zahnrades 14 für eine kombinierte Hub-/Schraubbewegung des jeweiligen Verschließerkopfes bzw. Manipulationselementes 3.
In jedem Fall führen die Verschließerköpfe bzw. Manipulationselemente 3 eine kombinierte Hub-/Schraubbewegung aus, mit deren Hilfe die Schraubverschlüsse 2 auf die Flaschen 1 aufgeschraubt werden. Dabei kann alternativ zu der Steuerkurve 12 entsprechend den beiden Ausführungsbeispielen nach den 1 und 2 auch der in der 3 angedeutete jeweilige Einzelantrieb 13 vorgesehen werden. Mit Hilfe dieses Einzelantriebes 13 lässt sich die Vertikalbewegung und/oder Drehbewegung des zugehörigen und zugeordneten Manipulationselementes bzw. Verschließerkopfes 3 steuern. Das alles gelingt mit Hilfe der Steuereinheit 11 und ist im Einzelnen nicht dargestellt.
Mit Hilfe der Steuereinheit 11 lassen sich auch der erste Direktantrieb 7, 8 sowie der zweite Direktantrieb 9, 10 und natürlich auch der zuletzt beschriebene Einzelantrieb 13 jeweils unabhängig voneinander steuern bzw. regeln. Auf diese Weise können die Manipulationselemente 3 eine unabhängige Bewegung von der zugehörigen Manipulationseinheit 4, 5 vollführen. Vergleichbares gilt für die Manipulationseinheit 4, 5 im Bezug zu der sie tragenden Säule 6 im Unterschied zu den Manipulationselementen 3.
Tatsächlich wird mit Hilfe des ersten Direktantriebes 7, 8 die Umlaufgeschwindigkeit der Kopfplatte 4 im Vergleich zu der zentralen Säule 6 vorgegeben. Als Folge hiervon führen die Manipulationselemente bzw. Verschließerköpfe 3 die beschriebene Hubbewegung aus, in dem der Kranz 5 gegenüber der ortsfesten Steuerkurve 12 rotiert. Gleichzeitig treibt die Rotationsbewegung des Kranzes 5 über das Zahnrad 14 – zumindest sektionsweise – das zugehörige Manipulationselement bzw. den Verschließerkopf 3 an. Als Folge hiervon führen die Manipulationselemente bzw. Verschließerköpfe 3 die gewünschte Dreh-/Verschlussbewegung aus (vgl. 1).
Bei der Variante nach 2 gibt erneut der erste Direktantrieb 7, 8 die Umlaufgeschwindigkeit der Kopfplatte 4 im Vergleich zu der zentralen Säule 6 vor. Allerdings sind bei dieser Variante die Manipulationselemente bzw. Verschließerköpfe 3 nicht an die Bewegung des Kranzes 5 gekoppelt und lassen sich hiervon unabhängig mit der gewünschten Schraubbewegung beaufschlagen. D. h., die Hubbewegung der Manipulationselemente bzw. Verschließerköpfe 3 wird erneut – wie im Falle des Ausführungsbeispiels nach 1 – mit Hilfe des ersten Direktantriebes 7, 8 vorgegeben. Dagegen sorgt nun bei der Variante nach 2 der zweite Direktantrieb 9, 10 dafür, dass die Manipulationselemente bzw. Verschließerköpfe 3 eine hiervon unabhängige Schraubbewegung vollführen. Die Kombination der beiden Bewegungen, einerseits der Hubbewegung mit Hilfe des ersten Direktantriebes 7, 8 und andererseits der Schraubbewegung mit Hilfe des zweiten Direktantriebes 9, 10 führt erneut zu der gewünschten Dreh-/Verschlussbewegung bzw. Dreh-/Schraubbewegung des zugehörigen Manipulationselementes bzw. Verschließerkopfes 3. – Im Rahmen der 2 ist es alternativ denkbar, dass die Steuerkurve 12 durch einen nicht dargestellten Einzelantrieb 13 ersetzt wird, welcher das jeweilige Manipulationselement bzw. den Verschließerkopf 3 mit der gewünschten Linearbewegung beaufschlagt. Das ist allerdings nicht dargestellt.
Das Ausführungsbeispiel nach 1 ist mit lediglich dem ersten Direktantrieb 7, 8 ausgerüstet, wohingegen die Verbindung des Kranzes 5 mit dem jeweils zugehörigen Manipulationselement 3 konventionell über ein zwischengeschaltetes Zahnrad 14 erfolgt. Sobald der erste Direktantrieb 7, 8 den Kranz 5 in Rotationen versetzt, sorgt diese Rotationsbewegung um die Rotationsachse R dafür, dass auch das über das Zahnrad 14 kämmend mit dem Kranz 5 verbundene jeweilige Manipulationselement 3 eine Drehbewegung vollführt, die in Verbindung mit der zugehörigen Steuerkurve 12 die gewünschte Hub-/Drehbewegung, also insgesamt die Schraubbewegung für den Schraubverschluss 2 erzeugt.
Bei der Variante nach 2 ist dagegen der Kranz 5 nicht direkt mit dem jeweiligen Manipulationselement 3 gekoppelt. Vielmehr verfügt das jeweilige Manipulationselement 3 über einen eigenen rotativen Antrieb, welcher von dem zweiten Direktantrieb 9, 10. zur Verfügung gestellt wird. Die Hubbewegung des Manipulationselementes 3 wird dagegen erneut von dem ersten Direktantrieb 7, 8 erzeugt und mit Hilfe der Steuerkurve 12 definiert. Auf diese Weise lassen sich die einzelnen Manipulationselemente 3 unabhängig von der Bewegung der Kopfplatte 4 gegenüber der Säule 6 in ihrer kombinierten Schraubbewegung im Rahmen dieses Ausführungsbeispiels ansteuern.
Die Variante nach 3 greift schließlich ergänzend anstelle der Steuerkurve 12 nach den 1 und 2 auf den jeweiligen Einzelantrieb 13 zurück, welcher dem jeweils zugehörigen Manipulationselement 3 zugeordnet ist. Mit Hilfe des Einzelantriebes 13 wird die kombinierte Vertikal-/Drehbewegung des Schraubverschlusses 2 erzeugt, und zwar unabhängig von der Umlaufgeschwindigkeit der Kopfplatte 4 und auch unabhängig von der Drehbewegung der Verschließerköpfe 3.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007025522 A1 [0002]
WO 2005/115848 A2 [0003]
WO 2008/022737 A1 [0004]
EP 1647518 A1 [0005]

Claims

Behandlungsmaschine für Behälter (1), z. B. Flaschen (1), Dosen oder dergleichen, vorzugsweise Behälterverschließmaschine, mit zumindest einer tragenden Säule (6) sowie wenigstens einer an die Säule (6) angeschlossenen Manipulationseinheit (3) für die Behälter (2), und mit zumindest einem Direktantrieb (7, 8) mit Stator (7) und Rotor (8) zwischen der Säule (6) und der Manipulationseinheit (4, 5), um eine gegenseitige Relativbewegung zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (7) im Innern der Säule (6) und der Rotor (8) im Innern eines die Säule (6) übergreifenden Kranzes (5) der Manipulationseinheit (4, 5) angeordnet ist, oder umgekehrt, wobei sich der Rotor (8) und der Stator (7) in übereinstimmender Radialebene (E₁) gering beabstandet gegenüberliegen.
Behandlungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem ersten Direktantrieb (7, 8) zwischen der Säule (6) und der Manipulationseinheit (4, 5) ein zweiter Direktantrieb (9, 10) zwischen der Manipulationseinheit (4, 5) und wenigstens einem daran angeschlossenen Manipulationselement (3) vorgesehen ist.
Behandlungsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Direktantriebe (7, 8; 9, 10) unabhängig voneinander ausgelegt und selbständig jeweils einzeln oder beide zusammen steuerbar/regelbar ausgebildet sind.
Behandlungsmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Direktantrieb (9, 10) mit einem Stator (9) sowie einem Rotor (10) ausgebildet ist, wobei der Stator (9) an die Manipulationseinheit (4, 5) und der Rotor (10) an das demgegenüber relativbewegliche Manipulationselement (3) angeschlossen ist, oder umgekehrt.
Behandlungsmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Stator (9) und der Rotor (10) des zweiten Direktantriebes (9, 10) in übereinstimmender Radialebene (E₂) gering beabstandet gegenüberliegen.
Behandlungsmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Direktantriebe (7, 8; 9, 10) mit ihren zugehörigen Statoren (7, 9) und Rotoren (8, 10) jeweils radial im Vergleich zur zentralen Säule (6) in axial zueinander beabstandeten Radialebenen (E₁, E₂) angeordnet sind.
Behandlungsmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Abstand (A) der Radialebenen (E₁, E₂) größer oder gleich dem Radialabstand (B₁, B₂) des jeweiligen Direktantriebes (7, 8; 9, 10) im Vergleich zur zentralen Säule (6) ausgelegt ist.
Behandlungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Manipulationselemente (3) randseitig der Manipulationseinheit (4, 5) vorgesehen sind, die gemeinsam entlang einer Steuerkurve (12) beaufschlagt werden.
Behandlungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Manipulationselemente (3) mit jeweils Einzelantrieben (13) ausgerüstet sind, die vorteilhaft eine Vertikalbewegung und/oder Drehbewegung der Manipulationselemente (3) steuern.
Behandlungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Säule (6) als zentrale Hohlsäule mit in eine Wandung eingelassenem Stator/Rotor (7, 8) ausgebildet ist.
Behandlungsmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der in die Wandung eingelassene Stator/Rotor (7, 8) bündig mit einer Wandungsoberfläche, insbesondere einer Außenwandungsoberfläche der Säule (6), abschließt.
Behandlungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Manipulationseinheit (4, 5) aus einer Kopfplatte (4) und dem daran unterseitig angeschlossenen Kranz (5) zusammensetzt.
Behandlungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Säule (6) und die Manipulationseinheit (4, 5) ebenso wie der eine oder die beiden Direktantriebe (7, 8; 9, 10) jeweils rotationssymmetrisch zu einer gemeinsamen und übereinstimmenden Zentralachse (R) ausgebildet sind.
Behandlungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit (11) zur vorzugsweise unabhängigen Ansteuerung von einerseits dem ersten Direktantrieb (7, 8) und andererseits dem zweiten Direktantrieb (9, 10) vorgesehen ist.
Behandlungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des ersten Direktantriebes (7, 8) eine Umlaufgeschwindigkeit der Kopfplatte (4) gegenüber der Säule (6) und mittels des zweiten Direktantriebes (9, 10) eine Dreh-/Verschlussbewegung der jeweiligen Manipulationselemente (3) angesteuert wird.