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Die Erfindung betrifft eine Greiferzylindereinheit für ein Etikettieraggregat und ein Etikettieraggregat insbesondere Kaltleim-Etikettieraggregat umfassend die erfindungsgemäße Greiferzylindereinheit.
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Greiferzylindereinheiten werden im Etikettieraggregaten bekanntermaßen dazu verwendet, um mittels Leimpaletten beleimte Etiketten an Behälter, wie beispielsweise befüllte Getränkeflaschen, zu übergeben. Die einzelnen Greifer sind hierbei an die jeweiligen Etikettenformate anzupassen. Bei einem Wechsel des Etikettenformats in der Produktion ist dann meist der die einzelnen Greifeinheiten tragende Greiferrotor auszuwechseln. Dazu muss dieser von einer Antriebswelle nach oben abgehoben und aus dem Etikettieraggregat entnommen werden.
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Auf Grund des beträchtlichen Gewichts des Greiferrotors und dem oftmals eingeschränkten Zugang zum Greiferrotor vom Rand des Etikettieraggregats her ist es wünschenswert, zum einen den für die Entnahme des Greiferrotors benötigten Hub zu minimieren und andererseits die Handhabung des schweren Greiferrotors beim Austausch zu vereinfachen.
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Die gestellte Aufgabe wird mit einer Greiferzylindereinheit für ein Etikettieraggregat gemäß Anspruch 1 gelöst. Demnach umfasst die Greiferzylindereinheit: eine Antriebswelle mit einem oberen Wellenstummel und mit einer den Wellenstummel umgebenden Auflagefläche; einen Greiferrotor mit einem unteren Zentrierring zur Zentrierung des Greiferrotors auf der Auflagefläche und mit einer oberen axial verschiebbaren Schaltscheibe, an der ein in den Zentrierring ragender Schaltstößel ausgebildet ist, mit dem sich wenigstens ein in den Zentrierring geführtes Verriegelungselement in einen verriegelnden Eingriff mit dem Wellenstummel bringen lässt; und einen über dem Greiferrotor insbesondere stationär gelagerten Betätigungshebel, mit dem sich die Schaltscheibe zwischen einer Position zum Herstellen und einer Position zum Lösen des verriegelnden Eingriffs verschieben lässt.
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Das Etikettieraggregat ist insbesondere ein Kaltleim-Etikettieraggregat. Das Etikettieraggregat eignet sich zur Etikettierung von Behältern, insbesondere Getränkeflaschen. Der obere Wellenstummel steht vorzugsweise nach oben über die Auflagefläche über. Die Schaltscheibe ist insbesondere koaxial bezogen auf die Drehachse des Greiferrotors gelagert und entlang der Drehachse verschiebbar. Unter dem verriegelnden Eingriff ist insbesondere ein Eingriff zu verstehen, bei dem der Zentrierring und der Wellenstummel kraftschlüssig und formschlüssig miteinander verbunden sind. Unter einem stationär gelagerten Betätigungshebel ist insbesondere zu verstehen, dass sich der Betätigungshebel während des Produktionsbetriebs nicht mit dem Greiferrotor mitdreht. Die Schaltscheibe lässt sich derart verschieben, dass der Zentrierring auf dem Wellenstummel insbesondere in einer unteren Position der Schaltscheibe verriegelt ist, und dass der Zentrierring in wenigstens einen werteren, insbesondere in einer oberen Position entriegelt ist. Das Entriegeln ermöglicht ein axiales Abheben des Greiferrotors von der Antriebswelle und schließlich eine Entnahme aus dem Etikettieraggregat. Bezugsachse für axiale Schaltbewegungen ist die Drehachse des Greiferrotors.
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Die Entnahme des Greiferrotors wird vereirifacht, da der Zentrierring lediglich über den vergleichsweise kurzen Wellenstummel hinaus angehoben werden muss. Der Betätigungshebel ermöglicht ein ergonomisch günstiges Entriegeln des erfindungsgemäßen Eingriffs zwischen dem Verriegelungselement und dem Wellenstummel.
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Vorzugsweise umfasst der Betätigungshebel einen Bügelgriff, der beim verriegelnden Eingriff im Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist und sich zum Lösen des verriegelnden Eingriffs nach oben schwenken lässt. Vorzugsweise umfasst der Bügelgriff dann wenigstens ein bogenförmiges und/oder abgewinkeltes Griffsegment, das im Wesentlichen in einer Ebene verläuft, die im verriegelten Zustand des Greiferrotors horizontal ausgerichtet ist. Dies ermöglicht eine flache und somit besonders platzsparende Anordnung des Betätigungshebels während des Betriebs der erfindungsgemäßen Greiferzylindereinheit. Ferner begünstigt dies das Übereinanderstapeln mehrerer erfindungsgemäß miteinander verriegelter Greiferrotoren.
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Vorzugsweise ist der Bügelgriff als Tragegriff ausgebildet, der sich bis in eine im Wesentlichen vertikale Ausrichtung nach oben schwenken lässt, insbesondere in eine bezüglich des Greiferrotors mittige Trageposition. Dadurch lässt sich nicht nur das Lösen des verriegelnden Eingriffs vereinfachen sondern auch das Abheben des Greiferrotors. Der Tragegriff erleichtert ferner die Handhabung des vergleichsweise schweren Greiferrotors bei einer Produktionsumstellung oder dergleichen. Unter einer mittigen Trageposition des Tragegriffs ist beispielsweise zu verstehen, dass der Tragegriff im Wesentlichen in einer Ebene verläuft, die bei vertikaler Ausrichtung parallele zur Drehachse des Greiferrotors ausgerichtet ist oder diese beinhaltet. Die vertikale Ausrichtung des Tragegriffs erleichtert ein ausbalanciertes Tragen des Greiferrotors.
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Vorzugsweise sind an der Schaltscheibe eine umfänglich verlaufende Ringnut und an dem Entriegelungshebel wenigstens ein in die Ringnut eingreifender Schaltnocken oder eine funktionell entsprechende Schaltrolle ausgebildet. Die umfängliche Ringnut ist dann insbesondere in radialer Richtung der Schaltscheibe nach außen hin offen. Das Zusammenwirken von Schaltscheibe und Schaltnocken ermöglicht eine Betätigung des Schaltstößels unabhängig von der relativen Drehlage der Schaltscheibe bezüglich des wenigstens einen Schaltnockens.
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Vorzugsweise sind an der Auflagefläche und am Zentrierring zentrierend aufeinander sitzende Wellenbünde ausgebildet. Derartige, im Wesentlichen rotationssymmetrische Wellenbünde lassen sich präzise mittels Drehen und/oder Gießen herstellen. Vorzugsweise ist hierbei an dem Zentrierring ein äußerer Wellenbund ausgebildet, der über einen an der Auflagefläche ausgebildeten inneren Wellenbund übergreift.
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Vorzugsweise sind an der Auflagefläche und am Zentrierring wenigstens eine Ausnehmung und ein verdrehfest in die Ausnehmung eingreifender Mitnehmer ausgebildet. Das Zusammenwirken des Mitnehmers und der Ausnehmung ermöglicht eine Drehmomentübertragung von der Antriebswelle auf den Greiferrotor. Die Ausnehmung ist folglich nur in einem umfänglichen Teilsegment der Auflagefläche oder des Zentrierrings ausgebildet ist. Der Mitnehmer ist vorzugsweise an der Auflagefläche ausgebildet und die Ausnehmung am Zentrierring. Dies wäre jedoch auch umgekehrt möglich oder in Kombination unterschiedlicher Mitnehmer/Ausnehmungen. Der Zentrierring und die Auflagefläche könnten prinzipiell auch auf andere Weise verdrehfest miteinander verzahnt sein, solange ein Abheben des Greiferrotors nach dem Entriegeln möglich ist.
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Vorzugsweise umfasst der Wellenstummel einen in axialer Richtung federnd gegenüber der Auflagefläche vorgespannten Pilzkopf. Mit Hilfe der Federvorspannung in Richtung der Auflagefläche kann das Lösen des verriegelnden Eingriffs unterstützt werden. Durch Umkehren der Vorspannrichtung ließe sich ein kraftschlüssiger und formschlüssiger Eingriff des Verriegelungselements an dem Pilzkopf unterstützen.
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Vorzugsweise umfasst der Wellenstummel Einrastnuten für wenigstens zwei Verriegelungselemente. Dies vereinfacht eine seitliche Führung der Verriegelungselemente und deren stabile axiale Verriegelung an dem Wellenstummel. Besonders günstig sind Einrastnuten mit einem oberen axial beweglichen Abschnitt, der an einem federnd vorgespannten Pilzkopf ausgebildet ist.
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Vorzugsweise umfasst der Zentrierring ein Schaltgehäuse mit wenigstens zwei quer zur Drehachse des Greiferrotors verlaufenden Führungskanälen für die Verriegelungselemente. Die Führungskanäle ermöglichen eine Zwangsführung der Verriegelungselemente zwischen einer verriegelnden Position der Verriegelungselemente und einer nicht verriegelnden Position der Verriegelungselemente.
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Vorzugsweise sind zwei Führungskanäle, bezogen auf den Querschnitt des Zentrierrings, in einem Winkel von 0 bis 30° zueinander ausgebildet. Dies entspricht einer im Querschnitt asymmetrische Segmentierung des Zentrierrings durch die Führungskanäle, die die relative Drehlage des Greiferrotors zur Antriebswelle festlegt. Gleichzeitig wird eine günstige Kräfteverteilung beim seitlichen Ablenken der Verriegelungselemente aus den Führungskanälen ermöglicht.
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Vorzugsweise umfasst der Schaltstößel eine untere Kulissenführung für die Verriegelungselemente, um diese bei einem Absenken der Schaltstößels seitlich in Richtung des Wellenstummels abzulenken. Die Kulissenführung ist beispielsweise in Form bezüglich der Drehachse des Greiferrotors geneigter innerer Führungsflächen ausgebildet. Die Führungsflächen bewirken dann bei einem Absenken des Schaltstößels insbesondere eine Ablenkung der Verriegelungselemente nach innen in Richtung einer an dem Wellenstummel ausgebildeten Mantelfläche, insbesondere in eine an der Mantetfläche ausgebildete Einrastnut. Dies ermöglicht eine einfache und präzise Umsetzung einer vertikalen Schaltbewegung der Schaltscheibe und des Schaltstößels in eine quer zur Drehachse des Greiferrotors ausgerichtete Verriegelungsbewegung der Verriegelungselemente.
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Vorzugsweise ist der Schaltstößel nach unten federnd vorgespannt. Darunter ist zu verstehen, dass sowohl die Schaltscheibe als auch der Schaltstößel gegenüber einer Tragstruktur des Greiferrotors beispielsweise mittels einer Druckfeder nach unten hin vorgespannt sind. Die Verriegelung des Greiferrotors auf der Antriebswelle wird folglich durch die Federvorspannung unterstützt. Die Entriegelung erfolgt dann vorzugsweise entgegen der Federvorspannung durch aktives Hochschwenken des Betätigungshebels.
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Vorzugsweise ist das Verriegelungselement ein insbesondere zylindrischer Schaltbolzen oder eine Schaltkugel. Es wäre auch denkbar, Schaltbolzen und Schaltkugeln miteinander zu verwenden.
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Die gestellte Aufgabe wird ferner mit einem Etikettieraggregat für Behälter nach Anspruch 14 gelöst, insbesondere mit einem Kaltleim-Etikettieraggregat, das die erfindungsgemäße Greiferzylindereinheit umfasst.
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Vorzugsweise umfasst das Etikettieraggregat wenigstens zwei, insbesondere drei, übereinander gestapelten erfindungsgemäße Greiferrotoren. Damit lassen sich beispielsweise Greiferrotoren zum Etikettieren unterschiedlicher Behälterabschnitte, wie beispielsweise einem Brustbereich, einem Rückenbereich und einem Halsbereich der Behälter gemeinsam austauschen.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:
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1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Greiferzylindereinheit in einem verriegelten Zustand;
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2 eine entsprechende Ansicht der erfindungsgemäßen Greiferzylindereinheit im entriegelten Zustand;
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3 eine Explosionsdarstellung eines in der Greiferzylindereinheit der 1 und 2 enthaltenen Verriegelungsmechanismus;
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4 eine Schrägansicht der erfindungsgemäßen Steuerscheibe; und
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5 eine schematische Darstellung einer Etikettiervorrichtung mit übereinander gestapelten und erfindungsgemäß verriegelten Greiferrotoren.
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Wie die 1 und 2 erkennen lassen, umfasst die erfindungsgemäße Greiferzylindereinheit 1 in einer bevorzugten Ausführungsform eine Antriebswelle 3 mit einem oberen Wellenstummel 5 und einer den Wellenstummel 5 umgebenden Auflagefläche 6. Ein Greiferrotor 7 mit Greifeinheiten 8, die beispielsweise als kurvengesteuerte Vakuumgreifer ausgebildet sind, sitzt mittels eines unteren Zentrierrings 9 koaxial und drehmomentschlüssig auf der Auflagefläche 6.
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Im oberen Bereich des Greiferrotors 7 ist eine mitrotierende Schaltscheibe 11 in axialer Richtung 13 bezogen auf die Drehachse 7' des Greiferrotors 7 verschiebbar gelagert. An der Schaltscheibe 11 ist ein nach unten in den Zentrierring 9 ragender Schaltstößel 15 befestigt. Mit Hilfe des Schaltstößels 15 lassen sich zwei im Zentrierring 9 geführte Verriegelungselemente 17 in einen in der 1 dargestellten verriegelnden Eingriff mit dem Wellenstummel 5 bringen. Die Schaltscheibe 11 umschließt eine stationär an dem Greiferrotor 7 befestigte obere Platte 18.
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Wie beispielsweise die 2 erkennen lässt, sind an der Auflagefläche 6 und an dem Zentrierring 9 miteinander korrespondierende Wellenbünde 6a, 9a ausgebildet, um den Greiferrotor 7 auf der Antriebswelle 3 zu zentrieren. Zur Drehmomentübertragung für den Antrieb des Greiferrotors 7 ist ein Mitnehmer 6b an der Auflagefläche 6, insbesondere an dem Wellenbund 6a, ausgebildet. Der Mitnehmer 6b greift in eine (in der Zeichnung verdeckte) Ausnehmung 9b ein, die im Zentrierring 9, insbesondere in dessen Wellenbund 9a, beispielsweise als Negativ des Mitnehmers 6b ausgebildet ist. Ebenso wäre es möglich, den Mitnehmer am Zentrierring 9 auszubilden und eine entsprechende Ausnehmung an der Auflagefläche 6. Der Mitnehmer 6b entlastet die Verriegelungsmechanik bestehend aus dem Wellenstummel 5, dem Schaltstößel 15, dem Zentrierring 9 und den Verriegelungselementen 17 mechanisch gegenüber Antriebsmomenten. Die Verriegelungsmechanik fixiert den Greiferrotor 7 auf der Antriebswelle 3 in axialer Richtung 13.
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Der Schaltstößel 15 lässt sich durch einen oberhalb des Greiferrotors 7 an einer stationären Tragstruktur 21 um eine horizontale Achse 19' drehbar gelagerten Betätigungshebel 19 absenken/anheben. Der Betätigungshebel 19 ist aus einer in der 1 dargestellten horizontal ausgerichteten Lage 23, in der der Greiferrotor 7 mit der Antriebswelle 3 verriegelt ist, in eine in der 2 dargestellte vertikal ausgerichtete Lage 25, in der die Verbindung zwischen dem Greiferrotor 7 und der Antriebswelle 3 entriegelt ist, um ein Gelenk 27 schwenkbar.
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Wie die 4 verdeutlicht, sind am Betätigungshebel 19 Schaltnocken 29 befestigt, die in eine umfänglich um die Schaltscheibe 11 verlaufende Führungsnut 31 eingreifen. Durch das Hochschwenken des Betätigungshebels 19 ziehen die Schaltnocken 29, die ebenso gut als Schaltrollen ausgebildet sein könnten, die Schaltscheibe 11 mit dem Schaltstößel 15 axial nach oben.
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Der Betätigungshebel 19 umfasst einen mittigen Bügelgriff 19a. Dieser ist vorzugsweise flach entlang einer Ebene 19b verlaufend ausgebildet. Der Bügelgriff 19a dient in der vertikal ausgerichteten Lage 25 ferner als Tragegriff. Der vertikal ausgerichtete Betätigungshebel 19 erstreckt sich dann vorzugsweise bügelförmig zu beiden Seiten über die Schaltscheibe 11 hinaus, vorzugsweise symmetrisch. Vorteilhaft ist eine schwenkbare Lagerung des Betätigungshebels 19 auf einander entgegen gesetzten Seiten der Schaltscheibe 11. Der Bügelgriff 19a vereinfacht das Anheben und Tragen des Greiferrotors 7. Zu diesem Zweck könnten auch (nicht dargestellte) Griffmulden, ergonomische Verdickungen, Abrundungen oder dergleichen am Bügelgriff 19a ausgebildet sein. In den 1 bis 3 ist der Übersichtlichkeit halber nur eine Hälfte des Betätigungshebels 19 dargestellt.
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Der Schaltstößel 15 ist vorzugsweise mit einer Feder 33, insbesondere einer Druckfeder, nach unten vorgespannt. Der Wellenstummel 5 ist vorzugsweise mit einer Feder 35, insbesondere einer Druckfeder, nach unten vorgespannt. Mit letzterer lässt sich ein in axialer Richtung 13 beweglicher Pilzkopf 5a des Wellenstummels 5 in Richtung einer fest mit der Auflagefläche 6 verbundenen Basis 5b des Wellenstummels 5 ziehen. In dem Wellenstummel 5, vorzugsweise zwischen dem Pilzkopf 5a und der Basis 5b, sind Rastnuten 37 für die Verriegelungselemente 17 ausgebildet. Die Verriegelungselemente 17 lassen sich dann in den Rastnuten 37 mittels der Vorspannung des Pilzkopfs 5a formschlüssig und/oder kraftschlüssig einklemmen.
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Der Zentrierring 9 umfasst einen unteren Zentrierabschnitt mit dem Wellenbund 9a und ein oberes Schaltgehäuse 9c mit Führungskanälen 9d für die Verriegelungselemente 17, die beispielsweise zylindrische Schaltbolzen oder Schaltkugeln sind. Die Führungskanäle 9d sind in axialer Richtung 13 gesehen vorzugsweise in einem Winkel 38 von 0° (parallel zueinander) bis 30° zueinander ausgebildet. Dies ermöglicht eine Festlegung der relativen Drehlage des Greiferrotors 7 bezüglich der Antriebswelle 3 und begünstigt eine seitliche Ablenkung der Verriegelungselemente 17 in Richtung des Wellenstummels 5.
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Wie insbesondere aus der 3 deutlich wird, ist am unteren Ende des Schaltstößels 15 eine Kulissenführung 39 für die Verriegelungselemente 17 ausgebildet. Die Kulissenführung 39 umfasst beispielsweise gegenüber der Drehachse 7' des Greiferrotors 7 geneigte Führungsflächen 39a. Die Kulissenführung 39 drückt die in den Führungskanälen 9d geführten Verriegelungselemente 17 beim Absenken des Schaltstößels 15 in Richtung der Rastnuten 37. Die Verriegelungselemente 17 sind dann sowohl in den Führungskanälen 9d als auch in den Rastnuten 37 axial verriegelnd geführt. Anders gesagt, ist der Zentrierring 9 dann im verriegelnden Eingriff mit dem Wellenstummel 5. Die Kulissenführung 39 bewirkt somit eine Umlenkung eines vertikalen Schalthubs des Schaltstößels 15 in eine seitliche Bewegung der Verriegelungselemente 17. Beim Anheben des Schaltstößels 15 rasten die Verriegelungselemente 17 mit Hilfe der Vorspannung des Pilzkopfs 5a wieder aus den Rastnuten 37 aus und werden auf diese Weise in die Führungskanäle 9d zurück gedrückt.
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Die Höhe des Wellenstummels 5 über dem zentrierenden Wellenbund 6a ist vorzugsweise kleiner als der Durchmesser des zentrierenden Wellenbunds 6a. Dadurch muss der Greiferrotor 7 zum Auswechseln nur über einen vergleichsweise geringen vertikalen Hub bewegt werden. Nach dem Entriegeln lässt sich der Greiferrotor 7, wie beispielsweise in der 2 dargestellt, nach Anheben über den vergleichsweise kurzen Wellenstummel 5 auf ergonomisch günstige Weise in seitlicher Richtung aus einem zugehörigen Etikettieraggregat entnehmen.
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Das Etikettieraggregat könnte in einer bevorzugten Ausführungsform 50 gemäß 5 wenigstens zwei aufeinander gestapelte Greiferrotoren 7 umfassen. Diese sind dann erfindungsgemäß, wie oben beschrieben, miteinander drehmomentschlüssig verbunden und axial verriegelt. In diesem Fall übernimmt ein von der der Schaltscheibe 11 umschlossener Welleneinsatz die Funktion der Antriebswelle 3 für den jeweils darüber liegenden Greiferrotor 7. Zu diesem Zweck wird die in den 1 und 2 dargestellte obere Platte 18 durch einen geeignet ausgebildeten Welleneinsatz 18a ersetzt. Die flache Bauform des Betätigungshebels 19 und seine horizontale Ausrichtung 23 begünstigen ein Platz sparendes Übereinanderstapeln der Greiferrotoren 7. Übereinander gestapelte Greiferrotoren 7 dienen dem kombinierten Etikettieren von Behältern in unterschiedlichen Wandbereichen, beispielsweise in einem Brustbereich und in einem Halsbereich einer Flasche. Es versteht sich von selbst, dass ein erfindungsgemäßes Etikettieraggregat auch nur einen erfindungsgemäß angekoppelten Greiferrotor 7 umfassen kann.
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An der stationären Tragstruktur 21 können beispielsweise Absaugschläuche 51 oder dergleichen für die Greifeinheiten 8 befestigt sein. Angedeutet ist ferner eine Steuerkurve 53, an der die Greifeinheiten 8 in an sich bekannter Weise entlang laufen. Die Befestigung des Schaltstößels 15 an der Steuerscheibe 11 ist lediglich beispielhaft dargestellt. Vorzugsweise sind die Schaltscheibe 11 und der Schaltstößel 15 für die Montage von einander trennbar ausgebildet. Dies begünstigt die Betätigung der im Betrieb mitrotierenden Schaltscheibe 11 oberhalb der Tragstruktur 21 und die Lagerung des Greiferrotors 7 unterhalb der Tragstruktur 21.
