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Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf Blasformmaschinen und insbesondere Streckblasmaschinen beschrieben, es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch auf andere Maschinen, wie beispielsweise Füll- oder Etikettiermaschinen, insbesondere jedoch auf jede rundlaufende Behälterbehandlungsanlage anwendbar ist.
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Derartige Maschinen weisen im Stand der Technik oftmals einen drehbaren Träger auf, an dem eine Vielzahl von Behandlungsstationen angeordnet ist.
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Im Falle von Umformungsmaschinen werden die Behältnisse in einzelnen Stationen innerhalb einer Blasform durch Aufblasen von Kunststoffvorformlingen mit Druckluft hergestellt. Diese Stationen sind dabei an einem Träger, dem sogenannten Blasrad, angeordnet. Während sich dieses Blasrad mit einer Rotationsgeschwindigkeit bzw. einer Produktionsgeschwindigkeit dreht, werden über zwei Sterne abwechselnd Kunststoffvorformlinge in die Stationen eingegeben und fertige Behältnisse entnommen. Im Stand der Technik gibt es verschiedene Maschinengrößen, die sich hauptsächlich durch die Anzahl der Stationen und damit auch durch den Durchmesser des jeweiligen Blasrads unterscheiden. Die Bauhöhe des Blasrads einschließlich aller Aufbauten, wie beispielsweise der Blasstation selbst, ist jedoch üblicherweise gleich. Damit ergeben sich bei unterschiedlich großen Anlagen verschiedene, oftmals ungünstige Verhältnisse von Höhe und Durchmesser dieses Trägers. Damit ein ruhiger Maschinenlauf und auch ein exakter Übergabepunkt an den Zuführ- und Abführsternen gewährleistet ist, sollte die Lagerung dieses Trägers entsprechend ausgelegt sein. Die Lagerung sollte auch die geforderte Genauigkeit einhalten und dabei entstehende Radial- und auch Axialkräfte aufnehmen können. Im internen Stand der Technik der Anmelderin wird hierzu ein Vierpunktlager verwendet, da diese Lagerform Radial- und Axialkräfte gut aufnehmen kann und weiterhin eine kostengünstige und platzsparende Lösung darstellt. Bei dieser Art der Lagerung handelt es sich um eine sogenannte fliegende Lagerung.
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Besonders bei Maschinen mit einem geringen Trägerdurchmesser, beispielsweise einer geringen Anzahl von Behandlungsstationen, wirkt sich das Verhältnis zwischen dem Trägerdurchmesser zur Höhe ungünstig auf die Laufruhe der Maschine aus. Durch das Lagerspiel stellt sich eine Art Taumelbewegung des gesamten Blasrads ein. Bei Maschinen mit größerem Trägerdurchmesser ist diese Taumelbewegung geringer. Um die Ausstoßleistung dieser Maschinen zu erhöhen, wird üblicherweise auch deren Drehzahl erhöht. Durch die Drehzahlerhöhung wiederum wird die Belastung der Lagerung insbesondere durch die Radialkräfte und Unwucht stark erhöht. Dies kann zu starken Taumelbewegungen am Blasrad führen. In diesen Fällen kann das Lager überlastet werden und die Maschinenvibrationen nehmen zu. Dies kann wiederum zum vorzeitigen Ausfall des Lagers führen.
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Ein möglicher Ansatz, den immer größer werdenden eingeleiteten Kräften entgegenzuwirken könnte darin bestehen, die freie Lagerungsseite (im oberen Maschinenteil) mit zusätzlichen Rollen von außen zu führen, um das System so zu stabilisieren. In diesem Fall treten jedoch erhöhte Kosten für die Lagerstelle auf, da diese zusätzliche Lagerstelle beispielsweise in einem oberen Maschinenteil stabil ausgeführt werden muss. Hierzu wäre ein stabiler Rahmen um das drehende Blasrad vorzusehen. Das Ausrichten dieser Lagerstelle ist wiederum aufwendig und kritisch.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Lagerung derartiger Träger zu verbessern, insbesondere, um auch für kleinere Behandlungsmaschinen eine gesicherte Lagerung und einen ruhigen Lauf zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruches erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Behandeln von Behältnissen weist einen um eine vorgegebene Drehachse drehbaren Träger auf, an dem eine Vielzahl von Behandlungsstationen zum Behandeln der Behältnisse angeordnet ist, wobei dieser Träger gegenüber dem Hauptträger drehbar mittels einer Lagereinrichtung gelagert ist und wobei die Lagereinrichtung wenigstens einen ersten Lagerring und wenigstens einen zweiten Lagerring aufweist und zwischen diesen Lagerringen eine Vielzahl von rotationssymmetrischen Wälzkörpern angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß sind diese Wälzkörper in wenigstens zwei Reihen von Wälzkörpern angeordnet. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird daher vorgeschlagen, anstelle eines einreihigen Wälzlagers ein mehrreihiges Wälzlager, beispielsweise ein zweireihiges Wälzlager, zu verwenden. Um die entstehenden größeren Lagerkräfte besser aufnehmen zu können, kann das im internen Stand der Technik der Anmelderin verwendete Vierpunktlager mit nur einer Wälzkörperreihe durch ein zwei- oder mehrreihiges Lager ersetzt werden. Ein derartiges mehrreihiges Lager kann die entstehenden Lagerkräfte besser aufnehmen, da die Laufbahnen der Wälzkörper einen bestimmten Abstand zueinander aufweisen. Auf diese Weise müssen die Lager in der Toleranz nicht zu stark eingeschränkt werden. Wird die Toleranz dennoch stark eingeschränkt, können gleichwohl bessere Ergebnisse erzielt werden als bei der bisherigen Lagervariante. Eine Taumelbewegung des Trägers kann dadurch stark reduziert werden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Lagereinrichtung eine Lagereinrichtung mit wenigstens zwei Lagerpunkten und bevorzugt mit vier Lagerpunkten. Diese vier Lagerpunkte können dabei jedoch auf die beiden Reihen aufgeteilt sein. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist wenigstens ein Lagerring mehrteilig ausgebildet. So kann beispielsweise ein mehrteiliger bzw. geteilter Innenring oder ein geteilter Außenring vorgesehen sein. Auch könnten beide Lagerringe geteilt sein. Bevorzugt ist der drehbare Träger mit dem ersten Lagerring mechanisch gekoppelt. So ist es möglich, dass der erste Lagerring an dem drehbaren Träger und insbesondere an einem Außenumfang des drehbaren Trägers angeordnet ist. Auch wäre es möglich, dass der erste Lagerring ein Bestandteil des drehbaren Trägers ist und bevorzugt einteilig mit diesem ausgebildet ist. Bevorzugt ist der zweite Lagerring mechanisch mit dem (insbesondere stationären) Hauptträger gekoppelt. Auch hier ist es denkbar, dass der zweite Lagerring einteilig mit dem Hauptträger ausgebildet ist.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Behandlungseinrichtungen an einem Außenumfang des Trägers angeordnet. Vorteilhaft handelt es sich dabei um gleichartige Behandlungsstationen, beispielsweise um Umformungsstationen zum Umformen von Kunststoffvorformlingen zu Kunststoffbehältnissen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich bei dem ersten Lagerring um einen Innenring und bei dem zweiten Lagerring um einen Außenring. Dies bedeutet, dass bevorzugt der zweite Lagerring einen größeren Umfang aufweist als der erste Lagerring.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können auch Haltemittel bzw. Führungseinrichtungen für die Wälzkörper vorgesehen sein. So können beispielsweise Lagerkäfige vorgesehen sein, in denen wiederum die Wälzkörper eingefasst sind. Bevorzugt sind diese Führungsmittel beweglich gegenüber beiden Lagerringen ausgebildet.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich bei den Wälzkörpern um Kugeln. Damit handelt es sich bei den Lagereinrichtungen um Kugellager. Daneben könnten jedoch auch andere Arten von Wälzkörpern eingesetzt werden, wie beispielsweise Zylinderrollen, Kegelstumpfrollen und dergleichen. Auch könnten unterschiedliche Wälzkörper, d.h. beispielsweise Kugeln oder zylinderförmige Wälzkörper, in einer Lagereinrichtung eingesetzt sein.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich bei der Lagereinrichtung um ein Vierpunktlager. Insbesondere handelt es sich bei der Lagereinrichtung um ein Vierpunktmomentenlager. Dabei könnten zwei Lagerpunkte durch eine erste Reihe von Wälzkörpern ausgebildet werden und zwei weitere Lagerpunkte durch die zweite Reihe von Wälzkörpern. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform bilden die Wälzkörper der ersten Reihe von Wälzkörpern eine Lagereinheit aus und die Wälzkörper der zweiten Reihe von Wälzkörpern bilden eine zweite Lagereinheit aus.
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Vorteilhaft weisen dabei die beiden Reihen an Wälzkörpern zueinander einen Abstand auf, der zwischen dem 1–3 fachen des Wälzkörperdurchmessers liegt. Dabei wird der Abstand jeweils durch ein Zentrum der jeweiligen Wälzkörper bestimmt. Vorteilhaft weisen die Wälzkörper bzw. Lagerkugeln einen Durchmesser auf, der zwischen 20 mm und 55 mm liegt.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist es denkbar, dass die erste Lagerreihe zum Abstützen des Trägers (insbesondere in einer vertikalen Richtung der Vorrichtung) dient und die andere zumindest auch zu einer seitlichen Führung (d.h. einer Führung in einer radialen und/oder horizontalen Richtung). Dabei ist es möglich, dass eine erste Lagerreihe überwiegend Kräfte in einer ersten Richtung aufnimmt und die zweite Lagerreihe Kräfte in einer anderen Richtung, wobei diese andere zweite Richtung von der ersten Richtung abweicht.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist wenigstens ein Lagerelement Laufbahnen für die Wälzkörper auf, wobei wenigstens eine dieser Laufbahnen mit einer vorgegebenen Beschichtung beschichtet ist. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dieser Beschichtung um eine Plasmaoberflächenbeschichtung. Durch eine derartige Plasmaoberflächenbeschichtung können durch mikro- und nanostrukturierte Oberflächen das Benutzungsverhalten von Oberflächen gegenüber Schmierstoffen und Wasser und auch Reinigungsmittel gezielt verändert werden und so Reibung, Verschleiß und Korrosion verhindert werden. Durch eine derartige Beschichtung der Laufbahnen ist es möglich, auf eine Schmierung der Lager vollständig oder weitgehend zu verzichten. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Wälzkörper wenigstens teilweise aus Keramik oder einem Keramik enthaltenden Werkstoff hergestellt. Auf diese Weise ist es möglich, die Lagerung trocken oder durch eine einmalige Befettung nachschmierfrei auszuführen. Es wäre jedoch auch möglich, dass die Wälzkörper aus Metall bzw. Stahl hergestellt sind.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich bei den Behandlungsstationen um Umformungsstationen zum Umformen von Kunststoffvorformlingen zu Kunststoffbehältnissen. Diese Umformungsstationen weisen dabei üblicherweise Blasformen auf, innerhalb derer die Kunststoffvorformlinge durch Beaufschlagung mit Druckluft zu den Kunststoffflaschen umgeformt werden. Bevorzugt handelt es sich bei der Vorrichtung um eine Streckblasmaschine, d.h. bevorzugt weisen die einzelnen Umformungsstationen auch bewegliche Reckstangen auf, welche zum Dehnen der Behältnisse in deren Längsrichtung dienen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auch auf andere Maschinen anwendbar, wie beispielsweise auf Füller, Etikettiermaschinen, Sterilisationsmaschinen und dergleichen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform liegt die Anzahl der Behandlungsstationen zwischen 4 und 40, bevorzugt zwischen 6 und 30 und bevorzugt zwischen 8 und 20. Insbesondere für derartige „kleinere Maschinen“ ist die hier dargestellte Lagereinrichtung besonders geeignet, da in diesem Falle gerade auch die Führung bei hohen Arbeitsgeschwindigkeiten problematisch sein kann. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Wälzkörper wenigstens zweier Wälzkörperreihen entlang der Drehachse des Trägers übereinander angeordnet. Dabei ist es möglich, dass die Wälzkörper schräg übereinander angeordnet sind oder auch unmittelbar bzw. senkrecht übereinander angeordnet. Dabei können die Wälzkörper der unteren Lagereinheit eine Lager- bzw. Stützfunktion wahrnehmen und die oberen eine seitliche Führungsfunktion.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist wenigstens ein Abschnitt des Trägers und/oder des ersten Lagerrings zwischen den Wälzkörpern einer ersten Reihe von Wälzkörpern und den Wälzkörpern einer zweiten Reihe von Wälzkörpern angeordnet. So kann sich beispielsweise dieser Abschnitt in einer radialen Richtung zwischen den jeweiligen Wälzkörpern erstrecken. Auch kann an diesem Abschnitt wenigstens eine und können bevorzugt zwei oder mehrere Führungsflächen bzw. Laufbahnen zum Führen der Wälzkörper angeordnet sein.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform laufen die Drehachsen wenigstens zweier Wälzkörper nicht parallel zueinander. Insbesondere verlaufen die Drehachsen wenigstens zweier Wälzkörper unterschiedlicher Lagerreihen nicht parallel zueinander. Genauer verlaufen bevorzugt die Drehachsen zweier Wälzkörper, die sich an der gleichen (Momentan-)Position in Umfangsrichtung befinden, nicht parallel zueinander. Entsprechend ist wenigstens eine erste Laufbahn eines ersten Wälzkörpers geneigt gegenüber einer Laufbahn eines zweiten Wälzkörpers.
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Dabei ist es möglich, dass die Drehachse eines ersten Wälzkörpers bzw. auch einer ersten Reihe von Wälzkörpern gegenüber einer Ebene der Laufbahn einen Winkel einschließt, der zwischen 20° und 60°, bevorzugt zwischen 20° und 50° und besonders bevorzugt zwischen 30° und 45° liegt. Dies bedeutet, dass eine Rotationsachse um welche sich die Wälzkörper wenigstens einer Wälzkörperreihe während der Drehung des Träger drehen, mit einer horizontalen Ebene den oben genannten Winkel einschließt.
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Weitere Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen:
Darin zeigen:
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1 eine grob schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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2 eine Darstellung eines Trägers;
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3 eine Draufsicht von oben auf den Träger aus 2;
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4 eine Schnittdarstellung des in 2 gezeigten Trägers;
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5a, 5b zwei Darstellungen einer Lagereinrichtung in einer ersten Ausführungsform;
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6a, 6b zwei Darstellungen einer Lagereinrichtung in einer zweiten Ausführungsform;
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7a, 7b zwei Darstellungen einer Lagereinrichtung in einer dritten Ausführungsform;
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8a, 8b zwei Darstellungen einer Lagereinrichtung in einer vierten Ausführungsform; und
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9a, 9b zwei Darstellungen einer Lagereinrichtung einer fünften Ausführungsform.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 1 zum Behandeln von Behältnissen 10. Dabei werden die Behältnisse 10 (nur eines gezeigt) über eine (nicht gezeigte) Zuführungseinheit einer Vielzahl von Behandlungsstationen 4 zugeführt. Das Bezugszeichen 2 kennzeichnet einen Träger, an dem die einzelnen Behandlungsstationen angeordnet sind, wobei dieser Träger 2 um eine Drehachse D drehbar ist.
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2 zeigt eine Seitendarstellung des in 1 gezeigten Trägers. Man erkennt, dass dieser – insbesondere bei kleinen Anlagen – eine relativ große Höhe H verglichen mit seinem Durchmesser aufweisen kann. 3 zeigt eine Ansicht von oben auf den in 2 dargestellten Träger. Auch hier ist wieder die Drehachse D dieses Trägers dargestellt. 4 zeigt eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Trägers 2, der mittels einer Lagereinrichtung 6 an einem Hauptträger 12 angeordnet ist. Dieser Hauptträger ist dabei stationär angeordnet.
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Die 5a, b zeigen eine erste Darstellung einer Lagereinrichtung 6. Zur besseren Darstellung ist bei den nachfolgenden Figuren jeweils die mit b gezeichnete Figur gegenüber der mit a gekennzeichneten Figur größer dargestellt. Daneben sind nicht in allen Figuren jeweils sämtliche Bezugszeichen dargestellt, um die Übersichtlichkeit zu erhöhen.
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Dabei sind ein erster Lagerring 62, hier ein Lagerinnenring, und ein zweiter Lagerring 64 (hier ein Lageraußenring) dargestellt. Bei der in 5b gezeigten Darstellung erkennt man, dass hier insgesamt drei Wälzkörperreihen eingesetzt sind, nämlich jeweils Zylinderrollen. Diese Zylinderrollen 66a, 66b und 66c sind hier in drei Reihen von Lagern angeordnet.
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Die Wälzkörper 66b stützen dabei den Innenring 62, an dem der Träger angeordnet ist, gegenüber dem Außenring 64 ab. Damit handelt es sich bei der in 5 gezeigten Ausführungsform um ein Axial-Radial-Rollenlager. Die Wälzkörper 66c, bei denen es sich ebenfalls um Zylinderrollen handelt, dienen zur seitlichen Abstützung des Trägers 2. Ein Bereich des Innenrings bzw. ersten Lagerrings 62 wird entlang der Drehachse zwischen den ersten Wälzkörpern 66a und den zweiten Wälzkörpern 66b geführt. Das Bezugszeichen D1 kennzeichnet eine Drehachse des ersten Wälzkörpers 66a, das Bezugszeichen D2 eine Drehachse des zweiten Wälzkörpers 66b und das Bezugszeichen D3 eine Drehachse des dritten Wälzkörpers 66c. Die Drehachsen D1 und D2 verlaufen horizontal und die Drehachse D3 vertikal.
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Die 6a, 6b zeigen eine weitere Ausführungsform der Lagereinrichtung. Auch hier sind wieder ein Außenring 64 und ein Innenring 62 vorgesehen. Bei dieser Lagervariante handelt es sich bei den ersten Wälzkörpern 66a um Zylinderrollen und bei den zweiten Wälzkörpern 66b um Kugeln. Damit handelt es sich hier um ein Kombinationslager, welches sich aus Rollen und Kugeln zusammensetzt. Auch hier kann durch die beiden Wälzkörper, die in der Längsrichtung L des Trägers (welche parallel zu der Drehachse verläuft) übereinander angeordnet sind, eine verbesserte Führung erreicht werden. Die Wälzkörper 66b, die hier als Kugeln ausgeführt sind, dienen hier sowohl zur Abstützung des Trägers 2 in der vertikalen Richtung als auch zu dessen seitlicher Führung. Die Wälzkörper 66a dienen zur Stabilisierung der Drehbewegung des Trägers 2.
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Die Bezugszeichen L1–L4 bezeichnen die Laufbahnen der beiden Wälzkörper 66a und 66b. Wie oben erwähnt, können diese Laufbahnen beschichtet sein. Während sich die Laufbahnen L1 und L2 hier in einer horizontalen Richtung erstrecken, erstrecken sich die Laufbahnen L3 und L4 jeweils in einer schrägen Richtung.
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Die 7a, 7b zeigen eine weitere Ausführungsform einer Lagereinrichtung. Bei dieser Ausführungsform handelt es sich sowohl bei den Wälzkörpern 66a als auch den Wälzkörpern 66b jeweils um Kugeln. Damit ist hier eine zweireihige Kugeldrehverbindung vorgesehen. Das Bezugszeichen 68 kennzeichnet einen Vorsprung, der zwischen die beiden Wälzkörper 66a, 66b hereinragt. Mit den Bezugszeichen P1–P4 sind auch die vier Lagerpunkte dieses Lagers angegeben.
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Die 8a, 8b zeigen eine weitere Ausführungsform der Lagereinrichtung, wobei hier ein zweireihiges Vierpunktmomentenlager vorgesehen ist. Die Wälzkörper 66a und 66b sind hier auch in radialer Richtung zwischen dem Außenring 64 und dem Innenring 62 angeordnet. Die 9a, 9b zeigen eine weitere Ausgestaltung einer Lagereinrichtung. Auch hier handelt es sich sowohl bei den Wälzkörpern 66a als auch bei den Wälzkörpern 66b um Kugeln, wobei jedoch die Wälzkörper 66a einen erheblich größeren Durchmesser aufweisen als die Wälzkörper 66b. Damit ist auch hier eine zweireihige Kugeldrehverbindung zwischen den Lagern vorgesehen.
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Die Anmelderin behält sich vor, sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale als erfindungswesentlich zu beanspruchen, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind. Es wird weiterhin darauf hingewiesen, dass in den einzelnen Figuren auch Merkmale beschrieben wurden, welche für sich genommen vorteilhaft sein können. Der Fachmann erkennt unmittelbar, dass ein bestimmtes in einer Figur beschriebenes Merkmal auch ohne die Übernahme weiterer Merkmale aus dieser Figur vorteilhaft sein kann. Ferner erkennt der Fachmann, dass sich auch Vorteile durch eine Kombination mehrerer in einzelnen oder in unterschiedlichen Figuren gezeigter Merkmale ergeben können.
