DE102015120770A1

DE102015120770A1 - Transportstern zum Führen von Behältern in einer Behälterbehandlungsanlage

Info

Publication number: DE102015120770A1
Application number: DE102015120770.2A
Authority: DE
Inventors: Matthias Schopp; Alberto Garcia
Original assignee: KHS GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2015-11-30
Filing date: 2015-11-30
Publication date: 2017-06-01
Anticipated expiration: 2035-12-01
Also published as: DE102015120770B4; WO2017092996A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Transportstern zum Führen von Behältern in einer Behälterbehandlungsanlage. Um einen verstellbaren Transportstern zum Führen von Behältern mit unterschiedlichen Abmessungen bereitzustellen, der kostengünstig, leicht verstellbar und einfach zu reinigen ist, ist ein Sternrad mit einer Mehrzahl von Sterntaschen aufweisenden Sterntaschen zur Anlage der Behälter, eine Verstellvorrichtung mit einer Mehrzahl von in Radialrichtung angeordneten hydraulischen Lineareinheiten zum radialen Bewegen der Sterntaschen und eine die Sterntaschen mit den Lineareinheiten verbindende Kopplungseinheit vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Transportstern zum Führen von Behältern in einer Behälterbehandlungsanlage.
Formatteile, wie bspw. Transportsterne, werden in Behälterbehandlungsanlagen eingesetzt, um die Behälter beim Durchführen durch die Anlage entlang eines Transportweges zu halten und zu führen. Dabei werden Transportsterne oder eine Reihe von Transportsternen, bspw. im Bereich von Flüssigkeitsfüllern, Etikettier- oder Verschließermaschinen, verwendet.
Die Formatteile sind üblicherweise auf eine Behältergattung oder begrenzte Behältergrößen abgestimmt, so dass bei einem Behälterwechsel auch die Formatteile ausgewechselt werden müssen. Um den aufwendigen Wechsel von Transportsternen zu vermeiden, sind Transportsterne bekannt, die in ihrer Größe einstellbare Sterntaschen aufweisen, so dass ein Transportstern Behälter mit unterschiedlichem Durchmesser halten und durch die Behälteranlage führen kann.
Bei Transportsternen kann man zwei verschiedene Gattungen unterscheiden. Zum einen Transportsterne mit Behältergreifern bzw. Behälterklammern zum lagegenauen Fixieren des Behälters am Transportstern und zum anderen Transportsterne mit Sterntaschen, in die die Behälter einlaufen und in denen die Behälter bei der Drehbewegung des Transportsterns geführt werden. Transportsterne mit Sterntaschen weisen üblicherweise eine Außenführung auf, mit der die Behälter in Kontakt sind und an der die Behälter von dem sich rotierendem Transportstern entlang geschoben werden.
Bei den bekannten verstellbaren Transportsternen mit Sterntaschen erfolgt die Größenveränderung der Sterntaschen mittels einer Rotationsbewegung einzelner Sternräder.
Zudem sind Transportsterne bekannt, bei denen mittels der Rotationsbewegung der Sternräder die Kontaktbereiche der Sterntaschen radial nach außen bewegt werden, so dass der Abstand der Kontaktbereiche vergrößert wird.
Die bekannten Transportsterne mit Sterntaschen weisen eine Verstellmechanik auf, um ein gleichzeitiges und gleichmäßiges Verstellen der Sterntaschen in ihrer Größe zu bewirken. Die Verstellmechaniken sind konstruktiv extrem aufwendig, teuer und gegenüber Beschädigungen empfindlich. Zudem erschwert die aufwendige Mechanik die Reinigbarkeit der Transportsterne erheblich, so dass bspw. hohe hygienische Anforderungen beim Transport von Behältern für Lebensmittel nur schwer zu erreichen sind.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen verstellbaren Transportstern zum Führen von Behältern mit unterschiedlichen Abmessungen bereitzustellen, der kostengünstig, leicht verstellbar und einfach zu reinigen ist.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch einen Transportstern mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Dabei sind alle beschriebenen Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Der erfinderische Transportstern zum Führen von Behältern in einer Behälterbehandlungsanlage umfasst ein Sternrad mit einer Mehrzahl von Sterntaschen zur Anlage der Behälter, eine Verstellvorrichtung mit einer Mehrzahl von in Radialrichtung angeordneten hydraulischen Lineareinheiten zum radialen Bewegen der Sterntaschen und ein die Sterntaschen und die Lineareinheiten verbindendes Verbindungselement.
Über die Radialbewegung der Sterntaschen erfolgt die notwendige Anpassung der Sterntasche an den Behälterdurchmesser. Mittels der radialen Ausrichtung der Lineareinheiten und der damit verbundenen radialen Wirkrichtung der Lineareinheiten ist eine besonders einfache Verstellung der Sterntaschen möglich.
Dabei sind die hydraulischen Lineareinheiten besonders kostengünstig bereitzustellen und es wird eine besonders geringe Anzahl von Bauteilen benötigt, so dass auch die möglichst einfache Reinigbarkeit der Sterne, bspw. bei einem Behälterbruch, gewährleistet wird.
Unter gattungsgemäßen Transportsternen werden verstellbare Transportsterne verstanden, die Sterntaschen zur Aufnahme von Behältern aufweisen, d.h., die Transportsterne weisen am Außenumfang eines Sternrades Bauteile auf, die Sterntaschen ausbilden und an die die Behälter angelegt werden können. Die gattungsgemäßen Transportsterne weisen somit keine Behälterklammern auf, mit denen ein festes Umschließen der Behälter erfolgt. Die Sterntaschen sind somit als nicht greifende Behälteraufnahmen ausgebildet. Auch weist der Transportstern keine gegeneinander koaxial verstellbaren Sternräder auf. Die gattungsgemäßen Transportsterne können mit einer Außenführung an der Behälterbehandlungsanlage zusammen wirken, so dass die Behälter zwischen der Außenführung und den Anlageflächen in der Sterntasche gehalten und an der Außenführung entlang geschoben werden.
Die Transportsterne sind insbesondere für Behälter, wie bspw. Flaschen oder Dosen, ausgebildet. Dabei können die Behälter für Flüssigkeiten, bspw. Getränke, vorgesehen sein. Die Transportsterne werden insbesondere in Behälterbehandlungsanlagen mit entsprechenden Behälterfüllstationen, Etikettierstationen und/oder auch Verschließstationen eingesetzt. Auch können entsprechende Wartungs- und Inspektionsvorrichtungen in der Behälterbehandlungsanlage vorhanden sein, durch die die Behälter mithilfe der Transportsterne geführt werden. Dabei werden die Transportsterne bspw. im Bereich der Transportwege zwischen den einzelnen Stationen der Behälterbehandlungsanlage verwendet.
Unter einem Sternrad wird ein Bauteil des Transportsterns verstanden, das an seinem Außenumfang Sterntaschen zum Anlegen der Behälter aufweist, wobei jeweils eine Sterntasche zur Aufnahme eines Behälters vorgesehen und ausgebildet ist. Die Sterntaschen können bspw. als Ausbuchtungen im Außenbereich des Sternrads oder auch als am Sternrad (im Bereich des Außenumfanges) angeordnete Bauteile, die eine Sterntasche ausbilden, ausgebildet sein. So können die Sterntaschen v-förmig (gabelartig) ausgebildet sein.
Dabei weist ein Sternrad eine Mehrzahl von einzelnen Sterntaschen auf, die nebeneinander im Bereich des Außenumfangs des Sternrades angeordnet sind. Die Anzahl der einzelnen Sterntaschen ist abhängig von der Sternrad- bzw. der Behältergröße.
Unter einer Mehrzahl wird im Sinne der Erfindung mindestens eine Anzahl von zwei bspw. Sterntaschen oder Lineareinheiten verstanden.
Die Sternräder weisen wie bereits erwähnt keine Greif- oder Klammerelemente zum Ergreifen oder Umfassen eines Behälters auf. D.h., der Behälter kommt mit der Sterntasche in Kontakt, liegt an dieser an und wird ggf. bei einem entsprechenden Außendruck an diese gepresst. Die Sterntaschenflanken/Arme, d.h. die Kontaktflächen umfassenden Bauteile der Sterntasche, sind insbesondere zueinander starr ausgebildet und können nicht wie bei einem Behältergreifer (Behälterklammer) aufeinander zu- bzw. voneinander weg bewegt werden. Mittels der Sterntaschen erfolgt somit kein aktives Erfassen, sondern es wird allenfalls ein leichter Pressdruck der Behälter auf die Kontaktflächen an der Sterntasche erzeugt.
Unter einer Verstellvorrichtung wird eine Vorrichtung verstanden, mittels der die Sterntaschen zwischen zwei radialen Positionen insbesondere stufenlos hin- und herbewegt werden können. Die Radialrichtung bezieht sich dabei auf die Drehachse des Sternrades bzw. des Transportsterns.
Die von der Verstellvorrichtung umfassten hydraulischen Lineareinheiten sind in Radialrichtung angeordnet. D.h., die hydraulischen Lineareinheiten sind mit ihrer Längsachse in Radialrichtung ausgerichtet, so dass auch die Wirkrichtung der Lineareinheiten radial ist. Unter Lineareinheiten können Kolben-Zylinder-Einheiten verstanden werden, die zum Betrieb mit Hydraulikflüssigkeit ausgebildet sind.
Über das Verbindungselement sind die Lineareinheiten mit den Sterntaschen verbunden, so dass mittels einer Bewegung der Lineareinheiten auch die Radialbewegung der Sterntaschen bewirkt wird. Mittels des Verbindungselementes wird somit eine radial wirkende Kraft von den Lineareinheiten auf die Sterntaschen übertragen. Die Sterntaschen werden somit in radialer Richtung, d.h. ausgehend von der Drehachse des Sternrads, nach außen oder in entgegengesetzter Richtung in Radialrichtung auf die Drehachse des Sternrads zu bewegt.
Bei der radialen Bewegung der einzelnen Sterntasche kann die Sterntasche insgesamt radial nach außen verschoben werden, ohne dass eine Abstandsveränderung der, eine Sterntasche bildenden, Kontaktbereiche erfolgt. Die Sterntaschenkontaktbereiche zum Anlegen der Behälter können somit starr zueinander angeordnet sein.
Die Verstellung der Sterntaschen erfolgt bei einem Behälterwechsel. Die Sterntaschen werden insbesondere im nicht rotierenden Zustand der Sternräder in Radialrichtung mittels der Verstellvorrichtung in ihre vorgegebene Position bewegt. Dabei erfolgt die Bewegung der Sterntaschen, die über das Verbindungselement mit der Lineareinheit verbunden sind, zumindest weitestgehend gleichzeitig und um das gleiche Bewegungsmaß. D.h., die Sterntaschen eines Sternrades werden synchron mittels der Verstellvorrichtung verstellt und alle, von der Drehachse des Transportsterns ausgehend, in eine gleiche neue Position bewegt, die zwischen den jeweils beiden Endanschlägen, diese einschließend, liegt. Die hydraulische Lineareinheit ermöglicht dabei insbesondere auch eine stufenlose Verstellbarkeit, so dass die Transportsterne besonders flexibel für eine große Anzahl unterschiedlicher Behältergrößen, insbesondere Behälterdurchmessern, verwendbar sind.
Unter einem Verbindungselement wird eine Verbindung zwischen mindestens einer Lineareinheit und einer Sterntasche verstanden, mittels der eine Kraftübertragung erfolgt. Dabei kann das Verbindungselement zwischen einer einzelnen Lineareinheit und einer einzelnen Sterntasche oder alternativ zwischen einer Lineareinheit und mehreren Sterntaschen, bspw. zwei Sterntaschen, ausgebildet sein. Auch kann das Verbindungselement mehrere Teilkopplungen aufweisen, die jeweils bspw. eine Lineareinheit mit einer oder mehreren Sterntaschen verbindet. Vorzugsweise kann das Verbindungselement auch alle Lineareinheiten mit allen Sterntaschen verbinden.
Dabei kann das Verbindungselement in einfachster Ausführung bspw. eine Schrauboder Steckverbindung sein. Vorteilhaft weist das Verbindungselement bspw. Kopplungsarme auf, die mit einem ersten Ende an einer Lineareinheit und mit einem zweiten Ende mit einer Sterntasche verbunden sind.
Zur Vermeidung von aufwendigen mechanischen Kopplungseinheiten für eine synchrone Verstellbewegung der Sterntaschen ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass das Verhältnis der Anzahl an Sterntaschen und der Anzahl an Lineareinheiten 1:1, 2:1, 3:1 oder maximal 4:1 ist. Dabei ließe sich insbesondere eine Anzahl von 4:1 realisierendurch eine Hintereinanderschaltung von 2:1 Mechanismen.
Es kann somit jede Lineareinheit einer einzelnen Sterntasche zugeordnet bzw. mit dieser gekoppelt sein. Um die Anzahl an Lineareinheiten so gering wie möglich zu halten, ist es alternativ möglich, zwei, drei oder vier Sterntaschen (über die Kopplungseinheit) mit einer einzelnen Lineareinheit zu koppeln, so dass die radiale Bewegung von zwei, drei oder vier Sterntaschen gleichzeitig mittels einer Lineareinheit bewirkt wird. Vorzugsweise ist eine Lineareinheit über die Kopplungseinheit mit zwei Sterntaschen verbunden.
Um die Positionsgenauigkeit der Sterntaschen zu verbessern, ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Kopplungseinheit eine Mehrzahl an Lineareinheiten mit einer Mehrzahl an Sterntaschen, vorzugsweise alle Sterntaschen mit allen Lineareinheiten, verbindet. Als besonders günstig beträgt dabei das Verhältnis zwischen der Anzahl an Sterntaschen und der Anzahl an Lineareinheiten wie oben ausgeführt. Hierdurch wird bei einem Gegendruck eines Behälters an einer einzelnen Sterntasche die von dem Behälter auf die Sterntasche übertragene Kraft mittels der Kopplungseinheit auf alle verbundenen Lineareinheiten verteilt, wodurch auch im Betrieb des Transportsterns die Position der Sterntaschen besonders exakt erhalten bleibt.
Zur Übertragung der Kraft von der Lineareinheit auf die Sterntasche bzw. in die umgekehrte Richtung kann die Kopplungseinheit als direkte Verbindung bspw. als Schraub- oder Steckverbindung ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die Kopplungseinheit jedoch als indirekte Verbindung ausgebildet und weist einen Kopplungsarm auf, der mit der Sterntasche und der Lineareinheit verbunden ist.
Dabei kann der Kopplungsarm bspw. auch drehbar an der Sterntasche und/oder der Lineareinheit gelagert sein. Abhängig von der Ausgestaltung der Kopplungseinheit können bspw. an der Lineareinheit auch zwei Kopplungsarme angeordnet sein, die jeweils mit unterschiedlichen Sterntaschen verbunden sind. Eine vergleichsweise einfache Ausgestaltung für ein Verhältnis von Sterntaschen zu Kopplungsarmen lässt sich durch die Hintereinanderschaltung von zwei Kopplungen im Verhältnis 2:1 realisieren.
So kann bspw. bei der Anordnung von gleich vielen Lineareinheiten und Sterntaschen die Kopplungseinheit derart ausgebildet sein, dass jede Sterntasche mit zwei Lineareinheiten und jede Lineareinheit mit zwei Sterntaschen gekoppelt ist.
Sowohl die Lineareinheit als auch die Sterntasche sind, wie bereits erwähnt, in Radialrichtung ausgerichtet. Bei einem Anordnungsverhältnis der Sterntaschen und der Lineareinheiten von 1:1 können die Bewegungsbahn der Lineareinheit und die Bewegungsbahn der mit der Lineareinheit gekoppelten Sterntasche parallel zueinander (Winkel = 0°) ausgerichtet sein. Besonders bevorzugt ist zwischen der Bewegungsbahn der Lineareinheit und der Bewegungsbahn der Sterntasche jedoch ein Winkel > 0°. D.h., die Bewegungsbahn der Lineareinheit und die Bewegungsbahn der Sterntasche sind beide radial, jedoch nicht parallel zueinander ausgerichtet, wodurch auf besonders einfache Weise die Anordnung einer geringeren Anzahl an Lineareinheiten als Sterntaschen ermöglicht wird.
Die Sterntaschen können unterschiedlich am Sternrad angeordnet sein. Besonders bevorzugt ist jedoch eine in Radialrichtung ausgerichtete Führungsvorrichtung zwischen der Sterntasche und einem Grundkörper des Transportsterns angeordnet. Die Führungsvorrichtung kann bspw. als Gleit- oder Rollführung ausgebildet sein und ermöglicht eine besonders einfache Bewegung, insbesondere Verschiebung der Sterntasche gegenüber dem Grundkörper des Transportsterns. Die Führungsvorrichtung ist insbesondere als Teil der Kopplungseinheit ausgebildet.
Die Lineareinheiten können wie bereits erwähnt als Kolben-Zylinder-Einheiten ausgebildet sein, wobei der Kolben in Linearrichtung bewegbar in dem Zylinder gelagert ist. Zum Antrieb der Lineareinheiten weist nach einer Weiterbildung der Erfindung die Verstellvorrichtung eine mit den Lineareinheiten gekoppelte, zum Antrieb der Lineareinheiten ausgebildete Antriebseinheit auf.
Die Antriebseinheit kann bspw. als Zahnradantrieb, der auf ein Hydraulikflüssigkeitsreservoir wirkt, ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist die Antriebseinheit jedoch als Servomotor (bspw. Servospindel) oder Arbeitszylinder, insbesondere als elektrischer Linearmotor oder hydraulisch angetriebener Lineareinheit, bspw. als Kolbenzylindereinheit mit Pumpe, ausgebildet. Über die Ausbildung der Antriebseinheit als Servomotor bzw. als Arbeitszylinder ist eine besonders exakte Ansteuerung der Lineareinheiten und somit eine besonders exakte und leichte radiale Verstellung der Sterntaschen möglich.
Um die Synchronität der Verstellbewegung der Sterntasche zu verbessern, d.h. eine besonders exakt ablaufende gleichzeitige und gleichmäßige Bewegung der Sterntaschen zu erreichen, sind nach einer Weiterbildung der Erfindung die Lineareinheiten in Reihe miteinander gekoppelt. D.h., die Lineareinheiten sind derart miteinander verbunden, dass ausgehend von der Antriebseinheit die Hydraulikflüssigkeit von einer Lineareinheit in die nächste Lineareinheit fließt. Die Bewegung der Lineareinheiten bzw. der Sterntaschen erfolgt hierdurch synchron, abgesehen von der geringen Verzögerung aufgrund der Fließbewegung der Hydraulikflüssigkeit.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Verstellvorrichtung eine mit der Antriebseinheit und der Lineareinheit gekoppelte Verteilereinheit auf. Die Verteilereinheit steuert die Lineareinheiten an. Dabei kann die Verteilereinheit vorzugsweise derart ausgebildet sein, dass sie jede Lineareinheit oder zumindest jeweils Gruppen von Lineareinheiten bzw. Gruppen von in Reihe miteinander gekoppelten Lineareinheiten gleichzeitig ansteuert und die Hydraulikflüssigkeit in die Lineareinheiten einbringt.
Vorzugsweise sind hierbei die Lineareinheiten oder Gruppen von Lineareinheiten parallel geschaltet. Die Verteilereinheit kann als hydromechanische Gleichlaufeinrichtung ausgebildet sein, die mittels einer gesteuerten Verteilung eines hydraulischen Fluides einen Gleichlauf der hydraulischen Lineareinheiten bzw. Lineareinheitengruppen erzeugt. Die Gleichlaufeinrichtung wird wiederum von der Antriebseinheit angesteuert.
Die Antriebseinheit und ggf. die Gleichlaufeinrichtung können am Sternrad, bzw. am rotierenden Teil des Transportsterns, angeordnet sein und mit diesem umlaufen oder rotieren. Um die Reinigbarkeit zu verbessern und den konstruktiven Aufbau des Sternrades zu vereinfachen, ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Antriebseinheit an einem im rotierenden Betrieb des Sternrades nicht rotierenden Baukörper der Behälterbehandlungsanlage, insbesondere einer Sternradaufnahme, angeordnet ist.
Zur einfachen Übertragung der Kräfte von der Antriebseinheit auf die Verteilereinheit bzw. direkt auf die Lineareinheiten, ist nach einer Weiterbildung der Erfindung eine Rotationskopplung vorgesehen, die insbesondere mechanisch ausgebildet ist und zur Übertragung der Antriebskraft von der Antriebseinheit auf die Verteilereinheit bzw. auf die Lineareinheiten ausgebildet ist. Hierzu ist die Rotationskopplung insbesondere derart aufgebaut, dass die Antriebseinheit nur linear verschieblich ist und mindestens ein Teil der Verstelleinheit mit dem Transportstern rotiert, wobei Antriebseinheit und Verteilereinheit über eine mechanische Kopplung verbunden sind, die insbesondere ein Lagerung umfasst.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist zudem mindestens ein Sensor zur Ermittlung der Position mindestens einer Sterntasche angeordnet. Der Sensor kann als Wegsensor ausgebildet sein, der die Bewegung der Sterntasche bzw. des beweglichen Bauteils der Lineareinheit überwacht und aufnimmt. Der Sensor kann jedoch auch als Positionssensor ausgebildet sein, der ausschließlich die Endlage der Sterntasche erfasst. Der Sensor, insbesondere in Kombination mit einer Steuereinheit für die Verstellvorrichtung, ermöglicht eine besonders präzise Positionierung der Sterntaschen in einer vorgegebenen Position bzw. die Überwachung der Position der Sterntaschen im rotierenden Betrieb des Sternrades. Über eine geeignete Steuerung kann nachfolgend eine ggf. nötige Nachjustage erfolgen, wenn die Musterflasche oder Distanzteile keine Überbreite aufweist, um somit die erforderliche Gassenweite bzw. radiale Auslenkung der Sterntasche durch ein geringfügiges Zurückziehen sicher zu stellen. Wenn Musterflaschen schon die Soll-Gassenweite aufweist, kann in der Regel eine Nachjustage entfallen.
Das für die hydraulische Lineareinheit notwendige flüssige Fluid (Hydraulikflüssigkeit) ist vorzugsweise steriles Wasser, eine wässrige Lösung, ein Speiseöl oder eine andere geeignete hochviskose Flüssigkeit. Insbesondere kann das flüssige Fluid als für die Lebensmittelherstellung geeignetes flüssiges Fluid ausgebildet sein.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsformen kann am Transportstern mindestens ein Sensor zur Ermittlung der Position der Sterntaschen oder eines der beweglichen Elemente der Antriebs- oder Lineareinheit angeordnet sein.
Vorsehen werden kann beispielsweise ein Wegesensor, der den Verfahrweg von mindestens einem Kolben aufnimmt. Alternativ oder zusätzlich kann der Sensor auch derart sein, dass dieser beim Ausfahren der mindestens einen Verstelleinheit gegen einen Widerstand eine Regelung und/oder eine Abschaltung des Systems ermöglicht. Hierdurch kann der Umstellprozess beim Wechsel auf ein neues Behälterformat stark vereinfachen werden, weil die Sterntasche einfach gegen einen Musterbehälter verfahren werden kann und somit eigenständig die optimale Endlage gefunden wird.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen:
1 zeigt schematisch in einem Querschnitt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Transportsterns;
2 schematisch in einer perspektivischen Darstellung eine zweite Ausführungsform des Transportsterns mit zwei Sternradebenen;
3 zeigt schematisch in einer Ansicht die Draufsicht auf einen Schnitt eines einzelnen Sternrads aus 2 mit Führungsvorrichtung zum radialen Bewegen von Sterntaschen;
4 zeigt schematisch in einer perspektivischen Darstellung den Transportstern aus 3 mit Lineareinheiten;
5 zeigt schematisch in einem Querschnitt einen Ausschnitt aus 2;
6 zeigt schematisch in einer Ansicht einen Ausschnitt einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Transportsterns mit umlaufender Kopplungskinematik;
7 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform eines Sternrads mit einer alternativen Ausgestaltung der Kopplungseinheit.
1 zeigt schematisch in einem Querschnitt einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Transportsterns 1. Der Transportstern 1 weist ein Sternrad 2 auf, das über eine Drehlagerung 3 an einer Sternradaufnahme 4 drehbar gelagert ist. Die Sternradaufnahme 4 ist Teil einer Behälterbehandlungsanlage (hier nicht dargestellt). Am Sternrad 2 sind eine Vielzahl von Lineareinheiten 5a–5x nebeneinander und im Bereich des Außenumfangs des Sternrades 2 angeordnet. Die Lineareinheiten 5a–5x sind als doppelwirkende hydraulische Arbeitszylinder mit einem Zylinder 6a–6x und einem im Zylinder bewegbaren Kolben 7a–7x ausgebildet. An einem freien äußeren Ende jedes Kolbens 7a–7x ist eine Sterntasche 8 zum Anlegen eines Behälters 9 angeordnet. Die Lineareinheiten 5a–5x sind am Sternrad 2 in Radialrichtung A ausgerichtet, so dass auch der jeweilige Kolben 7a–7x eine Bewegung in Radialrichtung A durchführt.
Zum Erzeugen der Radialbewegung A der Lineareinheiten 5a–5x ist eine Antriebseinheit 10 über eine mechanische Kopplung 11 mit einer hier als Hydraulikzylinder ausgebildeten Verteilereinheit 12 verbunden. Von der Verteilereinheit 12 ausgehend führt eine Hydraulikflüssigkeitsleitung 13 in den Zylinder 6a einer ersten Lineareinheit 5a. Die Lineareinheiten 5a–5x sind in Reihe geschaltet. D.h., das von der Verteilereinheit 12 kommende hydraulische Fluid (hier nicht dargestellt) fließt in den Zylinder 6a der ersten Lineareinheit 5a ein, wodurch der Kolben 7a im Zylinder 6a radial nach außen bewegt wird.
Dabei wird das im Zylinder 6a vorhandene flüssige Fluid über eine hydraulische Verbindungsflüssigkeitsleitung 14 in einen Zylinder 6b einer zweiten Lineareinheit 5b eingetragen. Hierdurch wird der Kolben 7b der zweiten Lineareinheit 5b entsprechend radial nach außen bewegt und das im Zylinder 6b der zweiten Lineareinheit 5b vorhandene flüssige Fluid in den Zylinder der nächsten, dritten Lineareinheit 5c weiter geleitet.
Aufgrund der Anordnung in Reihe der einzelnen Lineareinheiten 5a–5x werden dementsprechend sämtliche Kolben 7a–7x weitestgehend gleichzeitig und um den gleichen Weg, d.h. synchron, radial nach außen bewegt. Ausgehend von der letzten Lineareinheit 5x führt eine hydraulische Flüssigkeitsrückleitung 15 das hydraulische Fluid zurück in die Verteilereinheit 12.
Im Betrieb des Sternrads 2, d.h. beim Durchführen einer Drehbewegung um seine Drehachse B, ist die mechanische Kopplung 11 getrennt, so dass sich die Verteilereinheit 12 mit dem an der Verteilereinheit 12 befestigten Kopplungsteil der mechanischen Kopplung 11 im Betrieb des Transportsterns 1 mitdreht, während die Antriebseinheit 10 mit dem zur Antriebseinheit 10 gehörenden Antriebsteil der mechanischen Kopplung 11 die Drehbewegung des Sternrades nicht mit durchführt. Alternativ kann aber die mechanische Kopplung der vertikalen Verstellung auch dauerhaft im Betrieb bestehen.
2 zeigt eine Ausführungsform des Transportsterns 1 mit zwei übereinander angeordneten Transportsternebenen 1a, 1b, die jeweils aus identischen Sternrädern 2a, 2b gebildet werden. Die Sterntaschen 8 an den Sternrädern 2 sind zum Anlegen von Behältern 9 ausgebildet, wobei jeweils eine Sterntasche 8 am oberen Sternrad 2a und eine Sterntasche 8 am unteren Sternrad 2b übereinander angeordnet sind und zum Anlegen eines einzelnen Behälters 9 an zwei unterschiedlichen Behälterabschnitten vorgesehen sind. Die Sterntaschen weisen einen v-förmigen (gabelartigen) Anlageabschnitt 16 auf.
3 zeigt einen Teilbereich des Sternrads 2a der oberen Transportebene 1a von der Oberseite (Schnitt in Draufsicht). Deutlich sichtbar sind eine Mehrzahl (hier 14) von nebeneinander im Außenumfang des Sternrads 2a angeordneten Sterntaschen 8 mit außenseitig angeordneten Anlageabschnitten 16 zum Anlegen der Behälter 9.
An der Sterntasche 16 ausgebildet ist ein als Gleitkörper ausgebildeter Führungskörper 17, der gemeinsam mit einer im Sternrad 2a als Ausnehmung ausgebildeten Führungskörperaufnahme 18 einer Führungsvorrichtung 19 zum radialen Führen der Sterntaschen 8 vorgesehen ist. Mittels der durch den Führungskörper 17 und die Führungskörperaufnahme 18 ausgebildeten Führungsvorrichtung 19 ist die Bewegung der Sterntaschen 8 in Radialrichtung A sichergestellt.
4 zeigt schematisch in einer perspektivischen Darstellung einen erweiterten Teilbereich der Unterseite des Sternrads 2a der oberen Transportsternebene 1a. Zusätzlich zur in 3 dargestellten Führungsvorrichtung 19 zeigt 4 die Verstellvorrichtung 20 für die Lineareinheiten 5a–5x.
Die Lineareinheiten 5a–5x sind mit einem ersten Ende 24a in einer zentralen Aufnahme 21 gelagert. Mit einem dem ersten Ende 24a gegenüberliegenden zweiten Ende 24b im Bereich der Kolbenstange 7 ist ein Verbindungselement 22 angeordnet.
Das Verbindungselement 22 wird aus einem an der Sterntasche 8 angeordneten Stütz-element 22a gebildet, das mit dem jeweiligen zweiten Ende 24b der Lineareinheiten 5a–5x verbunden ist. Die Verbindung wird hier durch eine Ausnehmung im Stützelement 22a ausgebildet, durch die ein freies Ende der Kolbenstange 7 hindurchgeführt und mit einer Schraube 24c befestigt ist, ausgebildet. Die Lineareinheiten 5a–5x sind in Radialrichtung A zur Drehachse B ausgerichtet, wirken somit auch in Radialrichtung A, so dass bei einer Bewegung des Kolbens 7a–7x eine radiale Bewegung der Sterntaschen 8 erfolgt.
Die Lineareinheiten 5a–5x sind in Reihe geschaltet (hier nicht dargestellt). Hierfür sind eine von einer Antriebseinheit 10 kommende Hydraulikflüssigkeitsleitung 13 (siehe 1) zu der ersten Lineareinheit 5a, Verbindungsleitungen 14 für Hydraulikflüssigkeit (siehe 1) zwischen den Lineareinheiten 5a–5x und ausgehend von der letzten Lineareinheit 5x in der Reihe eine Rückleitung 15 für Hydraulikflüssigkeit zurück zu der Antriebseinheit 12 (siehe 1) angeordnet.
5 zeigt schematisch in einem Querschnitt einen Ausschnitt des Transportsterns 1 aus 2 im Bereich der ersten Lineareinheit 5a. An jedem der Sternräder 2a, 2b ist eine Sterntasche 8 über eine Führungsvorrichtung 19 radial gelagert. Gut erkennbar ist zudem die Kopplung des äußeren Endes 24b des Kolbens 7a mit dem Stützelement 22a des Verbindungselementes 22.
6 zeigt schematisch in einer Ansicht eine weitere Ausführungsform eines Sternrades 2 mit einem Kopplungsarme 25 aufweisenden Verbindungselement 22. Dabei sind die Mittelachsen D der Lineareinheiten 5a–5x radial jedoch versetzt zu den ebenfalls in Radialrichtung A angeordneten Mittelachsen C der Sterntaschen 8 angeordnet. Zwischen der Mittelachse D der Lineareinheiten 5a–5x und den Mittelachsen C der Sterntaschen 8 ist ein Winkel α ≠ 0°.
Die Sterntaschen 8 weisen jeweils einen Anlagebereich 16 und eine als Kulissenführung ausgebildete Führungsvorrichtung 19 auf. Bei der Führungsvorrichtung 19 ist in einem Grundkörper 2c des Sternrades 2 eine als schlitzartige Führungskörperaufnahme 18 ausgebildete Kulissenbolzenaufnahme 19a angeordnet, in der ein als Führungskörper 17 ausgebildeter Kulissenbolzen 19b in Radialrichtung A bewegbar gelagert ist. Jeder Kulissenbolzen 19b ist wiederum mit zwei drehbar am Kulissenbolzen 19b angeordneten Kopplungsarmen 25 verbunden. Die Kopplungsarme 25 sind mit ihrem den Kulissenbolzen 19b gegenüberliegenden Ende über eine Drehlagerung 23 an einer Kopplungsarmaufnahme 23a jeweils mit dem zweiten Ende 24b eines Kolbens 7a–7x einer der Lineareinheiten 5a–5x gekoppelt.
Für jede Sterntasche 8 ist jeweils eine Lineareinheit 5a–5x angeordnet. Das Verhältnis der Anzahl an Sterntaschen 8 und der Anzahl an Lineareinheiten 5a–5x beträgt somit 1:1.
Über die aus den Kopplungsarmen 25, den jeweiligen Drehkopplungen 23 und der drehbaren Verbindung mit dem Kulissenbolzen 19a ausgebildete Verbindungselement 22, sind – zumindest indirekt – sämtliche Lineareinheiten 5a–5x mit sämtlichen Sterntaschen 8 gekoppelt. Diese Ausführungsform ermöglicht eine besonders stabile Positionierung der Sterntaschen 8 bzw. der Sterntaschen 16 in einer vorgegebenen Position. Im Betrieb bei einem Gegendruck auf die Sterntasche 8 werden die an einer oder mehreren Sterntaschen 8 entstehenden, in Radialrichtung A nach innen wirkenden, Druckkräfte über das Verbindungselement 22 auf sämtliche Lineareinheiten 5a–5x übertragen, wodurch die Positionsstabilität der Sterntaschen 8 deutlich verbessert wird.
7 zeigt schematisch in einer Ansicht eine weitere Ausführungsform des Sternrads 2 mit einem Verbindungselement 22. Das Verbindungselement 22 besteht aus mehreren Teilkopplungen 22b, die jeweils zwei Sterntaschen 8 mit einer der Lineareinheit 7a–7x verbindet. Das Verbindungselement 22 entspricht dabei weitestgehend der Ausführungsform aus 7, jedoch ist an jedem Kulissenbolzen 19b jeweils nur ein Kopplungsarm 25 drehbar angeordnet, so dass jeweils zwei Sterntaschen 8 von einer der Lineareinheiten 7a–7x angetrieben werden. Diese Ausführungsform ist besonders günstig, da das Verhältnis der Anzahl an Sterntaschen 8 zu der Anzahl an Lineareinheiten 2:1 beträgt, wodurch eine besonders geringe, einfach steuerbare Anzahl an Lineareinheiten 5a–5x zum radialen Bewegen der Sterntaschen 8 angeordnet ist.
Eine weitere alternative Ausführungsform kann über eine Kombination der in 6 und 7 dargestellten Ausführungsformen erreicht werden. Hierfür können in jedem Kulissenbolzen 19b zwei Kopplungsarme 25 angreifen, wobei jeweils einer der Kopplungsarme 25 mit einem Kopplungsarm 25 des an der benachbarten Sterntasche angeordneten Kulissenbolzens 19b verbunden ist. Diese Verbindung kann ggf. zur Verbesserung der Führung auch eine zusätzliche Führungsvorrichtung 19 mit Kulissenbolzen 19b und Kulissenbolzenaufnahme 19a im Bereich der freien Enden der Kopplungsarme 25 aufweisen. Diese nicht dargestellte Ausführungsform weist entsprechend der Ausführungsform aus 7 das Verhältnis von 2:1 zwischen der Anzahl der Sterntaschen 8 und der Anzahl der Lineareinheiten und entsprechend der Ausführungsform aus 6 ein Verbindungselement 22 auf, die alle Sterntaschen 8 mit allen Lineareinheiten 5a–5x verbindet.
Die Lineareinheiten 5a–5x sämtlicher Ausführungsformen sind als Kolben-Zylinder-Einheiten ausgebildet, die über ein flüssiges Fluid (Hydraulikflüssigkeit) angetrieben werden.
Bezugszeichenliste

1: Transportstern
1a, 1b: Transportsternebenen
2: Sternrad
2a: oberes Sternrad
2b: unteres Sternrad
2c: Grundkörper Sternrad
3: Drehlagerung Sternrad
4: Sternradaufnahme
5a–5x: Lineareinheiten
6a–6x: Zylinder
7a–7x: Kolben
8: Sterntasche
9: Behälter
10: Antriebseinheit
11: Mechanische Kopplung
12: Verteilereinheit
13: Hydraulikflüssigkeitsleitung
14: Verbindungsleitung für Hydraulikflüssigkeit
15: Rückleitung für Hydraulikflüssigkeit
16: Anlagebereiche
17: Führungskörper
18: Führungskörperaufnahme
19: Führungsvorrichtung
19a: Kulissenbolzenaufnahme
19b: Kulissenbolzen
20: Verstellvorrichtung
21: Zentrale Aufnahme
22: Verbindungselement
22a: Stützelement
22b: Teilkopplungseinheit
23: Drehlagerung
23a: Kopplungsarmaufnahme
24a: erstes Ende Lineareinheit
24b: zweites Ende Lineareinheit
24c: Schraube
25: Kopplungsarm
A: Radialrichtung
B: Drehachse Sternrad
C: Mittelachse Sterntasche
D: Mittelachse Lineareinheit

Claims

Transportstern zum Führen von Behältern (9) in einer Behälterbehandlungsanlage umfassend, – ein Sternrad (2) mit einer Mehrzahl von Sterntaschen (8) zur Anlage der Behälter (9), – eine Verstellvorrichtung (20) mit einer Mehrzahl von in Radialrichtung angeordneten hydraulischen Lineareinheiten (5a–5x) zum radialen Bewegen der Sterntaschen (8) und – ein die Sterntaschen (8) mit den Lineareinheiten (5a–5x) verbindendes Verbindungselement (22).
Transportstern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Anzahl an Sterntaschen (8) und der Anzahl an Lineareinheiten (5a–5x) 1:1, 2:1, 3:1 oder 4:1 beträgt.
Transportstern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (22) alle Lineareinheiten (5a–5x) mit allen Sterntaschen (8) verbindet.
Transportstern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsbahn der Lineareinheiten (5a–5x) und die Bewegungsbahn der Sterntaschen (8) radial und nicht parallel sind.
Transportstern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine in Radialrichtung ausgerichtete Führungsvorrichtung (19) zwischen der Sterntasche (8) und einem Grundkörper (2c) des Sternrades (2) angeordnet ist.
Transportstern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellvorrichtung (20) eine mit den Lineareinheiten (5a–5x) gekoppelte, zum Antrieb der Lineareinheiten (5a–5x) ausgebildete Antriebseinheit (10) aufweist.
Transportstern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (10) als Servomotor und/oder Arbeitszylinder, ausgebildet ist.
Transportstern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lineareinheiten (5a–5x) in Reihe miteinander gekoppelt sind.
Transportstern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellvorrichtung (20) eine mit der Antriebseinheit (10) und den Lineareinheiten (5a–5x) gekoppelte Verteilereinheit (12) aufweist.
Transportstern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilereinheit (12) eine hydromechanische Gleichlaufeinrichtung ist, die mittels einer gesteuerten Verteilung eines hydraulischen Fluids einen Gleichlauf der hydraulischen Lineareinheiten (5a–5x) erzeugt.
Transportstern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (10) an einem im rotierenden Betrieb des Sternrades (2) nicht rotierenden Baukörper der Behälterbehandlungsanlage angeordnet ist.
Transportstern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Antriebseinheit (10) und der Verteilereinheit (12) eine Kopplung, insbesondere eine mechanische Kopplung (11), zur Übertragung der Antriebskraft von der Antriebseinheit (10) auf die Verteilereinheit (12) angeordnet ist.
Transportstern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor zur Ermittlung der Position der Sterntaschen (8)