DE10352016B3 - Verschließmaschine zum Verschließen von Gefäßen - Google Patents
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Abstract
Vorgestellt wird eine Verschließmaschine zum Verschließen von Flaschen, Gläsern mit Schraubverschluss oder dergleichen Behälter mit Verschluss- oder Schraubkappen durch Aufschrauben, mit einem oberhalb der Verschließpositionen gebildeten mit der Hauptsäule umlaufenden Montageraum, mit mehreren am Umfang eines um eine vertikale Maschinenachse umlaufenden Rotors gebildeten Verschließpositionen, denen die zu verschließenden Behälter an einem Behältereinlauf übergeben und die verschlossenen Behälter an einem Behälterauslauf entnommen werden, wobei jede Verschließposition einen Behälterträger und eine an einem unteren Ende mit einem Schraubkopf versehene um eine Achse drehbar gelagerte Schraubwelle aufweist, wobei jede dieser Schraubwellen durch einen eigenen Antriebsmotor antreibbar ist, dabei ist vorgesehen, dass der Montageraum die Antriebsmotoren der Schraubwellen beinhaltet.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Verschließmaschine gemäß des Oberbegriffs des ersten Patentanspruchs.
- Verschließmaschinen, insbesondere auch solche umlaufender Bauart, zum Verschließen von Behältern wie z.B. Flaschen mit Verschlusskappen durch Aufschrauben sind grundsätzlich bekannt (
US 20 76 631 ). Die hierbei verwendeten Verschlusskappen bestehen beispielsweise aus Metall (z. B. Aluminium), vorzugsweise aber auch aus Kunststoff. Diese aus Kunststoff bestehenden Verschlusskappen sind mit einem Innengewinde vorgefertigt, mit welchem sie zum Verschließen auf das an der Flaschenmündung vorgesehene Außengewinde der Flasche aufgeschraubt und dort mit einem vorgegebenen Drehmoment festgedreht werden. - Dabei hat sich in der Vergangenheit besonders eine Bauweise durchgesetzt, bei der in einem rotierend umlaufenden Rotor mehrere Schraubeinheiten vorgesehen sind, deren Welle in der üblichen Ausführung von einem auf der Welle sitzenden Ritzel gedreht wird, welches auf einem am Stator feststehenden Zahnkranz abläuft. Die Welle dreht ihrerseits den Schraubkopf, dem die Kappe zuvor in den üblichen Klemmeingriff zugeführt wurde. Die Schraubeinheiten werden beim Umlauf des Rotors nacheinander durch ihre Höhensteuerung abwärts bewegt auf die darunter stehende Flasche und schrauben dabei die Kappe auf die Flasche auf.
- Aus der
US 29 87 313 und derEP 0 521 581 A1 ist es bekannt, jede Schraubeinheit mit einem eigenen Antriebsmotor zu versehen, dessen Welle achsparallel zur Welle der Schraubeinheit angeordnet und mit dieser durch ein Getriebe gekoppelt ist. Nachteilig hierbei sind der große Aufwand für die Getriebekopplung und die zusätzlichen Lagerstellen, die mit der Vorrichtung umlaufen müssen, wobei die gesamte Schraubeinheit noch gegen die Flasche bewegt werden muss. - Man hat im Stand der Technik versucht, bei kleinem Außendurchmesser der Schraubvorrichtung die Drehzahl des Schraubkopfes unabhängig von der Umlaufdrehzahl des Rotors zu erhöhen, um die Durchsatzleistung zu vergrößern. Es ist dazu bekannt, die Welle mit einem Übersetzungsgetriebe zwischen Zahnkranz und Ritzel zu versehen; das die Drehzahl erhöht. Aus baulichen Gründen bei der gegebenen engen Anordnung der Schraubeinheiten in einer Schraubvorrichtung stößt dies jedoch auf erhebliche konstruktive Schwierigkeiten. Eine ähnliche Konstruktion zeigt die
EP 0 690 020 A1 . Bei dieser Konstruktion ergibt sich jedoch aus den dort gewollten Gründen durch das Getriebe eine unerwünschte Drehzahlverringerung des Schraubkopfes. Eine weitere ähnliche Konstruktion zeigt dieDE 91 02 659 U1 . Bei dieser Konstruktion sind zwei Getriebe wahlweise für unterschiedliche Schraubtiefen umschaltbar vorgesehen, was zu einer sehr aufwendigen Konstruktion führt. - Schließlich ist eine Vorrichtung zum Verschließen von Flaschen oder dergleichen Behälter mit Verschluss- oder Schraubkappen mit mehreren am Umfang eines um eine vertikale Maschinenachse umlaufenden Rotors gebildeten Verschließpositionen bekannt geworden, denen die zu verschließenden Behälter an einem Behältereinlauf, übergeben und die verschlossenen Behälter an einem Behälterauslauf entnommen werden. Jede Verschließposition weist einen Behälterträger und eine an einem unteren Ende mit einem Schraubkopf versehene, um eine Behälter- bzw. Spindelachse drehbar gelagerte Schraubspindel auf, die um ihre Spindelachse durch einen Antrieb rotierend antreibbar ist, wobei der Antrieb der Schraubspindeln hinsichtlich des auf die Schraubköpfe übertragenen Drehmoments und/oder der Drehzahl der Schraubköpfe einstellbar bzw. steuerbar ist.
- Ebenfalls bekannt wurde eine Vorrichtung nach der
DE 202 18 523 U1 . Bei dieser Vorrichtung wurde besonderen Wert auf eine offene, leicht zu reinigende Bauweise gelegt, da das geplante Hauptanwendungsgebiet dieser Verschließmaschine die kaltaseptische Abfüllung ist. - Zur Reduzierung der Bauteile und der mit diesen im Zusammenhang stehenden zu reinigenden Flächen, Spalten, Hinterschneidungen und Ritzen, ist bei dieser Vorrichtung vorgesehen, die Verschlussköpfe höhenmäßig quasi feststehenden auszubilden und jedem dieser Verschlussköpfe einen Antriebsmotor zuzuordnen, welcher den Verschlusskopf direkt also ohne zusätzliches Getriebe antreibt.
- Die zu verschließenden Flaschen werden dabei aus einer unteren Einlaufposition in eine obere Verschlussposition und dann wieder in eine untere Auslaufposition bewegt.
- Mit der Vorstellung der
DE 202 18 523 U1 urden hinsichtlich des Reinigungsaufwandes und der Prozesssicherheit insbesondere bezüglich der kaltaseptischen Abfüllung große Fortschritte erzielt, doch haben weitergehende Untersuchungen und Analysen weiteres Verbesserungspotenzial aufgezeigt. - Aufgabe und Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verschließmaschine auszubilden, bei welcher die Reinigung der Maschinen und Anlagen und die Prozesssicherheit insbesondere – aber nicht ausschließlich – der kaltaseptischen Abfüllung und Verschließung weiter verbessert wird. Dazu sieht die vorliegende Erfindung vor, die Anzahl, die Flächeninhalte und die Struktur der äußeren Oberflächen einer Verschließmaschine weiter zu optimieren.
- Gelöst wird diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch die Merkmale des Ansprüchs 1.
- Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten- der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung.
- Die Erfindung wird im folgenden anhand Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
-
1 in vereinfachter Darstellung und teilweise im Schnitt einen Schraubkopf8 zum Aufschrauben von Schraubkappen3 , und die -
2 in einer vereinfachten und teilweise geschnittenen Darstellung eine erfindungsgemäße Verschließmaschine mit Montageraum13 , und die -
3 in einer vereinfachten Darstellung eine Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Verschließmaschine. - Die in den Figuren allgemein mit
1 bezeichnete Vorrichtung dient zum Verschließen von Behältern2 , wie z.B. Flaschen oder Kanistern mit Verschluss- bzw. Schraubkappen3 , die aus einem geeigneten Material, beispielsweise aus Metall (Aluminium) oder Kunststoff hergestellt sind und ein vorgefertigtes lnnengewinde aufweisen, mit dem sie zum Verschließen eines Behälters2 auf das im Bereich der Flaschenmündung vorgesehene Außengewinde aufschraubbar sind. - Zum Verschließen werden die aufrecht stehenden Behälter
2 von einem nicht dargestellten Transporteur über einen, den Behältereinlauf der Verschließmaschine1 bildenden Einlaufstern, jeweils nacheinander an eine der Verschließpositionen übergeben, die am Umfang des, um eine vertikale Maschinenachse umlaufend angetriebenen Rotors vorgesehen sind, und zwar in gleichmäßigen Winkelabständen um die Achse verteilt. Die verschlossenen Behälter2 werden über einen Auslaufstern den Verschließpositionen entnommen und über einen nicht dargestellten Transporteur abgeführt. - An jeder Verschließposition ist ein Gefäß- oder Flaschenträger oder Flaschenhalter
4 zur Aufnahme und Halterung eines mit seiner Hochachse parallel oder annähernd parallel zur Drehachse der Verschließmaschine1 angeordneten Behälters2 vorgesehen. - Weiterhin ist jeder Verschließposition über dem Flaschenhalter
4 ein gesonderter Schraubwellensatz6 zugeordnet, der unter anderem eine mit ihrer Hochachse parallel zur Drehachse der Verschließmaschine1 liegende Schraubwelle7 mit einem unteren Schraubkopf8 aufweist. - Während des Umlaufs der Verschließmaschine
1 führt jeder Behälter2 und damit auch der jeweilige Flaschenhalter4 eine gesteuerte vertikale Hubbewegung derart aus, dass von jedem Schraubkopf8 an einer nicht dargestellten Übergabeposition jeweils eine Schraubkappe3 aufgenommen, dann anschließend die Mündung des Behälters gegen die Schraubkappe3 bewegt wird und dort durch Drehen der Schraubwelle7 um ihre Hochachse aufgeschraubt und mit einem vorgegebenen Drehmoment festgedreht wird. - Zur Ausführung der Drehbewegung des Schraubwellensatzes
6 ist jedem dieser Sätze ein eigner, separat bezüglich Drehzahl, Drehrichtung und Drehmoment steuer- und regelbarer Antriebsmotor5 zugeordnet. Bei diesem Antriebsmotor5 kann es sich z.B. um einen Servo-, Schritt- oder aber auch um einen Synchronmotor usw. handeln, wobei allen diesen Motorenarten gemeinsam ist, dass sie durch die Art der Ansteuerung, welche entweder individuell durch einen Rechner je Antriebsmotor5 und/oder aber auch durch einen gemeinsamen Rechner für alle Antriebsmotoren5 erfolgenden kann, hinsichtlich Drehzahl, Drehrichtung, Drehmoment, Gesamtdrehwinkel je Aufschraubvorgang usw. steuer- und/oder regelbar sind. - Die Hauptsäule
9 der Verschließmaschine1 , nimmt die auf einem Teilkreis angeordneten Verschlussvorrichtung entweder an einer Rotorplatte10 oder an sternförmig ausgerichteten offenen Haltearmen auf. Dabei sind die Verschlussvorrichtungen und die Rotorplatte10 im wesentlichen frei von Ein- und/oder Umbauten und so offen wie technisch möglich ausgeführt, um für alle Maschinenteile eine optimale Zugänglichkeit insbesondere für optimale Reinigungs- und Desinfektionsaufgaben zu schaffen. - Bezüglich der besonders vorteilhaften Gestaltung von Schraubwellensatz
6 , Schraubwelle7 und Schraubkopf8 und weiterer Komponenten sei an dieser Stelle nochmals auf dieDE 202 18 523 U1 verwiesen. - Zur weiteren Optimierung von Verschließmaschinen hinsichtlich Reinigung und Sicherheit des Abfüllprozesses sieht die vorliegende Erfindung vor, dass verschmutzungsanfällige Komponenten wie z.B. Antriebsmotoren
5 usw., welche bei Verschließmaschinen die dem Stand der Technik entsprechen, frei zugänglich sind und somit einen erhöhten Reinigungsaufwand bedingen, gekapselt werden. - Wie in der
2 dargestellt, ist vorgesehen, jeden Antriebsmotor5 mit einer Motorummantelung11 zu umgeben, welche den Antriebsmotor5 hermetisch vor allen Umgebungseinflüssen wie z.B. Luftzug, Schwall- oder Spritzwasser, Desinfektions- oder Reinigungsmitten schützt. - Die Motorummantelung
11 mündet mit ihrer oberen, offenen Seite passgenau in eine korrespondierenden Öffnung einer, fest an der umlaufenden Hauptsäule9 angeordneten Tragplatte12 . Durch geeignete konstruktive Maßnahmen wie z.B. die Anordnung von Dichtungs- und Befestigungselementen ist auch die Verbindung zwischen Motorummantelung11 und Tragplatte12 gegenüber Umgebungseinflüssen hermetisch dicht. - Durch die Anordnung von Seitenwänden, Dachelementen, Türen, Dichtungen und weiterer Elemente an der Tragplatte
12 wird ein mit der Hauptsäule9 umlaufender Montageraum13 für die Aufnahme weiterer Mittel gebildet, welcher ebenfalls hermetisch dicht ist. - Durch die o.g. Öffnungen in der Tragplatte
12 besteht eine direkte Verbindung zwischen Montageraum13 und den, durch die Motorummantelungen11 ebenfalls vor Umgebungseinflüssen geschützten Antriebsmotoren5 . Durch diese direkten Verbindungen werden die Anschlussleitungen der Antriebsmotoren5 in den Montageraum13 geführt. - In einer weiteren Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist zur Verbesserung des Montageverhaltens und zur Verminderung von Stillstandszeiten im Störungsfall vorgesehen, dass diese Anschlussleitungen zumindest motorseitig als schnell lösbare Steck(er)verbindung ausgeführt sind.
- In einer ebenfalls vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, die zu jedem einzelnen Antriebsmotor
5 gehörenden und/oder die zu allen Antriebsmotoren5 gemeinsam gehörenden Ansteuerungskomponenten, wie z.B. Ansteuerkarten, Netzteile, Drehgeber, Drehmomentmesser, Drehverteiler für Betriebsstrom und/oder Steuersignale usw. ebenfalls innerhalb des Montageraumes13 anzuordnen, so dass auch diese geschützt sind und gleichzeitig nicht mehr den üblichen Reinigungsprozeduren unterzogen werden müssen. - Auch für die elektrischen Verbindungen zwischen den Drehverteilern für Betriebsstrom und/oder Steuersignale und den jeweils nachgeschalteten Bauteilen wie z.B. Steuerkarten oder Netzteilen, ist vorgesehen, dass die erforderlichen elektrischen Verbindungen anhand von Steck(er)verbindungen herstellbar sind. Der besondere Vorteil von steckbaren Leitungsverdingungen liegt in der Reparatur- und Wartungsfreundlichkeit, was bei störungsbedingten Produktionsunterbrechungen zu verkürzten Stillstandszeiten führt.
- Zur weiteren Verbesserung der Reinigung einer derartigen Verschließmaschine
1 und zur Verkürzung der mit der Reinigung der Verschließmaschine verbundenen Stillstandszeiten ist weiterhin vorgesehen, sämtliche Außenflächen des Montageraumes durch ortsfest und/oder mit der Hauptsäule umlaufend angeordnete Düsen abspritzen und reinigen zu lassen. Dazu ist ebenfalls vorgesehen, den zur Versorgung der umlaufenden Sprühdüsen mit Reinigungs- oder Desinfektionsmittel zwinend erforderlichen Drehverteiler ebenfalls in und/oder auf dem Montageraum13 anzuordnen. - Ebenfalls wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein besonders vorteilhaftes Verfahren zum Betrieb der Antriebsmotoren
5 vorgestellt. Bei bekannten Verschließmaschinen ist es unabhängig von der Art des Antriebs der Schraubköpfe8 üblich, dass diese Schraubköpfe8 permanent rotieren und diese Rotation somit auch dann beibehalten, wenn die Schraubköpfe8 augenblicklich keine Schraubkappen3 auf die Behälter2 aufschrauben. Dieses ist z.B. dann der Fall, wenn der Aufschraubvorgang einer Schraubkappe3 gerade beendet wurde und sich der Schraubkopf8 auf dem Weg zur Übernahmeposition für die Übernahme der nächsten Schraubkappe3 befindet. Diese Situation tritt aber auch beim Anfahren einer Getränkeanlage auf, wenn die in die Getränkeanlage einlaufenden Behälter die Verschließmaschine1 noch nicht erreicht haben, die Verschließmaschine aber schon teilungsgerecht mitläuft. - Die unnötige Rotation der Schraubköpfe
8 ist insbesondere bei der kaltaseptischen Sterilabfüllung von großem Nachteil, da es durch die permanent, rotierenden Schraubköpfe8 zu großflächigen Verspritzungen, von Flüssigkeiten und/oder Staubverwirbelungen kommen kann, welche zumindest die Verschließmaschine1 verschmutzen können und somit einen erhöhten Reinigungsaufwand nach sich ziehen. Um diese Nachteile zu vermeiden, ist vorgesehen, die Schraubköpfe8 nur dann rotieren zu lassen, wenn diese Drehbewegung für das Aufschrauben der Schraubkappen3 unbedingt erforderlich ist. Die Schraubköpfe8 rotieren nur dann, wenn Behälter 2 zum Verschließen anstehen und wenn sich die Schraubköpfe8 im eigentlichen Aufschraubvorgang befinden. Zu diesem zählen neben dem eigentlichen Aufschraubvorgang selbst zumindest auch die vorausgehende Beschleunigungsphase und die anschließende Verzögerungsphase der Drehbewegung. - Hinsichtlich der nicht permanenten Rotation der Schraubköpfe
8 erstreckt sich der Umfang der vorliegenden Verchließmaschin nicht nur auf das hier vorgestellte, Ausführungsbeispiel bei dem der Antrieb der Schraubköpfe8 anhand jeweils eines Antriebsmotors5 erfolgt, wobei es sich um Servo-, Schritt- oder Synchronmotoren handeln kann, sondern auch auf hier nicht explizit dargestellte Ausführungsvarianten, bei denen der Antrieb der Schraubköpfe8 z.B. durch das Abwälzen eines, mit dem Schraubkopf8 in einer Wirkverbindung stehenden Ritzels an einer ortsfesten Innenverzahnung erfolgt. - Ausserdem ist vorgesehen, die sich durch die Verwendung von je einem separatern Antriebsmotor
5 je Schraubkopf8 , wobei es sich bei den Antriebsmotoren5 um steuer- und/oder regelbare Servo-, Schritt- oder Synchronmotoren handelt, ergebenden Möglichkeiten auch dahingehend zu nutzen, dass die Drehrichtung dieser Antriebsmotoren5 zumindest kurzzeitig umgekehrt wird. - Bekannte Behälter
2 weisen in der Regel ein so genanntes Rechtsgewinde auf, auf welches die Mutter, im vorliegenden Fall die Schraubkappe3 , bei Betrachtung von Oben im Uhrzeigersinn aufgeschraubt wird. Das Umkehren der Drehrichtung bedeutet folglich, dass der Schraubkopf8 – bei unveränderter Betrachtungsweise – entgegen des Uhrzeigersinnes gedreht wird. - Fehlverschraubungen, welche dadurch entstehen können, dass Behältergewinde und das Gewinde der Schraubkappe
3 zu Beginn des Schraubvorganges nicht optimal zueinander positioniert sind, werden durch diese Vorgehensweise sicher vermieden, da sich die beiden zu verschraubenden Gewinde durch diese Rückwärtsdrehung entgegen dem Uhrzeigersinn derart zueinander positionieren, dass sie fehlerfrei miteinander verschraubt werden können. - Von besonderem Vorteil ist diese kurzzeitige Rückwärtsdrehung insbesondere, bei so genannten Twist-Off®/erschraubungen, bei welchen das Gewinde der i Schraubkappen
3 nicht vollständig ausgebildet ist, sondern nur aus kleinen, am untersten Rand der Schraubkappen3 angeordneten Führungselementen besteht.
Claims (6)
- Verschließmaschine zum Verschließen von Flaschen, Gläsern mit Schraubverschluss oder dergleichen Behälter mit Verschluss- oder Schraubkappen durch Aufschrauben, mit einem oberhalb der Verschließpositionen gebildeten mit der Hauptsäule umlaufenden Montageraum (
13 ), mit mehreren am Umfang eines um eine vertikale Maschinenachse umlaufenden Rotors gebildeten Verschließpositionen, denen die zu verschließenden Behälter an einem Behältereinlauf übergeben und die verschlossenen Behälter an einem Behälterauslauf entnommen werden, wobei jede Verschließposition einen Behälterträger und eine an einem unteren Ende mit einem Schraubkopf versehene um eine Achse drehbar gelagerte Schraubwelle aufweist, wobei jede dieser Schraubwellen durch einen eigenen Antriebsmotor (5 ) antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Montageraum (13 ) die Antriebsmotoren (5 ) der Schraubwellen beinhaltet. - Verschließmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Montageraum (
13 ) gegenüber der Umgebung und/oder den Umgebungseinflüssen hermetisch dicht ist. - Verschließmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Montageraum (
13 ) durch hermetisch dicht verschließbare Öffnungen wie Türen und/oder Klappen zugänglich ist. - Verschließmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Montageraum (
13 ) mindestens einen Drehverteiler für Betriebsstrom und/oder Steuersignale beinhaltet. - Verschließmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass alle äußeren Oberflächen des Montageraums (
13 ) durch mit der Hauptsäule (9 ) umlaufende und/oder ortsfest angeordnete Düsen mit Reinigungs- und/oder Desinfektionsmitteln besprühbar sind. - Verschließmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Antriebsmotoren (
5 ) in einer separaten, dicht gegen Umgebungseinflüsse mit dem Montageraum (13 ) verbundenen Motorummantelung (11 ) angeordnet ist.
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