DE19728059C2 - Verschraubvorrichtung für Getränkeflaschen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Gattungsgemäße Vorrichtungen dienen dazu, Getränkeflaschen mit Schraubge­ winde nach dem Befüllen mit einer Schraubkappe zu verschließen. Es hat sich dabei die gattungsgemäße 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 nachein­ ander durch ihre Höhensteuerung abwärts bewegt auf die darunter stehende ha­ sche und schrauben dabei die Kappe auf die Flasche auf.

Bei bekannten Konstruktionen, wie aus der DE 24 36 993 A1 bekannt, ist der Schraubkopf koaxial zur Welle unter dieser angeordnet und mit ihr direkt gekup­ pelt.

Da die Schraubvorrichtung möglichst kompakt aufgebaut ist, also mit möglichst geringem Außendurchmesser, kann der feststehende Zahnkranz einen bestimmten Durchmesser nicht überschreiten. Das Ritzel auf der Welle kann konstruktiv ei­ nen Mindestdurchmesser nicht unterschreiten. Es ergibt sich daraus also bei ge­ gebener Umlaufdrehzahl des Rotors eine bestimmte Drehzahl des Schraubkopfes. Die Schraubkappen müssen über eine Anzahl von Umdrehungen bis zu festem Endsitz auf die Flasche geschraubt werden. Aus der Drehzahl des Schraubkopfes und der Umlaufgeschwindigkeit des Rotors ergibt sich somit ein zum Aufschrau­ ben benötigter Umlaufwinkel der Schraubeinheit, der nicht unterschritten werden kann. Je größer dieser benötigte Umlaufwinkel ist, desto größer wird demzufolge der Umfang der Schraubvorrichtung, um eine bestimmte Durchsatzleistung zu erhalten.

Aus der US 2987313 und der EP 0521581 A1 ist es bekannt, jede Schraubeinheit mit einem eigenen Antriebsmotor zu versehen, dessen Welle achsparallel zur Welle der Schraubeinheit angeordnet und mit dieser getrieblich gekoppelt ist. Nachteil hierbei ist der große Aufwand mit einer Vielzahl von Motoren, die mit der Vorrichtung umlaufen und über Drehdurchführungen versorgt werden müs­ sen.

Man hat im Stand der Technik versucht, bei kleinem Außendurchmesser der Schraubvorrichtung die Drehzahl des Schraubkopfes unabhängig von der Um­ laufdrehzahl 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 mehreren Schraubeinheiten in einer Schraub­ vorrichtung kleinen Durchmessers stößt dies jedoch auf erhebliche konstruktive Schwierigkeiten. Eine ähnliche Konstruktion zeigt die EP 0 690 020 A1. Bei die­ ser Konstruktion ergibt sich jedoch aus den dort gewollten Gründen durch das Getriebe eine unerwünschte Drehzahlverringerung des Schraubkopfes. Eine wei­ tere ähnliche Konstruktion zeigt die DE 91 02 659 U1. Bei dieser Konstruktion sind zwei Getriebe wahlweise für unterschiedliche Schraubtiefen umschaltbar vorgese­ hen, was in einer sehr aufwendigen Konstruktion resultiert.

Es ist auch bekannt, den Zahnkranz des Stators, auf dem das Ritzel der Welle läuft, entgegen der Drehrichtung des Rotors zu drehen. Auch damit kann die Drehzahl des Schraubkopfes erhöht werden. Diese Konstruktionsweise ergibt jedoch ebenfalls einen erhöhten Bauaufwand. Eine ähnliche Konstruktion zeigt die US 5419094, bei der mit einem gesonderten Motor unterschiedliche Drehzah­ len für den Rotor und den die Wellen treibenden Zahnkranz erzielbar sind.

Aus der bekannten gattungsgemäßen Konstruktionsweise ergibt sich ferner der Nachteil, daß die Welle mit ihrem Zahnradangriff am Zahnkranz des Stators oberhalb des Schraubkopfes sitzen muß. Damit ergibt sich eine erhebliche Bau­ höhe der Schraubvorrichtung, die bei enger Nebeneinanderanordnung zu anderen Maschinen, beispielsweise zur vorgeschalteten Füllmaschine, stören kann.

Aus der EP 0 561 299 A1 ist eine Kronkorkenverschließmaschine bekannt, bei der der Verschließkopf und dessen Höhenführung achsparallel nebeneinander angeordnet sind. Hieraus ergibt sich eine niedrige Bauweise und eine gute Reinigbarkeit des Verschließkopfes. Für Schraubkappen ist diese Konstruktion nicht verwendbar.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Schraubvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei kleinen Abmessungen eine hohe Durchsatzleistung ergibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 ge­ löst.

Bei dieser Konstruktion sind in der Schraubeinheit der Schraubkopf und die Welle achsparallel im Abstand angeordnet. Eine zwischen ihnen vorgesehene Getriebekopplung ermöglicht auf konstruktiv einfache Weise eine Drehzahlüber­ setzung, so daß bei langsam laufender Welle die Schraubeinheit mit höherer Ge­ schwindigkeit laufen kann. Die Nebeneinanderanordnung von Welle und Schraubkopf kann sehr platzsparend ausgebildet sein. Dabei wird auch die Über­ einanderanordnung von Welle und Schraubkopf vermieden, so daß sich eine ge­ ringere Bauhöhe ergibt. Durch die Erhöhung der Drehzahl des Schraubkopfes ergibt sich ein geringerer Umlaufwinkel, der zum ordnungsgemäßen Verschrau­ ben der Kappen benötigt wird, so daß mit einer kleinen Schraubvorrichtung eine hohe Durchsatzleistung erreichbar ist. Von weiterem Vorteil ist die getrennte Ne­ beneinanderanordnung von Schraubkopf und Welle auch aus Reinigungsgründen. Bei der stets erforderlichen sorgfältigen Reinigung des Schraubkopfes müssen nur wenige im Bereich des Schraubkopfes liegende Flächenbereiche gereinigt werden, ohne daß der schwierig zu reinigende Bereich der Welle hierbei stört.

Die Schraubköpfe der Schraubeinheiten können in beliebigem Winkel neben den Wellen angeordnet sein, beispielsweise auch zwischen den Wellen benachbarter Schraubeinheiten. Vorzugsweise sind jedoch die Merkmale des Anspruches 2 vorgesehen. Bei dieser Anordnung können die Schraubeinrichtungen auf dem Umfang des Rotors eng nebeneinander angeordnet werden, wobei dennoch unter den Schraubköpfen viel Platz auch für größere Flaschen bereitgestellt wird. Auch ist die Reinigung der Schraubköpfe weit außerhalb der sonstigen Mechanik der Schraubvorrichtung günstiger.

Die Getriebekopplung kann beispielsweise mit einem Zahnradsatz oder mittels einer Königswelle erfolgen. Vorteilhaft sind jedoch die Merkmale des Anspru­ ches 3 vorgesehen. Auf diese Weise ergibt sich eine sehr einfache, funktionssi­ chere und wartungsarme Konstruktion.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch in einem Achsschnitt durch eine Schraubvorrichtung dargestellt.

Die stark schematisiert dargestellte Schraubvorrichtung weist einen Stator 1 auf, in dem eine Rotorwelle 2 gelagert ist, welche von einem nicht dargestellten Mo­ tor angetrieben ist und einen im Ausführungsbeispiel scheibenförmig ausgebil­ deten Rotor 3 umlaufend antreibt. Am Umfang des Rotors 3 sind in gleichmäßi­ gen Umfangsabständen mehrere Schraubeinheiten 4 angeordnet, von denen zur Vereinfachung der Zeichnung nur eine in der Figur im Schnitt dargestellt ist.

Die dargestellte Schraubeinheit 4 weist eine Schiebehülse 5 auf, die in einer Schiebeführung 6 des Rotors 3 parallel zur Rotorwelle 2 höhenverschiebbar gela­ gert ist. An ihr ist radial nach innen zur Rotorwelle 2 hinweisend eine Achse 7 mit einer Rolle 8 befestigt. Die Rolle 8 läuft in einer Umfangsnut 9 des Rotors 1, welche über ihren Umlauf höhenverschwenkt ist. Beim Umlauf des Rotors 3 können dadurch die Schiebehülsen 5 der Schraubeinheiten 4 höhenverstellt wer­ den.

Die Schiebehülse 5 weist an ihrem oberen Ende einen radial in bezug auf die Rotorwelle 2 nach außen ragenden Arm 10 auf, der mit einer Bohrung 11 auf einer am Rotor 3 befestigten Stange 12 gleitet, wodurch für den Arm 10 und die Schiebehülse 5 eine Drehsicherung gegen unbeabsichtigte Drehungen der Schie­ behülse 5 in der Schiebeführung 6 gegeben ist.

In der Schiebehülse 5 ist mit zwei durch die übliche Kreuzschraffur angedeuteten Lagern eine Welle 13 gelagert, an deren unterem Ende ein Ritzel 14 ausgebildet ist, welches auf einem auf dem Umfang des Stators 1 vorgesehenen Zahnkranz 15 abläuft. Der Zahnkranz 15 bleibt mit seinen Zähnen während der Höhenverschie­ bung der Welle 13 stets in Eingriff mit dem Ritzel 14.

Auf der Welle 13 ist oberhalb der Schiebehülse 5 ein Zahnrad 16 vorgesehen, das mit der Welle 13 über eine Drehmomentkupplung 17 verbunden ist. Diese ist bei­ spielsweise als Hysterese-Magnetkupplung ausgebildet, überträgt also auch im Überlastfall nur ein maximales Drehmoment.

Am radial äußeren Ende des Armes 10 ist in diesem mit zwei Lagern ein Schraubkopf 18 parallel zur Welle 13 gelagert. Der Schraubkopf 18 ist, wie dar­ gestellt, als Hohlzylinder ausgebildet mit einem Konus 19 am unteren Ende, der eine Schraubkappe 33, wie dargestellt, klemmend ergreifen kann. Es können auch in üblicher Ausbildung am unteren Ende des Schraubkopfes 18 andere Klemmeinrichtungen für die Schraubkappe 20 vorgesehen sein, z. B. Rastkugeln, elastische Klemmringe od. dgl.

Oberhalb des Armes 10 ist auf dem Umfang des Schraubkopfes 18 ein Zahnrad 20 vorgesehen. Dieses wird gemeinsam mit dem Zahnrad 16 auf der Welle 13 von einem Zahnriemen 21 umschlungen. Dabei ist das Zahnrad 20 kleiner als Glas Zahnrad 16, so daß der Schraubkopf 18 schneller dreht als die Welle 13.

In anderer Ausführung kam die Getriebekopplung zwischen der Welle 13 und dem Schraubkopf 18 beispielsweise auch durch einen zwischen den Zahnrädern 16 und 20 liegenden Getriebesatz erfolgen. Bei derartiger Ausbildung könnte die Drehmomentkupplung 17 beispielsweise auch in dem Getriebesatz angeordnet sein. Die Drehmomentkupplung 17 kann aber beispielsweise auch zwischen zwei Teilen einer geteilten Welle 13 vorgesehen sein oder zwischen dieser und dem Ritzel 14.

Der hohle Schraubkopf 18 wird von oben von einem Niederhalter 22 durchgrif­ fen, der am äußeren Ende eines Annes 23 sitzt, welcher auf der Stange 12 und der Welle 13 jeweils in Achsrichtung schiebegelagert mit Bohraugen geführt ist. Dadurch wird eine Parallelhöhenbewegung des Niederhalters 22 in Richtung der Achse des Schraubkopfes 18 zugelassen. Eine Schraubenfeder 24 auf der Stange 12 zwischen dem Arm 23 und einem Endanschlag 25 am Ende der Stange 12 drückt den Niederhalter 22 mit geeigneter Kraft nach unten.

Der Niederhalter 22 hat eine gerade untere Endfläche 26 und sorgt mit dieser da­ für, daß die Schraubkappe 33 beim Eindrücken in den Konus 19 des Schraubkop­ fes 18 gerade bleibt. Auch beim Aufschrauben auf die Flasche sorgt der Nieder­ halter 22 für das Geradehalten der Schraubkappe 33, falls diese schräg auf das Gewinde laufen will.

Unter dem Schraubkopf 18 ist eine Flasche 27 mit dem zum Aufschrauben der Schraubkappe 33 erforderlichen Außengewinde 28 dargestellt. Sie sieht auf ei­ nem Teller 29, der über einen Arm 30 am Rotor 3 befestigt ist.

In anderer Ausführung kann bei Flaschen 27 mit Halskragen 31 die Flasche auch unter dem Halskragen 31 mit einer Gabel 32 gehalten sein, die über den Arm 30 am Rotor 3 befestigt ist.

Das Aufschrauben mit der dargestellten Schraubvorrichtung geschieht wie folgt:

Die dargestellte Schraubeinheit 4 läuft zusammen mit anderen gleichen Schrau­ beinheiten mit dem Rotor 3 um. Durch Eingriff des Ritzels 14 auf dem Zahn­ kranz 15 wird die Welle 13 laufend angetrieben, die über den Zahnriemen 21 laufend den Schraubkopf 18 mit höherer Drehzahl dreht.

Vor der dargestellten Arbeitsphase wurde dem Schraubkopf 18 eine Schraubkap­ pe 33 zugeführt und in diesen angedrückt. Bei weiterem Umlauf des Rotors 3 verläuft nun die Umfangsnut 9 im Stator 1 abwärts und verschiebt die gesamte Schraubeinheit 4 nach unten. Die laufend drehende Schraubkappe 33 trifft nun auf das Außengewinde 28 der Flasche 27 und wird auf dieses aufgeschraubt, bis der Endanschlag erreicht ist. Die Drehmomentkupplung 17 verhindert ein Über­ drehen. Anschließend verläuft die Umfangsnut 9 wieder nach oben und hebt die Schraubeinheit 4 von der Flasche ab.

Im Ausführungsbeispiel wurde eine Schraubvorrichtung beschrieben, die nach dem Pick-and-Place-Verfahren arbeitet, wobei also die Schraubkappe 33 zu­ nächst im Schraubkopf 18 klemmend befestigt und von diesem auf die Flasche gebracht wird. Abweichend davon kann auch die Schraubkappe 33 mit nicht dar­ gestellten Einrichtungen auf das Außengewinde 28 der Flasche 27 aufgesetzt und leicht angedrückt werden. Der Schraubkopf 18 kommt dann leer von oben auf die Flasche, ergreift die Schraubkappe 33 z. B. mit dem dargestellten Konus 19 und schraubt sie auf.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum Verschrauben von Schraubkappen (33) auf Getränkeflaschen (27), mit mehreren Schraubeinheiten (4), die von einem Rotor (3) gegenüber einem feststehenden Stator (1) umlaufend bewegt und in dem Rotor einzeln höhensteuerbar gelagert sind, wobei jede Schraubeinheit eine parallel zur Umlaufachse (Rotorwelle 2) gelagerte Welle (13) aufweist, die über Zahn­ radeingriff (14, 15) mit dem Stator (1) beim Umlauf drehangetrieben ist, sowie einen von der Welle (13) drehangetriebenen Schraubkopf (18) zum Eingriff mit einer Kappe (33), dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubkopf (18) mit seiner Drehachse parallelversetzt zur Welle (13) angeordnet und mit dieser über eine Getriebekopplung (Zahnräder 16, 20, Zahnriemen 21) drehverbun­ den ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubkopf (18) in bezug auf die Umlaufachse (Rotorwelle 2) radial außerhalb der Welle (13) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebe­ kopplung Zahnräder (20, 16) auf dem Schraubkopf (18) und der Welle (13) sowie einen diese umschlingenden Zahnriemen (21) aufweist.