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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Etikettiermaschine mit einem Antrieb für drehbar gelagerte Bauteile.
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Stand der Technik
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Etikettiermaschinen sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Üblicherweise wird ein Greiferzylinder mithilfe eines Motors angetrieben. Dieser Greiferzylinder ist über Zahnräder mit weiteren Bauteilen verbunden, wie beispielsweise einem Palettenkarussell oder einem Schneidwerkzeug und treibt diese dadurch an. Eine Abstimmung der einzelnen Baugruppen zueinander findet durch die Zuordnung der Zahnräder statt, weshalb diese entsprechend synchron laufen, wodurch die Übergabe von Etiketten bis hin zur Etikettierung der Behälter korrekt durchgeführt werden kann. So offenbart beispielsweise die
DE 19 758 799 B4 ein entsprechendes Antriebssystem für eine Etikettiermaschine. Hier sind der Greiferzylinder, das Palettenkarussell und die Leimwalze über ein Zahnradgetriebe miteinander verbunden und behalten daher ihre Drehstellungszuordnungen zueinander bei. Die einzelnen Palettenkörper des Palettenkarussells werden durch separate Antriebe angetrieben. Das Vorsehen eines entsprechenden Zahnradgetriebes und einzelner Motoren für jeden Palettenkörper macht die gesamte Anordnung wartungsintensiv und erfordert erheblichen steuerelektronischen Aufwand.
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Aufgabe
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Etikettiermaschine mit reduziertem Wartungsaufwand und verbesserter Ansteuerung der Baugruppen bereitzustellen.
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Lösung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Etikettiermaschine nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erfasst.
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Die erfindungsgemäße Etikettiermaschine zum Etikettieren von Behältern, wie Flaschen, umfasst einen drehbar gelagerten Greiferzylinder und ein dem Greiferzylinder zugeordnetes, drehbar gelagertes Palettenkarussell, wobei dem Palettenkarussell ein Servomotor zugeordnet ist, der geeignet ist, das Palettenkarussell direkt anzutreiben. Durch Vorsehen eines separaten Servomotors für das Palettenkarussell kann dieses gezielt angesteuert werden, wodurch die Übernahme von Etiketten verbessert werden kann. Gleichzeitig wird eine deutlich flexiblere Etikettiermaschine bereitgestellt, da der Antrieb des Palettenkarussells nun eigenständig kontrolliert werden kann. Das direkte Antreiben des Palettenkarussells bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Servomotor das Palettenkarussell gegebenenfalls über Zahnräder antreibt; das Palettenkarussell jedoch im Antriebsstrang die erste Baugruppe ist, die vom Servomotor antriebsseitig angetrieben wird. Das bedeutet, selbst wenn der hier vorgesehene Servomotor zusätzlich andere Teile der Etikettiermaschine abtriebsseitig antreibt, dieser Antrieb nur indirekt über am Palettenkarussell vorgesehene Zahnräder erfolgt.
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In einer Ausführungsform ist die Etikettiermaschine, dadurch gekennzeichnet, dass dem Greiferzylinder ein Servomotor zugeordnet ist, der geeignet ist, den Greiferzylinder anzutreiben. So sind Greiferzylinder und Palettenkarussell einzeln antreibbar und daher die gesamte Vorrichtung deutlich flexibler. Da kein aufwändiges Zahnradgetriebe mehr erforderlich ist, um die Baugruppen Greiferzylinder und Palettenkarussell miteinander zu koppeln, reduziert sich der Wartungsaufwand erheblich.
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In einer weiteren Ausführungsform ist eine Steuereinheit vorgesehen, die den dem Palettenkarussell zugeordneten Servomotor und den dem Greiferzylinder zugeordneten Servomotor synchron ansteuern kann. Auf diese Weise ist es möglich, das Palettenkarussell und den Greiferzylinder, die separat angetrieben werden, dennoch synchron miteinander zu steuern, wodurch eine elektronische Kopplung der Baugruppen untereinander entsteht, die flexibler ist, als eine Kopplung über ein gegebenes Zahnradgetriebe.
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Weiterhin kann das Palettenkarussell auf einem Rahmen angeordnet sein (so dass die Paletten sich oberhalb des Rahmens befinden bzw bewegen) und der dem Palettenkarussell zugeordnete Servomotor auf der Oberseite des Rahmens angeordnet sein. Durch Anordnung des Servomotors oberhalb des Rahmens bleibt die Unterseite des Rahmens frei für die Anordnung von beispielsweise Zahnradgetrieben, wenn eine Kopplung mit anderen Baugruppen beabsichtigt ist.
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In einer Weiterbildung der Etikettiermaschine umfasst das Palettenkarussell eine Antriebswelle mit Zahnrad, wobei der Servomotor mechanisch über das Zahnrad mit der Antriebswelle gekoppelt ist. So kann ein bestimmtes starres Übersetzungsverhältnis der Drehbewegung des Servomotors zur Rotationsgeschwindigkeit des Palettenkarussells erreicht werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist einer Antriebswelle des Palettenkarussells eine Taktscheibe zugeordnet und ein Positionsgeber vorgesehen, der anhand der Taktscheibe die aktuelle Position und Geschwindigkeit der Antriebswelle ableiten kann. So ist es möglich, die Parameter der Drehbewegung des Palettenkarussells exakt zu erfassen und eine Steuerung der Betriebsparameter des Servomotors in Abhängigkeit von den gewünschten Systemparametern zu erreichen.
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Es kann vorgesehen sein, dass dem Greiferzylinder eine Antriebswelle zugeordnet ist, die eine Taktscheibe umfasst, wobei ein Positionsgeber vorgesehen ist, der anhand der Taktscheibe die aktuelle Position und Geschwindigkeit der Antriebswelle ableiten kann. Auf diese Weise kann der Betrieb des Greiferzylinders überwacht werden. Wird der Greiferzylinder indirekt über ein Zahnradgetriebe durch den das Palettenkarussell antreibenden Servomotor angetrieben, können die entsprechenden Betriebsparameter des Servomotors geändert werden, wenn die Bewegungsparameter des Greiferzylinders geändert werden müssen. Ist ein separater Motor vorgesehen, der den Greiferzylinder antreibt (ihn also mechanisch vom Palettenkarussell entkoppelt), so kann dieser entsprechend angesteuert werden, um in Abhängigkeit von den gewonnenen Positions- und Geschwindigkeitsdaten eventuelle Änderungen am Bewegungsablauf vorzunehmen.
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Gemäß einer Weiterbildung der Etikettiermaschine ist ein Gehäuse vorgesehen, in dem der dem Palettenkarussell zugeordnete Servomotor angeordnet ist. So kann der Servomotor vor Beschädigung und Verunreinigung geschützt werden.
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In einer Ausführungsform ist die Etikettiermaschine dadurch gekennzeichnet, dass das Palettenkarussell wenigstens 2 Palettenwellen umfasst und jeder Palettenwelle ein Antriebsmotor zugeordnet ist, oder die Palettenwellen ein Zahnradgetriebe umfassen, das indirekt durch den Servomotor antreibbar ist. Im ersten Fall erlaubt das Vorsehen separater Motoren den individuellen Betrieb der Palettenwellen, wodurch beispielsweise auch kleinere Fehlstellungen oder Probleme bei der Übernahme einzelner Etiketten individuell korrigiert werden können. Jedoch ist diese Realisierung vom steuerelektronischen Aspekt her aufwendig. Die zweite Alternative stellt ein starres Übersetzungsverhältnis der Bewegung des Palettenkarussells in eine Bewegung der Palettenwellen dar, wodurch die Übernahme und Übergabe von Etiketten zwar weniger flexibel dafür aber in stets derselben Art und Weise erfolgt, was eine zuverlässige Übernahme und Übergabe von Etiketten gewährleistet.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst der dem Palettenkarussell zugeordnete Servomotor ein Zahnrad, dessen Durchmesser kleiner ist, als eine für den Servomotor vorgesehene Öffnung in dem Rahmen. So kann der Einbau des Servomotors nahezu vollständig, vorzugsweise vollständig von der Oberseite des Rahmens aus erfolgen.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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1: schematische Darstellung einer Etikettiermaschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung
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2: schematische Darstellung eines Rahmens gemäß einer Ausführungsform
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3: schematische Darstellung eines Gehäuses gemäß einer Ausführungsform
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4: schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Etikettiermaschine
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Ausführliche Beschreibung
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1 zeigt eine Etikettiermaschine 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Üblicherweise handelt es sich bei dieser Etikettiermaschine um eine Rundläufermaschine, das bedeutet sie umfasst wenigstens ein Karussell 106 auf dem Behälter 107 transportiert werden. Die Etikettiermaschine selbst umfasst eines oder mehrere Etikettieraggregate 150. Diese sind üblicherweise autonom ausgebildet, das bedeutet sie umfassen alle Komponenten die für das Aufbringen eines bestimmten Etiketts notwendig sind. So zum Beispiel ein Etikettenmagazin 101, in dem eine Vielzahl von Etiketten vorgehalten werden kann. Diese Etiketten werden von einem Palettenkarussell 102 mit mehreren Palettenwellen 120 übernommen. Das Palettenkarussell kann die übernommenen Etiketten über Drehbewegungen der einzelnen Palettenwellen an weiteren Vorrichtungen vorbeiführen, so zum Beispiel an einem Leimwerk oder einem Zuschneidwerk 104 und sie an einen Greiferzylinder 105 übergeben. Dieser Greiferzylinder übergibt die Etiketten dann an die zu etikettierenden Behälter.
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Erfindungsgemäß wird das Palettenkarussell 102 von einem ihm zugeordneten Motor 103 angetrieben. Da die Positionseinstellung und die Einstellung des gesamten Bewegungsablaufs des Palettenkarussells mit hoher Präzision erfolgen müssen, ist vorgesehen, dass es sich bei dem Motor um einen Servomotor handelt. Dieser ist elektronisch sehr gut ansteuerbar, weshalb eine sehr präzise Einstellung des Bewegungsablaufs des Palettenkarussells 102 erfolgen kann. Erfindungsgemäß wird das Palettenkarussell von diesem Servomotor 103 direkt angetrieben. Das bedeutet, dass der Servomotor 103 gegebenenfalls über vorgesehene Zahnradgetriebe, die eine bestimmte Übersetzung realisieren, als erste Baugruppe antriebsseitig das Palettenkarussell 102 antreibt. Zwar kann vorgesehen sein, dass auch weitere Baugruppen, wie beispielsweise der Greiferzylinder vom Servomotor angetrieben werden, jedoch geschieht dies erfindungsgemäß nur indirekt (abtriebsseitig) über das Palettenkarussell. In einem solchen Fall werden zum Beispiel Zahnräder vorgesehen, die die Drehbewegung des Palettenkarussells 102 in eine entsprechende Drehbewegung der anderen Baugruppen, wie beispielsweise des Greiferzylinders 105, übersetzt. Ein direkter Antrieb dieser Baugruppen findet jedoch nicht mittels des Servomotors 103 statt.
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Grundsätzlich ist vorgesehen, dass zumindest das Palettenkarussell 102 zusammen mit dem Servomotor 103 auf einem Rahmen 108 angeordnet ist. Bei diesem Rahmen kann es sich beispielsweise um einen Gerätetisch handeln, der über gegebenenfalls notwendige Bohrungen oder auch Zuleitungen verfügen kann, um sowohl das Palettenkarussell 102 als auch den Servomotor 103 darauf anzubringen. Bevorzugt wird der Servomotor 103 auf der Oberseite dieses Rahmens 108 angebracht.
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2 zeigt einen entsprechenden Rahmen 108 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Dieser umfasst eine große Vertiefung 230, in die das Palettenkarussell eingelassen werden kann. Je nach Ausführungsform des Palettenkarussells kann diese Vertiefung oder Bohrung 230 größer oder kleiner sein. Ist beispielsweise vorgesehen, dass nur eine verhältnismäßig kleine Antriebswelle durch den Rahmen 108 hindurchreicht, so kann die Bohrung 230 wesentlich kleiner als hier dargestellt ausfallen.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Servomotor 103 das hier nicht dargestellte Palettenkarussell über wenigstens ein oder mehrere Zahnradgetriebe antreiben kann. Dazu ist wenigstens ein Zahnrad 209 vorgesehen, das die Drehbewegung des Servomotors 103 übersetzt und auf das Palettenkarussell überträgt. Dabei kann es durchaus vorstellbar sein, dass dieses Zahnradgetriebe nicht vorgesehen ist, um eine Übersetzung der Drehbewegung des Servomotors 103 in eine andere Drehzahl zu gewährleisten, sondern es kann auch nur den Zweck erfüllen, die Drehbewegung des Servomotors 103 über eine gewisse Strecke zu transportieren, so dass sie überhaupt auf die Antriebswelle des Palettenkarussells übertragen werden kann. Es kann auch vorgesehen sein, dass weitere Zahnräder vorgesehen sind, die ausgehend von einer Antriebswelle für das Palettenkarussell weitere Baugruppen, wie beispielsweise den Greiferzylinder, wie in 1 dargestellt ist, antreiben.
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Ist jedoch vorgesehen, dass der Greiferzylinder separat angesteuert wird, kann der Rahmen 108 auch weitere entsprechende Ausnehmungen bzw. Bohrungen umfassen, um andere Servomotoren oder andere Motoren anzuordnen, die beispielsweise den Greiferzylinder oder das Behälterkarussell antreiben. Auch diese können auf der Oberseite des Rahmens 108 angeordnet sein, um Platz für Zahnradgetriebe auf der Unterseite des Rahmens 108 zu schaffen.
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Es ist weiterhin möglich, dass auf der Unterseite des Rahmens 108 den Antriebswellen der einzelnen Baugruppen oder wenigstens der Antriebswelle des Palettenkarussells eine Taktscheibe zugeordnet ist. Der Taktscheibe ist weiterhin ein hier nicht dargestellter Positionsgeber zugeordnet, der die aktuelle Position sowie Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle des Palettenkarussells oder der übrigen Baugruppen an Hand der Taktscheibe bestimmen kann. Die gewonnenen Daten können dann von einer entsprechend vorgesehenen Steuereinheit genutzt werden, um den Antrieb der einzelnen Baugruppen und insbesondere des Palettenkarussell je nach Maßgabe zu steuern. So können mit Hilfe der Taktscheibe und des Positionsgebers beispielsweise Abweichungen vom normalen Betrieb festgestellt werden, die zum Beispiel zu falschen Übernahmepunkten der Etiketten auf das Palettenkarussell führen können. Die Steuereinheit kann dann durch Nachregelung des Servomotors die Betriebsparameter des Palettenkarussells entsprechend ändern, um die korrekten Übergabepunkte oder Übernahmepunkte der Etiketten wiederherzustellen.
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3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die analog zu 2 ist. Auch hier ist auf dem Rahmen 108 der Servomotor 103 angeordnet. Da jedoch diese Positionierung des Servomotors 103 neben dem Palettenkarussell (hier nur gestrichelt dargestellt) die Gefahr von Verunreinigungen mit sich bringt, ist der Servomotor 103 in dieser Ausführungsform in einem speziellen Gehäuse 310 vorgesehen. Dieses Gehäuse schützt den Servomotor 103 vor schädlichen Umwelteinflüssen, wie beispielsweise Verschmutzung durch herabtropfenden Leim oder ähnliches. Dieses Gehäuse kann beispielsweise mit dem Rahmen 108 verschraubt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Gehäuse 310 über ein Klicksystem direkt mit dem Servomotor 103 verbunden und in einfacher Weise abgenommen oder aufgesetzt werden kann. Vorteilhaft ist, wenn das Gehäuse 310 Öffnungen zur Kühlung, insbesondere spezielle Ventilatoren, umfasst. Umfasst der Servomotor an der Unterseite ein Zahnrad wie hier dargestellt, so ist es vorteilhaft, wenn dieses Zahnrad einen Durchmesser aufweist, der kleine als die Öffnung ist, durch die der Servomotor 103 von oben in den Rahmen 108 eingeführt wird. So kann gewährleistet werden, dass die Montage des Servomotors 103 von der Oberseite des Rahmens 108 aus erfolgen kann, was die Montage erheblich erleichtert. So kann auch ein kompletter Austausch des Servomotors mit nur geringem Montageaufwand verwirklicht werden.
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Anhand von 3 lässt sich ein weiterer Vorteil der Erfindung erkennen. So ist es möglich, bestehende Etikettiermaschinen, wobei der Antrieb der Palettekarusselle bisher nicht direkt über einen entsprechenden Servomotor 103 erfolgt, umzurüsten. Üblicherweise werden die Palettenkarusselle indirekt über den Antrieb des Greiferzylinders und ein entsprechendes Zahnradsystem versorgt. Auch dieses Zahnradgetriebe ist zumeist auf der Unterseite des Rahmens 108 angeordnet.
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Ein Umrüsten einer Etikettiermaschine auf den Antrieb mithilfe eines Servomotors für das Palettenkarussell kann folgende Schritte umfassen.
- 1. (Optional) Entfernen des bisherigen Zahnradgetriebes, das den Greiferzylinder mit dem Palettenkarussell verbindet.
- 2. Einbau des Servomotors.
- 3. Verbinden des Servomotors in direkter Weise mit dem Palettenkarussell.
- 4. Verbinden des Servomotors mit der notwendigen Steuerelektronik.
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Das Umrüsten kann natürlich, je nach Positionierung des Servomotors relativ zum Palettenkarussells, das Einbauen eines Zahnradgetriebes zum Verbinden von Servomotor und Palettenkarussell in direkter Weise umfassen.
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Weiterhin kann auch vorgesehen sein, dass ausgehend von der Antriebswelle des Palettenkarussells ein Zahnradgetriebe zum indirekten Betrieb weiterer Baugruppen, wie beispielsweise dem Greiferzylinder, eingebaut wird.
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Ebenso können, wie beispielsweise in 2 beschrieben, Taktscheibe und Positionsgeber zur Bestimmung der Position der einzelnen Antriebswellen der Baugruppen vorgesehen sein.
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Ist vorgesehen, dass die anderen Baugruppen, wie beispielsweise Greiferzylinder auch separat durch Servomotoren angetrieben werden, kann entweder der im Vorfeld vorgesehene Motor, der den Greiferzylinder antreibt, beibehalten werden, oder ein weiterer Servomotor eingebaut werden, der den Greiferzylinder antreibt.
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Sind mehrere Servomotoren vorgesehen, die einzelne Baugruppen antreiben, kann das Umrüsten auch einen Verfahrensschritt umfassen, in dem eine Justage der Ausrichtung der einzelnen Baugruppen, wie Palettenkarussell und Greiferzylinder, zueinander erfolgt, sodass diese bereits vor Betriebsstart korrekt zueinander ausgerichtet sind. So können Fehler bei der Übergabe von Etiketten verhindert werden.
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4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. In dieser Ausführungsform findet der Antrieb des Greiferzylinders 105 indirekt über den Antrieb des Palettenkarussells 102 statt. Dazu ist vorgesehen, dass der Servomotor 103 zunächst antriebsseitig, das heißt direkt, und gegebenenfalls über ein Übersetzungszahnradgetriebe 440 ein Zahnrad 420 antreibt, auf dem das Palettenkarussell 102 angeordnet ist. Über dieses Zahnrad wird abtriebsseitig das Zahnrad 430 angetrieben (gegebenenfalls noch über ein dazwischen geschaltetes Zahnradgetriebe), wodurch wiederum die Antriebswelle des Greiferzylinders 105 angetrieben wird. So findet eine mechanische Kopplung zwischen dem Betrieb des Palettenkarussells antriebsseitig durch den Servomotor 103 und dem abtriebsseitigen Betrieb des Greiferzylinders 105 über die Zahnradgetriebe 420 und 430 statt. Es kann, muss jedoch nicht, vorgesehen sein, dass auch die einzelnen Palettenwellen des Palettenkarussells 102 nur indirekt, also abtriebsseitig über den Servomotor 103 angetrieben werden. Dazu kann die Drehbewegung des Palettenkarussells genutzt werden, um über weitere Zahnradgetriebe die einzelnen Palettenwellen anzutreiben. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass beispielsweise im Rahmen, wie er in 2 und 3 beschrieben wurde, Servomotoren vorgesehen sind, die den Betrieb der einzelnen Palettenwellen gewährleisten. Es sei hier erwähnt, dass, falls die ursprüngliche Etikettiermaschine nur einen abtriebsseitigen Antrieb der Palettenwellen vorsah, auch hier eine Umrüstung derart stattfinden kann, dass am Rahmen Servomotoren vorgesehen werden, die diese antreiben. In einer Ausführungsform, in der der Greiferzylinder indirekt über den Servomotor 103 angetrieben wird, kann an dem der Antriebswelle des Greiferzylinders zugeordneten Zahnrad eine Taktscheibe vorgesehen sein (oder die Taktscheibe ist über ein weiteres Zahnrad mit dem Zahnrad des Greiferzylinders gekoppelt, wodurch eine bessere Winkelgenauigkeit der Erfassung der Drehposition des Greiferzylinders erreicht werden kann), wobei ein Positionsgeber mittels der Taktscheibe die Position des Greiferzylinders bestimmen kann. Diese Messung reicht aus, um auch Rückschlüsse auf die Ausrichtung des Palettenkarussells zu ziehen, da dieses durch das feste Übersetzungsverhältnis des Zahnradgetriebes immer in einer bestimmten Ausrichtung zum Greiferzylinder steht. Eine weitere Positionsbestimmung des Palettenkarussells über eine Taktscheibe und einen Positionsgeber kann daher in dieser Ausführungsform entfallen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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