DE3137201A1 - Etikettiermaschine mit einem drehtisch - Google Patents

Description

• ETIKETTIERMASCHINE MIT EINEM DREHTISCH
• Die Erfindung betrifft eine Etikettiermaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Derartige Etikettiermaschinen sind in verschiedenen Ausführungen bekannt, wobei die Steuerung für die Drehteller an die vorherrsch den Einsatzbedingungen angepaßt ist. Werden z.B. besonders hohe Anforderungen an die Genauigkeit und die Vielfältigkeit der Drehtellerbewegungen und -positionen gestellt, wie dies insbesondere bei der Mehrfachetikettierung von Flaschen der Fall ist, so erfolgt die Steuerung der Drehteller mittels einer ortsfesten, in sich geschlossenen Steuerkurve, die von am Drehtisch gelagerten Rollenhebeln abgetastet wird. Dabei greifen die Rollenhebel entweder direkt (DE-AS 14 86 138) oder, zur Vergrößerung des möglichen Drehwinkels, unter Zwischenschaltung eines Übersetzungsgetriebes (DE-AS 12 58 784) an den Drehtellern an. Diese Art der Steuerung ermöglicht innerhalb eines bestimmten Winkelbereichs nahezu jede beliebige Bewegung und Stellung der Drehteller. Sind die Anforderungen an die Anpassungsfähigkeit der Drehtellerbewegungen geringer, so kommen auch Steuerungen nach Art eines Malteserkreuzes (S-PS 26 57 816) oder eines Rollensterns (DE-GM 75 01 478) zum Einsatz. Hierbei stehen die Drehteller entweder in einigen bestimmten Winkelpositionen still oder führen gegenüber dem Drehtisch eine Eigenrotation mit gleichbleibendem Drehsinn aus. Eine noch weitergehende Einschränkung in der Anpassungsfähigkeit und Vielfältigkeit der Drehtellerbewegungen liegt vor, wenn deren Antrieb ausschließlich durch ein ortsfestes Sonnenrad erfolgt, in das mit den Drehtellern verbundene Planetenräder eingreifen (US-PS 32 35 433). In diesem Falle ist nur eine kontinuierliche Rotation der Drehteller mit gleichbleibendem Drehsinn möglich, was jedoch bei der Rundumetikettierung zylindrischer Gefäße durchaus ausreichend sein kann.
• Bei den im vorstehenden beschriebenen bekannten Etikettiermaschinen ist eine betriebsmäßige Umstellung der Drehtellersteuerung äußerst zeitraubend und mühsam, da deren wesentliche Teile wie Kurvenscheibe, Zahnsegmente und Malteserkreuze, Sonnenrad und Planetenräder jeweils vollständig ausgetauscht werden müssen. Dies ist meist nur bei einer weitgehenden Demontage des Drehtisches oder gar der Etikettiermaschine möglich. Für häufig wechselnde oder vielfältige Einsatzbedingungen hinsichtlich Art und Umfang der Etikettenausstattung, Form der Etikettierobjekte usw. sind diese bekannten Etikettiermaschinen daher grundsätzlich nicht geeignet Ferner ist bereits eine Etikettiermaschine bekannt, bei der die ortsfeste Steuerkurve für die in einem Drehtisch gelagerten Drehteller als Hubkurve ausgebildet ist, deren An- und Abstieg über Steilgewindegetriebe in eine Drehung der Drehteller umgesetzt wird (DE-OS 26 23 818). Je nachdem, ob die eine Steilgewindespindel aufnehmenden Muttern drehfest im Drehtisch fixiert sind oder durch ein PIanetengetriebe in kontinuierliche Rotation versetzt werden, führen die Drehteller eine oszillierende oder eine rotierende Grundbewegung aus. Die Hubkurve setzt sich aus mehreren nicht zusammenhängenden Kurvenstücken zusammen, wobei die Drehteller in der oszillierenden Version durch Rastelemente in den Übergangsbereichen zwischen den einzelnen Kurvenstücken jeweils drehfest fixiert werden. Bei dieser bekannten Etikettiermaschine ist die Umstellung der Drehtellersteuerung infolge der einzeln austauschbaren Kurvenstücke etwas vereinfacht. Allerdings ist die mögliche Änderung der Drehtellerbewegungen aus verschiedenen Gründen eng begrenzt: Bestimmte Beschleunigungs- und Geschwindigkeitswerte -lassen sich nicht überschreiten, da anderenfalls ein Abheben der unter Federvorspannung stehenden Abtastelemente an den Steilgewindespindeln von der Hubkurve bzw. ein Verklemmen zwischen den Abtastelementen und der Hubkurve auftreten würde; in den freien Bereichen zwischen den Kurvenstücken ist grundsätzlich keine Beeinflussung der Drehtellerbewegung durch die Hubkurve möglich; bei der rotierenden Version hält sich die mit Hilfe der Hubkurve und der Steilgewindegetriebe der kontinuierlichen Drehung der Planetenräder überlagerte Zusatzbewegung aus konstruktiven Gründen in engen Grenzen, so daß eine beliebige Erhöhung oder Absenkung der Drehtellerrotation oder gar eine Drehrichtungsumkehr nicht möglich ist und auf eine Beschleunigung zwangsläufig wieder eine Verzögerung folgen muß; eine Umstellung von einer oszillierenden auf eine rotierende Grundbewegung allein durch eine Veränderung der Hubkurve ist nicht durchführbar. Auch bei dieser bekannten Etikettiermaschine ist somit der Einsatzbereich trotz des enormen konstruktiven Aufwands eng begrenzt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Etikettiermaschine der. eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Drehtellerbewegungen auf einfache Weise in weiten Grenzen an die verschiedensten Einsatzbedingungen angepaßt werden können.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
• Bei einer erfindungsgemäßen Etikettiermaschine wird jeder Drehteller durch einen eigenen, hinsichtlich Drehwinkel und Drehgeschwindigkeit exakt steuerbaren Motor direkt angetrieben. Jegliche mechanische Steuerorgane wie Kurvennut und Rollenhebel, Sonnen- und Planetenräder oder dgl. entfallen vollständig.
• Durch eine entsprechende Ausbildung der Steuereinrichtung läßt sich sowohl eine kontinuierliche als auch eine schrittweise Eigenrotation mit verschiedensten Geschwindigkeiten allein durch die Verwendung verschiedener elektrischer oder elektronischer Bauelemenge herbeiführen, wobei auch die Fixierung der Drehteller während des Stillstands gegenüber dem Drehtisch durch die Schrittmotoren erfolgt. Auf diese Weise ist eine optimale, kompromißlose Anpassung an die verschiedensten Etikettierverhältnisse möglich.
• Dabei hat sich gezeigt, daß die Transportstrecke für die Etikettierobjekte und damit die Anzahl der Drehteller bzw. der Durchmesser des Drehtisches bei gleichbleibendem Etikettierergebnis spürbar verringert werden kann, da irgendwelche Übergangsverhältnasse zwischen Bereichen mit unterschiedlichen Bewegungszuständen, wie sie z.B. beim Einsatz ortsfester Steuerkurven vorhanden sein müssen, nicht erforderlich sind. Elektrische Schrittmotoren sind ferner äußerst robuste und zuverlässige Bauelemente, so daß keine funktionsmäßigen Nachteile gegenüber einer mechanischen Steuerung entstehen. Je höher die Anzahl der für eine volle Umdrehung eines Schrittmotors erforderlichen Schritte ist, desto feinfühliger kann die Steuerung der Drehteller erfolgen. Als ausreichend hat sich für die Etikettierung von Flaschen, Gläsern und derartigen Verpackungsbehältern eine Schrittzahl von 500 für eine 360 Grad-Drehung erwie-i sen. Diese Schrittzahl erlaubt auch eine praktisch gleichförmige Drehbewegung der Drehteller mit den üblichen Geschwindigkeiten.
• Eine derartige Etikettiermaschine kann problemlos auf die schwierigen Bewegungsverhältnisse bei einer direkten Etikettenentnahme durch beleimte Gefäße mit von der Kreisform abweichendem Querschnitt eingestellt werden.
• Besonders zweckmäßig ist es, wenn nach einer Weiterbildung der Erfindung die Schrittmotoren reversibel sind. In diesem Falle ist ohne Unterschied im mechanischen Aufbau sowohl eine rotierende als auch eine oszillierende Gruudbewegung der Drehteller ein- stellbar. Eine derartige Etikettiermaschine kann daher auf einfachste Weise allein mit Hilfe elektronischer Bauelemente optimal an alle denkbaren Etikettierungen angepaßt werden.
• Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Steuereinrichtung eine die Winkelposition des Drehtisches erfassende Überwachungseinrichtung aufweist. Auf diese Weise ist eine besonders exakte, reproduzierbare Festlegung der Drehtellerbewegungen in Übereinstimmung mit. den Erfordernissen gemäß den am Umfang des Drehtisches angeordneten Etikettierorganen, wie Etikettenbehälter oder Etikettierzylinder, Anbürststation usw. und damit ein besonders gutes Etikettierergebnis möglich.
• Die elektrische bzw. elektronische Steuereinrichtung für die Schrittmotoren läßt sich infolge des geringen Platzbedarfs ohne weiteres im Gehäuse der Etikettiermaschine ortsfest unterbringen, wobei die Steuerimpulse z.B. über Schleifringe an die mit dem Drehtisch umlaufenden Schrittmotoren weitergeleitet werden. Wesentlich günstiger ist es jedoch, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Steuereinrichtung zusammen mit den Schrittmotoren umläuft. In diesem Falle muß lediglich die elektrische Energie für die Schrittmotoren und die Steuereinrichtung über Schleifringe oder dgl. übertragen werden, nicht dagegen die empfindlichen Steuerimpulse.
• Der Antrieb der Drehteller durch elektrische Schrittmotoren ermöglicht nicht nur eine optimale Anpassung der Drehtellersteuerung bei der Fertigung der Etikettiermaschine, sondern auch eine besonders-einfache und schnelle Umstellung am Einsatzort. Zwei vorteilhafte Möglichkeiten hierzu sind in den Ansprüchen 5 und 6 enthalten. Die verstellbare Ausbildung der Steuereinrichtung nach Anspruch 5 ist besonders für diejenigen Fälle geeignet, in denen die Drehteller über einen bestimmten Umlaufwinkel des Drehtischesmit einer bestimmten Drehzahl rotieren müssen. Bei der Umstellung auf einen~anderen Durchmesser der Etikettierobjekte kann dann die Drehzahl durch einfaches Umschalten entsprechend geändert werden.
• Die Ausführung mit austauschbarem Programmspeicher entsprechend Anspruch 6 dagegen ist besser fü-r diejenigen Fälle geeignet, in denen die Drehteller mehrmals mit wechselndem Drehsinn geschwenkt und in bestimmten Winkelpositionen gehalten werden müssen, also z.B. bei der Mehrfachetikettier'ung.
• Die Steuerung der Schrittmotoren erfolgt im Bedarfsfall, insbesondere bei einer geringen Anzahl von Drehteller, durch eine einzige, entsprechend komplexe Steuereinrichtung. Im allgemeinen ist es jedoch im Hinblick auf einen geringen Fert-gungsaufwand und auf eine einfache Umstellung wesentlich vorteilhafter, wenn di Steuereinrichtung eine der Anzahl der Drehteller entsprechende Anzahl gleichartiger Schalteinheiten aufweist, von denen jede mit einem Schrittmotor verbunden ist. Auf diese Weise wird ein besonders einfacher und überschaubarer Aufbau der Steuerei.nlichtung erreicht und im Falle eines Defekts fällt nur der Antrieb eines einzigen Drehtellers aus.
• Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist im Anspruch 8 enthalten. Hierbei erfolgt die Registrierung der Winkelstellung des Drehtisches auf einfachste Weise mit Hilfe eines Zählers, dessen Stand die Winkelposition des Drehtisches angibt.
• Gibt z.B. der Taktgeber jeweils bei einer Weiterdrehung des Drehtisches um 1 Grad einen Zählimpuls ab und wird der Zähler nach einer vollen Umdrehung des Drehtisches wieder auf Null gestellt, so stellt der jeweilige Zählerstand direkt die Winkelposition des Drehtisches in Grad dar. Diese Weiterbildung der Erfindung ermöglicht eine besonders einfache, schnelle Programmierung der Steuereinrichtung. Es ist lediglich einzugeben, bei welchem Zählerstand der betreffende Schrittmotor um eine bestimmte Schrittzahl nach rechts oder links zu drehen hat, wobei der winkelmäßige versatz der Drehteller am Umfang des Drehtisches entsprechend zu berücksichtigen ist.
• Das Rückstellen des Zählers kann z.B. automatisch nach Erreichen des einer Drehtischrotation von 3-60° entsprechenden Zählerstandes erfolgen. Eine andere Möglichkeit ist im Anspruch 9 angegeben.
• hierbei können besonders einfach aufgebaute elektronische Zähler N, verwendet werden.
• Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung enthält der Anspruch 10. Hierbei wird trotz der Verwendung handelsüblicher Schrittmotoren mit relativ großer Länge eine geringe Bauhöhe des drehtisches in seinem Randbereich und damit der Einsatz herkömmsicher Etikettieraggregate usw. ermöglicht.
• I,ie im Anspruch 11 angegebene Weiterbildung der Erfindung schließlich bewirkt sowohl eine- besonders gut geschützte als auch eine besonders gut zugängliche Lage der Steuereinrichtung, so daß einerseits eine hohe Betriebssicherheit und Lebensdauer und andere seits eine einfache und schnelle Umrüstung gesichert ist.
• Im nachstehenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 die schematische Draufsicht einer Etikettiermaschine Fig. 2 den Schnitt AB nach Fig. 1.
• Die Etikettiermaschine nach Fig. 1 und 2 weist ein kubisches Maschinengehäuse 1 mit abnehmbaren Seitenwänden und einer horizontalen Tischplatte 2 auf. An deren Oberseite ist ein Flansch 3 be- festigt, in dem eine ins Innere des Maschinengehäuses 1 ragende senkrechte Hohlwelle 4 drehbar gelagert ist. Auf dieser Hohlwelle 4 ist oberhalb der Tischplatte 2 ein scheibenförmiger Drehtisch 5 befestigt, in dessen Randbereich gleichmäßig über den Umfang verteilt mehrere Drehteller 6 drehbar gelagert sind. Oberhalb des Drehtisches 5 ist auf der Hohlwelle 4 noch ein Träger 7 befestigt, in dem mehrere drehbare Zentrierstempel 8 gesteuert heb-und senkbar angeordnet sind, jeweils ein Zentrierstempel 8 über jedem Drehteller 6.
• Auf der Tischplatte 2 sitzen ferner ein Leimaggregat 9, ein feststehender Etikettenbehälter 10 und eine Anbürststation 11, die mit den auf den Drehtellern 6 vorbeilaufenden Etikettierobjekten 12, z.B. Gläsern mit abgerundetem quadratischem Querschnitt, zusammenwirken. Außerdem sind in der Tischplatte 2 ein Einlaufstern 13 und e n Aus aufsterr, 14 drehbar gelagert.
• Radial innerhalb jedes Drehtellers 6 ist an der Unterseite des Drehtisches 5 ein zugehöriger elektrischer Schrittmotor 15 befestigt. Die Schrittmotoren 15 sind in beiden Drehrichtungen antreibbar, wobei 500 Schritte einen Drehwinkel von 3600 ergeben.
• Die Antriebsverbindung zwischen jedem Schrittmotor 15 und dem zugehörigen Drehteller 6 erfolgt durch einen Zahnriemen 16, der über entsprechende Zahnräder auf der Motorwelle und am Drehteller 6 läuft. Jeder Schrittmotor 15 ist über eine Steuerleitung 17 mit einer Steuereinrichtung 18 verbunden. Diese sitzt auf einem scheibenförmigen Rotor 19, der unterhalb der Tischplatte auf der Hohlwelle 4 befestigt ist und so zusammen mit dem Drehtisch 5 und den Schrittmotoren 15 umläuft.
• Die Steuereinrichtung 18 weist eine zentrale Steuereinheit 2 auf, an die ein umstellbarer und austauschbarer Programmspeicher 21 sowie eine die Winkelposition des Drehtisches 5 erfassende Überwachungseinrichtung 22 angeschlossen ist. Letztere besitzt zwei Taktgeber 23, 24, z.B. in Form von Reflexlichtschranken, die mit einer ortsfesten, konzentrisch zur Hohlwelle 4 angeordneten Steuerscheibe 25 zusammenwirken. Diese ist im Registrierbereich des ersten Taktgebers 23 mit einer Vielzahl von gleichmäßig über den Umfang verteilten Markierungen und im Registrierbereich des zweiten Taktgebers 24 mit einer einzigen Markierung versehen, wobei alle Markierungen z.B. in Form von optisch wahrnehmbaren Strichen angebracht sind. Der erste Taktgeber 23 liefert bei einer Rotation des Drehtisches 5 die Zählimpulse für einen in die Überwachungseinrichtung 22 integrierten Zähler, während der zweite Taktgeber 24 die Rückstellimpulse für diesen Zähler liefert. Der Zählerstand entspricht somit einer bestimmten Winkelposition des Drehtisches 5 bzw. der Drehteller bezüglich der Leimstation 9, dem Etikettenbehälter 10 usw. Die zentrale Steuer- -einheit erarbeitet aus dem Zählerstand und den Informationen im Programmspeicher 21 die Steuersignale für sämtliche Schrittmotoren 15, welche in nachgeschalteten Schalteinheiten 26 in entsprechende Steuerimpulse für die Schrittmotoren 15 aufbereitet werden.
• Auch die Schalteinheiten 26 sitzen auf dem Rotor 19 und zwar ist für jeden Schrittmotor 15 eine eigene Schalteinheit 26 vorgesehen, in die die jeweilige Steuerleitung 17 einmündet.
• Der Programmspeicher 21 enthält mehrere verschiedene Programme, die sich über einen Schalter anwählen lassen. Jedes dieser Programme enthält sämtliche Dreh- und Haltebefehle für einen Schrittmotor während eines 3600 -Umlaufs mit dem Drehtisch 5 entsprechend den durch Gefäßdurchmesser, Querschnittsform, Etikettenlänge usw. festgelegten Kriterien, so daß an der Beleimungsstation 9, dem Etikettenbehälter 10, der Anbürststation 11 usw. jeweils die optimalen Bedingungen hinsichtlich Geschwindigkeit und Position der Etikettierobjekte vorliegen.
• Im Falle der betriebsmäßigen Umstellung der Etikettiermaschine auf eine andere Sorte von Etikettierobjekten ist somit lediglich eine Seitenwand am Maschinengehäuse 1 abzunehmen und der Schalter am Programmspeicher 21 entsprechend zu betätigen. Genauso schnell kann ein vollständiger Austausch des steckbaren Programmspeichers 21 erfolgen Im vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel greifen die durch Schrittmotoren angetriebenen Drehteller am Boden der Etikettierobjekte an. Genausogut können jedoch auch die am Kopf bzw. Verschluß der Etikettierobjekte angreifenden Drehteller, auch Zentrierglocken oder Zentrierstempel genannt, durch im Oberteil eines Drehtisches angeordnete Schrittmotoren angetrieben werden.
• In jedem Falle erfolgt die Stromzufuhr für die Steuereinrichtung 18 und die Schrittmotoren 15 über am unteren Ende der Hohlwelle 4 angeordnete Schleifringe 27. Die Verbindung zwischen den Einzelteilen der Steuereinrichtung 18 bzw. zwischen der Steuereir.-richtung 18 und den Schrittmotoren 15 dagegen erfolgt durch fest verlegte Kabel, die streckenweise im Inneren der Hohlwelle 4 verlaufen können. Auf dieser ist außerdem noch ein Zahnrad 28 befestigt, über das der Drehtisch 5 angetrieben wird.
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Claims (11)

1. Patentansprüche mit mit enem Drehtisch, in dem mehrere Drelteller gelagert sind, deren Eigendrehung bei einem Umlauf des Drehtisches derart steuerbar ist, daß die von ihnen aufgenommenen Etikettierobjekte mit bestimmten Bewegungsverhältnissen die am Umfang des Drehtisches stationierten Etikettierorgane, Anbürstorgane oder dgl. passieren, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Drehteller (6) mit einem eigenen, am Drehtisch (5) befestigten elektrischen Schrittmotor (15) gekoppelt ist, und daß jeder Schrittmotor (15) mit einer Steuereinrichtung (18) verbunden ist, die ihn in Abhängigkeit von den Bewegungsverhältnissen des Drehtisches (5) mit Steuerimpulsen versorgt.
2. 2. Etikettiermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Schrittmotoren (15) reversibel sind.
3. 3. Etikettiermascnine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (18) eine die Winkelposition des Drehtisches (5) erfassende Überwachungseinrichtung (22) aufweist.
4. 4. Etikettiermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (18) zusammen mit den Schrittmotoren (15) umläuft.
5. 5. Etikettiermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (18) einen die Abhängigkeit der Steuerimpulse von den Bewegungsverhältnissen des Drehtisches (5) festlegenden, umstellbaren Programmspeicher (21) aufweist.
6. 6. Etikettiermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (18) einen die Abhängigkeit der Steuerimpulse von den Bewegungsverhältnissen des Drehtisches (5) festlegenden, austauschbaren Programmspeicher (21) aufweist.
7. 7. Etikettiermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (18) eine der Anzahl der Drehteller (6) entsprechende Anzahl gleichartiger Schalteinheiten (26) aufweist, von denen jede mit einem Schrittmotor (15) verbunden ist.
8. 8. Etikettiermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (18) einen Zähler und einen an diesen angeschlossenen Taktgeber (23) aufweist, der bei jedem Weiterrücken des Drehtisches (5) um einen bestimmten Winkelschritt einen Zählimpuls abgibt.
9. 9. Etikettiermaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an den Zähler ein zweiter Taktgeber (24) angeschlossen ist, der nach jeder vollständigen Umdrehung des Drehtisches (5) einen Rückstellimpuls abgibt.
10. 10. Etikettiermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schrittmotor (15) radial innerhalb des zugehörigen Drehtellers (6) am Drehtisch (5) angeordnet und durch ein Getriebe (16) mit dem Drehteller (6) verbunden ist.
11. 11. Etikettiermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (18) auf einem innerhalb des Maschinengehäuses (1) auf der Welle (4) des Drehtisches (5) befestigten Rotor (19) angeordnet ist.