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Die
Erfindung betrifft den Bereich von Maschinen zur Behandlung von
Behältern,
insbesondere Maschinen von der Art, die sich in einer Abfüllstraße finden.
Es kann sich daher insbesondere um Spülmaschinen, Füllmaschinen,
Maschinen zum Verkorken oder Verkapseln oder auch Etikettiermaschinen handeln.
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Diese
Maschinen umfassen im Allgemeinen einen Tisch, der über Füße auf dem
Boden ruht. Auf dem Tisch sind Funktionselemente befestigt, wie
beispielsweise Räder
zur Übertragung
von Behältern oder
Vorrichtungen zur Behandlung von Flaschen. Im Sinne des Patents
ist die Behandlungsvorrichtung das Organ, das die hauptsächliche
Operation durchführt,
für die
die betreffende Maschine bestimmt ist. Bei einer rotierenden Füllmaschine
wird diese Behandlungsvorrichtung somit ein Karussell sein, auf dem
Füllmundstücke montiert
sind. Bei einer Spülmaschine
würde dies
das Karussell sein können,
das die Behälter übernimmt
und das die Reinigungsdüsen
trägt.
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Diese
Funktionselemente umfassen sehr häufig ein drehbares Karussell.
Die Behälter
durchlaufen somit, indem sie der Anordnung verschiedener aufeinanderfolgender
Funktionselemente folgen, eine Bahn, die aus einer Abfolge von Kreisbögen besteht,
die sich tangential aneinander anschließen. Um eine gute Funktion
der Maschine sicherzustellen, müssen
die Funktionselemente auf alle Fälle
so auf dem Tisch montiert sein, dass sie eine genau definierte Anordnung
aufweisen.
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Unter
dem Tisch ist im Allgemeinen Zubehör versammelt, wie beispielsweise Übertragungsorgane,
die für
den Antrieb der Funktionselemente sorgen, aber auch Pumpen oder
Leitungen, um Reinigungsprodukte heranzuführen oder um überschüssige, sich
auf den Tisch ergießende
Produkte abzuleiten.
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Der
Tisch der Maschine hat daher die Funktion, die verschiedenen Funktionselemente
zu tragen. Er muss um so mehr eine große Steifheit aufweisen, als
er im Allgemeinen auf einer begrenzten Zahl von Füßen ruht,
wenn man über
freien Raum unterhalb des Tischs für die Unterbringung eines Maximums
von Zubehör
verfügen
möchte.
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Vor
allem bei Nahrungsmittelanwendungen muss der Tisch ungeachtet des
Umstands, dass die zur Reinigung der Maschine verwendeten Produkte im
Allgemeinen sehr korrosiv sind, zudem oxidationsbeständig sein.
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Gemäß dem Stand
der Technik werden Tische für
derartige Maschinen in der Form einer Gitterstruktur ausgeführt, die
im Allgemeinen aus Rohren oder gewöhnlichen Stahlträgern gefertigt
ist und die mit einem Blech aus rostfreiem Stahl abgedeckt wird.
Bei einer derartigen Konzeption ist es im Allgemeinen notwendig,
dass die Gitterstruktur vergleichsweise dicht ist; dies bedingt
einerseits die Verwendung einer großen Menge von Rohren und diese
bedingt vergleichsweise große
Montagezeiten, zum Beispiel durch Schweißen. Das Zusammenfügen der Rohre
muss zudem mit relativ großer
Präzision
ausgeführt
werden, da sich andernfalls ein "wackeliger" Tisch ergäbe. All
dies bedingt daher erhebliche Gestehungskosten. Das Vorsehen eines
Abdeckblechs aus rostfreiem Stahl erlaubt es zudem zwar, die Gitterstruktur
vor einem Großteil
der Spritzer korrosiver Produkte zu schützen; dennoch können weiterhin
indirekte Spritzer die Struktur aus gewöhnlichem Stahl erreichen und
diese ist in jedem Fall in eine häufig Korrosionsphänomene begünstigende
Atmosphäre eingetaucht
(Temperatur, Feuchtigkeit, etc..). Daraus folgt, dass die Struktur
nach einiger Betriebszeit häufig
von Korrosion heimgesucht wird und dies ist niemals befriedigend.
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Eine
weitere bereits vorgeschlagene Lösung besteht
darin, durch Guss einen einstückigen
Tisch aus nicht oxidierbarem Material herzustellen. Diese Lösung ist
hinsichtlich Steifheit und Korrosionsbeständigkeit befriedigend, aber
sie bedingt den Einsatz einer großen Menge von nicht oxidierbarem
Material; dies ist von Nachteil hinsichtlich des Gewichts und noch
mehr hinsichtlich der Kosten.
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Das
Dokument GB-A-2 147 026 beschreibt ein Herstellungsverfahren für eine Sandwichstruktur für eine Werkzeugmaschine,
die von einfachem Aufbau und kos tengünstig zu sein scheint. Dieses
Dokument lehrt jedoch nicht die Art und Weise, in der diese Struktur
für Maschinen
zur Behandlung von Flaschen abgewandelt werden könnte, damit derartige Maschinen
alle Bedingungen, insbesondere hinsichtlich Steifheit und Korrosionsfestigkeit,
erfüllen,
wenn die Funktionselemente befestigt sind.
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Hierzu
schlägt
die Erfindung eine Maschine zur Behandlung von Behältern, insbesondere
für eine Abfüllstrecke
von der Art mit zumindest einem Tisch vor, auf dem Funktionselemente
angebracht sind, die insbesondere in der Lage sind, die Behälter zu
transferieren und/oder zu behandeln, wobei der Tisch in Form einer
Sandwichstruktur ausgeführt
ist, die einerseits einen äußeren Kasten
und andererseits einen inneren Kern umfasst, der aus einem Material besteht,
das in flüssiger
Form in den Kasten eingespritzt wird und das in dessen Innerem erstarrt,
und wobei die Funktionselemente auf dem Tisch mittels Schnittstellenteilen
montiert sind, die in dem inneren Kern der Sandwichstruktur verankert
sind.
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Gemäß weiteren
Merkmalen der Erfindung:
- – besteht der innere Kern aus
einem betonartigen Material;
- – besteht
der innere Kern aus einem Kunstharz;
- – besteht
der Kasten aus rostfreiem Stahl;
- – ist
der Kasten in Form von gebogenen und geschweißten Blechen ausgeführt;
- – umfasst
der Kasten eine Oberseite, die von Blechelementen gebildet wird,
die im Wesentlichen flach sind, aber so angeordnet sind, dass die Oberseite
des Kastens im Großen
und Ganzen gewölbt
ist, um das Fließen
der Flüssigkeiten
vom Tisch nach Außen
zu begünstigen;
- – umfassen
die Funktionselemente ein Rad zur Übertragung von Behältern;
- – umfassen
die Funktionselemente ein Karussell zur Füllung von Behältern;
- – umfassen
die Funktionselemente ein Karussell zum Verschließen von
Behältern;
- – umfassen
die Funktionselemente ein Karussell zur Reinigung von Behältern;
- – umfassen
die Funktionselemente Füße zum Stützen des
Tischs;
- – wird
der Tisch der Maschine von mehreren nebeneinander liegenden Tischelementen
gebildet.
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Die
Erfindung schlägt
auch ein Verfahren zur Herstellung eines Tischs für eine Maschine
zur Behandlung von Behältern
mit den zuvor genannten Merkmalen auf, das dadurch gekennzeichnet
ist, dass es folgende Schritte umfasst:
- – Anordnen
von Schnittstellenteilen auf einem Fertigungsgestell zur Fixierung
ihrer relativen Anordnung;
- – Befestigen
des Kastens an den Schnittstellenteilen;
- – Füllen des
Kastens mit Material, das den Kern der Sandwichstruktur bilden soll.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden beim Studium der folgenden
ausführlichen Beschreibung
sowie der folgenden beigefügten Zeichnungen
offenbar werden:
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1 ist
eine schematische Schnittansicht, die einen Teil einer mit einem
erfindungsgemäßen Tisch
ausgestatteten Maschine darstellt;
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2 ist
eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Tischs, der neben andere
komplementäre
Tische gesetzt werden soll, um eine Maschine zu bilden;
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die 3 bis 5 sind
schematische Ansichten, die verschiedene Schritte eines bevorzugten Verfahrens
zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Tischs wiedergeben.
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In 1 ist
ein Tisch 10 dargestellt, der Teil einer Maschine zur Behandlung
von Behältern
ist. Diese Maschine ist zum Beispiel eine Reinigungsmaschine, eine
Füllmaschine,
eine Verkorkungs-, Verkapselungsmaschine, etc...
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Dieser
Tisch weist im Wesentlichen die Form einer Platte auf, die über eine
Reihe von Füßen 12 auf
dem Boden ruht und die eine bestimmte Zahl von Funktionselementen
trägt,
zum Beispiel ein Karussell 14, das um seine Achse A1 drehbar
auf dem Tisch 12 montiert ist. Dieses Karussell soll zum
Beispiel die Behälter
aufnehmen, um sie der Behandlung zu unterziehen, für die die
Maschine oder das betreffende Maschinenelement bestimmt ist.
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In 1 sind
nur zwei Füße 12 und
ein Teil eines Karussells 14 dargestellt, aber ein Tisch
dieser Art kann andere Funktionselemente umfassen.
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In
der Draufsicht der 2 ist somit ein Tisch mit polygonaler
Kontur dargestellt, der zum Beispiel ein Karussell zur Verkapselung
von Behältern
und zwei Räder
zur Übertragung
von Behältern
aufnehmen kann, wobei der Tisch auf einer Reihe von Füßen 12 ruht,
die insbesondere in jeder der Ecken angeordnet sind.
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Der
Tisch 10 wird erfindungsgemäß in Form einer Sandwichstruktur
hergestellt.
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Eine
Sandwichstruktur umfasst im Prinzip einen inneren Kern, der von
zumindest zwei Außenhautelementen
umgeben ist, die im Wesentlichen die Form von parallelen Platten
haben. Der Hauptnutzen der Sandwichstrukturen beruht in dem extrem
günstigen
Verhältnis,
das zwischen ihrer Steifigkeit und ihrem Gewicht besteht. Im Falle
einer Sandwichstruktur in Plattenform ist es in der Tat der innere
Kern, der das wesentliche Volumen der Platte ausmacht, während die
Außenhautelemente
ihr die wesentliche Steifigkeit verleihen. Um die Außenhaut
zu bilden, wird im Allgemeinen ein extrem steifes Material verwendet,
auch wenn es vergleichsweise dicht und/oder teuer ist. Für die Herstellung
des inneren Kerns, bevorzugt man hingegen die Verwendung eines zumindest
im Vergleich mit dem die Haut bildenden Material weniger dichten
und/oder teuren Materials. Dieses Material muss indessen gute Druckfestigkeitseigenschaften
aufweisen. Die Hauptrolle des inneren Kerns einer Sandwichstruktur
besteht nämlich darin
zu vermeiden, dass die zwei parallelen Außenhautelemente sich nicht
zu sehr in Richtung ihrer Dicke verformen, wobei sie sich einander
nähern. Wenn
die zwei Außenhautelemente
sich nämlich
einander auch nur lokal nähern,
nimmt die Gesamtdicke der Struktur ab. Die Biegefestigkeit einer
derartigen Struktur ist aber eine Funktion des Elastizitätsmoduls,
dessen Wert für
ein gegebenes Material mit der dritten Potenz der Dicke variiert.
Wenn die Di cke der Struktur lokal wegen der Biegekräfte abnimmt,
wird auch ihre Biegefestigkeit in höherem Maße abnehmen und die Struktur
läuft Gefahr
unter der Beanspruchung durchzuhängen.
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Beim
vorgeschlagenen Ausführungsbeispiel hat
man sich dafür
entschieden, die Sandwichstruktur in der Form eines Kastens herzustellen
dessen zwei Außenhäute miteinander
durch aus dem gleichen Material wie die Haut hergestellte Versteifungselemente 16 verbunden
sind, um die intrinsische Steifheit der Struktur noch zu erhöhen. Die
Kastenstruktur weist zudem den Vorteil auf, dass sie, sobald der
Kasten hergestellt ist, ein im Wesentlichen geschlossenes Volumen
begrenzt, in das der Kern 17 in flüssiger Form wie in eine Form
eingespritzt werden kann. Das den Kern bildende Material verfestigt
sich im Inneren des Kastens, wobei es sich perfekt an die Form des
Kastens anschmiegt; dies garantiert eine gute Kohäsion der
Sandwichstruktur.
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Das
Material, das zur Herstellung des Kastens verwendet wird, ist vorzugsweise
rostfreier Stahl. Er besteht vorteilhafterweise im Wesentlichen aus
einer größtenteils
ebenen unteren Platte 18 und einer Reihe von oberen Blechen 20,
die gebogen und so zusammengefügt
sind, dass sie einen oberen gewölbten
Rücken 22 bilden.
Der gewölbte
Charakter des Rückens
soll jedes Verbleiben von Flüssigkeit auf
der Oberseite des Tischs verhindern. Alle Flüssigkeit, die sich auf den
Tisch ergießt,
neigt daher dazu von diesem nach Außen abzufließen. Der
gewölbte
Charakter des Rückens 22 erlaubt
es zudem, von einem Wölbungseffekt
relativ zum Gewicht der Funktionselemente zu profitieren, die durch
den Tisch getragen werden; dies ist günstig für dessen Gesamtsteifigkeit.
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Der
gewölbte
obere Rücken 22 kann
auch in der Form eines einzelnen Teils hergestellt werden, das durch
Formung oder durch Formguss erhalten wird, aber die Verwendung von
gebogenen und geschweißten
Blechen erlaubt es, die Gestehungskosten zu vermindern, während gleichzeitig
eine große Freiheit
hinsichtlich der Möglichkeit
bewahrt wird, die Form des Tischs in Abhängigkeit von seiner Installa tion
anzupassen. Eine derartige Lösung
erfordert nämlich
nicht die vorherige Herstellung einer teuren Gussform.
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Für das den
Kern 17 bildende Material fällt die Wahl auf ein Material,
das zu Beginn flüssige Form
hat, und damit ins Innere des Kastens fließen kann, nachdem dieser zusammengesetzt
wurde. Dieses Material muss ausreichend flüssig sein, um den ganzen Innenraum
des Kastens zu füllen.
Dieses Material muss dann natürlich
fest werden, um eine gute Druckfestigkeit aufzuweisen.
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Weitere
für die
Wahl des den Kern bildenden Materials zu berücksichtigende Parameter sind,
wie man weiter oben gesehen hat, seine Dichte und seine Kosten.
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Im
vorgeschlagenen Beispiel ist das den Kern bildende Material ein
Beton. Auf dem Markt existieren verschiedene Arten von Fertigzubereitungen
für die
Herstellung von Betonen, die verschiedene Eigenschaften aufweisen,
aber alle gemeinschaftlich eine sehr leichte Verwendbarkeit und
eine große Druckfestigkeit
aufweisen. Diese Betone besitzen im Allgemeinen eine Dichte kleiner
2,5; dies ist sehr viel kleiner als die Dichte eines Stahls (die
im Allgemeinen zwischen 7 und 8 liegt). Es ist beispielsweise möglich, einen
Spezialbeton zu verwenden, der unter dem Markennamen "LECAMIX FORTE" durch die Gesellschaft
LATERITE s.p.a., in Mailand, Italien, vertrieben wird. Diese Art
von Beton weist eine Dichte in der Größenordnung von 1 auf, also
ungefähr acht
Mal kleiner als diejenige des zum Herstellen des Kastens verwendeten
Stahls.
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Man
hätte sich
auch für
die Verwendung eines wärmehärtenden
Kunstharzes oder sogar eines vergleichsweise dichten wärmehärtenden
Schaums entscheiden können.
Die Kosten einer derartigen Lösung
stellen sich jedoch als größer heraus
als die beim dargestellten Beispiel erzielten.
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Gemäß einem
Merkmal der Erfindung wird der Beton vorteilhafterweise in den Kasten
injiziert, nachdem dieser hergestellt wurde. Der Kasten ist daher
vorzugsweise im Wesentlichen dicht.
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Ein
besonders vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Tischs
ist in den 3 bis 5 dargestellt.
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Wie
man in 3 sehen kann, bedingt dieses Verfahren die Verwendung
eines Gestells 24. Dieses Gestell 24 soll eine
absolute Vorpositionierung von verschiedenen Schnittstellenteilen
bewirken, um die der Kasten aufgebaut wird, wobei diese Schnittstellenteile
dann die Befestigung der verschiedenen Funktionselemente auf dem
Tisch erlauben sollen.
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Im
dargestellten Beispiel umfasst das Gestell 24 somit Stellen,
an denen die Füße 12 positioniert werden,
und einen Anschlussschaft 26, der für die Montage des Karussells 14 bestimmt
ist.
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Es
umfasst auch Orte zur Aufnahme von Anschlusszapfen 28.
Die Zapfen 28 weisen jeweils einen Sockel 30 auf,
der aus dem Kasten nach Außen ragen
soll, um zum Beispiel einen Befestigungspunkt für verschiedenes Zubehör der Maschine
zu bilden, einen Körper 32,
der sich durch eine Öffnung
erstrecken soll, die hierzu in der unteren Platte 18 des
Kastens vorgesehen ist, und einen Verankerungskopf 34, der
eingeschnittene Flächen
aufweist, um den Zapfen 28 im Beton zu verankern.
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Sobald
sie an ihren jeweiligen Plätzen
angeordnet sind, besitzen die Füße 12 und
die verschiedenen Schnittstellenteile wie beispielsweise der Schaft 26 und
die Zapfen 28 untereinander eine vordefinierte Anordnung.
Das Gestell 24 kann natürlich weitere
Orte für
andere Schnittstellenteile aufweisen, wenn der Tisch weitere Funktionselemente
tragen soll. Diese Anordnung ist fest und muss es erlauben, für eine so
genaue Positionierung der verschiedenen Funktionselemente untereinander
wie möglich
zu sorgen, sobald sie an den Schnittstellenteilen angebracht sein
werden.
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In
einem nachfolgenden Schritt bringt man die untere Platte 18 in
ihre Position auf den vorpositionierten Elementen. Die Platte 18 ist
daher zum Beispiel mit geeigneten Öffnungen 36 versehen,
um ihre Positionierung zu ermöglichen.
Wie man in
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4 sehen
kann, wird die Platte 18 dann an den verschiedenen Elementen
befestigt, die zuvor an dem Gestell 24 zum Beispiel durch
Schweißen
angebracht wurden. Während
dieses Vorgangs bleiben diese Elemente, das heißt insbesondere die Füße und die
Schnittstellenteile, an ihren jeweiligen Orten, um ihre genaue geometrische
Positionierung zu bewahren.
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Sobald
die untere Platte 18 mit den verschiedenen vorpositionierten
Elementen fest verbunden ist, führt
man die Montage der anderen Teile des Kastens durch, das heißt insbesondere
der Verstärkungen 16 und
der Bleche 20, die den Rücken 22 bilden. Man
sieht, dass die Verstärkungen 16 insgesamt
sowohl durch umgeschlagene Teile eines der Bleche 20 als
auch durch unabhängige
Teile gebildet werden können.
Diese Verstärkungen 16 sind
vorzugsweise Plattenelemente, die in Ebenen senkrecht zur Hauptebene
des Tischs 10 angeordnet sind. Ebenso sind diese Verstärkungen
bevorzugt mit Öffnungen 38 versehen,
um die Bildung von dichten Teilräumen
im Inneren des Kastens zu vermeiden.
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Sobald
der Kasten auf diese Weise zusammengesetzt ist, ist es tatsächlich möglich, den
Beton (oder das wärmehärtende Kunstharz)
einzugießen, wobei
darauf zu achten ist, das Innere des Kastens gut zu füllen. Wie
in 5 dargestellt ist, kann es sich wegen des gewölbten Charakters
des Rückens 22 des
Kastens als Vorteil herausstellen, den Tisch für diesen Vorgang umzudrehen.
Im Beispiel kann man sehen, dass die untere Platte 18 hierzu
Einspritzlöcher 42 umfasst,
die man eventuell nach dem Einspritzvorgang des Betons verstopfen
kann. Vorzugsweise wird ein Beton verwendet, der während des Trocknens
eine so gering wie mögliche
Schrumpfung aufweist, oder sogar einen Beton, der eine geringe Ausdehnung
aufweist.
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Sobald
der Kern sich verfestigt hat, weist der so gebildete Tisch eine
sehr große
Steifigkeit auf, während
er gleichzeitig eine vergleichsweise geringe Dicke besitzt. Diese
geringe Dicke erlaubt es, unter dem Tisch 10 einen großen Nutzraum
zu schaffen, in dem verschiedene am Betrieb der Maschine teilnehmende
Organe oder Zubehör
untergebracht werden können.
Im Gegensatz zu einem Tisch mit einer Gitterstruktur wird es besonders
leicht sein, unter dem Tisch mit Sandwichstruktur Treibriemen zu
installieren, die das in Drehung Versetzen bestimmter Funktionselemente
erlauben werden.
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Es
zeigt sich zudem, dass die durchbrochenen Verstärkungen 16 eine perfekte
Koppelung des gewölbten
oberen Rückens
mit dem inneren Kern 17 gestatten.
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Der
Tisch 10 bildet dann zudem eine kompakte Einheit, die perfekt
zu reinigen und nicht oxidierbar ist.
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Bei
den herkömmlichen
Verfahren werden die verschiedenen Funktionselemente oder die sie tragenden
Schnittstellenteile jeweils individuell relativ zum Tisch positioniert.
Dies kann aber geometrische Fehler hervorrufen, die jeder Fertigung
von Werkstücken
mit großen
Abmessungen innewohnen. Beim erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren werden sie
hingegen alle relativ zu ein und demselben "exakten" Bezugssystem positioniert: dem Gestell 24,
das, da es für
die Fertigung aller identischen Tische oder sogar für mehrere
Arten ähnlicher
Tische wieder verwendet wird, mit großer Sorgfalt gefertigt werden kann.
Daraus ergibt sich, dass die Funktionselemente der Maschine, das
heißt
insbesondere diejenigen, die für
die Behandlung der Behälter
oder für
die Positionierung der Maschine relativ zu anderen benachbarten
Maschinen verwendet werden, unabhängig von der Herstellungsgenauigkeit
des Kastens eine perfekt definierte geometrische Position aufweisen. Dies
erklärt,
dass der letztere ohne große
Vorsichtsmaßnahmen
durch Montage von gebogenen und geschweißten Blechen hergestellt werden
kann.
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Man
erkennt zudem, dass zumindest ein Teil der geschweißten Bleche,
die den gewölbten
Rücken 22 bilden,
einen im Wesentlichen zu einem U umgebogenen Teil aufweist, um eine
Rinne 40 um den ganzen Tisch herum auszubilden, um eine
Flüssigkeit
aufzufangen, die sich auf den Rücken 22 ergießt.
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Das
Ausführungsbeispiel,
das in den Figuren schematisch dargestellt ist, ist natürlich nur
eine der möglichen
Ausführungsform
der Erfindung. Die Erfindung, die insbesondere darin besteht, eine
Sandwichstruktur einzusetzen, um den Hauptkörper des Tischs 10 herzustellen,
kann mit Varianten eingesetzt werden.
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So
kann man zum Beispiel vorsehen, die Füße 12 zumindest teilweise
entsprechend dem Prinzip eines mit einem Kern gefüllten Kastens
herzustellen, um eine große
Steifheit zu erhalten. Diese Füße können eventuell
die Form von Erweiterungen des Hauptkastens des Tischs annehmen,
so dass der Beton in die Füße zur gleichen
Zeit wie in den Tisch eingeleitet wird.
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Das
andere Hauptmerkmal der Erfindung beruht in dem Herstellungsverfahren,
demzufolge der Kasten in gewisser Weise um Schnittstellenteile herum
ausgebildet wird, die die Funktionselemente tragen sollen; dies
erlaubt es, vergleichsweise große Fertigungstoleranzen
für den
Tisch vorzusehen, während
zugleich darauf geachtet wird, dass diese Funktionselemente perfekt
an diesem Tisch befestigt sind. Im dargestellten Beispiel ist in
der Tat zu sehen, dass sowohl die Verankerungszapfen 28 als
auch der Schaft 26 oder die Füße 12 nicht nur mit
dem Kasten perfekt gekoppelt sind, sondern auch mit dem inneren
Kern 17, da sie alle teilweise in diesen eintauchen. Dies
ist ebenfalls ein Faktor zur Verbesserung der Steifheit des gesamten
Tischs 10.