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Die
Erfindung betrifft einen Schraubverschlussaufsetzer, der eine Verschlusskappe
auf einem Gefäß verschraubt
und festzieht, und im Besonderen einen Schraubverschlussaufsetzer,
der eine Verschlusskappe auf einem aus Kunststoff hergestelltem
Gefäß verschraubt
und festzieht.
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Bei
einem Schraubverschlussaufsetzer für ein aus Kunststoff hergestelltes
Gefäß, wie etwa
eine PET-Flasche oder dergleichen, stellt sich das Problem, dass
ein solch leicht verformbares Gefäß bei der Verwendung eines
Greifers verengt werden kann, und um dies zu beheben, wird eine
Verschlusskappe verschraubt und festgezogen, während durch die Verschlusskappe
eine Belastung auf das Gefäß ausgeübt wird.
Eine Greifklinke wird veranlasst, fest in die untere Oberfläche eines
am Gefäß bereitgestellten
Flanschs einzugreifen, um eine Drehung des Gefäßes während des Verschraubungs- und
Festziehvorgangs zu verhindern.
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Spezifisch
wird die Verschlusskappe fest gegen des Gefäß gedrückt, wenn ein an der Verschlusskappe
ausgebildetes Gewinde fest gegen ein am Gefäß ausgebildetes Gewinde gedrückt wird. Sind
die Positionen der Windungsanfänge
der Gewinde an der Verschlusskappe und am Gefäß so wie in 4 dargestellt,
wo sich ein Gewinde 4N an der Verschlusskappe und ein Gewinde 2N am
Gefäß einander
an ihren distalen Enden überlagern,
so weisen beide Gewinde eine verringerte, Druck aufnehmende Oberfläche auf,
an der die Belastung konzentriert ist, wodurch das Risiko erhöht ist,
dass das Verschlusskappengewinde 4N zerbricht und sich
die Bruchstücke
im Inneren des Gefäßes verteilen.
Bricht die Verschlusskappe nicht, so kann es sein, dass sie sich entlang
dem Gewinde des Gefäßes nach
vorwärts bewegt
und darauf schief als schräg
aufsitzende Verschlusskappe befestigt wird.
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Um
dieses Problem zu lösen,
offenbart die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 72.984/1996
einen Vorschlag zur Reduzierung der auf die Verschlusskappe ausgeübten Belastung durch
die Bereitstellung einer obgenannten Greifklinke in Kombination
mit einem rotationsverhindernden Element, das aus Gummi oder einem
wiechen Harz hergestellt ist und während des Verschraubungs- und Festziehvorgangs
an den Gefäßkörper anstößt. Gummi
und/oder weiches Harz werden jedoch rasch abgenutzt, und der Verschleiß dieser
Elemente birgt die Gefahr, dass sich das Gefäß mitdrehen kann, wodurch eine
häufiger
Austausch des rotationsverhindernden Elements notwendig ist. Je
nach Konfiguration des Gefäßes kann
dieses zerkratzt werden oder zerbrechen.
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Das
US-Patent Nr. 4.939.890 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung,
die die Drehung von Flaschen in einem Verschlusskappenaufsetzgerät während des
Aufschraubens von Verschlusskappen auf Flaschenhälse mit Aufsetzköpfen, die
leichte Axialkräfte
entwickeln, verhindern.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein Schraubverschlussaufsetzer bereitgestellt, umfassend
Fördermittel
zum Befördern
eines Gefäßes und einen
Aufsetzkopf zum Verschrauben und Festziehen einer Verschlusskappe
auf der Halsöffnung
eines Gefäßes, das
vom Fördermittel
befördert
wird, wobei der Aufsetzkopf ein Haltemittel zum Halten einer Verschlusskappe,
ein Mittel zum Drehen des Haltemittels, ein Hebemittel zum Anheben
des Haltemittels und ein Belastungsmittel zum Ausüben einer
nach unten gerichteten Belastung durch das Haltemittel und auf ein
Gefäß, das unterhalb
des Haltemittels angeordnet ist, umfasst, wobei die Belastung in
einer Richtung ausgeübt
wird, die sich längs
der Mittelachse des Gefäßes erstreckt,
wobei der Schraubverschlussaufsetzer gekennzeichnet ist durch Mittel zum
Detektieren des Drehwinkels des Haltemittels und durch einen Regler
zum Regeln der vom Belastungsmittel auf das Haltemittel und das
Gefäß ausgeübten Belastung,
wobei der Regler vom Beginn des Verschraubungs- und Festziehvorgangs
an in Betrieb ist, sodass das Belastungsmittel so lange eine erste nach
unten auf das Gefäß wirkende
Belastung ausübt,
bis der Drehwinkel des Haltemittels einen bestimmten Wert überschreitet,
und sobald der Drehwinkel des Haltemittels den bestimmten Wert überschritten
hat, vom Belastungsmittel eine größere, nach unten auf das Gefäß gerichtete
Belastung ausgeübt
wird.
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Mit
dieser Anordnung wird die auf das Haltemittel ausgeübte Belastung
vor der dem Überschreiten
des bestimmten Winkels niedrig gehalten, um die Durchführung des
Verschraubungs- und Festziehvorgangs zuzulassen und gleichzeitig
eine Beschädi gung
der Gewinde und das Entstehen einer schräg aufsitzenden Verschlusskappe
zu verhindern. Nachdem der bestimmte Winkel überschritten wurde, wird die
auf das Haltemittel ausgeübte
Belastung verstärkt,
damit sich das Gefäß bei der
Fortführung
des Verschraubungs- und Festziehvorgangs nicht mitdreht. So kann
der Verschraubungs- und Festziehvorgang auf zuverlässige Weise
durchgeführt
und gleichzeitig die Drehung des Gefäßes, Schäden an den Gewinden und das
Auftreten einer schräg
aufsitzenden Verschlusskappe verhindert werden.
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Die
Erfindung geht aus der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform
dieser unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlich hervor,
in denen:
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1 ein
schematischer Querschnitt des Drehverschlussaufsetzers 1 gemäß der vorliegenden Erfindung
ist;
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2 ein
Querschnitt im vergrößerten Maßstab eines
Drehkörpers 3 ist;
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3 eine
schematische Draufsicht auf den Drehkörper 3 ist; und
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4 eine
veranschaulichende Abbildung eines Gewindes 4N an einer
Verschlusskappe 4 und eines Gewindes 2N an einem
Gefäß 2,
die ineinander eingreifen, ist.
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Nun
wird anhand der Zeichnungen eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
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Ein
Drehverschlussaufsetzer 1 ist in den 1, 2 und 3 dargestellt
und umfasst einen Drehkörper 3,
der als Fördermittel
zur Beförderung
eines Gefäßes 2 dient,
und eine Vielzahl an Aufsetzköpfen 5,
von denen jeder zum Verschrauben und Festziehen einer Verschlusskappe 4 auf
der Halsöffnung 2A des
Gefäßes 2 dient.
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Der
Drehkörper 3 ist
so angeordnet, dass er von einer Antriebsquelle (nicht dargestellt)
zu einer Drehung im Uhrzeigersinn angetrieben wird, wie 3 zu
entnehmen ist, und ein an einer Stelle in der Nähe des Drehkörpers angeordnetes
Zufuhr- Sternrad 10 führt ihm
ein Gefäß zu, während das
Gefäß 2 durch
ein Entnahme-Sternrad 11 aus
dem Drehkörper
entnommen wird.
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Wie
in 2 dargestellt ist, umfasst der Drehkörper 3 eine
obere Platte 22 und eine untere Platte 13, die
an der Spitze und am Boden eines zylindrischen Elements 21,
das an einer sich drehenden Stütze 12 in
der Form eines Zylinders integral verbunden ist, angebracht sind.
Rund um den Umfang herum ist die obere Platte 22 mit gleichmäßig beabstandeten
gebogenen Einkerbungen 22A ausgestattet, von denen jede
zur Aufnahme des Halses 2C eines Gefäßes 2 angepasst ist.
Dementsprechend ist die untere Platte 13 entlang ihrem
Umfang mit gleichmäßig beabstandeten
Fassungen 14 versehen, auf die jeweils eines der Gefäße 2 platziert
werden kann.
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Eine
Befestigungsvorrichtung 23 ist im Bereich der gebogenen
Einkerbung 22A in der oberen Platte 22 bereitgestellt,
und drei Klinken 15 sind an jenen Stellen, die den gegenüberliegenden
Enden und dem tiefsten Punkt am inneren Umfangsrand der Befestigungsvorrichtung 23 entsprechen,
bereitgestellt und dienen als Eingreifelemente zum Eingreifen in
die untere Oberfläche
eines Flanschs 2B am Gefäß 2, um dieses während des
Verschraubungs- und Festziehvorgangs an einer Drehbewegung zu hindern.
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Eine
Führung 24 ist
rund um den äußeren Umfang
der oberen Platte 22 in einem Bereich, der sich vom Zufuhr-Sternrad 10 zum
Entnahme-Sternrad 11 erstreckt, bereitgestellt, um den
Hals 2C des Gefäßes 2 zwischen
sich selbst und der Befestigungsvorrichtung 23 zu umgeben.
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Die
Fassung 14, die an der unteren Platte 13 angebracht
ist, umfasst eine Basis 16 von der Form eines massiven
Zylinders, der an der unteren Platte 13 angebracht ist,
eine ringförmige
Innenplatte 17, die an der Basis 16 angebracht
ist, eine im Wesentlichen haubenförmige Außenplatte 18, in der
die Innenplatte 17 aufgenommen ist, und eine Vielzahl von Federn 19,
von denen nur eine dargestellt ist, die zwischen der Außenplatte 18 und
der Innenplatte 18 angeordnet sind. Ein Eingreifabschnitt 17A erstreckt sich
vom äußeren Umfang
der Innenplatte 17 aus radial nach außen und stößt an einem Anschlag 20 an, der
an der Außenplatte 18 bereitgestellt
ist, welche üblicherweise
ihre dargestellte obere Endstellung, bei der der Eingreifabschnitt 17A am
Anschlag 20 anstößt, einnimmt.
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Es
folgt die Beschreibung des Aufsetzkopfs 5, der oberhalb
einer jeden gebogenen Einkerbung 22A, die in der oberen
Platte 22 ausgebildet ist, angeordnet ist und eine Klammer 37 umfasst.
Spezifisch ist eine Vielzahl von Klammern 37 in regelmäßigen Abständen rund
um den Umfang einer mit einer Antriebswelle gekoppelten Platte (nicht
dargestellt) angebracht, sodass sich der Aufsetzkopf 5 zusammen
mit der Einkerbung 22A in der oberen Platte 22 und
der Fassung 14 an der unteren Platte dreht. Der Aufsetzkopf 5 umfasst
eine Einspannvorrichtung 31, die am unteren Ende einer
Spindel 30 angebracht ist und als Haltemittel, das die
Verschlusskappe 4 hält, fungiert,
einen an der Klammer 37 angebrachten Motor 32,
der als Drehmittel dient und über
die Spindel 30 die Drehung der Einspannvorrichtung 31 veranlasst,
einen Nockenmechanismus 33, der als Hebemittel dient und
die Einspannvorrichtung 31 zur Bewegung nach oben und nach
unten veranlasst, einen Luftzylinder 34, der als Belastungsmittel 34 dient,
und über
die Einspannvorrichtung eine auf das unter dieser angeordnete Gefäß 2 eine
Belastung ausübt,
sowie einen Regler 35, der die vom Luftzylinder 34 ausgeübte Belastung
regelt. Der Regler 35 steuert zusätzlich zum Luftzylinder 34 auch
den Motor 32 auf koordinierte Weise.
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Wie
zuvor erwähnt
wurde, ist der Motor 32 an der Klammer 37 angebracht
und verfügt über eine nach
unten ragende Antriebswelle 36, wobei das freie Ende der
Antriebswelle in einer Axialbohrung in der Spindel 30 verkeilt
ist. Auf diese Weise wird die Spindel 30 von der Antriebswelle 36 zur
Drehbewegung angetrieben und ist zudem im Bezug auf die Antriebswelle
anhebbar.
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Der
Motor 32 umfasst gegebenenfalls einen Servomotor, der fähig ist,
in Übereinstimmung
mit Befehlen bezüglich
des Drehmoments, der Drehgeschwindigkeit und des Drehwinkels einen
Drehantrieb bereitzustellen, sodass die Einspannvorrichtung 31 zur
Drehbewegung in Übereinstimmung
mit den Befehlen des Reglers 35 veranlasst wird, damit
die von der Einspannvorrichtung gehaltene Verschlusskappe 4 auf der
Halsöffnung 2A des
Gefäßes 2 verschraubt
und festgezogen werden kann. Der Motor 22 ist weiters mit
einem Kodierer (Encoder) ausgestattet, der ein den Drehwinkel, den
die an die Antriebswelle 36 angeschlossene Einspannvorrichtung 31 durchlaufen
hat, repräsentierendes
Impulssignal bereitstellt, wodurch der Regler 35 den Drehwinkel der
Einspannvorrichtung 31 detektieren kann. In dieser Ausführungsform
umfasst der Motor 32 den Servomotor.
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Ein
zylindrisches Element 38 mit einem größeren Durchmesser als die Spindel 30 ist
mit dieser in einer diese umgebenden Beziehung angeordnet und trägt einen
Nockenstößel 50,
der den Nockenmechanismus 33 bildet, an seiner äußeren Umfangsoberfläche. Der
Nockenstößel 50 greift
in die Nut einer Nocke 51 ein, die fix entlang der Innenseite
des Wegs, entlang dem sich der Aufsetzkopf 5 bewegt, angebracht
ist, um ein Anhebungsbewegung des zylindrischen Elements 38 in Übereinstimmung
mit dem Anordnungspunkt der Nocke 51 während der Bewegung des Aufsetzkopfes 5 auszulösen.
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Das
zylindrische Element 38 ist an seinem Boden mit einem Vorsprung 38A versehen,
der sich radial nach innen erstreckt, während die Spindel 30 mit
einem sich vom Außenumfang
dieser aus an einer Stelle oberhalb des Vorsprungs 38A radial
nach außen
erstreckenden Eingreifabschnitt 30A ausgestattet ist. Diese
Anordnung ist dergestalt, dass wenn der Vorsprung 38A von
unten mit dem Eingreifabschnitt 30A in Eingriff ist, sodass
die Spindel 30 über den
Eingreifabschnitt 30A vom Vorsprung 18A getragen
wird, die Spindel 30 und die am unteren Ende dieser angebrachte
Einspannvorrichtung 31 in Bezug auf die Drehwelle 36 des
Motors 32 in Übereinstimmung
mit der Anhebungsbewegung des zylindrischen Elements 38 angehoben
werden kann.
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Das
zylindrische Element 38 ist an seinem oberen Ende mit einer
flachen Oberfläche 38B ausgebildet,
und ein äußerer Mantel 39 ist
fix um den äußeren Umfang
der flachen Oberfläche
herum ausgebildet und weist eine Kopfabdeckung 40 von der Form
eines Schwimmreifens auf, die die auf dem oberen Ende des äußeren Mantels 39 angebrachte Spindel 30 umgibt.
Ein innerer Mantel 41 ist um den Innenumfang der Kopfabdeckung 40 herum
ausgebildet und ist gleitbar um die Spindel 30 herum eingepasst,
wobei sich der innere Mantel 41 bis zu einer Position,
an der er einen oberen Abschnitt des zylindrischen Elements 38 überlappt,
nach unten erstreckt. Der äußere Mantel 39,
die Kopfabdeckung 40 und der innere Mantel 41 sind
so konzipiert, dass sie zusammen mit dem zylindrischen Element 38 angehoben
werden, um einen ringförmigen
Zwischenraum auszubilden, in dem ein oberer Abschnitt eines zylindrischen
Kolbens 42 aufgenommen ist.
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Der
Kolben 42 ist an seinem oberen Ende mit einem Flansch 42A ausgebildet,
der vertikal gleitbar ist und dabei gleichzeitig eine hermetische
Dichtung zwischen dem äußeren Mantel 39 und
dem inneren Mantel 41 aufrechterhält. Der Kolben 42 verfügt über einen
zylindrischen Abschnitt 42B, der durch einen Spalt zwischen
dem inneren Umfang des zylindrischen Elements 38 und dem äußeren Umfang
des inneren Mantels 41 nach unten vorsteht, vertikal gleitbar
ist und dabei gleichzeitig eine hermetische Dichtung dazwischen
aufrechterhält.
Dies definiert den Luftzylinder 34.
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Eine
erste Druckkammer 43 ist oberhalb des Flansches 42A ausgebildet
und kommuniziert über ein
elektromagnetisch betätigtes
Ventil 44 selektiv mit einer Druckluftquelle 45 oder
mit der Atmosphäre. Eine
zweite Druckkammer 46 ist unterhalb des Flansches 42A ausgebildet
und kommuniziert über
das elektromagnetisch betätigte
Ventil 44 selektiv mit der Druckluftquelle 45 oder
mit der Atmosphäre,
wobei das elektromagnetisch betätigte
Ventil 44 vom Regler 35 umgeschaltet wird.
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Eine
Feder 47 ist oberhalb des von der Spindel 30 vorstehenden
Eingreifabschnitts 30A angeordnet, wobei zwischen diesen
ein Lager 60 angeordnet ist, um einen Einfluss auf die
Drehung der Spindel 30 zu verhindern. Wie später noch
beschrieben wird, kann über
die Spindel 30 eine Belastung auf die Einspannvorrichtung 31 ausgeübt werden,
wenn der Luftzylinder 34 betätigt wird, um den Kolben 42 zur Kompression
der Feder 47 zu veranlassen. In der vorliegenden Ausführungsform
wird die Feder 47 beansprucht, um eine auf das Gefäß wirkende
Belastung von in etwa 20 kg zuzulassen.
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Nun
wird der Betrieb des Schraubverschlussaufsetzers 1, der
auf die oben angeführte Weise
konstruiert ist, beschrieben.
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An
einer Verschlusskappenzufuhrstelle A, die in 3 dargestellt
ist, nimmt das zylindrische Element 38 des Aufsetzkopfs 5 unter
Einwirkung des Nockenmechanismus 33 seine angehobene Position ein,
und auch der Eingreifabschnitt 30A der Spindel 30 nimmt
seine angehobene Position ein, zu der er vom Vorsprung 38A angehoben
wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der zweiten Druckkammer 46 des
Luftzylinders 34 Druckluft zugeführt, wodurch der Kolben 42 in
seiner angehobenen Position bleibt, an der er von der Feder 47 beabstandet
ist und somit keine Druckwirkung auf die Feder ausübt. In diesem
Zustand führt
das Zufuhrmittel (nicht dargestellt) der Einspannvorrichtung sukzessive
eine Verschlusskappe zu, während
diese stationär
bleibt.
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An
einer Gefäßzufuhrstelle
B, die stromabwärts
von der Verschlusskappenzufuhrstelle A angeordnet ist, führt das
Zufuhr-Sternrad 10 der Fassung 14 auf dem Drehkörper 3 sukzessive
das Gefäß 2 zu. Sobald
das Gefäß in der
Fassung 14 platziert ist, wird es zwischen der Befestigungsvorrichtung 23 und
der Führung 24 rund
um seinen Hals 2C gehalten, um dessen Umdrehung während es
vom Drehkörper 3 transportiert
wird zu verhindern.
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In
der Folge erreicht die Einspannvorrichtung 31 im Zuge der
Bewegung des Aufsetzkopfs, die in einer aufeinanderfolgenden Beziehung
mit der Bewegung des Gefäßes 2 ausgeführt wird,
eine Absenkungsstartposition C, und eine Bewegung des zylindrischen
Elements 38 nach unten, die vom Nockenmechanismus 33 ausgelöst wird,
veranlasst die Einspannvorrichtung 31 zu einer Bewegung
hin zum Gefäß 2,
das unter ihr angeordnet ist. Die Spindel 30 und die Einspannvorrichtung 31 beenden
die nach unten gerichtete Bewegung sobald das Gewinde 4N an
der vom Aufsetzkopf gehaltenen Verschlusskappe 4 an das
Gewinde 2N am Gefäß 2 anstößt, jedoch setzt
das zylindrische Element 38 seine nach unten gerichtete
Bewegung in Übereinstimmung
mit Anordnungspunkt der Nockennut 51 fort, bis sich der
Vorsprung 38A vom Eingreifabschnitt 30A der Spindel 30 gelöst hat,
wonach es seine nach unten gerichtete Bewegung stoppt. Zu diesem
Zeitpunkt stößt der Kolben 42 des
Luftzylinders 34 am oberen Ende der Feder 47 an,
drückt
diese aber noch nicht zusammen, was an der linken Seite der in 1 dargestellten Mittellinie
0 zu sehen ist, wodurch das Gefäß nur die Wirkung
der Belastung durch das Gewicht der Spindel 30, der Feder 47 und
der Einspannvorrichtung 31 erfährt, die über die Verschlusskappe 4 ausgeübt wird.
In diesem Zustand stoßen
die Klinken 15 der Befestigungsvorrichtung 23 an
der unteren Oberfläche
des Flanschs 2B an, klammern sich aber nicht an diesen
und sind somit nicht mit ihm in Eingriff.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
stellt der Zustand, bei dem das Gewicht der Spindel 30, der
Feder 47 und der Einspannvorrichtung 31 auf das darunter
angeordnete Gefäß einwirkt
(wobei das Gewicht der Spindel 30 und der Feder 47 auf
die Einspannvorrichtung 31 wirkt) oder bei dem vom Luftzylinder
keine Belastung ausgeübt
wird, eine niedrige Belastung dar, die vom Regler geregelt wird.
Es sollte sich jedoch verstehen, dass zu diesem Zeitpunkt jede gewünschte Belastung
durch Anpassen der Menge an Druckluft, die der ersten Druckkammer 43 und
der zweiten Druckkammer 46 des Luftzylinders 34 zugeführt wird,
ausgeübt
werden kann.
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Sobald
erkannt wird, dass der Aufsetzkopf 5 unter diesen Bedingungen
eine Verschraubungs- und Festziehstartposition D erreicht hat, erteilt
der Regler 35 dem Motor 34 sequentiell einen Drehbefehl,
wodurch sich jeder Motor 32 drehen kann. Andererseits überwacht
der Regler den Drehwinkel der Einspannvorrichtung 31 durch
Impulssignale, die von den Motoren 32, die mit der Drehung
begonnen haben, zugeführt
werden.
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Wird
die Verschlusskappe 4 auf dem Gefäß 2 verschraubt und
festgezogen, ist die zwischen der Verschlusskappe 4 und
dem Gefäß 2 wirkende
Reibung gering und das zur Durchführung des Verschraubungs- und
Festziehvorgangs benötigte
Drehmoment ist deutlich geringer als die zwischen dem Gefäß, einschließlich dessen
Inhalt, und der Fassung 14 wirkende Reibung, wodurch das
Gefäß 2 nicht
als Reaktion auf den Verschraubungs- und Festziehvorgang drehen
kann. Dies gilt so lange, bis sich die Verschlusskappe um einen
bestimmten Drehwinkel (oder eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen)
gedreht hat. In der Folge wird nun, wenn der Verschraubungs- und
Festziehvorgang weiter geführt
wird und das obere Ende der Halsöffnung 2A des
Gefäßes beginnt,
an der oberen Oberfläche
der Verschlusskappe 4 anzustoßen, ein Drehmoment benötigt, das
größer ist
als die zwischen dem Gefäß 2 und
der Fassung 14 wirkende Reibung, um den Verschraubungs- und
Festziehvorgang fortzusetzen, und wenn das Gefäß 2 nun nicht festgehalten
wird, dreht sich das Gefäß 2 im
Zuge der Verschraubung und des Festziehens der Verschlusskappe auf
dem Gefäß, wodurch
ein weiterer Verschraubungs- und Festziehvorgang unmöglich wird.
Die vorliegende Erfindung berücksichtigt
dies, indem die vom Luftzylinder 34 auf die Einspannvorrichtung 31 ausgeübte Belastung
so lange auf einen niedrigen Wert eingestellt ist, bis ab dem Start
des Verschraubungs- und Festziehvorgangs ein bestimmter Drehwinkel
erreicht ist, wodurch sich die Einspannvorrichtung 31 drehen
kann. Der niedrige Belastungswert ist so gewählt, dass die an der Befestigungsvorrichtung
angebrachten Klinken 15 nicht in die untere Oberfläche des
Flanschs 2B am Gefäß 2 eingreifen
können,
der Verschraubungs- und Festziehvorgang aber ohne Auslösung einer
Drehbewegung des Gefäßes 2 fortschreiten kann.
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Es
ist festzuhalten, dass bei der Anlegung einer Belastung mit einem
hohem Wert von oberhalb der Verschlusskappe 4 nur dann,
wenn eine relative Positionsbeziehung vorliegt, die durch eine nach
unten gerichtete Bewegung der Verschlusskappe erzeugt wird, um diese über der
Halsöffnung 2A des Gefäßes zu halten,
oder noch spezifischer nur dann, wenn der in 4 gezeigte
Zustand erreicht ist, in dem sich das Gewinde 4N an der
Verschlusskappe 4 und das Gewinde 2N am Gefäß an ihren
distalen Enden überlappen,
eine Beschädigung
der Gewinde oder das Auftreten einer schief aufsitzenden Verschlusskappe
verursacht wird. Die Beschädigung
der Gewinde oder das Auftreten einer schief aufsitzenden Verschlusskappe
kann verhindert werden, wenn die entsprechenden Gewinde vergrößerte Druck
aufnehmende Flächen
aufweisen. Angesichts dieser Faktoren wird in der vorliegenden Erfindung
das distale Ende des Gewindes 2N am Gefäß 2 als Bezugspunkt
in der Drehrichtung gewählt,
und von diesem Bezugspunkt wird ein Drehwinkel (der üblicherweise unter
180° beträgt) detektiert,
der zu keiner Beschädigung
der Gewinde oder zu keiner schief aufsitzenden Verschlusskappe wird,
wenn die Verschlusskappe 4 unter der Wirkung einer starken
Belastung gegen das Gefäß 2 gedrückt wird.
Dieser bestimmte Winkel ist als Belastungsänderungswinkel definiert, und
die vom Luftzylinder 34 ausgeübte Belastung bleibt so lange
auf einem niedrigen eingestellt, bis der Drehwinkel der Einspannvorrichtung 31 ab
dem Start des Verschraubungs- und Festziehvorgangs den bestimmten
Winkel überschreitet.
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Dementsprechend
wird, wenn die relative Position des distalen Endes des Gewindes 2N am Gefäß 2 in
Bezug auf das distale Ende des Gewindes 4N an der Verschlusskappe 4,
die über
das Gefäß 2 hinunter
bewegt worden ist, so ist, dass das distale Ende des Gewindes 4N über das
distale Ende des Gewindes 2N am Gefäß 2 hinaus leicht
in die Verschraubungs- und Festziehrichtung versetzt ist (vgl. 4),
das Anlegen einer starken Belastung vermieden, wenn beide Gewinde
aneinander stoßen,
und weiterhin die geringe Belastung aufrechterhalten, bis die Einspannvorrichtung 31 weiter
gedreht worden ist und zumindest den bestimmten Winke überschritten hat,
wodurch die Beschädigung
der Gewinde oder das Auftreten einer schief aufsitzenden Verschlusskappe
verhindert wird. Ist das distale Ende des Gewindes 4N an
der Verschlusskappe 4 vom distalen Ende des Gewindes 2N am
Gefäß 2 in
die zur Verschraubungs- und Festziehrichtung entgegengesetzt verlaufende
Richtung versetzt, stößt das distale Ende
des Gewindes 4N am Gewinde 2N am Gefäß an einer
Stelle des nächsten
Gewindegangs an, der zu dem Gewindegang, an dem das distale Ende
des Gewindes 2N in 2 abgebildet
ist, benachbart ist, wo eine Beschädigung der Gewinde oder eine
schief sitzende Verschlusskappe ohnehin nicht auftreten.
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Dementsprechend
wird nach dem Start der Drehung der Einspannvorrichtung 31 der
Drehwinkel dieser, der den bestimmten Winkel überschreitet, detektiert, und
der Regler 35 schaltet das elektromagnetisch betätigte Ventil 44 um,
um die zweite Druckkammer 46 zur Atmosphäre hin zu öffnen, während gleichzeitig
die Druckluft in die erste Druckkammer 43 eingeführt und
so der Kolben 42 nach unten getrieben wird, um die Feder 47 zu
komprimieren und dadurch die Belastung, die auf die Einspannvorrichtung 31 ausgeübt wird,
auf einen hohen Wert einzustellen (vgl, die Abbildung an der rechten
Seite der Mittellinie 0 aus 1). Auf
diese Weise wird die starke Belastung in der Größenordnung von 20 kg über die
Verschlusskappe 4 auf das Gefäß 2 gerichtet, woraufhin
sich die Klinken 15 an der Befestigungsvorrichtung 23 an
der unteren Oberfläche
des Flanschs 2B des Gefäßes 2 festklammern
oder in diese eingreifen, wodurch das Gefäß 2 an der Drehung
als Reaktion auf den fortgesetzten Verschraubungs- und Festziehvorgang
gehindert wird. Wird der Verschraubungs- und Festziehvorgang unter diesen Bedingungen
fortgeführt,
kann eine Drehung des Gefäßes 2 selbst
nachdem das obere Ende der Halsöffnung 2A des
Gefäßes an die
obere Oberfläche
der Verschlusskappe 4 anstößt verhindert werden, wobei letztere
dann verformt wird, um ein weiteres Verschrauben und Festziehen
der Verschlusskappe 4 zu ermöglichen.
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Sobald
detektiert wird, dass ab dem Beginn der Drehung des Motors 32 der
Drehwinkel einen bestimmten Wert erreicht hat, stoppt der Regler 35 den Betrieb
des Motors 32 und vervollständigt somit den Verschraubungs-
und Festziehvorgang. Sobald der Aufsetzkopf 5 eine Anhebungsstartposition
E erreicht, gibt der Regler die Verschlusskappe 4 aus der Einspannvorrichtung 31 frei
und schaltet das elektromagnetisch betätigte Ventil 44 um,
um die erste Druckkammer 43 zur Atmosphäre hin zu öffnen, während Druckluft in die zweite
Druckkammer 46 gelassen wird, um den Kolben 42 nach
oben anzutreiben, wodurch die Kompression der Feder 47 gestoppt wird.
Während
sich der Aufsetzkopf 5 von der Anhebungsstartposition E
zu einer Abgabeposition F bewegt, wird er durch den Nockenmechanismus 33 angehoben
und demnach das Gefäß 2 mit
der darauf aufgeschraubten und festgezogenen Verschlusskappe 4 vom
Abgabe-Sternrad 11 nach außen abgegeben.
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In
der obigen Beschreibung der Ausführungsform
wird der Drehwinkel der Einspannvorrichtung 31 auf der
Grundlage des Impulssignals des auf dem Motor 32 bereitgestellten
Kodierers bestimmt. Es kann jedoch auch der Regler 35 einen
Zeitgeber umfassen, der die Dauer der Zeit, während der sich der Motor 32 ab
dem Start der Drehung mit einer bestimmten Geschwindigkeit dreht,
misst und dadurch den Drehwinkel der Einspannvorrichtung 31 detektiert
und somit auch detektiert, dass ihr Drehwinkel einen bestimmten
Winkel überschritten
hat.
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Es
ist anzumerken, dass in der vorliegenden Ausführungsform der bestimmte Winkel,
an dem die Belastung geändert
wird, als ein Drehwinkel bestimmt wird (der im Allgemeinen unter
180° liegt),
bei dem eine benötigte
Druck aufnehmende Fläche
bereitgestellt ist. Die Wahl des bestimmten Winkels ist aber nicht
auf einen solchen Wert eingeschränkt.
Alternativ dazu ist vom praktischen Standpunkt aus betrachtet nichts
dagegen einzuwenden, die auf die Einspannvorrichtung 31 ausgeübte Belastung
so lange auf einen niedrigen Wert festzulegen, bis sich das Gefäß 2 im
Zuge des Verschraubungs- und Festziehvorgangs zu drehen beginnt
oder bis das obere Ende der Halsöffnung 2A des
Gefäßes 2 an
der oberen Oberfläche
der Verschlusskappe 4 anstößt. Der bestimmte Winkel, an
dem die Belastung geändert
wird, kann irgendwo in einem solchen Bereich ausgewählt werden.
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In
diesem Fall können
die Mittel zur Detektion des Aneinanderstoßens des oberen Ende der Halsöffnung 2A des
Gefäßes 2 an
der oberen Oberfläche
der Verschlusskappe 4 das Detektion eines Stroms oder einer
Spannung, die dem Motor 32 zugeführt wird, zur Bestimmung des
an die Einspannvorrichtung angelegten Drehmoments einsetzen. Spezifisch
kann das Aneinanderstoßen
durch die Detektion eines raschen Anstiegs des angelegten Drehmoments,
das einen bestimmten schwellenwert überschreitet, detektiert werden.
Es versteht sich, dass das Ausmaß, um das die Verschlusskappe 4 auf dem
Gefäß 2 verschraubt
und festgezogen wird, wenn das obere Ende der Halsöffnung 2A an
der oberen Oberfläche
der Verschlusskappe 4 anstößt, oder der Drehwinkel des
Gewindes 4N an der Verschlusskappe 4 in Bezug
auf das distale Ende des Gewindes 2N am Gefäß 2 konstant
bleibt, und demnach auch das Höhe
der Verschlusskappe 4 in Bezug auf die Fassung 14 beispielsweise
konstant bleibt. Dadurch kann durch die Bereitstellung von Mitteln, die
die Höhe
der Einspannvorrichtung 31 detektieren, eine Absenkung
der Einspannvorrichtung 31 auf eine gewisse Höhe und auf
diese Weise auch das Aneinanderstoßen detektiert werden.
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Aus
der vorangegangenen Beschreibung geht hervor, dass die Wahl des
niedrigen Werts der auf die Einspannvorrichtung 31 ausgeübten Belastung
vor dem Überschreiten
des bestimmten Winkels die Durchführung des Verschraubungs- und
Fest ziehvorgangs zulässt
und dabei gleichzeitig eine Beschädigung der Gewinde oder das
Auftreten schräg aufsitzender
Verschlusskappen verhindert werden, wenn sich zu Beginn des Verschraubungs-
und Festziehvorgangs das Gewinde 4N an der Verschlusskappe 4 und
das Gewinde 2N am Gefäß 2 nur
an ihren distalen Enden überlappen.
Nachdem der spezifische Winkel überschritten
wurde, wird die auf die Einspannvorrichtung 31 ausgeübte Belastung
gesteigert, wodurch die Fortsetzung des Verschraubungs- und Festziehvorgangs
auf zuverlässige
Weise ermöglicht
und gleichzeitig das Gefäß von einer
Drehung im Zuge des Voranschreitens des Verschraubungs- und Festziehvorgangs
abgehalten wird.
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In
der beschriebenen Ausführungsform
wurde der Luftzylinder 34 als Mittel zur Ausübung einer Belastung
verwendet. Ein derartiges Mittel ist jedoch nicht auf den Lufzylinder
eingeschränkt,
sondern es kann alternativ dazu der Nockenmechanismus zu Kompression
der Feder 47 eingesetzt oder die Feder 47 durch
den Abstoßungseffekt
einer Magnetkupplung ersetzt werden.