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Verfahren und Vorrichtung zum Verstöpseln von Flaschen oder anderen
Behältern Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Verstöpseln von Flaschen oder anderen Behältern.
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Der Erfindung liegt das Bedürfnis für eine maschinelle Handhabung
einer besonderen und etwas ungewöhnlichen Art von Stöpseln zugrunde, obwohl ihre
Anwendung nicht auf diese beschränkt ist. Es handelt sich um aus Gummi hergestellte
Stöpsel mit einem Schaft und einem starkverbreiterten Kopf, deren Abmessungen so
gewählt sind, daß die Gesamthöhe des Stöpsels einschließlich der Dicke des Kopfes
nur etwa die gleiche Größe hat wie der Halbmesser des Kopfes, während im Mittelteil
der Kopfstirnfläche eine leicht erhabene kreisförmige Rippe vorgesehen sein kann
und die Verteilung der Masse derart ist, daß der Schaft des Stöpsels vom freien
Ende bis zum Kopf hohl ist, so daß der Stöpsel eine stabile Lage nur mit dem Kopf
nach oben oder mit dem Schaft nach oben einnehmen kann, während eine solche für
eine Seitenlage des Stöpsels nicht oder praktisch nicht erzielt werden kann. Ein
Stöpsel der beschriebenen Form wurde als Verschluß für Penicillin oder andere Antibiotica
enthaltende Flaschen entwickelt. Schwierigkeiten ergaben sich aber bei der Entwicklung
selbsttätiger Verfahren und Vorrichtungen, solche Stöpsel in die Verschlußvorrichtung
einzulegen und auf die Flaschen aufzubringen. Ziel der Erfindung ist es, dieses
Problem zu lösen.
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Das Verfahren nach der Erfindung besteht darin, daß sowohl eine auf
und ab gehende als auch eine Drehbewegung eines Verstöpselungskopfes und eines Behälters
mit Bezug aufeinander herbeigeführt werden, wobei jeweils einer von den in die Verstöpselungslage
gebrachten
Stöpseln mit zum Behälterhals axial fluchtendem Stöpselsch.aft durch die Auf- und
Abwärtsbewegung auf den Behälterhals aufgebracht und während der axialen Drehbewegung
in den Behälterhals eingedrückt wird, bis der Schaft sich völlig im Behälterhals
befindet.
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Zur Durchführung dieses Verfahrens dient eine Vorrichtung, bei der
ein Verstöpselungskopf mit einem Stöpselkanal, der mit seitlich beweglichen Kanten
versehen ist, und ein Behälterträger sich gegeneinander und mit der Stöpseleinführungsachse
fluchtend auf- und abwärts bewegen und gleichzeitig um die Einführungsachse drehen.
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Zweckentsprechend kann der Verstöpselungskopf eine auf- und abwärts
gehende und gleichzeitig eine Drehbewegung ausführen, wobei letztere Bewegung während
mindestens eines Teils der Auf- und Abwärtsbewegung erfolgt und der erwähnte Aufnahmekanal
in der einen Einstellung des Kopfes mit einer Förderbahn fluchtet, durch welche
die Stöpsel dem Kopf zugeführt werden.
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Der Stöpselaufnahmekanal kann mit Stöpselhalteleisten oder -klauen
versehen und die Vorrichtung so angeordnet sein, daß in der einen Lage der Kanal
mit der Zuführungsbahn fluchtet, so daß er aus derselben einen Stöpsel aufnehmen
kann, und der Kopf in der anderen Lage einen aufgenommenen Stöpsel in einen Flaschenhals
drückt, wobei er eine Drehbewegung in bezug auf die Flasche ausführt, um eine schraubende
Wirkung zu erzeugen.
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Die Erfindung ist beispielsweise in einer Anwendungsform für eine
Flaschenverstöpselungsmaschine in den Zeichnungen dargestellt, in denen ein Mechanismus
für das eigentliche Verstöpseln am Austrittsende einer Zuführungsbahn gezeigt ist.
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Fig. i zeigt die allgemeine Anordnung mit einer Ansicht der Rückseite
und der Unterseite eines geneigten Fülltrichters, der eine drehscheibenförmige Stöpselsortier-
und Zuführungsvorrichtung umschließt und sich oberhalb der die Erfindung darstellenden
Flaschenverstöpselungseinrichtung befindet; Fig. 2 ist eine Ansicht eines Teils
des Verstöpselungsmechanismus und des Endes der Stöpselzuführungsbahn von unten;
Fig. 3 zeigt einen senkrechten Schnitt durch den Verstöpselungskopf und seinen Betätigungsmechanismus
nach Linie 3-3 der Fig. 4, wobei der Übersichtlichkeit halber der Unterteil des
Verstöpselungskopfes mit seinen federbelasteten Backen und der Stöpselaufnahmekanal
zwischen diesen beiden um 9o° gegenüber der Stellung, in der ein Stöpsel normalerweise
aus der Zuführungsbahn vom Auswählmechanismus her aufgenommen wird, verdreht gezeigt
ist; Fig.4 ist ein waagerechter Schnitt durch den Verstöpselungsmechanismus nach
Linie 4-4 der Fig. 3 ; Fig. 5 ist eine Schnittansicht nach Linie 5-5 der Fig. 4;
Fig. 6 ist die Abwicklung der Kurve, welche die axiale Bewegung des Verstöpselungskopfes
steuert; Fig.7 ist die Draufsicht auf .die Vorrichtung unterhalb des Verstöpselungsmechanismus
und zeigt den Weg der Flaschen zu, in und aus der Verstöpselungsanlage; Fig. 8 ist
die Darstellung einer Abänderung, bei welcher die Flasche sich zu drehen vermag,
um so die erstrebte Drehbewegung zwischen sich und dem Verstöpselungskopf zu erreichen.
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Bei der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform der Erfindung
besteht die Stöpselsortier- und-zuführungsvorrichtung aus einem keimfrei gemachten
Fülltrichter 2o, der gegenüber der Waagerechten, wie in Fig. i gezeigt, geneigt
ist und als Boden eine nicht sichtbare Drehscheibe hat, welche zu einer Stöpselsortier-
und Beförderungseinrichtung gehört und stetig mit gleichbleibender Geschwindigkeit
angetrieben wird. Diese Sortier-und Zuführungsvorrichtung bildet nicht den Gegenstand
der Erfindung. Es sei jedoch bemerkt, daß die Sortier- und Zuführungsvorrichtung
in einer Zuführungsbahn 48 endet, der die Stöpsel 22 einer nach dem anderen mit
dem Kopf nach oben zugeführt werden. Die Zuführungsbahn 48 hat ein blindes Ende
5 i, und die Stöpsel 22 werden mittels eines entsprechend geformten Fingers durch
eine seitliche Öffnung 52 aus der Zuführungsbahn 48 in den Verstöpselungskopf gestoßen.
Nach der Rückwärtsbewegung des Ausstoßfingers 53 wird der nächste Stöpsel 22 in
der Reihe durch den Druck der nachfolgenden Stöpsel bis zu dem blinden Ende nachgeschoben,
wo er verbleibt, bis er ebenfalls durch den Ausstoßfinger seitlich ausgestoßen wird.
Der Verstöpselungskopf 50 senkt sich währenddessen zur Flasche hinab, um
den bereits zugeführten Stöpsel aufzubringen.
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Bei dieser Ausführungsform wird dem Ausstoßfinger 53 eine geradlinige
hin und her gehende Bewegung mitgeteilt, wobei er für diesen Zweck von einer Parallelgliederverbindung
gesteuert wird. Diese besteht aus einem Glied 54, mit dem ein Ende des Ausstoßfingers
53 verbunden ist, wobei das Glied 54 mit einem Ende an einem Glied 55 angelenkt
ist, das um einen feststehenden Bolzen 56 drehbar ist, der in einem Ausleger 57
sitzt. Dieser wiederum ist an dem Ende der Zuführungsbahn 48 befestigt. Das andere
Ende des Gliedes 54 ist gelenkig mit dem Arm eines Winkelhebels 58 verbunden, der
sich um einen festen Punkt 59 an einem Ausleger 6o dreht, der ebenfalls an dem Ende
der Zuführungsbahn 48 befestigt ist. Der andere Arm 61 des Winkelhebels 58 ist durch
ein Glied 62 mit zwei Armen 63, 64 verbunden, die, obgleich in verschiedenen Ebenen
liegend, als Winkelhebel wirken. Der Arm 64 ist gelenkig mit einem verstellbaren
Glied 65 verbunden, das mit seinem entgegengesetzten Ende mit einem Arm 66 gelenkig
verbunden ist, der um einen Bolzen drehbar ist, um so die gewünschte Längsbewegung
des Fingers 53, die durch ein im nachstehenden beschriebenes Getriebe gesteuert
wird, zu erreichen. Das Glied 54 trägt einen Anschlag 68, gegen welchen ein Stift
69 eines Fingers 70 unter der Wirkung einer Feder 7 r anliegt, um den Finger
aus der Bahn der Schäfte der Stöpsel 22
zu lenken, bis zu dem Zeitpunkt,
in welchem der Ausstoßfinger 53 nach links bewegt wird (Fig. 2), um den vordersten
Stopfen z2 in den Kanal 72 des Kopfes 5o zu stoßen. Dabei wird der Finger 70 unter
der Last der Feder 7 1 und befreit von der Gegenwirkung des Anschlages 68
quer über die Bahn der Stöpsel bewegt und verhindert, daß diese nachdrücken, ehe
der Ausstoßfinger wieder in seine, in der Zeichnung dargestellte Ruhelage zurückgekehrt
ist.
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Da es wünschenswert ist, den Stöpsel mittels des Verstöpselungskopfes
5o so weit hinunterzudrücken, bis der Rand des Kopfes des Stöpsels auf dem Flaschenhals
aufliegt, was jedoch nicht geschehen kann, wenn der Aufnahmekanal 72 mit festen
Halteleisten versehen ist, wird der Verstöpselungskopf mit einem Paar schwenkbaren
Backen 73 versehen. Diese werden von einer Feder 74 nach innen gezogen. Stöpselhalteleisten
75 an den unteren Enden der Backen sind so ausgebildet, daß sie unter die Köpfe
24 der Stöpsel 22 greifen, wenn die Backen geschlossen sind, wie in Fig.3 gezeigt
wird. Jeder Backen 73 ist unterhalb seiner Halteleisten 75 keilförmig gestaltet,
so daß der Abstand auch bei geschlossenen Backen an ihrem untersten Ende bedeutend
größer ist als der äußere Durchmesser eines Flaschenhalses 41, während die Halteleisten
75 bei geschlossenen Backen weniger weit voneinander entfernt sind, als der Durchmesser
des Stöpselkopfes 24 beträgt. In der angehobenen Lage des Kopfes 5o sind die Backen-73
geschlossen und können einen Stöpsel 24 aufnehmen, der in beschriebener Weise aus
dem Ende der Zuführungsbahn 48 zugeführt wird.
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Gegebenenfalls kann ein Anschlag am Kopf 5o oder an anderer Stelle
vorgesehen sein, der die Bewegung der Stöpsel begrenzt und deren richtige Lage zwischen
den Halteleisten der Backen sichert. Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform
wird jedoch das Ausmaß der Bewegung eines Stöpsels in dem Kanal zwischen den gegenüberliegenden
Leisten 73 der Backen des Kopfes durch den Ausstoßfinger 53 gesteuert. Das Ausmaß
seiner Bewegung wird im richtigen Zeitpunkt durch Veränderung der Länge des einstellbaren
Gliedes 65 gesteuert (Fig. 2). Der Kopf 5o oberhalb des Stöpselaufnahmeteils besteht
aus einem Schaft 76, von welchem der Stöpselaufnahmeteil abnehmbar ist. Der Schaft
76 ist mit einem direkt angetriebenen Stirnrad 77 verkeilt, das von dem gegabelten
Ende 78 eines Armes 79 getragen wird. Dieser ist mittels einer Gabel 8o (Fig. q.)
in einer gegen das Gehäuse 82 verstellbaren Hülse 8i drehbar gelagert. In dem Gehäuse
82 befindet sich der Kopf. Sein Hilfsmechanismus ist durch ein von Hand verstellbares
Gestänge gelagert. Der gegabelte Arm 79 trägt eine Kurvenrolle 8q., die durch eine
Feder 86 gegen eine Kurve 85 gedrückt wird (Fig. 3). Wenn die Kurvenrolle 84 auf
dem höchsten Punkt der Kurve ist (Fig. 6), dann ist der Kopf 5o in der angehobenen
Lage, wie in Fig. 3 gezeigt. Wenn die Rolle sich entsprechend der Kurvenneigung
87 senkt, wird der Kopf 5o durch Federdruck gegen den Flaschenhals gepreßt, um den
Schaft des Stöpsels in den Hals der Flasche zu drücken. Der Stöpsel ist ganz eingedrückt,
wenn die Rolle ihre tiefste Lage erreicht hat. Wenn die Rolle 84 der Kurve 88 folgend
sich anhebt, läßt der Druck des Kopfes 5o auf den Stöpsel nach, so daß die Flasche
aus der Verstöpselungsstellung entfernt werden kann. Wenn die Rolle der Steigung
89 der Kurve folgend sich weiter hebt, wird der Kopf in die angehobene Lage zurückgebracht,
in welcher er bereit ist, den nächsten Stöpsel aufzunehmen.
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Im Betrieb beginnt sich beim Abwärtsgang des Verstöpselungskopfes
5o die Flasche 41 zu drehen, wenn der vom Kopf gehaltene Schaft des Stöpsels in
den Flaschenhals eintritt. Hierauf treffen die keilförmigen Teile der Backen 75
auf den Rand des Flaschenhalses, so daß die Backen auseinandergedrückt werden, wenn
der Stöpsel 2:2 ganz eingepreßt wird. Bei diesem Arbeitsgang steht die zu verstöpselnde
Flasche auf einer nicht dargestellten Gummiunterlage, um zu verhindern, daß sie
sich während des Arbeitsganges des Kopfes dreht. Die Backen kommen schließlich zur
Ruhe, indem ihre Hälteleisten 75 auf jeder Seite des F'laischenhalses aufliegen
und der Bund 24 des Stöpsels fest in Berührung mit der Mündung des Flaschenhalses
ist. In der Zwischenzeit ist der Auslaß der Zuführungsbahn 48 durch den Finger 7o
verschlossen worden, um die Zufuhr weiterer Stöpsel zu verhindern.
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Die beschriebene Vorrichtung ist für die Kombination mit Mitteln für
das Heranführen unverstöpselter Flaschen in die Verstöpselungsstellung und zur nachfolgenden
Zuführung zu einer weiteren Vorrichtung gedacht, durch welche eine äußere Kappe
aufgebracht wird. Zu diesem Zweck können die unverstöpselten Flaschen von derselben
Kettenfördereinrichtung 42 an die Verstöpselungsvorrichtung herangeführt und aus
ihr weggebracht werden, wobei die Flaschen 41 an einer Führung go entlang zu einem
Sternrad 9i gleiten, welches sich intermittierend dreht, um sie einzeln unter den
Verstöpselungskopf 50 zu bringen und sie anschließend wieder zu dem Förderer
41 zurückzugeben. Von diesem werden sie dann zu der Vorrichtung, die die Kappen
aufzubringen hat, weiterbefördert. Die' Fördereinrichtung kann von einem der verschiedenen
beweglichen Teile der Vorrichtung angetrieben werden oder von einer eigenen Kraftmaschine.
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Mit der Flaschenführung 9o verbunden ist ein federbelasteter und beweglicher
Regleranschlag 92, der dazu dient, die Flaschen 41 daran zu hindern, daß sie vorzeitig
dem Sternrad zugeführt werden. Der Regleranschlag wird im Gleichlauf mit dem Sternrad
betätigt. Das Sternrad kann auch mit einer Sicherheitseinrichtung verbunden werden,
die selbsttätig die Maschine anhält, wenn dem Sternrad eine Flasche zugeführt wird,
die sich in irgendeiner anderen als der richtigen Lage, beispielsweise auf der Seite
liegend, befindet.
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Es ist klar, daß die erforderlichen Bewegungen des Kopfes und einer
Flasche durch sich entsprechende, aufeinander bezogene Bewegungen erreicht werden,
z. B. die Drehbewegung der Flasche
mit oder ohne Drehbewegung des
Kopfes und die Auf- und Abwärtsbewegung der Flasche mit oder ohne die Auf- und Abwärtsbewegung
des Kopfes.
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Wie in Fig. 8 dargestellt, wird eine Flasche 41 durch eine sich drehende
Sternscheibe oder ein anderes Rad in die Verstöpselungsanlage neben eine sich dauernd
drehende, unter dem Rad befindliche Reibungswalze 93 gebracht. Sie wird dann durch
ein Paar Anpreßrollen 94 radial bewegt und kommt so mit der Reibungswalze in Berührung.
Die Anpreßrollen sitzen auf einem Arm 95, der um einen Zapfen 96 schwingt. Auf diese
Weise wird jede Flasche der Reihe nach beim Erreichen der Verstöpselungslage in
Drehung versetzt. Die Schwingbewegung des Armes ist zu diesem Zweck auf den Ablauf
der anderen beweglichen Teile der Vorrichtung abgestimmt.
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Der Antrieb der verschiedenen beweglichen Teile geschieht wie folgt:
Eine Kraftmaschine von beliebiger Bauart ist für den ununterbrochenen Antrieb einer
Scheibe ioo vorgesehen. Die Scheibe ioo treibt über ein Zahnrad ioi, ein Untersetzungszahnrad
io2 und ein Zahnrad 103, die in einem Gehäuse 99 angeordnet sind, einen Nocken
io4, der sich konzentrisch mit dem Zahnrad 103 dreht und damit eine 1Vockenrolle
105 und einen Hebel io6 bewegt. Letzterer bewirkt eine intermittierende Betätigung
des Steuerungsanschlages 92 entsprechend den Stößen des Nockens io4, so daß auf
diese Weise die Zuführung von Flaschen zur Verstöpselungsstellung im richtigen Zeitpunkt
unterbrochen wird.
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Das Zahnrad 103 kämmt mit einem Zahnrad 107, das eine konzentrische
Scheibe in ständiger Umdrehung hält, welche auf der einen Seite Stifte iog und auf
der anderen Seite Stifte iio trägt. Die Stifte iio bewirken eine absatzweise erfolgende
Bewegung des Malteserkreuzes i i i, das auf einer gemeinsamen Welle mit dem Sternrad
gi für die Flaschen 41 sitzt und dieses antreibt.
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Der Stift iog kommt bei einer ununterbrochenen Drehung um die gemeinsame
Welle des Zahnrades 107 und seiner Scheibe mit einem =Vlalteserkreuz 112
in Eingriff und treibt dieses absatzweise an. Das Malteserkreuz 112 sitzt auf gemeinsamer
Welle mit einem Rad 113 und treibt dieses an. Das Rad 113 ist im Eingriff mit einem
Rad 114, dessen Welle mit einem Rad 115 verkeilt ist, welches seinerseits mit einem
Rad i 16 kämmt. Das Rad i 16 kämmt wiederum mit dem Rad 77 des Verstöpselungskopfes
5o. Die Höhe des Zahnrades 77 in axialer Richtung ist so bemessen, daß es ein Kämmen
des Rades 116 unabhängig von der axialen Bewegung des Verstöpselungskopfes ermöglicht,
mit welchem das Rad 77 verkeilt ist, was zur Folge hat, daß der Verstöpselungskopf
absatzweise gedreht wird entsprechend der Ausbildung der verschiedenen Elemente
seines Getriebes. Um die axiale Bewegung des Verstöpselungskopfes zu erreichen,
ist eine Welle 117 (Fig.4), die mit gleichbleibender Geschwindigkeit durch ein Untersetzungsgetriebe
in einem Getriebegehäuse 37 angetrieben wird, mit einem Stirnrad i 18 verkeilt,
das mit einer Schnecke iig auf einer Welle 120 im Eingriff steht. Auf der Welle
i2o befindet sich die Kurvenscheibe 85, die somit ständig angetrieben wird und den
K-apf 5o absatzweise und axial entsprechend der Ausbildung der Kurvenbahn 85 bewegt.
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Die Scheibe ioo und das Zahnrad ioi bilden nicht nur einen Teil des
Getriebes, das die Sternscheibe gi und den Verstöpselungskopf 5o antreibt, sondern
gehören auch zu dem Rädersatz für den Antrieb einer (nicht abgebildeten) Scheibe
des Sortiermechanismus. Zu diesem Zweck kämmt das Rad ioi mit einem Untersetzungsrad
121, welches seinerseits ein Stirnrad 122 auf einer Welle 123 antreibt. Diese liefert
über Kegelräder 12d., 125 einen ununterbrochenen Antrieb in das Gehäuse 37 und von
dort über einen Kettentrieb auch in das Gehäuse 97 zu einem nicht dargestellten,
von Hand gewählten Untersetzungsrad, das im oberen Teil des Gehäuses 37 untergebracht
ist, wo der Antrieb die Welle der Scheibe erreicht.
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Wie in Fig. 4 dargestellt, wird die Scheibe 44., die in einer Bahn
angeordnet ist, um die Stopfen 22 auf ihrem Weg von der Sortierscheibe zu dem Ende
der Bahn 48 umzukehren, unmittelbar von der Welle 117 angetrieben.
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Der Ausstoßfinger 53 wird über die stetig angetriebene Welle i2o angetrieben,
die mit dem Antrieb für den Kopf 50 verbunden ist. Die Welle i2o trägt außerdem
einen Nocken 126, welcher absatzweise eine Nockenrolle 127 auf einem Arm 128 antreibt.
Dieser Arm ist um den Bolzen 67 drehbar gelagert und gibt die absatzweise erfolgende
Drehbewegung, die er von der Nockenrolle erteilt bekommt, über den Bolzen 67, den
er mit dem Arm 66 gemeinsam hat, an letzteren weiter. Die Verbindung zwischen dem
Arm 66 und dem Ausstoßfinger wurde bereits beschrieben.