DE9403763U1 - Vorrichtung zur formschlüssigen Gefäßübergabe zwischen wenigstens zwei angetriebenen Gefäßbehandlungsmaschinen - Google Patents

Description

KRONES AG pat-wm-pe/614-DE

Hermann Kronseder 3. März 1994 Maschinenfabrik
93068 Neutraubling

Vorrichtung zur formschlüssigen Gefäßübergabe zwischen wenigstens zwei angetriebenen Gefäßbehandlungsmaschinen

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur formschlüssigen Gefäßübergabe zwischen wenigstens zwei angetriebenen Gefäßbehandlungsmaschinen.

Bei der Behandlung von Gefäßen, z.B. in Flaschenabfüllanlagen, tritt häufig das Problem auf, daß man zwei bestimmte Verfahrensschritte an den Gefäßen durchführende Maschinen so miteinander koppeln muß, daß die Gefäße, insbesondere z.B. Flaschen, formschlüssig auch bei sehr hohen Geschwindigkeiten (Leistungen bis 80.000 Flaschen pro Stunde) übergeben werden können.

Ein typisches Beispiel dafür ist die Übergabe von Flaschen von einem Flaschenfüller an eine Etikettiermaschine oder die Übergabe von einem Rinser (Sterilisierungsgerät) zum Füller und dergleichen mehr.

Alle diese Gefäßbehandlungsmaschinen arbeiten mit bestimmten Teilungen bzw. Teilungsmaß, d.h. die zu behandelnden Gefäße stehen in einem bestimmten definierten Abstand zueinander. Um von den Transporteuren die Flaschen für die Behandlungsmaschinen auf die erforderliche Teilung zu bringen, sind Einteilsterne, Einteilschnecken und dgl. geläufig. Typischerweise werden die Gefäße z.B. von einer Gefäßbehandlungsmaschine, beispielsweise einem Füller, nach dem Rundumlauf an einen sich drehenden Auslaufstern mit entsprechendem Teilungsabstand übergeben und dieser Auslaufstern übergibt die Gefäße dann an ein Transfersternrad oder in eine Transportschnecke, die sie zu der nächsten Behandlungsmaschine fördert, wo die Flasche dann über einen Einlaufstern in die Maschine transportiert wird. Damit ein reibungs- und störungsfreier Betrieb möglich ist, müssen die Umlaufgeschwindigkeiten und die Winkelstellungen der zusammenarbeitenden Sternräder und Schnecken der Gefäßbehandlungsmaschinen exakt aufeinander abgestimmt sein, weil sonst eine störungsfreie, formschlüssige Gefäßübergabe nicht möglich wäre. Abweichungen können gravierende Maschinenschäden durch Gefäßverklemmungen im Übergabebereich zur Folge haben.

Insbesondere bei den zu einem Block zusammertgeschalteten Anlagen hat man bisher zur Lösung dieses Problems im allgemeinen mechanische, über Antriebswellen gekuppelte Verbindungen der Antriebe der aufeinander abzustimmenden Gefäßbehandlungsmaschinen vorgenommen. Hier ist jedoch der mechanische Aufwand relativ groß. Außerdem kann dabei im Abtriebsstrang mit der Zeit ein gewisses Spiel auftreten, so daß auch hier eine absolut störungsfreie, formschlüssige Gefäßübergabe nicht immer gewährleistet ist.

Man hat auch schon versucht, über elektronische Regelungen die Antriebsgeschwindigkeiten solcher Gefaßbehandlungsmaschinen aufeinander abzustimmen, indem die Drehzahl eines Motors (Leitantrieb) erfaßt wird und dann über eine elektronische Steuerung der Motor einer weiteren, darauf abzustimmenden Gefäßbehandlungsmaschine entsprechend angetrieben bzw. nachgeregelt wird. Aber auch hier kann nicht immer unter allen Umständen (z.B. Beschleunigungsoder Abbremsphasen) ein absoluter Gleichlauf der Maschinen zueinander sichergestellt sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier eine Verbesserung zu schaffen und eine störungsunanfällige, formschlüssige Gefäßübergabe sicherzustellen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß jede Gefäßbehandlungsmaschine von einem frequenzsteuerbaren Synchronmotor angetrieben wird, der an einen gemeinsamen Frequenzumrichter angeschlossen ist, dessen Frequenzstellbereich bis 0 Hz reicht.

Mit diesen Merkmalen geht die Erfindung von der Idee aus, die Drehzahl der aufeinander abzustimmenden Gefaßbehandlungsmaschinen von einer gemeinsamen Stelle aus vorzugeben und dann entsprechende Synchronmotoren von dieser Stelle aus, nämlich den Frequenzumrichter, anzusteuern und zu betreiben. Dadurch wird sichergestellt, daß die Drehzahl der Maschinen exakt aufeinander abgestimmt ist und eingehalten wird. Das bedeutet nicht, daß die Drehzahlen gleich sein müssen. Werden für die verschiedenen Gefaßbehandlungsmaschinen unterschiedliche Drehzahlen

benötigt, können z.B. geeignete Übersetzungsgetriebe oder Motoren mit unterschiedlicher Polpaarzahl eingesetzt werden. Aber auch im Falle unterschiedlicher Drehzahlen kann jedoch über den Frequenzumrichter das exakte Frequenzverhältnis für alle Motoren beibehalten werden und so der synchrone Antrieb sichergestellt sein. Dadurch, daß Motoren und Frequenzumrichter zum Einsatz kommen deren Frequenzstellbereich bis 0 Hz reicht, kann über den gesamten Geschwindigkeitsbereich, mit anderen Worten über den gesamten Leistungsbereich der derart aufeinander abzustimmender Gefäßbehandlungsmaschinen ein exaktes stellungsgenaues Arbeiten gewährleistet werden.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen den Motoren und dem Frequenzumrichter ein jeweils einem Motor zugeordnetes, spannungsausfallsicheres Schaltelement zum Umschalten auf Einzelantrieb angeordnet. Diese Maßnahme ermöglicht in einfacher Weise den Einzelbetrieb der derart zusammengeschalteten Gefäßbehandlungsmaschinen, was beispielsweise erforderlich sein kann, wenn nur eine Maschine gereinigt oder eine Störung in einer Maschine behoben werden muß. Dadurch ist ohne aufwendige mechanische Entkoppelung ein Einzelantrieb jeder
Gefäßbehandlungsmaschine möglich.

In diesem Zusammenhang ist es dann von Vorteil, wenn jedem Motor oder einem damit gekoppelten Teil der Maschine (Sternrad, Schnecke) ein Stellungsgeber zur Istwerterfassung der jeweiligen Motorstellung zugeordnet ist. Dieser Stellungsgeber erlaubt es, die jeweilige Winkelstellung des Motors festzustellen, so daß dann nach einem evtl. erfolgten

Einzelantrieb wieder ein positionsgerechtes Ausrichten und Starten beider Motoren ohne weiteres möglich ist. Hierzu kann jedem Motor oder allen Motoren gemeinsam eine speicherprogrammierbare Steuerung zugeordnet sein. Befinden sich zuvor elektrisch entkoppelte Motoren wieder in der richtigen, vorgebbaren Stellung, kann das vorhergehend erwähnte spannungsausfallsichere Schaltelement eingeschaltet werden, wodurch die Motoren und damit die Maschinen wieder mit dem gemeinsamen Frequenzumrichter verbunden sind.

Die Vorrichtung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten, schematischen Aufbaus weiter erläutert und beschrieben.

In der Zeichnung sind zwei im Block zusammengeschaltete Gefäßbehandlungsmaschinen 1 und 2 schematisch dargestellt. Die Maschine 2 kann beispielsweise eine Flaschensterilisierungsmaschine (Rinser) sein, der in Pfeilrichtung P, einspurig in einer Reihe ankommende Flaschen 3 zugeführt werden, die dann ausgespritzt und mit Heißdampf sterilisiert werden. Die Gefäßbehandlungsmaschine 1 kann beispielsweise ein Füller sein. Daran können sich weiterhin nicht dargestellte Verschließ- und Etikettiermaschinen anschließen.

Die dargestellten Gefäßbehandlungsmaschinen 1 und 2 weisen jeweils Ein- und Auslaufsterne 4, 6, 8 und 10 auf. Diese Ein- und Auslaufsterne sind mit Taschen 5 bzw. 9 versehen, die in den Sternen 6 und 8 durch Halbkreise angedeutet sind. Die Taschen transportieren die zu behandelnden Gefäße in einem geeigneten Teilungsabstand. Der Flaschentransfer von

Maschine 2 zur Maschine 1 erfolgt durch eine Förderschnecke 7, die die Flaschen 3 formschlüssig den Taschen 5 des Auslaufsterns 6 entnimmt und an den Einlaufstern 8 übergibt.

Insbesondere bei der Gefäßübergabe von dem Auslaufstern 6 an die Förderschnecke 7 muß eine exakte stellungsgerechte Übernahme wegen des Formschlusses gewährleistet sein, da die Förderschnecke 7 ebenso wie die Einlauf- und Auslaufsterne 8 bzw. 10 mechanisch am Antrieb des Füllers 1 hängt, während der Ein- und Auslaufstern 4 bzw. 6 des Rinsers 2 mechanisch mit dessen Antrieb gekoppelt ist. Insbesondere der Übergabebereich vom Auslaufstern 6 des Rinsers 2 zur Förderschnecke 7 ist daher bei im Stand der Technik bekannten Anlagen besonders kritisch. Hier auftretende Lageabweichungen aufgrund von Ungenauigkeiten im Synchronlauf zwischen den beiden Maschinenantrieben können Ausschuß und folgenschwere Maschinenschäden nach sich ziehen.

Die Gefaßbehandlungsmaschinen 1 und 2 werden nun erfindungsgemäß von Synchronmotoren 11 und 12 angetrieben. Es kommen Synchronmotoren zum Einsatz, deren Rotor sehr stark permanenterregte Pole aufweist, wobei als Magnetmaterial hochpermeable Werkstoffe wie SmCo_g oder Nd-Fe-B verwendet werden. Die hohe Remanenzflußdichte ermöglicht sehr große synchrone Drehmomente mit erheblicher Überlastfähigkeit. Die Synchronmotoren 11 und 12 sind eingangsseitig spannungsausfallsicher elektrisch gekoppelt. Durch diese Verbindung ist selbst bei einem Spannungsausfall ein winkelsynchrones Auslaufen der beiden formschlüssig zusammenarbeitenden Maschinen sichergestellt und es ist ein

Stoßenergieausgleich möglich. Selbst durch unterschiedliche Belastungen wird der winkelsynchrone Gleichlauf der Motoren nicht gestört.

Das Drehfeld zum Antrieb der Synchronmotoren 11 und 12 geht vom gemeinsamen Frequenzumrichter 17 aus, an dem geeignete Geschwindigkeiten für den Antrieb der Maschinen vorgegeben werden können. Der Stellbereich der Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters reicht bis 0 Hz (Ausgangsfrequenz z.B. 0 bis 120 Hz), so daß beide Maschinen von ihrer Ruhestellung aus in einem bestimmten festgelegten Geschwindigkeitsverhältnis exakt durch den Frequenzumrichter gesteuert angetrieben werden können.

In den Leitungen 13 und 14 vom Frequenzumrichter 17 zu den Synchronmotoren 11 und 12 befindet sich jeweils ein spannungsausfallsicheres Schaltelement 15 bzw. 16 zum Umschalten auf Einzelantrieb, so daß jeder Motor 11 und 12 auch alleine die zugeordnete Gefäßbehandlungsmaschine antreiben kann. Mit den Stellungsgebern 22 und 20 ist die jeweilige Stellung, d.h. Winkellage der zugeordneten Motoren 11 und 12 exakt erfaßbar. Nach einem Einzelantrieb einer Maschine können die Motoren mit Hilfe von speicherprogrammierbaren Steuerungen 23 und 21 wieder in eine vorgebbare Stellung gefahren werden, so daß dann ein stellungsgerechtes Starten beider Motoren 11 und 12 möglich ist. Soll beispielsweise der Rinser 2 wegen Wartungs- oder Reinigungsarbeiten unabhängig von der Füllmaschine 1 bewegt werden, wird der Schalter 15 zwischen dem Umrichter 17 und dem Motor 11 des Füllers 1 geöffnet. Um danach beide Maschinen wieder zusammen betreiben zu können, kann die dem

Motor 12 zugeordnete Steuerung 21 mit Hilfe des Stellungsgebers 20 und in Zusammenarbeit mit der Steuerung 23 und dem Stellungsgeber 22 den Rinser 2 zunächst in eine Winkellage verfahren, in der die Stellung des Auslaufsterns 6 exakt zu der der Schnecke 7 paßt. Danach werden beide Maschinen durch Schließen des Schalters 15 wieder elektrisch gekoppelt. Der anschließende winkelsynchrone Betrieb ist dann wieder ohne eine Istwertrückleitung der Winkellage der Motoren möglich, selbst wenn die Frequenz zur Speisung der Motoren durch den Umrichter verändert wird. Im Stillstand sind die Synchronmotoren vorteilhafterweise ohne eine zusätzliche Bremseinrichtung magnetisch arretierbar.

18 deutet den Anschluß des Antriebssystems an das Spannungsversorgungsnetz 19 mittels einer Sicherung und eines zentralen Schalters an.

Mit dieser Vorrichtung kann ohne großen mechanischen Aufwand eine exakte formschlüssige Gefäßübergabe zwischen den angeschlossenen Gefäßbehandlungsmaschinen erfolgen. Außerdem kann vorteilhafterweise auch nachträglich mit wenig Aufwand eine Gefäßbehandlungsmaschine an bereits vorhandene Maschinen geblockt werden, selbst wenn diese untereinander durch mechanische Elemente verbunden von nur einem Synchronmotor angetrieben werden.

Claims (7)

KRONES AG pat-wm-pe/614-DE Hermann Kronseder 3. März 1994 Maschinenfabrik 93068 Neutraubling Vorrichtung zur formschlüssigen Gefäßübergabe zwischen wenigstens zwei angetriebenen Gefäßbehandlungsmaschinen Sc hut &zgr; ans prüc he

1. Vorrichtung zur formschlüssigen Gefäßübergabe zwischen wenigstens zwei angetriebenen Gefäßbehandlungsmaschinen (1, 2), dadurch gekennzeichnet, daß jede Gefäßbehandlungsmaschine (1, 2) von einem frequenzsteuerbaren Synchronmotor (11, 12) angetrieben wird, der an einen gemeinsamen Frequenzumrichter (17) angeschlossen ist, dessen Frequenzstellbereich bis 0 Hz reicht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle durch einen Frequenzumrichter (17) gesteuerten Synchronmotoren (11, 12) auch bei einem Spannungsausfall anschlußseitig elektrisch in Verbindung stehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Synchronmotoren (11, 12) und dem Frequenzumrichter (17) ein jeweils einem

Synchronmotor (11, 12) zugeordnetes, spannungsausfallsicheres Schaltelement (15, 16) zum Umschalten auf Einzelantrieb angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Synchronmotor (11, 12) oder mit diesem in Verbindung stehenden Maschinenteilen (6, 7) ein Ste1lungsgeber (22, 20) zur Istwerterfassung der jeweiligen Motorstellung zugeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den Synchronmotoren (11, 12) wenigstens eine vorzugsweise speicherprograiranierbare Steuerung (23, 21), insbesondere jedem Motor eine eigene Steuerung zugeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung(en) (23, 21) mit den Stellungsgebern (20, 22) verbunden sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Abweichung der Relativstellung der Stellungsgeber (20, 22) zueinander von einer vorgebbaren Stellung die Inbetriebnahme der Synchronmotoren (11, 12) durch die Steuerung(en) (23, 21) blockierbar ist.