EP1519891B1 - Vorrichtung zum aufschrauben und quetschen einer kappe an einem hals - Google Patents

Vorrichtung zum aufschrauben und quetschen einer kappe an einem hals Download PDF

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EP1519891B1
EP1519891B1 EP03750785A EP03750785A EP1519891B1 EP 1519891 B1 EP1519891 B1 EP 1519891B1 EP 03750785 A EP03750785 A EP 03750785A EP 03750785 A EP03750785 A EP 03750785A EP 1519891 B1 EP1519891 B1 EP 1519891B1
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cap
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Guy Denom
Jean-Marie Bourreau
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Amcor Flexibles Capsules France SAS
Original Assignee
Alcan Packaging Capsules SAS
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    • B67B3/2066—Details of capping heads
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    • B67B3/10—Capping heads for securing caps
    • B67B3/18—Capping heads for securing caps characterised by being rotatable, e.g. for forming screw threads in situ
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    • B67B3/20—Closing bottles, jars or similar containers by applying caps by applying and rotating preformed threaded caps
    • B67B3/2013—Closing bottles, jars or similar containers by applying caps by applying and rotating preformed threaded caps by carousel-type capping machines
    • B67B3/2033—Closing bottles, jars or similar containers by applying caps by applying and rotating preformed threaded caps by carousel-type capping machines comprising carousel co-rotating capping heads

Definitions

  • the invention relates to the field of capping containers, in particular bottles, and typically the screwing and crimping of caps screw caps on bottles with threaded necks.
  • the present invention aims to perform in one step and with a single equipment both screwing and crimping operations, so as to reduce the capping investment, that is to say the cost of equipment or capping devices, to reduce the capping time, to reduce the size of capsule equipment.
  • the Applicant has developed a device for performing in a single pass the complete operation of screwing and crimping the closure cap.
  • the invention consists of a capping device according to claim 1.
  • a single axial displacement of the head allows successively the screwing of the capsule and its crimping, which solves the problems posed since a single head is sufficient where two heads and two separate equipment were necessary with the usual means of the state of the art.
  • said screwing means can rotate said capsule (8) with respect to said neck (70), with a rotation speed of said capsule (8) typically close to said rotational speed ⁇ of said head (2).
  • said screwing means may comprise means, typically a spring R0 (60), exerting on said head (82) of said capsule (8) a force F0 typically ranging from 20 N to 150 N during all or part of said screwing step.
  • said crimping means may comprise at least two arms or pedestals (40), each arm (40) carrying at its lower end a crimping wheel (41) articulated so as to be close to said neck (70) during said crimping step and spaced apart from said neck (70) during said screwing step.
  • said head (2) may comprise a means, typically a spring R2 (42), for exerting on said head (82) of said capsule (8) a force F 2 typically ranging from 500 N at 1500 N after said screwing step and during all or part of said crimping step.
  • a force F 2 typically ranging from 500 N at 1500 N after said screwing step and during all or part of said crimping step.
  • said means for exerting said force F2 can be actuated typically before said knurls (41) are applied against said skirt for crimping said skirt (80), so as to compress axially said capsule (8) against said neck (70) and its rim, in particular when said capsule (8) comprises a compressible seal (81) to be compressed before the crimping step in order to seal the capping of said capsule (8) on said neck (70).
  • Said crimping means may comprise a cam (32) axially integral with said support C3 (3), each of said arms (40), typically rigid, comprising an upper portion (400) typically provided with a roller or a roller or skid sliding member (401), and a wheel-holder arm (402) carrying said wheel (41), so that said second displacement causes a temporary cooperation of said cam (32) and said roller or shoe (401), bringing together said knob (41) of said neck (70) for said crimping.
  • a cam (32) axially integral with said support C3 (3), each of said arms (40), typically rigid, comprising an upper portion (400) typically provided with a roller or a roller or skid sliding member (401), and a wheel-holder arm (402) carrying said wheel (41), so that said second displacement causes a temporary cooperation of said cam (32) and said roller or shoe (401), bringing together said knob (41) of said neck (70) for said crimping.
  • said support C3 (3) of said head (2) can be secured to an arm (12), typically horizontal, and is free to rotate relative to said arm (12). ), said support C3 (3) and said arm (12) respectively forming an axle / hub assembly, said arm (12) serving optionally supporting a motor forming said rotating means (13) adapted to rotate said support C3 (3).
  • Said arm (12) and said fixed frame (10) can cooperate, typically by virtue of a vertical column (14), so as to ensure said axial displacement D3 of the support C3 (3) by translation of said arm (12) in a vertical plane typically by means of an auxiliary motor (11) serving as an axial displacement means.
  • said arm (12) can be embedded on a rotating turret and be part of a set of n capping heads (2), with n typically ranging from 2 to 12, the supports C3 (3) meshing on a central pinion to produce the rotation of said supports C3.
  • said partial coupling means in rotation of said tubular body C2 (4) and said central body C1 (5) can be a magnetic or electromagnetic coupling, typically by virtue of the magnets opposite (43, 50) carried by said tubular body C2 (4) and said central body C1 (5).
  • These magnets facing each other are typically chosen so that the torque exerted on the capsule is at most equal to 80% of the value of the limit torque corresponding to the irreversible deformation or to the destruction of the capsule.
  • said support piece C0 (6) is able to abut against said upper stop (51), so that said central body C1 (5) and said tubular body C2 (4) can transmit to the head (82) of said capsule (8) said force F2.
  • V Hf. ⁇ / N
  • Another object of the invention is constituted by the method of capping a bottle with the aid of the capping device (1) according to the invention using a capping head (2) ensuring the screwing and crimping of a screw cap (8) on the threaded neck (70) of said bottle or container (7) and wherein, said bottle (7) having been previously facing said head, typically by horizontal displacement step by step, or possibly continuously, said bottle (7) and alignment of said axes of rotation (20) and symmetry (71), and immobilized for a time T corresponding to a capping cycle, said head is subjected to a cyclic movement of duration T with respect to said neck (70) typically comprising a descent of said head from a high point to a low point, with a descent time Td of said head during which, said capsule having been previously supplied and placed on said neck, is EFFEC first said screwing for a time Tdv and then said crimping for a time Tds, said falling time Td being substantially equal to the time necessary to perform said first and second displacement
  • said cyclical movement of said head (2) can be a sinusoidal movement typically obtained by the cooperation of a connecting rod and a crank, as illustrated in FIG. 7c. It may possibly be a continuous circular movement typically obtained by means of a cam. Said cyclic movement of said head may be a movement consisting of linear parts at constant speed, typically obtained with hydraulic cylinders, as shown in Figure 7b. In this case, the ascent time Tr may be less than the descent time Td, and typically at least twice as small.
  • Figures 6a and 6b show an embodiment of a head (2) according to the invention, Figures 2 to 5 schematic being intended to explain the operation of the head (2) shown in Figures 6a and 6b.
  • FIGS. 3 to 5 the markings shown in FIG. 2 have not been repeated in FIGS. 3 to 5.
  • the invention solves the problems posed and allows to perform in one step and with a single equipment the two operations of screwing and crimping.
  • the device according to the invention if it is slightly more expensive than a screwing device or a crimping device, is very much lower than the investment cost of the sum of two. It is the same for the maintenance cost of the device according to the invention.
  • the Applicant has observed that the device according to the invention allowed to increase production rates.
  • the device according to the invention makes it possible to halve the footprint of the screwing and capping means proper.
  • Capping device 1 Fixed frame 10 Axial displacement means (aux motor) 11 Horizontal arm 12 Rotating means (motor) of 2 13 Vertical column 14 Capping head 2 Rotation axis 20 C3 support 3 Bottom stop 30 Coupling in rotation of 3 and 4 31 Carne cooperating with 401 32 Tubular body C2 4 Arms or spreaders 40
  • Upper stop 51 Tip adaptable to the neck 52 CO support piece 6

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sealing Of Jars (AREA)
  • Medical Preparation Storing Or Oral Administration Devices (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)

Claims (19)

  1. Vorrichtung (1) zum Verschließen des Halses (70) eines mit einer Symmetrieachse (71) versehenen Behälters (7), typischerweise einer Flasche, welcher Hals einen gewindeten oberen Teil (700) der Höhe Hf mit mindestens einem Gewinde mit N Gängen und einen unteren Teil oder Quetschring (701) aufweist, unter Verwendung einer Schraubverschlusskappe (8) mit einem Kopf (82) und einem metallischen, quetschbaren Mantel (80), wobei die Vorrichtung (1) einen Verschließkopf (2) aufweist, der sich vermittels eines Drehmittels (13) mit einer Geschwindigkeit Ω entlang einer mit der Symmetrieachse (71) gemeinsamen Drehachse (20) und mit Axialverschiebung drehen kann, so dass beim Verschließen, mit Hilfe eines Mittels zur Axialverschiebung, der Verschließkopf (2) an den typischerweise axial feststehenden Hals (70) geführt wird, wobei der Verschließkopf (2) mit einem Mittel zum Anschrauben der Kappe (8) an den gewindeten oberen Teil (700) des Halses (70) und einem Mittel zum Anquetschen des Mantels (80) unter dem Quetschring (701) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass:
    a) die Axialverschiebung eine erste Axialverschiebung des Verschließkopfes (2) zur Aktivierung des Schraubmittels und eine zweite Axialverschiebung des Verschließkopfes (2) zur Aktivierung des Quetschmittels umfasst,
    b) das Schraubmittel während der ersten Verschiebung ein Drehen der Kappe (8) in Bezug auf den Hals (70) gewährleistet, wobei das Schraubmittel ein Mittel aufweist, welches während des ganzen oder eines Teils des Schraubvorgangs auf den Kopf (82) der Kappe (8) eine Kraft F0 von typischerweise 20 N bis 150 N ausübt,
    um aufeinanderfolgend und mit einer einzigen Axialverschiebung des Verschließkopfes (2) einen das Verschließen darstellenden Schraubvorgang und Quetschvorgang zu erzielen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Schraubmittel das Drehen mit einer Drehgeschwindigkeit der Kappe (8) gewährleistet, die typischerweise mit der Drehgeschwindigkeit Ω des Verschließkopfes (2) vergleichbar ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der das Schraubmittel eine Feder R0 (60) aufweist, die auf den Kopf (82) der Kappe (8) die Kraft F0 ausübt.
  4. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das Quetschmittel mindestens zwei Arme oder Schwinghebel (40) aufweist, wobei jeder Arm (40) an seinem unteren Ende eine Quetschrolle (41) trägt, die gelenkig gelagert sind, um während des Quetschvorgangs zum Hals (70) hingeführt und während des Schraubvorgangs vom Hals (70) weggeführt werden zu können.
  5. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der Verschließkopf (2) ein Mittel, typischerweise eine Feder R2 (42) aufweist, um nach dem Schraubvorgang und während des ganzen oder eines Teils des Quetschvorgangs auf den Kopf (82) der Kappe (8) eine Kraft F2 von typischerweise 500 N bis 1500 N auszuüben.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der das Mittel zum Ausüben der Kraft F2 typischerweise vor dem Anlegen der Rollen (41) an den Mantel zum Anquetschen des Mantels (80) betätigt wird, so dass die Kappe (8) axial an den Hals (70) und seinen Mündungsrand gepresst wird, insbesondere dann, wenn die Kappe (8) eine komprimierbare Dichtung (81) aufweist, die vor dem Quetschvorgang zu komprimieren ist, um den dichten Verschluss der Kapsel (8) auf dem Hals (70) zu gewährleisten.
  7. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 4 bis 6, bei der Verschließkopf (2) umfasst:
    a) einen Träger C3 (3), typischerweise zylinderförmig, an einem feststehenden Gestell (10) befestigt, entlang der Drehachse (20) mit der typischerweise vorbestimmten und eventuell konstanten Drehgeschwindigkeit Q drehbar und in Bezug auf den Hals (70) gemäß einer Axialverschiebung D3 axial verschiebbar,
    b) einen rohrförmigen Körper C2 (4), koaxial und innenliegend in Bezug auf den Träger C3 (3), aber axial verschiebbar in Bezug auf den Träger C3 (3) gemäß einer Axialverschiebung D2, wobei der Träger C3 (3) einen unteren Anschlag (30) zur Begrenzung der Axialverschiebung des Rohrkörpers C2 (4) aufweist, der auf den Rohrkörper C2 (4) eine Kraft F2 ausübt, typischerweise vermittels einer Feder R2 (42),
    c) einen zentralen Körper C1 (5), koaxial zum rohrförmigen Körper C2 (4), typischerweise hohl, am rohrförmigen Körper C2 (4) für die Verschiebung D2 typischerweise über einen Satz Lager, typischerweise Nadellager (45) befestigt, wobei der rohrförmige Körper C2 (4) eine Nabe für den zentralen Körper C1 (5) als Achse bildet,
    d) ein Mittel zur partiellen Kopplung beim Drehen zwischen dem rohrförmigen Körper C2 (4) und dem zentralen Körper C1 (5), wobei ein Drehen des rohrförmigen Körpers C2 (4) eine Drehen des zentralen Körpers C1 (5) nur während des Schraubvorgangs bewirkt, da das Drehen des zentralen Körpers C1 (5) durch Auftreten eines Rückdrehmoments C am Ende des Schraubvorgangs unterbrochen werden kann,
    e) wobei der zentrale Körper C1 (5) ein Halteteil C0 (6) aufweist, das dazu bestimmt ist, die Kappe (8) in Drehung zu versetzen, und geeignet ist, sich in Bezug auf den zentralen Körper C1 (5) gemäß einer Verschiebung D0, welche typischerweise der Höhe des gewindeten Teils (700) der Kappe (8) entspricht, axial zu verschieben, wobei ein oberer Anschlag (51) für das Halteteil (6) und eine Feder R0 (60) auf das Halteteil C0 (6) eine Kraft F0 ausüben, um eine Kopplung beim Drehen zwischen dem Verschließkopf (2) und der Kappe (8) über das Halteteil C0 (6) zu gewährleisten und das Schraubmittel zu bilden,
    f) wobei die Arme oder Schwenkhebel (40) des Quetschmittels axial mit dem rohrförmigen Körper C2 (4) verbunden und durch eine typischerweise mit dem rohrförmigen Körper C2 (4) verbundene Nebendrehachse (44) schwenkbar sind.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der das Quetschmittel eine Kurvenscheibe (32) aufweist, die axial mit dem Träger C3 (3) verbunden ist, wobei die Arme (40), welche typischerweise starr ausgebildet sind, jeweils einen typischerweise mit einer Rolle oder einem Gleiträdchen oder Gleitstück (401) versehen oberen Bereich (400) und einen Rollenträgerarm (402) aufweisen, an dem die Rolle (41) gehalten ist, so dass die zweite Verschiebung zu einem temporären Zusammenwirken der Kurvenscheibe (32) und des Gleiträdchens oder Gleitstücks (401) führt, wodurch die Rolle (41) zum Quetschen an den Hals (70) geführt wird.
  9. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 7 bis 8, bei der der Träger C3 (3) des Verschließkopfes (2) an einem typischerweise horizontalen Arm (12) befestigt und gegenüber diesem Arm (12) frei drehbar ist, welcher Träger C3 (3) und welcher Arm (12) jeweils ein Achse-Nabe-System bilden, wobei der Arm (12) gegebenenfalls als Träger für einen das Drehmittel (13) bildenden Motor dient, mit dem der Träger C3 (3) in Drehung versetzt werden kann.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der der Arm (12) und das feststehende Gestell (10) typischerweise über eine vertikale Säule (14) so zusammenwirken, dass die Axialverschiebung D3 des Trägers C3 (3) durch Translation des Arms (12) in vertikaler Ebene bewirkt wird, typischerweise durch einen Hilfsmotor (11), der als Mittel für die Axialverschiebung dient
  11. Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der der Arm (12) auf einem Drehturm gelagert und Bestandteil von n Verschließköpfen (2) ist, mit n typischerweise zwischen 2 und 12, wobei die Träger C3 (3) auf einem zentralen Ritzel in Eingriff kommen, um die Drehung der Träger C3 herbeizuführen.
  12. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 7 bis 11, bei der das Mittel zur partiellen Kopplung beim Drehen zwischen dem rohrförmigen Körper C2 (4) und dem zentralen Körper C1 (5) eine magnetische oder elektromagnetische Kopplung ist, typischerweise durch gegenüberliegende Magnete (43, 50) auf dem rohrförmigen Körper C2 (4) und dem zentralen Körper C1 (5).
  13. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 7 bis 12, bei der das Halteteil C0 (6) am Ende des Schraubvorgangs am oberen Anschlag (51) anschlagen kann, so dass der zentrale Körper C1 (5) und der rohrförmige Körper C2 (5) die Kraft F2 auf den Kopf (82) der Kappe (8) übertragen können.
  14. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 13, bei der die Drehgeschwindigkeit Ω und die Geschwindigkeit V zur Verschiebung des Verschließkopfes (2) während der ersten Verschiebung so geregelt sind, dass sie die Relation V = Hf. Ω / N erfüllen, um typischerweise das Drehen der Kappe (8) und ihr Absenken auf den Hals (70) während des Aufschraubvorgangs zu synchronisieren, wobei Hf, Ω bzw. N zwischen 5 mm und 20 mm für Hf, 150 U/min bis 500 U/min für Ω und 10 Umdrehungen bis 25 Umdrehungen für N liegen.
  15. Verfahren zum Verschließen einer Flasche vermittels einer Verschließvorrichtung (1) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem der Verschließkopf (2) das Anschrauben und das Anquetschen einer Schraubkappe (8) an einen Gewindehals (70) der Flasche oder des Behälters (7) gewährleistet und bei dem, nachdem die Flasche (7) vorher dem Verschließkopf gegenüberliegend angeordnet wurde, typischerweise durch schrittweise oder eventuell kontinuierliche Waagerechtverstellung der Flasche (7) und Ausrichtung der Dreh- (20) und Symmetrieachse (71), und für eine dem Verschließvorgang entsprechende Zeit T immobilisiert wurde, der Verschließkopf einer zyklischen Bewegung der Dauer T in Bezug auf den Hals (70) unterworfen wird, die typischerweise ein Absenken des Verschließkopfes von einem Hochpunkt bis auf einen Tiefpunkt umfasst, und zwar mit einer Absenkzeit Td des Verschließkopfes während der, nachdem die Kappe vorher bereitgestellt und auf den Hals gesetzt wurde, zunächst das Anschrauben während einer Zeit Tdv und dann das Anquetschen während einer Zeit Tds erfolgt, wobei die Absenkzeit Td im Wesentlichen der Zeit entspricht, die notwendig ist, um die erste und die zweite Verschiebung durchzuführen, und einer Aufstiegszeit Tr des Verschließkopfes, wobei die Flasche nach dem Verschließen fortbewegt und durch eine neue zu verschließende Flasche ersetzt wird, typischerweise wenn sich der Verschließkopf am Hochpunkt befindet.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die zyklische Bewegung des Verschließkopfes (2) eine sinusförmige Bewegung ist, die typischerweise durch das Zusammenwirken einer Pleuelstange und einer Kurbel erzielt wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die zyklische Bewegung des Verschließkopfes (2) eine kontinuierliche, kreisförmige Bewegung ist, die typischerweise durch eine Kurvenscheibe erzielt wird.
  18. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die zyklische Bewegung des Verschließkopfes eine aus geradlinigen Teilen mit konstanter Geschwindigkeit zusammengesetzte Bewegung ist, die typischerweise mit Hydraulikzylindern erzielt wird.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem die Aufstiegszeit Tr geringer als die Absenkzeit Td ist, typischerweise mindestens zweimal geringer.
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