EP2724976B1 - Verschließer für Behälter - Google Patents

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EP2724976B1
EP2724976B1 EP13188315.9A EP13188315A EP2724976B1 EP 2724976 B1 EP2724976 B1 EP 2724976B1 EP 13188315 A EP13188315 A EP 13188315A EP 2724976 B1 EP2724976 B1 EP 2724976B1
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EP
European Patent Office
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stator
capping head
rotor
capper
container
Prior art date
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EP13188315.9A
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EP2724976A2 (de
Inventor
Bernd Sobiech
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Krones AG
Original Assignee
Krones AG
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Publication of EP2724976A3 publication Critical patent/EP2724976A3/de
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67BAPPLYING CLOSURE MEMBERS TO BOTTLES JARS, OR SIMILAR CONTAINERS; OPENING CLOSED CONTAINERS
    • B67B3/00Closing bottles, jars or similar containers by applying caps
    • B67B3/20Closing bottles, jars or similar containers by applying caps by applying and rotating preformed threaded caps
    • B67B3/2066Details of capping heads
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67BAPPLYING CLOSURE MEMBERS TO BOTTLES JARS, OR SIMILAR CONTAINERS; OPENING CLOSED CONTAINERS
    • B67B3/00Closing bottles, jars or similar containers by applying caps
    • B67B3/26Applications of control, warning, or safety devices in capping machinery
    • B67B3/268Applications of control, warning, or safety devices in capping machinery devices for avoiding damage to the closing machine
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67BAPPLYING CLOSURE MEMBERS TO BOTTLES JARS, OR SIMILAR CONTAINERS; OPENING CLOSED CONTAINERS
    • B67B2201/00Indexing codes relating to constructional features of closing machines
    • B67B2201/08Aseptic features
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67BAPPLYING CLOSURE MEMBERS TO BOTTLES JARS, OR SIMILAR CONTAINERS; OPENING CLOSED CONTAINERS
    • B67B2201/00Indexing codes relating to constructional features of closing machines
    • B67B2201/10Quick or easy connection means for connecting a capping head to a spindle

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verschließer für Behälter und ein Verfahren zum Betreiben von Verschließern für Behälter.The present invention relates to a capper for containers and a method for operating cappers for containers.
  • Schraubverschlüsse von Behältern, wie beispielsweise Flaschen, können bekanntermaßen in Rundläufermaschinen mit mehreren umfänglich angeordneten und um eine gemeinsame Achse rotierenden Verschließern verschlossen werden, wobei die Verschlusskappen jeweils in einem Verschließkopf gehalten und diese nach Aufsetzen auf die jeweilige Behältermündung sowohl gedreht als auch der Gewindesteigung entsprechend abgesenkt werden. Alternativ können auch die Behälter während des Aufdrehens der Verschlusskappe entsprechend angehoben werden. Die Drehbewegung des Verschließkopfs erfolgt dabei mittels eines Elektromotors und die Absenkbewegung entweder durch eine Steuerkurve oder einen Linearmotor.Screw caps of containers, such as bottles, are known to be closed in rotary machines with several circumferentially arranged and rotating about a common axis closers, the caps held each in a capping and both rotated after placement on the respective container mouth and lowered the thread pitch accordingly become. Alternatively, the containers can be raised accordingly during the rotation of the cap. The rotational movement of the capping head is effected by means of an electric motor and the lowering movement either by a control cam or a linear motor.
  • Allerdings würde die Verschlusskappe so bei einem fehlenden Behälter im Verschließkopf verbleiben und beim darauffolgenden Arbeitszyklus mit der nächsten Verschlusskappe kollidieren. Um dies zu verhindern, weist jeder Verschließkopf üblicherweise eine Auswerfstange auf, mit der die Verschlusskappe vor dem nächsten Umlauf aus dem Verschließkopf entfernt wird. Nachteilig dabei ist, dass die im Verschließer behandelten Behälter nicht vor Verschmutzungen oder Keimen geschützt sind.However, the cap would remain so in a missing container in the capping head and collide the next cycle with the next cap. To prevent this, each capping head usually has an ejection bar with which the cap is removed from the capping head prior to the next revolution. The disadvantage here is that the containers treated in the capper are not protected against contamination or germs.
  • Bei vielen Anwendungen werden deshalb die Behälter in der Abfüllanlage und im Verschließer in einem Reinraum geführt, um einerseits Mittel für die Konservierung, Pasteurisierung, etc. einzusparen und andererseits, um die Behälter mit besonders keimempfindlichen Produkten befüllen zu können. Ebenso können in einem derartigen Reinraum die Behälter und die darin abgefüllten Produkte vor Leckagen der Antriebselemente geschützt werden. Um die Anzahl der Keime und Verschmutzungen im Reinraum weiter abzusenken, werden dabei möglichst viele Komponenten des Verschließers außerhalb des Reinraums angeordnet.In many applications, therefore, the container in the bottling plant and in the capper in a clean room out to save on the one hand means for preservation, pasteurization, etc., and on the other hand to fill the containers with particularly germ-sensitive products can. Likewise, in such a clean room, the containers and the products filled therein may be protected from leakage of the drive members. In order to further reduce the number of germs and contaminants in the clean room, as many components of the closer as possible are arranged outside the clean room.
  • Hierzu offenbart die EP 2 221 272 A2 eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9 zum Verschließen von Behältnissen mit berührungsloser Drehmomenterzeugung. Hierbei wird eine Rundläufermaschine mit mehreren Verschließern offenbart, wobei jeweils das Drehmoment eines Motors, der Außerhalb eines Reinraums angeordnet ist, mittels einer Magnetkupplung berührungslos auf einen Verschließkopf innerhalb des Reinraums übertragen wird. Die Hubbewegung der Verschließköpfe wird hier über eine Steuerkurve innerhalb des Reinraums bewirkt.For this purpose, the EP 2 221 272 A2 a device according to the preamble of claim 1 and a method according to the preamble of claim 9 for closing containers with non-contact torque generation. In this case, a rotary machine is disclosed with a plurality of closers, wherein in each case the torque of a motor, which is arranged outside a clean room, is transmitted without contact by means of a magnetic coupling to a capping head within the clean room. The lifting movement of the Verschließköpfe is effected here via a control cam within the clean room.
  • Die WO 2010/118806 offenbart einen Verschließer für Schraubkappen bzw. -verschlüsse, wobei ein Antrieb durch eine Magnetkupplung vom Verschließkopf hermetisch getrennt wird und die Hubbewegung über eine Steuerkurve innerhalb des Reinraums bewirkt wird.The WO 2010/118806 discloses a capper for screw caps, wherein a drive is hermetically separated by a magnetic coupling from the capping head and the lifting movement is effected via a control cam within the clean room.
  • Derartige Verschließer haben zum Nachteil, dass die Höhenbewegung durch eine mechanisch aufwändige Hubkurve begrenzt ist.Such closures have the disadvantage that the height movement is limited by a mechanically complex stroke curve.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Verschließer für Behälter mit einem in einem Reinraum wirkenden Verschließkopf bereitzustellen, der einen einfacheren Mechanismus für die Begrenzung der Höhenbewegung aufweist.The object of the present invention is to provide a capper for containers with a closing head acting in a clean room, which has a simpler mechanism for limiting the height movement.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe durch einen Verschließer nach Anspruch 1.The invention solves this problem by a capper according to claim 1.
  • Der erfindungsgemäße Verschließer für Behälter, insbesondere Flaschen, umfasst einen in einem Reinraum wirkenden Verschließkopf, eine Auswerfstange zum Aufwerfen von Behälterverschlüssen aus dem Verschließkopf und einen Elektromotor mit mindestens einem Rotor und mindestens einem Stator, wobei der Verschließkopf mit dem Rotor verbunden ist und zwischen dem Rotor und dem Stator ein Element zur Reinraumtrennung ausgebildet ist, wobei der Verschließkopf zwischen einer unteren Position und einer oberen Position höhenbeweglich ist, und wobei der Stator in der Höhe derart ausgebildet ist, dass die Magnetkräfte zwischen dem Stator und dem Rotor sowohl in der unteren Position als auch in der oberen Position wirken. Die Höhenbewegung des erfindungsgemäßen Verschließkopfs ist bei einer Stromlosigkeit des Elektromotors bei der unteren Position durch einen unteren mechanischen Anschlag begrenzt, der insbesondere als Referenzanschlag zur absoluten Ist-Positionserfassung des Verschließkopfs ausgebildet ist. Dadurch kann der Verschließkopf zusammen mit dem Rotor bei einer Stromlosigkeit nicht aus dem Elektromotor herausfallen. Gleichzeitig ist so die Höhenbewegung an der unteren Position begrenzt. Der untere mechanische Anschlag ist als festes oder lösbares Sicherungselement an der Auswerfstange ausgebildet. Dadurch kann konstruktiv der untere mechanische Anschlag mit der Auswerfstange integriert werden und es ergibt sich eine besonders kostensparende Konstruktion.The capper according to the invention for containers, in particular bottles, comprises a closing head acting in a clean room, an ejecting rod for placing container closures from the capping head and an electric motor with at least one rotor and at least one stator, wherein the capping head is connected to the rotor and between the rotor and the stator is formed with an element for clean room separation, wherein the closing head is vertically movable between a lower position and an upper position, and wherein the stator is formed in height such that the magnetic forces between the stator and the rotor both in the lower position also work in the upper position. The height movement of the capping head according to the invention is limited at a low power of the electric motor at the lower position by a lower mechanical stop, which is designed in particular as a reference stop for the absolute actual position detection of the capping. As a result, the capping head together with the rotor can not fall out of the electric motor when there is no current. At the same time, the height movement is limited at the lower position. The lower mechanical stop is designed as a fixed or releasable securing element on the Auswerfstange. As a result, the lower mechanical stop can be structurally integrated with the ejection bar, resulting in a particularly cost-saving design.
  • Dadurch, dass der Verschließkopf mit dem Rotor verbunden ist und zwischen dem Rotor und dem Stator ein Element zur Reinraumtrennung ausgebildet ist, erfolgt die magnetische Kraftübertragung von dem Stator direkt durch das Element zur Reinraumtrennung hindurch auf den Rotor. Dadurch kann der Elektromotor und die Kraftübertragung in den Reinraum hinein besonders einfach und kompakt ausgebildet werden. Dadurch, dass der Verschließkopf zwischen einer unteren Position und einer oberen Position höhenbeweglich ist und die Magnetkräfte des Stators auf den Rotor sowohl in der unteren Position als auch in der oberen Position wirken, kann der Rotor durch die Magnetkräfte zwischen beiden Positionen auf- und abbewegt werden. Folglich ist die Höhenbewegung zwischen der unteren Position und der oberen Position durch das Magnetfeld des Stators begrenzt und diese Funktion muss nicht mehr durch eine mechanisch aufwändige Hubkurve erzielt werden. Darüber hinaus ist es möglich, den Stator besonders kompakt auszuführen, da er in seiner Höhe genau so groß ausgebildet ist, dass der Rotor zwischen der unteren Position und der oberen Position auf- und abbewegt werden kann.Because the capping head is connected to the rotor and an element for clean room separation is formed between the rotor and the stator, the magnetic force is transmitted from the stator directly through the clean room separation element to the rotor. As a result, the electric motor and the power transmission into the clean room can be made particularly simple and compact. Due to the fact that the closing head between a can be moved vertically lower position and an upper position and the magnetic forces of the stator act on the rotor in both the lower position and in the upper position, the rotor can be moved up and down by the magnetic forces between the two positions. Consequently, the height movement between the lower position and the upper position is limited by the magnetic field of the stator and this function no longer has to be achieved by a mechanically complex lift curve. In addition, it is possible to make the stator particularly compact, since its height is just as large that the rotor between the lower position and the upper position can be moved up and down.
  • Der Verschließer kann in einer Getränkeverarbeitungsanlage angeordnet sein. Mehrere Verschließer können in einer Rundläufermaschine angeordnet sein.The capper can be arranged in a beverage processing plant. Several cappers can be arranged in a rotary machine.
  • Die Behälter können insbesondere Kunststoffflaschen, Glasflaschen, Dosen und/oder Tuben umfassen. Die Behälter können dabei Getränke, Lebensmittel, Hygieneartikel, Pasten, chemische, biologische und/oder pharmazeutische Produkte enthalten. Besonders geeignet ist der Verschließer für das Verschließen von PET-Flaschen, die einen Halskragen aufweisen, an welchem sie zumindest während des Befüllens und Verschließens gehalten werden können. Dies ist insbesondere der Fall, wenn mikrobiologisch empfindliche Abfüllprodukte in kaltaseptischen Abfüllanlagen abgefüllt werden. Die Behälter können eine Behältermündung zum Aufschrauben der Behälterverschlüsse umfassen. Denkbar sind ebenso andere Verschlüsse, wie beispielsweise Aufdrückverschlüsse oder Kronkorken.The containers may in particular comprise plastic bottles, glass bottles, cans and / or tubes. The containers may include beverages, food, toiletries, pastes, chemical, biological and / or pharmaceutical products. Particularly suitable is the capper for the closure of PET bottles, which have a collar on which they can be kept at least during filling and closing. This is particularly the case when microbiologically sensitive filling products are filled in cold aseptic filling plants. The containers may include a container mouth for unscrewing the container closures. Also conceivable are other closures, such as Aufdrückverschlüsse or crown caps.
  • Die Behälter können im Verschließer in einem Reinraum behandelt werden. Ein Reinraum kann dabei ein keim- oder schmutzpartikelverminderter Bereich sein. Der Reinraum kann einen Überdruck gegenüber der Umgebung aufweisen.The containers can be treated in the capper in a clean room. A clean room can be a germ or dirt particle reduced area. The clean room may have an overpressure relative to the environment.
  • Der Elektromotor kann mit einer Motorsteuerung oder -regelung verbunden sein. Der Elektromotor kann ein bürstenloser Gleichstrom- oder ein Drehstrommotor sein. Der Rotor kann der Anker des Elektromotors und/oder der Läufer eines Linearmotors sein. Der Stator kann eine Anordnung von mehreren Elektromagneten sein, die den Rotor umgeben. Der Stator kann mehrere Magnetspulen in Längsrichtung als auch in Umfangsrichtung umfassen. Die Elektromagnete können jeweils Spulen sein, die insbesondere um einen ferromagnetischen Kern gewickelt sind. Der Stator kann in Längsrichtung länger ausgebildet sein als der Rotor. In der Längsrichtung kann die Länge des Stators der Länge des Rotors und der dazu addierten Differenz aus der oberen Position und der unteren Position des Verschließkopfs entsprechen.The electric motor may be connected to a motor control or regulation. The electric motor may be a brushless DC or a three-phase motor. The rotor may be the armature of the electric motor and / or the rotor of a linear motor. The stator may be an array of multiple electromagnets surrounding the rotor. The stator may include a plurality of magnetic coils in the longitudinal direction as well as in the circumferential direction. The electromagnets may each be coils, which are wound in particular around a ferromagnetic core. The stator may be made longer in the longitudinal direction than the rotor. In the longitudinal direction, the length of the stator may correspond to the length of the rotor and the difference added thereto from the top position and the bottom position of the capping head.
  • Der Verschließer kann Behälter mit Behälterverschlüssen verschließen, insbesondere mittels des Elektromotors und dem damit verbundenen Verschließkopf, der dazu eine Hubbewegung und/oder eine Drehbewegung ausführt. Der Verschließkopf kann mit einem Greifmechanismus ausgebildet sein, der einen Aufnahmebereich für die Behälterverschlüsse umfasst. Der Verschließer kann eine Aufnahmestation für Behälterverschlüsse umfassen, bei der der Verschließkopf die Behälterverschlüsse aufgreift.The capper can close containers with container closures, in particular by means of the electric motor and the associated capping head, which performs a lifting movement and / or a rotational movement for this purpose. The capping head may be formed with a gripping mechanism that includes a receiving area for the container closures. The capper may include a container closure receiving station wherein the capping head engages the container closures.
  • Der Verschließkopf und die Auswerfstange können dazu ausgebildet sein, eine vertikale Relativbewegung zueinander auszuführen. Dadurch, dass der Verschließkopf mit dem Rotor verbunden ist und sich der Rotor gegenüber dem Stator und damit gegenüber dem Element zur Reinraumtrennung vertikal bewegen kann, wird die vertikale Relativbewegung des Verschließkopfs gegenüber der Auswerfstange bewirkt. Durch die vertikale Relativbewegung können die Behälterverschlüsse aus dem Verschließkopf ausgeworfen werden, insbesondere dadurch, dass die Auswerfstange in den Aufnahmebereich für Behälterverschlüsse hineinragt. Die Auswerfstange kann an einem Ende mit dem Element zur Reinraumtrennung fest oder lösbar verbunden sein. Die Auswerfstange und/oder das Element zur Reinraumtrennung können einen Schraubmechanismus umfassen, um beide lösbar miteinander zu verbinden.The capping head and the ejection bar may be configured to perform a relative vertical movement relative to each other. Characterized in that the capping head is connected to the rotor and the rotor relative to the stator and thus relative to the element for clean room separation can move vertically, the relative vertical movement of the capping head against the Auswerfstange is effected. As a result of the relative vertical movement, the container closures can be ejected from the closing head, in particular by the fact that the ejection bar protrudes into the receptacle area for container closures. The Auswerfstange may be fixed or detachably connected at one end to the element for clean room separation. The ejection bar and / or the clean room separation element may include a screw mechanism to releasably interconnect both.
  • Bei der oberen Position kann die Auswerfstange in einen Aufnahmebereich des Verschließkopfs hineinragen und der Behälterverschluss kann ausgeworfen werden. Dadurch ist die Bewegung des Verschließkopfs nach oben hin auf das Auswerfen des Behälterverschlusses begrenzt und der Stator braucht nicht höher als für den Auswerfvorgang notwendig ausgelegt werden. Die Auswerfstange kann gerade so weit in den Aufnahmebereich des Verschließkopfs hineinragen, dass gerade der Behälterverschluss ausgeworfen wird. Die Auswerfstange kann mit einem unteren Ende in den Aufnahmebereich des Verschließkopfs hinein ragen, um den Behälterverschluss auszuwerfen.In the upper position, the ejection bar may protrude into a receiving area of the capping head and the container cap may be ejected. Thereby, the movement of the capping head is limited to the top of the ejection of the container closure and the stator does not need to be designed higher than necessary for the Auswerfvorgang. The Auswerfstange may extend just so far into the receiving area of the capping that just the container closure is ejected. The ejection bar may protrude with a lower end into the receiving area of the capping head to eject the container cap.
  • Bei der unteren Position kann der Behälterverschluss durch den Verschließkopf vollständig auf den Behälter aufgebracht sein. Dadurch wird die Höhenbewegung des Verschließkopfs auf das vollständige Aufbringen des Behälterverschlusses auf den Behälter begrenzt, und der Stator muss in seiner Höhe nach unten hin nicht größer als notwendig ausgelegt werden. Dass der Behälterverschluss durch den Verschließkopf vollständig auf den Behälter aufgebracht ist kann bedeuten, dass ein Schraubverschluss gerade vollständig auf den Behälter aufgeschraubt ist. Alternativ kann dies bedeuten, dass ein Korken gerade bündig in die Mündung des Behälters hineingedrückt ist oder ein Kronkorken gerade mit der Mündung des Behälters verbunden ist.In the lower position, the container closure may be completely applied to the container by the capping head. As a result, the height movement of the capping head is limited to the complete application of the container closure to the container, and the height of the stator does not have to be designed to be greater than necessary downwards. The fact that the container closure is completely applied to the container by the capping head can mean that a screw cap is just completely screwed onto the container. Alternatively, this may mean that a cork is just flush pressed into the mouth of the container or a crown cap is just connected to the mouth of the container.
  • Bei der unteren Position kann die Höhenbewegung des Verschließkopfs gleichzeitig durch einen unteren mechanischen Anschlag begrenzt sein und der Behälterverschluss durch den Verschließkopf gerade vollständig auf den Behälter aufgebracht sein. Dadurch kann auch bei einer Stromlosigkeit die Höhenbewegung des Verschließkopfs nach unten hin auf die zum Verschließen notwendige unterste Position begrenzt werden. Alternativ kann auch die untere Position des Verschließkopfs unterhalb der Position liegen, bei der der Behälterverschluss durch den Verschließkopf vollständig auf den Behälter aufgebracht ist. Dadurch wird eine größere Flexibilität beim Einsatz des Verschließkopfs erreicht. Bei einer Ausbildung des unteren mechanischen Anschlags als Referenzanschlag zur absoluten Ist-Positionserfassung des Verschließkopfs kann der untere mechanische Anschlag auf einfache Weise für eine Kalibrierung einer Motorsteuerung bezüglich der Höhenkurve verwendet werden. Der untere mechanische Anschlag, insbesondere der Referenzanschlag, kann im Bereich des Rotors oder des Verschließkopfs ausgebildet sein.In the lower position, the height movement of the capping head can be simultaneously limited by a lower mechanical stop and the container closure by the capping head just be completely applied to the container. As a result, the height movement of the capping head can be limited down to the lowest position necessary for closing even in the absence of power. Alternatively, the lower position of the capping head can be below the position at which the container closure is completely applied to the container by the capping head. This achieves greater flexibility in the use of the capping head. In a design of the lower mechanical stop as a reference stop for the absolute actual position detection of the capping head, the lower mechanical stop can be used in a simple manner for a calibration of a motor control with respect to the height curve. The lower mechanical stop, in particular the reference stop, can be formed in the region of the rotor or the closing head.
  • Das Sicherungselement kann eine plane, konische und/oder sphärische Fläche als unteren mechanischen Anschlag umfassen, die insbesondere einen größeren Außendurchmesser aufweist als die Auswerfstange, und wobei der Verschließkopf oder der Rotor eine entsprechende Gegenfläche umfasst. Dadurch kann der untere mechanische Anschlag besonders genau ausgeführt werden. Der Rotor und/oder der Verschließkopf kann eine zylindrische Bohrung zur Aufnahme der Auswerfstange umfassen, deren Innendurchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser der planen, konischen und/oder sphärischen Fläche.The securing element may comprise a plane, conical and / or spherical surface as the lower mechanical stop, which in particular has a larger outer diameter than the Auswerfstange, and wherein the closing head or the rotor comprises a corresponding counter-surface. As a result, the lower mechanical stop can be made particularly accurate. The rotor and / or the capping head may comprise a cylindrical bore for receiving the Auswerfstange whose inner diameter is smaller than the outer diameter of the flat, conical and / or spherical surface.
  • Das Sicherungselement kann mit einem unteren Ende der Auswerfstange verbunden sein, insbesondere wobei eine Stirnfläche des Sicherungselements zum Auswurf von Behälterverschlüssen ausgebildet ist. Dadurch ist die Auswerfstange besonders einfach aufgebaut. Ebenso ist die Stirnfläche des Sicherungselements für den Auswurf von Behälterverschlüssen besonders groß und damit verschleißunempfindlich ausgebildet. Das Sicherungselement kann mit dem unteren Ende der Auswerfstange über ein Gewinde verschraubt sein.The securing element may be connected to a lower end of the Auswerfstange, in particular wherein an end face of the securing element is designed for ejecting container closures. As a result, the Auswerfstange is particularly simple. Likewise, the end face of the securing element for the ejection of container closures is particularly large and thus wear-resistant. The securing element may be screwed to the lower end of the Auswerfstange via a thread.
  • Der Stator kann einen Hauptstator und einen Hilfsmagneten umfassen, insbesondere wobei der Hilfsmagnet dazu ausgebildet ist, den Rotor aus der unteren Position in den Wirkbereich des Hauptstators anzuheben. Dadurch kann der Hauptstator einfacher aufgebaut werden, da die Gewichtskraft des Verschließkopfs und des Rotors hauptsächlich durch den Hilfsmagneten kompensiert wird. Demzufolge können die Magnetspulen des Hauptstators kleiner ausgebildet sein. Da der Hilfsmagnet dazu ausgebildet sein kann, den Rotor aus der unteren Position in den Wirkbereich des Hauptstators anzuheben, kann der Stator im Bereich der unteren Position des Rotors einfacher aufgebaut werden, da hier lediglich ein Anheben des Verschließkopfs notwendig ist. Dies ist insbesondere günstig, falls die untere Position unterhalb einer unteren Arbeitsposition des Verschließkopfs liegt, bei der der Behälterverschluss vollständig auf den Behälter aufgebracht ist. Der Hilfsmagnet kann ein Magnetfeld erzeugen, das auf den Rotor in vertikaler Richtung nach oben wirkt. Der Hilfsmagnet kann eine Magnetspule umfassen, die insbesondere konzentrisch um die Längsachse des Rotors angeordnet ist. Der Hilfsmagnet kann unterhalb oder oberhalb des Hauptstators angeordnet sein. Der Hauptstator kann mehrere elektromagnetische Spulen in Längsrichtung und/oder Umfangsrichtung des Rotors umfassen. Der Hauptstator kann mittels mehrerer elektromagnetischer Spulen ein Magnetfeld erzeugen, das eine Höhen- und/oder Drehbewegung des Rotors bewirkt.The stator may comprise a main stator and an auxiliary magnet, in particular wherein the auxiliary magnet is adapted to lift the rotor from the lower position into the effective range of the main stator. As a result, the main stator can be made simpler since the weight of the capping head and the rotor is mainly compensated by the auxiliary magnet. As a result, the magnet coils of the main stator can be made smaller. Since the auxiliary magnet may be configured to move the rotor from the lower position into To increase effective range of the main stator, the stator in the region of the lower position of the rotor can be made simpler, since only a lifting of the capping head necessary is. This is particularly advantageous if the lower position is below a lower working position of the capping head, in which the container closure is completely applied to the container. The auxiliary magnet can generate a magnetic field acting on the rotor in a vertical upward direction. The auxiliary magnet may comprise a magnetic coil, which is arranged in particular concentrically around the longitudinal axis of the rotor. The auxiliary magnet can be arranged below or above the main stator. The main stator may include a plurality of electromagnetic coils in the longitudinal direction and / or circumferential direction of the rotor. The main stator can generate a magnetic field by means of a plurality of electromagnetic coils, which causes a vertical and / or rotational movement of the rotor.
  • Der Verschließkopf und/oder der Rotor kann mit mindestens einem Positionsgeber zur Ist-Positionserfassung des Verschließkopfs verbunden sein, insbesondere wobei der Positionsgeber ein Winkel- und/oder ein Lineargeber ist. Dadurch kann die Position des Verschließkopfs besonders einfach ermittelt werden. Ist-Positionserfassung des Verschließkopfs kann bedeuten, dass eine Winkel- und/oder Höhenposition des Verschließkopfs erfasst wird. Der Positionsgeber kann ein magnetischer Positionsgeber oder ein optischer Positionsgeber sein. Der Positionsgeber kann Permanentmagnete und einen Hall-Sensor umfassen.The closing head and / or the rotor may be connected to at least one position sensor for the actual position detection of the closing head, in particular wherein the position sensor is an angle and / or a linear encoder. As a result, the position of the capping head can be determined particularly easily. Actual position detection of the capping head may indicate that an angular and / or height position of the capping head is detected. The position sensor may be a magnetic position sensor or an optical position sensor. The position sensor may include permanent magnets and a Hall sensor.
  • Der Stator und der Positionsgeber können mit einer Motorregelung zur Positionsregelung des Rotors verbunden sein. Hierdurch kann eine Regelschleife so aufgebaut werden, dass die Positionssignale vom Positionsgeber ausgewertet werden, um eine Bestromung des Stators so zu regeln, dass der Verschließkopf eine gewünschte Soll-Position erreicht.The stator and the position sensor can be connected to a motor control for position control of the rotor. In this way, a control loop can be constructed so that the position signals are evaluated by the position sensor in order to regulate a current supply of the stator so that the closing head reaches a desired target position.
  • Darüber hinaus stellt die Erfindung mit dem Anspruch 11 einen Verschließer für Behälter, insbesondere Flaschen, bereit, mit einem in einem Reinraum wirkenden Verschließkopf, einer Auswerfstange zum Auswerfen von Behälterverschlüssen aus dem Verschließkopf, und mit einem Elektromotor mit mindestens einem Rotor und mindestens einem Stator, wobei der Verschließkopf mit dem Rotor verbunden ist und zwischen dem Rotor und dem Stator ein Element zur Reinraumtrennung ausgebildet ist, wobei der Verschließkopf zwischen einer unteren Position und einer oberen Position höhenbeweglich ist, wobei die Höhenbewegung des Verschließkopfs bei der unteren Position durch einen unteren mechanischen Anschlag begrenzt ist, der als festes oder lösbares Sicherungselement an der Auswerfstange ausgebildet ist, und wobei die Auswerfstange mit Hilfe eines Hubmagneten höhenverstellbar ist, um den Rotor aus der unteren Position in einen Wirkbereich des Stators anzuheben.In addition, the invention with claim 11 provides a capper for containers, in particular bottles, with a closing head acting in a clean room, an ejection rod for ejecting container closures from the capping head, and having an electric motor with at least one rotor and at least one stator, wherein the capping head is connected to the rotor and a clean room separation element is formed between the rotor and the stator, the capping head being vertically movable between a lower position and an upper position, the height movement of the capping head being at the lower position by a lower mechanical stop is limited, which is designed as a fixed or releasable securing element on the Auswerfstange, and wherein the Auswerfstange is height adjustable by means of a lifting magnet to lift the rotor from the lower position into an effective range of the stator.
  • Dadurch, dass der Verschließkopf mit dem Rotor verbunden ist und zwischen dem Rotor und dem Stator ein Element zur Reinraumtrennung ausgebildet ist, erfolgt die magnetische Kraftübertragung von dem Stator direkt durch das Element zur Reinraumtrennung hindurch auf den Rotor. Dadurch kann der Elektromotor und die Kraftübertragung in den Reinraum hinein besonders einfach und kompakt ausgebildet werden. Dadurch, dass der Verschließkopf zwischen einer unteren Position und einer oberen Position höhenverstellbar ist und an der unteren Position durch das Sicherungselement in seiner Bewegung nach unten begrenzt ist, kann der Verschließkopf bzw. der Rotor nicht nach unten aus dem Verschließer herausfallen. Bei einer Stromlosigkeit wird der Verschließkopf also in der unteren Position durch den mechanischen Anschlag gehalten. Dadurch, dass die Auswerfstange mit dem Hubmagneten höhenverstellbar ist, kann der Verschließkopf mittels der Auswerfstange wieder nach oben gezogen werden, so dass der Rotor in den Wirkbereich des Stators gelangt. Folglich kann der Rotor mit dem damit verbundenen Verschließkopf wieder alleine durch den Stator gehalten werden und die Auswerfstange kann mit dem Hubmagneten wieder in ihre Arbeitsposition nach unten höhenverstellt werden.Due to the fact that the closing head is connected to the rotor and an element for clean room separation is formed between the rotor and the stator, the magnetic force is transmitted from the stator directly through the clean room separation element to the rotor. As a result, the electric motor and the power transmission into the clean room can be made particularly simple and compact. Characterized in that the capping head is height adjustable between a lower position and an upper position and is limited in the lower position by the securing element in its downward movement, the capping head or the rotor can not fall down from the capper. In a powerless, the capping head is thus held in the lower position by the mechanical stop. Characterized in that the Auswerfstange is height adjustable with the lifting magnet, the closing head can be pulled upwards again by means of the Auswerfstange, so that the rotor passes into the effective range of the stator. Consequently, the rotor with the associated capping head can again be held by the stator alone and the ejection bar can be height-adjusted with the lifting magnet back to its working position.
  • Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen oder Teile davon bzw. die Gegenstände der Ansprüche 2 - 10 können mit dem Gegenstand des Anspruchs 11 bzw. mit den nachfolgenden Ausführungsformen kombiniert werden.The embodiments or parts thereof described above, or the objects of claims 2-10, can be combined with the subject matter of claim 11 or with the following embodiments.
  • Der Hubmagnet kann als Linearmotor ausgeführt sein. Der Hubmagnet kann eine Magnetspule und/oder einen Anker umfassen, insbesondere wobei der Anker ein ferromagnetisches Material oder einen Dauermagneten umfasst. Der Hubmagnet kann mit dem oberen Ende der Auswerfstange verbunden sein. Der Hubmagnet kann innerhalb des Reinraums angeordnet sein. Dadurch ist der Reinraum vor dem Eindringen von Verschmutzungen im Bereich des Hubmagneten geschützt. Alternativ kann der Hubmagnet auch außerhalb des Reinraums angeordnet sein, wobei die Auswerfstange, insbesondere am oberen Ende, durch eine Durchführung im Element zur Reinraumtrennung geführt ist. In einer weiteren Alternative kann die Magnetspule des Hubmagneten außerhalb des Reinraums angeordnet sein und der Anker innerhalb des Reinraums. Dadurch müssen die Drähte zum Anschluss der Magnetspule nicht durch Durchführungen im Element zur Reinraumtrennung geführt werden und andererseits wirken die Magnetkräfte der Magnetspule durch das Element zur Reinraumtrennung hindurch auf den Anker. Der Hubmagnet kann mit einer Regelung verbunden sein, die insbesondere die Motorregelung ist.The solenoid can be designed as a linear motor. The lifting magnet may comprise a magnetic coil and / or an armature, in particular wherein the armature comprises a ferromagnetic material or a permanent magnet. The solenoid may be connected to the upper end of the Auswerfstange. The solenoid can be arranged within the clean room. As a result, the clean room is protected from the ingress of dirt in the area of the lifting magnet. Alternatively, the solenoid can also be arranged outside of the clean room, wherein the Auswerfstange, in particular at the upper end, is guided by a passage in the element for clean room separation. In a further alternative, the solenoid of the solenoid may be located outside the clean room and the armature within the clean room. As a result, the wires for connecting the magnetic coil need not be guided through passages in the element for clean room separation and on the other hand, the magnetic forces of the magnetic coil through the clean room separation element act on the armature. The solenoid can be connected to a control, which is in particular the engine control.
  • Die Auswerfstange kann in einer Linearführung am Element zur Reinraumtrennung höhenbeweglich befestigt sein. Die Linearführung kann einen Anschlag umfassen, der die Bewegung der Auswerfstange nach unten begrenzt.The Auswerfstange can be mounted vertically movable in a linear guide on the element for clean room separation. The linear guide may include a stop that limits downward movement of the ejection bar.
  • Darüber hinaus stellt die Erfindung mit dem Anspruch 9 ein Verfahren zum Betreiben von Verschließern von Behälter, insbesondere von Flaschen bereit, wobei während eines Normalbetriebs jeweils bei einem Verschließer ein Stator eines Elektromotors ein Magnetfeld erzeugt, das durch eine Reinraumtrennung hindurch zur Bewegung eines Rotors wirkt und einen mit dem Rotor verbundenen Verschließkopf antreibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhenbewegung des Verschließkopfs bei einer Stromlosigkeit des Elektromotors bei einer unteren Position durch einen unteren mechanischen Anschlag begrenzt wird, der insbesondere als Referenzanschlag zur absoluten Ist-Positionserfassung des Verschließkopfs ausgebildet ist, wobei der untere mechanische Anschlag als festes oder lösbares Sicherungselement an einer Auswerfstange ausgebildet ist, und dass und nach einem Stromlosbetrieb bei den Verschließern simultan jeweils eine Bestromung des Stators so geregelt wird, dass der Verschließkopf aus der unteren Position in eine arbeitszyklusabhängige Arbeitsposition angehoben wird.In addition, the invention provides with claim 9 a method for operating closures of containers, in particular bottles, wherein during normal operation in each case at a capper, a stator of an electric motor generates a magnetic field which acts through a clean room separation for moving a rotor and drives a closing head connected to the rotor, characterized in that the height movement of the capping head is limited in a currentless position of the electric motor at a lower position by a lower mechanical stop, which is designed in particular as a reference stop for absolute actual position detection of the capping, the lower mechanical stop is designed as a fixed or releasable securing element on a Auswerfstange, and that and after a currentless operation in the cappers each time a current to the stator is controlled so that the capping of the lower position is raised in a work cycle-dependent working position.
  • Dadurch, dass das Magnetfeld des Stators durch eine Reinraumtrennung hindurch zur Bewegung des Rotors wirkt, können die Behälter besonders gut vor Verunreinigungen geschützt werden. Gleichzeitig kann die Antriebsübertragung des Magnetfelds in den Reinraum hinein besonders kompakt und damit kostengünstig ausgeführt werden. Dadurch, dass simultan jeweils die Bestromung des Stators für jeden Verschließer so geregelt wird, dass der Verschließkopf aus einer unteren Position in eine arbeitszyklusabhängige Arbeitsposition angehoben wird, können die Verschließer nach einem Stromausfall oder beim Anfahren der Maschine möglichst schnell in den Normalbetrieb übergehen. Dadurch werden entsprechend Kosten gespart.The fact that the magnetic field of the stator acts through a clean room separation through the movement of the rotor, the containers can be particularly well protected from contamination. At the same time, the drive transmission of the magnetic field into the clean room can be made particularly compact and thus cost-effective. Characterized in that simultaneously each of the energization of the stator for each capper is controlled so that the capping head is raised from a lower position to a working cycle-dependent working position, the capper after a power failure or when starting the machine as soon as possible go into normal operation. This saves costs accordingly.
  • Das Verfahren kann insbesondere mit einem zuvor beschriebenen Verschließer durchgeführt werden. In diesem Fall kann das Verfahren ein Bereitstellen eines zuvor beschriebenen Verschließers umfassen. Bei dem Verfahren kann eine Rundläufermaschine mehrere Verschließer umfassen, die sich entsprechend der Winkelposition der Rundläufermaschine an unterschiedlichen Punkten des Arbeitszyklus befinden. Der Arbeitszyklus kann das Aufnehmen eines Behälterverschlusses, das Verschließen eines Behälters mit dem Behälterverschluss und/oder das Auswerfen des Behälterverschlusses mit der Auswerfstange umfassen.The method can be carried out in particular with a previously described capper. In this case, the method may include providing a previously described capper. In the method, a rotary machine may include a plurality of closers that are at different points in the work cycle according to the angular position of the rotary machine. The duty cycle may include receiving a container closure, sealing a container with the container closure, and / or ejecting the container closure with the ejection rod.
  • Zur Regelung der Statorbestromung kann eine Ist-Position des Verschließkopfs mit einem Positionsgeber ermittelt und mit einer Soll-Position verglichen werden. Dadurch, dass die tatsächliche Ist-Position des Verschließkopfs ermittelt wird, kann eine entsprechend genaue Regelung der Verschließkopfposition erfolgen.To control the stator current, an actual position of the closing head can be determined with a position sensor and compared with a desired position. Due to the fact that the actual actual position of the capping head is determined, a correspondingly accurate regulation of the capping head position can take place.
  • Vor dem Anheben des Verschließkopfs kann dessen Absolutposition mittels eines unteren mechanischen Anschlags an der unteren Position ermittelt werden. Dadurch kann die absolute Position des Verschließkopfs innerhalb des Verschließers besonders genau ermittelt werden und dadurch der Verschließvorgang besonders genau erfolgen. Eine Regelung kann den Stator derart bestromen, dass der Verschließkopf gegen den unteren mechanischen Anschlag fährt und dabei der Strom des Stators einen Schwellwert überschreitet. Bei dem Schwellwert kann die Position des Verschließkopfs als die untere Position ermittelt werden.Before lifting the capping head, its absolute position can be determined by means of a lower mechanical stop at the lower position. As a result, the absolute position of the capping head within the capper can be determined particularly accurately and thus the closing process can be carried out particularly accurately. A control can energize the stator in such a way that the closing head moves against the lower mechanical stop and, in the process, the current of the stator exceeds a threshold value. At the threshold, the position of the capping head can be determined as the lower position.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Dabei zeigt:
  • Figur 1
    eine seitliche Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Verschließers bei einer unteren Position in einer Schnittdarstellung;
    Figur 2
    eine seitliche Darstellung der ersten Ausführungsform eines Verschließers aus Figur 1 bei einer oberen Position in einer Schnittdarstellung;
    Figur 3
    eine seitliche Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verschließers bei einer unteren Position in einer Schnittansicht; und
    Figur 4
    eine seitliche Darstellung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verschließers bei einer unteren Position in einer Schnittansicht.
    Further features and advantages of the invention will be explained below with reference to the embodiments illustrated in the figures. Showing:
    FIG. 1
    a side view of a first embodiment of a capper at a lower position in a sectional view;
    FIG. 2
    a side view of the first embodiment of a capper FIG. 1 at an upper position in a sectional view;
    FIG. 3
    a side view of an embodiment of the capper according to the invention at a lower position in a sectional view; and
    FIG. 4
    a side view of another embodiment of the capper according to the invention at a lower position in a sectional view.
  • Fig. 1 zeigt eine seitliche Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Verschließers 1 bei einer unteren Position in einer Schnittansicht. Zu sehen ist ein Elektromotor 5 mit einem Stator 7 und einem Rotor 6, wobei zwischen beiden ein Element zur Reinraumtrennung 9 ausgebildet ist. Der mit dem Rotor 6 verbundene Verschließkopf 4 wirkt dabei innerhalb eines Reinraums 3, um Behälter 2 mit einem Behälterverschluss 11 zu verschließen. Zu sehen ist auch eine Auswerfstange 8, die zum Auswurf von Behälterverschlüssen 11 dient, falls diese nicht auf einen Behälter geschraubt wurden (genauer in der Figurenbeschreibung für Fig. 2 beschrieben). Fig. 1 shows a side view of a first embodiment of a capper 1 at a lower position in a sectional view. An electric motor 5 with a stator 7 and a rotor 6 can be seen, wherein an element for clean room separation 9 is formed between the two. The closure head 4 connected to the rotor 6 acts within a clean room 3 in order to close container 2 with a container closure 11. Also visible is an ejection bar 8 which serves to eject container closures 11 if they have not been screwed onto a container (more precisely in the description of the figures for Fig. 2 described).
  • Mit dem Stator 7 des Elektromotors 5 wird durch das Element zur Reinraumtrennung 9 hindurch ein Magnetfeld erzeugt, das auf die Magnete 6b des Rotors 6 wirkt. Der Stator 7 umfasst dabei in Richtung der Achse A und in Umfangsrichtung jeweils mehrere Magnetspulen. Dadurch ist es möglich, ein derartiges Magnetfeld zu erzeugen, dass der Rotor 6 sowohl um die Achse A gedreht, als auch entlang der Achse A höhenverstellt werden kann (entsprechend der Pfeile). Durch das Element zur Reinraumtrennung 9 wird so der Reinraum 3 von der Umgebung 15 hermetisch abgetrennt.With the stator 7 of the electric motor 5, a magnetic field is generated by the clean room separation element 9, which acts on the magnets 6b of the rotor 6. The stator 7 comprises in the direction of the axis A and in the circumferential direction in each case a plurality of magnetic coils. This makes it possible to generate such a magnetic field that the rotor 6 can be rotated both about the axis A, as well as can be adjusted in height along the axis A (corresponding to the arrows). By the element for clean room separation 9 so the clean room 3 is hermetically separated from the environment 15.
  • Der Verschließkopf 4 ist hier mit dem Rotor 6 einteilig verbunden, kann alternativ jedoch auch mehrteilig ausgeführt sein. Im Aufnahmebereich 4c des Verschließkopfs 4 ist ein Behälterverschluss 11 zu sehen, der mit den Greiflippen 4a aufgenommen ist.The closing head 4 is here integrally connected to the rotor 6, but may alternatively be designed in several parts. In the receiving area 4c of the capping head 4, a container closure 11 can be seen, which is received with the gripping lips 4a.
  • Der Behälter 2 ist am Hals 2a und dem Kragen 2b in einem Aufnahmeelement 14 aufgenommen. Darin kann sich der Behälter 2 weder um die Achse A verdrehen, noch nach unten absenken.The container 2 is received in a receiving element 14 on the neck 2a and the collar 2b. In it, the container 2 can not rotate about the axis A, or lower down.
  • Der Stator 7 erzeugt im Normalbetrieb beim Verschließen ein derartiges Magnetfeld, dass sich der Rotor 6 des Elektromotors 5 in einer spiralförmigen Bewegung um die Achse A sowohl rechtsherum dreht als auch absenkt. Diese spiralförmige Bewegung entspricht der Steigung des Gewindes des Behälterverschlusses 11.The stator 7 generates in normal operation when closing such a magnetic field that the rotor 6 of the electric motor 5 rotates in a spiral movement about the axis A both clockwise and lowered. This spiral movement corresponds to the pitch of the thread of the container closure 11.
  • Figur 1 zeigt den Verschließkopf 4 in der unteren Position, bei dem der Behälterverschluss 11 gerade vollständig durch den Verschließkopf auf den Behälter 2 aufgebracht ist. Hierbei liegt die Dichtfläche des Behälterverschlusses 11 gerade bündig auf der Behältermündung des Behälters 2 an. Dadurch wird gleichzeitig das Ende des Gewindes im Behälterverschluss 11 erreicht. Alternativ oder zusätzlich kann ein Originalitätssiegel (Garantieband) des Verschlusses an einer dafür vorgesehenen Ausprägung der Behältermündung einrasten. Im nun folgenden Arbeitsschritt wird der Rotor 6 durch das Magnetfeld des Stators 7 wieder nach oben gezogen, wodurch der Behälterverschluss 11 aus dem Aufnahmebereich 4c des Verschließkopfs 4 herausgezogen wird. FIG. 1 shows the capping head 4 in the lower position, in which the container closure 11 is just completely applied to the container 2 through the capping head. Here, the sealing surface of the container closure 11 is flush with the container mouth of the container 2. As a result, the end of the thread in the container closure 11 is achieved at the same time. Alternatively or additionally, a tamper-evident seal (guarantee band) of the closure can engage in a designated form of the container mouth. In the following work step, the rotor 6 is pulled upwards again by the magnetic field of the stator 7, as a result of which the container closure 11 is pulled out of the receiving region 4c of the capping head 4.
  • Zu sehen ist, dass in der unteren Position das untere Ende des Stators 7c auf dem gleichen Höhenniveau liegt, wie das untere Ende 6c der Rotormagnete 6b. Hierdurch wird ermöglicht, dass die Magnetkräfte durch das Feld des Stators 7 in Richtung der Achse A so groß sind, dass einerseits der Behälterverschluss 11 vollständig auf den Behälter 2 aufgeschraubt und andererseits der Verschließkopf 4 nach oben vom Behälterverschluss 11 abgezogen werden kann. Hierdurch wird ein einfacher und effizienter Mechanismus bereitgestellt, um die Höhenbewegung des Verschließkopfs 4 an der unteren Position zu begrenzen.It can be seen that in the lower position, the lower end of the stator 7c is at the same height level as the lower end 6c of the rotor magnets 6b. This makes it possible that the magnetic forces through the field of the stator 7 in the direction of the axis A are so great that on the one hand the container closure 11 completely screwed onto the container 2 and on the other hand the capping head 4 can be pulled off the container closure 11 upwards. Thereby, a simple and efficient mechanism is provided to limit the height movement of the capping head 4 at the lower position.
  • Darüber hinaus ist der Rotor 6 mit einem Positionsgeber verbunden, der sowohl die Position des Rotors 6 in der Höhe entlang der Achse A ermittelt, als auch die Winkelposition des Verschließkopfs 4 um die Achse A. Sowohl die Höhenposition als auch die Winkelposition des Verschließkopfs 4 werden an eine Motorregelung weitergegeben, die dann entsprechend der gewünschten Soll-Position des Verschließkopfs 4 den Stator 7 bestromt. Dadurch ist eine einfache und genaue Regelung der Bewegungskurve des Verschließkopfs 4 möglich.In addition, the rotor 6 is connected to a position sensor, which determines both the position of the rotor 6 in height along the axis A, and the angular position of the Verschließkopfs 4 about the axis A. Both the height position and the angular position of the Verschließkopfs 4 passed to a motor control, which then energized according to the desired position of the Verschließkopfs 4 the stator 7. As a result, a simple and accurate control of the movement curve of the capping head 4 is possible.
  • Figur 2 zeigt eine seitliche Darstellung der ersten Ausführungsform des Verschließers 1 aus Figur 1 bei einer oberen Position in einer Schnittansicht. Zu sehen ist, wie der Behälterverschluss 11 aus dem Verschließkopf 4 ausgeworfen wird. FIG. 2 shows a side view of the first embodiment of the capper 1 from FIG. 1 at an upper position in a sectional view. It can be seen how the container closure 11 is ejected from the capping head 4.
  • Beispielsweise erfolgt dies, falls sich beim Verschließen kein Behälter 2 in dem Aufnahmeelement 14 befindet. Dadurch kann der Behälterverschluss 11 nicht auf einen Behälter aufgeschraubt werden und verbleibt folglich im Verschließkopf 4. Dies kann bei der Aufnahme eines weiteren Behälterverschlusses 11 beim anschließenden Arbeitszyklus zu einer Kollision von zwei Behälterverschlüssen 11 führen.For example, this is done if there is no container 2 in the receiving element 14 when closing. As a result, the container closure 11 can not be screwed onto a container and consequently remains in the closure head 4. This can lead to a collision of two container closures 11 during the reception of a further container closure 11 during the subsequent working cycle.
  • Um dies zu verhindern wird der Verschließkopf 4 durch den Rotor 6 und eine entsprechende Bestromung des Stators 7 in die obere Position nach oben gezogen. Dadurch ragt das untere Ende 8b der Auswerfstange 8 so weit in den Aufnahmebereich 4c des Verschließkopfs 4 hinein, dass der verbliebene Behälterverschluss 11 aus den Greiflippen 4a und dem Aufnahmebereich 4c herausgedrückt wird. Der Behälterverschluss 11 kann anschließend in eine Auffangvorrichtung fallen (hier nicht gezeigt).To prevent this, the closing head 4 is pulled upwards by the rotor 6 and a corresponding energization of the stator 7 in the upper position. As a result, the lower end 8b of the ejection rod 8 protrudes so far into the receiving region 4c of the capping head 4 that the remaining container closure 11 is pushed out of the gripping lips 4a and the receiving region 4c. The container closure 11 can then fall into a collecting device (not shown here).
  • Am oberen Ende 8a ist die Auswerfstange 8 über ein Schraubgewinde mit der Aufnahme 12 am topfförmigen Element zur Reinraumtrennung 9 verbunden. Dadurch wird ein kompakter und stabiler Anschluss der Auswerfstange 8 an das Element zur Reinraumtrennung 9 gewährleistet.At the upper end 8 a, the Auswerfstange 8 is connected via a screw thread with the receptacle 12 on the cup-shaped element for clean room separation 9. This ensures a compact and stable connection of the Auswerfstange 8 to the element for clean room separation 9.
  • In der oberen Position ist der Stator 7 in der Höhe so ausgebildet, dass sein oberes Ende 7d auf dem gleichen Höhenniveau liegt, wie das obere Ende 6d der Rotormagnete 6b. Dadurch ist gewährleistet, dass der Stator 7 ein ausreichend starkes Magnetfeld in Richtung der Achse A nach oben auf den Rotor 6 ausübt, so dass der Behälterverschluss 11 aus den Dichtlippen 4a hinausgedrückt werden kann.In the upper position, the stator 7 is formed in height so that its upper end 7d is at the same height level as the upper end 6d of the rotor magnets 6b. This ensures that the stator 7 exerts a sufficiently strong magnetic field in the direction of the axis A upwards on the rotor 6, so that the container closure 11 can be pushed out of the sealing lips 4a.
  • Figur 3 zeigt in einer seitlichen Darstellung eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verschließers 1 bei einer unteren Position in einer Schnittansicht. Zu sehen ist, dass hier die untere Position nicht durch das vollständige Aufschrauben des Behälterverschlusses auf einen Behälter definiert ist, sondern durch einen unteren mechanischen Anschlag, der als Sicherungselement 10 ausgebildet ist. FIG. 3 shows a side view of an embodiment of the capper 1 according to the invention at a lower position in a sectional view. It can be seen that here the lower position is not defined by the complete screwing of the container closure on a container, but by a lower mechanical stop, which is designed as a securing element 10.
  • Zu sehen ist, dass die Auswerfstange 8 am unteren Ende 8b ein Sicherungselement 10 aufweist. Dieses Sicherungselement 10 hat an der Oberseite eine konische Fläche 10a, die mit einer entsprechenden Gegenfläche 4b in dem Verschließer 4 korrespondiert. Diese konische Fläche 10a weist einen größeren Außendurchmesser D auf, als die zylindrische Bohrung mit dem Durchmesser d in dem Rotor 6 und dem Verschließer 4. Dadurch wirkt das Sicherungselement 10 mit seiner konischen Fläche 10a als unterer mechanischer Anschlag für den Verschließer 4. Selbst bei einer Stromlosigkeit des Stators 7 kann also der Verschließer 4 mit dem Rotor 6 nicht über die dargestellte Position nach unten hinausrutschen.It can be seen that the ejection rod 8 has a securing element 10 at the lower end 8b. This securing element 10 has on the upper side a conical surface 10 a, which corresponds to a corresponding mating surface 4 b in the capper 4. This conical surface 10a has a larger outer diameter D, as the cylindrical bore with the diameter d in the rotor 6 and the capper 4. Thus, the securing element 10 acts with its conical surface 10a as a lower mechanical stop for the capper 4. Even in a Without current of the stator 7, therefore, the capper 4 with the rotor 6 can not slip over the position shown down.
  • Zu sehen ist ebenfalls, dass der Stator 7 am unteren Ende in einen Hauptstator 7a und einen Hilfsmagneten 7b unterteilt ist. Der Hauptstator 7a ist dabei in Umfangsrichtung und längs der Achse A jeweils mit mehreren Elektromagneten versehen, so dass der Rotor 6 und damit der Verschließkopf 4 sowohl eine Höhenbewegung in Richtung der Achse ausführen kann, als auch eine Drehbewegung um die Achse A. Damit nun der Hauptstator 7a besonders einfach aufgebaut werden kann, umfasst der Stator 7 den Hilfsmagneten 7b. Zu sehen ist, dass in der unteren Position am unteren mechanischen Anschlag die Rotormagnete 6b über den Hauptstator 7a nach unten hinausragen. In dieser Position ist es notwendig, dass nach einer erneuten Bestromung des Stators 7 der Verschließer 4 wieder in eine untere Arbeitsposition angehoben wird. Dementsprechend erzeugt der Hilfsmagnet 7b ein Magnetfeld in Richtung der Achse A, das den Rotor 6 soweit anhebt, dass er anschließend alleine mit den Magnetkräften des Hauptstators 7a an der unteren Arbeitsposition gehalten werden kann.It can also be seen that the stator 7 is divided at the lower end into a main stator 7a and an auxiliary magnet 7b. The main stator 7a is in the circumferential direction and along the axis A each provided with a plurality of electromagnets, so that the rotor 6 and thus the capping head 4 can perform both a height movement in the direction of the axis, as well as a rotational movement about the axis A. Thus now the Main stator 7a can be built particularly simple, the stator 7 comprises the auxiliary magnet 7b. It can be seen that in the lower position at the lower mechanical stop, the rotor magnets 6b project beyond the main stator 7a downwards. In this position, it is necessary that after a renewed energization of the stator 7, the capper 4 is raised again to a lower working position. Accordingly, the auxiliary magnet 7b generates a magnetic field in the direction of the axis A, which raises the rotor 6 so far that it can then be held alone with the magnetic forces of the main stator 7a at the lower working position.
  • Der Hilfsmagnet 7b ist dabei im Wesentlichen als Spule um die Achse A ausgebildet. Dadurch wird ein besonders einfacher Aufbau des Stators 7 erzielt.The auxiliary magnet 7b is formed substantially as a coil about the axis A. As a result, a particularly simple construction of the stator 7 is achieved.
  • Alternativ kann der Stator 7, wie in Figur 1 und 2 gezeigt, auch als durchgehender Stator ausgebildet sein, so dass dessen unteres Ende dasselbe Höhenniveau aufweist wie das untere Ende der in Fig. 3 gezeigten Rotormagnete 6b.Alternatively, the stator 7, as in FIG. 1 and 2 also be formed as a continuous stator, so that its lower end has the same height level as the lower end of in Fig. 3 shown rotor magnets 6b.
  • Zum Auswerfen eines Behälterverschlusses wird der Rotor 6 durch den Stator 7 genau wie bei dem ersten Verschließer in Fig. 2 so weit nach oben gezogen, dass die Stirnfläche 10b des Sicherungselements 10 in den Aufnahmebereich des Verschließkopfs 4 hineinragt. Dadurch wird ein steckengebliebener Behälterverschluss nach unten ausgeworfen (hier nicht dargestellt). Auch der Verschließer 1 in Figur 3 weist entsprechend der Figurenbeschreibung zu Figur 1 und 2 einen Positionsgeber auf, der die Höhenposition und die Winkelposition des Verschließkopfs 4 ermittelt und an eine Motorregelung übermittelt. Dadurch wird der Hilfsmagnet 7b und der Hauptstator 7a von der Motorregelung so bestromt, dass die gewünschte Bewegung des Verschließkopfs 4 ausgeführt wird.For ejecting a container closure, the rotor 6 through the stator 7 as in the first capper in Fig. 2 pulled so far up that the end face 10 b of the securing element 10 protrudes into the receiving region of the Verschließkopfs 4. As a result, a stuck container closure is ejected downwards (not shown here). Also the capper 1 in FIG. 3 indicates according to the description of the figures FIG. 1 and 2 a position sensor, which determines the height position and the angular position of the Verschließkopfs 4 and transmitted to a motor control. As a result, the auxiliary magnet 7b and the main stator 7a are energized by the motor control so that the desired movement of the capping head 4 is carried out.
  • Figur 4 zeigt in einer seitlichen Darstellung eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verschließers 1 bei einer unteren Position in einer Schnittansicht. Dabei ist die dritte Ausführungsform identisch mit der in Figur 3 gezeigten zweiten Ausführungsform, bis auf dass der Verschließkopf 4 bzw. der Rotor 6 aus der unteren Position nicht mit dem Hilfsmagneten 7b in die untere Arbeitsposition angehoben wird, sondern mittels des Hubmagneten 13 und der damit verbundenen höhenverstellbaren Auswerfstange 8 (nachfolgend beschrieben). Die in der Figur 3 bezüglich des Hauptstators 7a beschriebenen Merkmale beziehen sich in der Figur 4 auf den Stator 7. FIG. 4 shows a side view of another embodiment of the capper 1 according to the invention in a lower position in a sectional view. Here, the third embodiment is identical to that in FIG FIG. 3 shown second embodiment, except that the closing head 4 and the rotor 6 is raised from the lower position not with the auxiliary magnet 7b in the lower working position, but by means of the solenoid 13 and the associated height-adjustable Auswerfstange 8 (described below). The in the FIG. 3 with respect to the main stator 7a described in the FIG. 4 on the stator 7.
  • Der Verschließkopf 4 ist zwischen einer unteren Position und einer oberen Position höhenbeweglich. Wie in der Figur 4 zu sehen ist, wird der Verschließkopf 4 an der unteren Position in seiner Bewegung durch das lösbare Sicherungselement 10 nach unten begrenzt und liegt mit der Gegenfläche 4b auf der konischen Fläche 10a auf. Beispielsweise ist in dieser Position der Stator 7 nach einem Stromausfall stromlos.The capping head 4 is vertically movable between a lower position and an upper position. Like in the FIG. 4 can be seen, the capping head 4 is limited at the lower position in its movement by the releasable securing element 10 down and rests with the mating surface 4b on the conical surface 10a. For example, in this position, the stator 7 is de-energized after a power failure.
  • Beim Anfahren des Verschließers 1 wird nun die Auswerfstange 8 und damit das Sicherungselement 10 durch den Hubmagneten 13 entlang der Pfeile nach oben in der Höhe verstellt. Dadurch bewegt sich der Verschließkopf 4 und der damit verbundene Rotor 6 soweit nach oben, dass die Magnete 6b des Rotors 6 wieder in den Wirkbereich des Stators 7 gelangen. Anschließend wird der Stator 7 so bestromt, dass der Verschließkopf 4 und der Rotor 6 in ihrer vorgesehenen Arbeitsposition gehalten werden können. Die Auswerfstange 8 wird anschließend wieder nach unten zum Auswerfen von Behälterverschlüssen verfahren.When starting the capper 1 is now the Auswerfstange 8 and thus the fuse element 10 adjusted by the solenoid 13 along the arrows up in height. As a result, the closing head 4 and the rotor 6 connected to it move upward so far that the magnets 6b of the rotor 6 again reach the effective range of the stator 7. Subsequently, the stator 7 is energized so that the closing head 4 and the rotor 6 can be kept in their intended working position. The Auswerfstange 8 is then moved back down to eject container closures.
  • Der gesamte Ablauf wird durch eine Motorregelung (hier nicht dargestellt) geregelt. Diese steuert sowohl die Bestromung des Hubmagneten 13 als auch des Motor 5.The entire process is regulated by a motor control (not shown here). This controls both the energization of the solenoid 13 and the engine. 5
  • Von den Verschließern 1 der Figuren 1 - 4 sind jeweils mehrere an einer Rundläufermaschine angeordnet. Der Verschließkopf 4 des jeweiligen Verschließers 1 befindet sich dabei entsprechend der Winkelposition der Rundläufermaschine an einer entsprechenden Höhen- und Winkelposition. Nach einer Stromlosigkeit der gesamten Rundläufermaschine werden zunächst gleichzeitig die Verschließköpfe 4 von der unteren Position in die jeweiligen arbeitszyklusabhängigen Dreh- und Höhenpositionen bewegt, welche durch eine Winkelposition des jeweiligen Verschließers 1 an der Rundläufermaschine definiert sind.From the sealers 1 of the Figures 1 - 4 each are several arranged on a rotary machine. The capping head 4 of the respective capper 1 is located in accordance with the angular position of the rotary machine at a corresponding height and angular position. After a power loss of the entire rotary machine, the Verschließköpfe 4 are first moved simultaneously from the lower position in the respective work cycle-dependent rotational and vertical positions, which are defined by an angular position of the respective capper 1 on the rotary machine.
  • Dabei wird beim Anheben der Verschließköpfe 4 jeweils die Soll-Position mit der Ist-Position verglichen. Die Ist-Position wird durch die Positionsgeber in den jeweiligen Verschließern 1 ermittelt.In this case, when lifting the Verschließköpfe 4 respectively the desired position compared with the actual position. The actual position is determined by the position sensor in the respective capper 1.
  • Darüber hinaus ist es bei dem Verschließer 1 aus der Figur 3 bzw. 4 möglich die absolute Position des Verschließkopfs 4 in Bezug auf seine Höhenlage über den unteren mechanischen Anschlag zu ermitteln, der als Sicherungselement 10 ausgebildet ist. Hierbei ist der untere mechanische Anschlag als Referenzanschlag ausgebildet. Bei der Bestimmung der Absolutposition wird der Verschließkopf 4 durch den Rotor 6 so weit nach unten verfahren, bis die konische Fläche 10a des Sicherungselements 10 an der entsprechenden Gegenfläche 4b des Verschließkopfs 4 anliegt. Dadurch, dass die Bewegung mechanisch vom unteren mechanischen Anschlag blockiert ist, überschreiten die Ströme im Stator 7 vordefinierte Schwellwerte, über die dann die untere Position von der Motorregelung erkannt wird. Folglich ist also nun die absolute Position des Verschließkopfs 4 bekannt. Bei einer derartigen Ermittlung der Absolutposition des Verschließkopfs 4 kann der Positionsgeber zur Höhenermittlung ein relativer Positionsgeber sein und damit einfacher auch aufgebaut sein.Moreover, it is in the capper 1 from the FIG. 3 or 4 possible to determine the absolute position of the Verschließkopfs 4 with respect to its altitude on the lower mechanical stop, which is designed as a securing element 10. Here, the lower mechanical stop is designed as a reference stop. When determining the absolute position of the capping head 4 is moved by the rotor 6 so far down until the conical surface 10a of the securing element 10 bears against the corresponding mating surface 4b of the closing head 4. Because the movement is mechanically blocked by the lower mechanical stop, the currents in the stator 7 exceed predefined threshold values, via which the lower position is then detected by the motor control. Consequently, therefore, the absolute position of the capping head 4 is now known. In such a determination of the absolute position of the Verschließkopfs 4, the position sensor for height determination can be a relative position sensor and thus easier to be constructed.
  • Bei der Ausführungsform von der Figur 4 kann der Referenzanschlag durch den Hubmagneten 13 auch nach oben höhenverstellt werden um dort die absolute Position des Verschließkopfs 4 zu bestimmen.In the embodiment of the FIG. 4 the reference stop can also be adjusted in height by the lifting magnet 13 to determine the absolute position of the closing head 4 there.
  • Es versteht sich, dass in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen Merkmale nicht auf diese speziellen Kombinationen beschränkt sind und in beliebigen anderen Kombinationen möglich sind, ohne den durch die nachfolgenden Ansprüche definierten Erfindungsrahmen zu verlassen.It should be understood that in the embodiments described above, features are not limited to these specific combinations and are possible in any other combinations without departing from the scope of the invention as defined by the following claims.

Claims (11)

  1. Verschließer (1) für Behälter (2), insbesondere Flaschen, mit
    einem in einem Reinraum (3) wirkenden Verschließkopf (4),
    einer Auswerfstange (8) zum Auswerfen von Behälterverschlüssen (11) aus dem Verschließkopf (4), und
    mit einem Elektromotor (5) mit mindestens einem Rotor (6) und mindestens einem Stator (7),
    wobei der Verschließkopf (4) mit dem Rotor (6) verbunden ist und zwischen dem Rotor (6) und dem Stator (7) ein Element zur Reinraumtrennung (9) ausgebildet ist,
    wobei der Verschließkopf (4) zwischen einer unteren Position und einer oberen Position höhenbeweglich ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Stator (7) in der Höhe derart ausgebildet ist, dass die Magnetkräfte zwischen dem Stator (7) und dem Rotor (6) sowohl in der unteren Position als auch in der oberen Position wirken, und
    dass die Höhenbewegung des Verschließkopfs (4) bei einer Stromlosigkeit des Elektromotors (5) bei der unteren Position durch einen unteren mechanischen Anschlag begrenzt ist, der insbesondere als Referenzanschlag zur absoluten Ist-Positionserfassung des Verschließkopfs (4) ausgebildet ist, wobei der untere mechanische Anschlag als festes oder lösbares Sicherungselement (10) an der Auswerfstange (8) ausgebildet ist.
  2. Verschließer (1) nach Anspruch 1, wobei bei der oberen Position die Auswerfstange (8) in einen Aufnahmebereich (4c) des Verschließkopfs (4) hineinragt und der Behälterverschluss (11) ausgeworfen wird.
  3. Verschließer (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei bei der unteren Position der Behälterverschluss (11) durch den Verschließkopf (4) vollständig auf den Behälter (2) aufgebracht ist.
  4. Verschließer (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 1 - 3, wobei das Sicherungselement (10) eine plane, konische und/oder sphärische Fläche (10a) als unteren mechanischen Anschlag umfasst, die insbesondere einen größeren Außendurchmesser (D) aufweist als die Auswerfstange (8), und
    wobei der Verschließkopf (4) oder der Rotor (6) eine entsprechende Gegenfläche (4b) umfasst.
  5. Verschließer (1) nach Anspruch 4, wobei das Sicherungselement (10) mit einem unteren Ende (8b) der Auswerfstange (8) verbunden ist, insbesondere wobei eine Stirnfläche (10b) des Sicherungselements (10) zum Auswurf von Behälterverschlüssen (11) ausgebildet ist.
  6. Verschließer (1) nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Stator (7) einen Hauptstator (7a) und einen Hilfsmagneten (7b) umfasst, insbesondere wobei der Hilfsmagnet (7b) dazu ausgebildet ist, den Rotor (6) aus der unteren Position in den Wirkbereich des Hauptstators (7a) anzuheben.
  7. Verschließer (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 1 - 6, wobei der Verschließkopf (4) und/oder der Rotor (6) mit mindestens einem Positionsgeber zur Ist-Positionserfassung des Verschließkopfs (4) verbunden ist, insbesondere wobei der Positionsgeber ein Winkel- und/oder Lineargeber ist.
  8. Verschließer (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 1 - 7, wobei der Stator (7) und der Positionsgeber mit einer Motorregelung zur Positionsregelung des Rotors (6) verbunden ist.
  9. Verfahren zum Betreiben von Verschließern (1) für Behälter (2), insbesondere von Flaschen, wobei während eines Normalbetriebs jeweils bei einem Verschließer (1) ein Stator (7) eines Elektromotors (5) ein Magnetfeld erzeugt, das durch eine Reinraumtrennung (9) hindurch zur Bewegung eines Rotors (6) wirkt und einen mit dem Rotor (6) verbundenen Verschließkopf (4) antreibt,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Höhenbewegung des Verschließkopfs (4) bei einer Stromlosigkeit des Elektromotors (5) bei einer unteren Position durch einen unteren mechanischen Anschlag begrenzt wird, der insbesondere als Referenzanschlag zur absoluten Ist-Positionserfassung des Verschließkopfs (4) ausgebildet ist, wobei der untere mechanische Anschlag als festes oder lösbares Sicherungselement (10) an einer Auswerfstange (8) ausgebildet ist, und
    dass nach einem Stromlosbetrieb bei den Verschließern (1) simultan jeweils eine Bestromung des Stators (7) so geregelt wird, dass der Verschließkopf (4) aus der unteren Position in eine arbeitszyklusabhängige Arbeitsposition angehoben wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei zur Regelung der Statorbestromung eine Ist-Position des Verschließkopfs (4) mit einem Positionsgeber ermittelt und mit einer Soll-Position verglichen wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei vor dem Anheben des Verschließkopfs (4) dessen Absolutposition mittels des unteren mechanischen Anschlags an der unteren Position ermittelt wird.
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