EP3452379B1

EP3452379B1 - Etikettiermaschine für behälter

Info

Publication number: EP3452379B1
Application number: EP17705409.5A
Authority: EP
Inventors: Stefan Richter; Georg Gertlowski
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2016-05-06
Filing date: 2017-02-16
Publication date: 2021-03-24
Anticipated expiration: 2037-02-16
Also published as: DE102016207824A1; EP3452379A1; WO2017190858A1; CN210083752U

Description

Die Erfindung betrifft eine Etikettiermaschine für Behälter gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 und wie bekannt aus DE 42 38 189 A1 und einen Maschinenblock mit der erfindungsgemäßen Etikettiermaschine.
Bekanntermaßen lassen sich Behälter, wie beispielsweise Getränkeflaschen, etikettieren, indem Etiketten aus einem stationären Etikettenmagazin mittels nach außen gekrümmter Paletten entnommen werden, die auf einem Karussell umlaufend und bezüglich der Krümmung der Paletten exzentrisch schwenkbar an dem Karussell gelagert sind. Die Etiketten werden beim Umlaufen am Karussell gegen eine Leimwalze zum Beleimen der Etiketten geführt und an einen Transferzylinder zur Übergabe der Etiketten an die Behälter übergeben. Die Paletten müssen daher an den jeweiligen Stationen zur Etikettenentnahme, zum Beleimen und zur Übergabe in der Regel geeignete Schwenkbewegungen ausführen.
Zur verbesserten Steuerung derartiger Schwenkbewegungen schlagen die DE 19 851 631 A1 und die DE 29 716 464 U1 vor, die Paletten individuell mittels Servomotoren anzutreiben. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass ein derartiger individueller Antrieb der Paletten aufgrund der unterschiedlichen Schwenkbewegungen an den einzelnen Stationen zur Entnahme der Etiketten, zum Beleimen der Etiketten und zur Weitergabe der Etiketten sowie aufgrund der vergleichsweise hohen mechanischen Widerstände beim Beleimen der Etiketten an Leimwalzen vergleichsweise drehmomentstarke und langsam arbeitende Antriebsmotoren nötig sind. Die geforderten Schwenkbewegungen lassen sich dann nicht mit der nötigen Geschwindigkeit für die in Getränkeabfüllanlagen benötigten Maschinenleistungen durchführen.
Problematisch ist zudem, dass herkömmliche Paletten bei der Entnahme von Etiketten aus Magazinen nicht ideal an diesen abrollen, sondern beim Abrollen in die Magazine eintauchen. Dies verursacht unerwünschte Oszillationsbewegungen des im Magazin bereitgehaltenen Etikettenstapels. Zudem sind die Abmessungen und Schwenkbereiche der Paletten auf üblichen Karussellen aufgrund der Massenträgheit auch bei Verwendung individueller Antriebsmotoren bislang auf unerwünschte Weise eingeschränkt. Es wäre jedoch wünschenswert, auch größere Etiketten bei unveränderter Maschinenteilung verarbeiten zu können.
Es besteht daher Bedarf für verbesserte Etikettiermaschinen, mit denen sich wenigstens eines der voranstehend genannten Probleme beseitigen oder zumindest abmildern lässt.
Die gestellte Aufgabe wird mit einer Etikettiermaschine nach Anspruch 1 gelöst. Demnach dient diese zur Etikettierung von Behältern, wie beispielsweise Flaschen, Dosen oder Bechern für Getränke oder anderweitige, insbesondere flüssige Produkte.
Die Etikettiermaschine umfasst ein Transportmittel für die Behälter, wenigstens ein Magazin für Etiketten und ein insbesondere direkt angetriebenes Karussell mit daran umlaufenden Paletten zur Entnahme der Etiketten aus dem Magazin und zur Übergabe derselben an die Behälter. Dabei ist jeder Palette ein individueller elektromotorischer Antrieb zum separaten Schwenken der Palette zugeordnet. Ferner ist eine programmierbare Steuerung für die individuellen Antriebe vorhanden, wobei die Steuerung zum Erzeugen unterschiedlicher Schwenkbewegungen der Paletten am Magazin und an den Behältern ausgebildet ist.
Eine direkte Übergabe der Etiketten von den Paletten an den Behältern erleichtert die Anpassung der Schwenkbewegung bei der Übergabe der Behälter im Vergleich zu einer Übergabe an sich kontinuierlich drehende Transferzylinder oder dergleichen. Beispielsweise können sich die Transportbewegung der Behälter und die Schwenkbewegung der Paletten ergänzen. Zudem kann die Transportbewegung der Behälter zu diesem durch Drehung der Behälter um sich selbst überlagert werden.
Die unterschiedlichen Schwenkbewegungen der Palette können zur Optimierung der jeweiligen Relativbewegung am Magazin und an den Behältern auch für unterschiedliche Etikettentypen und Etikettengrößen mittels zugeordneter Steuerprogramme separat angepasst werden.
Vorzugsweise sind die individuellen Antriebe als Direktantriebe für die Paletten ausgebildet. Dies ermöglicht ein besonders spielarmes und damit präzises Schwenken der Paletten. Zudem entfallen unerwünschte Trägheitsmomente durch zwischengeschaltete Getriebe oder dergleichen. Daher sind vergleichsweise schnelle Schwenkbewegungen möglich.
Die individuellen Antriebe haben insbesondere integrierte Drehwertgeber, die vorzugsweise als Hall-Effekt-Sensoren ausgebildet sind. Dies ermöglicht eine präzise und verschleißfreie Servo-Steuerung der Antriebsmotoren.
Vorzugsweise umfasst das Karussell eine obere und eine untere Lagerplatte zum Befestigen und Lagern der individuellen Antriebe. Außerdem sind die Antriebe dann zwischen den Lagerplatten angeordnet und dort mit den Paletten verbunden. Dadurch lässt sich ein besonders flaches und leichtes Karussell bereitstellen. Die Paletten können dann beispielsweise mittels eines mittigen Verbindungsarms oder direkt mit den zugeordneten individuellen Antrieben verbunden werden. Folglich können zusätzliche Trägheitsmomente aufgrund von Verbindungselementen zwischen den Paletten und den zugeordneten Antrieben minimiert werden.
Vorzugsweise umfassen die individuellen Antriebe jeweils einen oberen und einen unteren Motor, deren Rotoren innenliegend ausgebildet und sowohl miteinander als auch mit der zugeordneten Palette drehfest verbunden sind. Die Statoren der Motoren können dann insbesondere in der oberen und unteren Lagerplatte platzsparend und auf konstruktiv einfache Weise befestigt werden. Die Verbindung der Paletten mit den Rotoren erfolgt dann vorzugsweise zwischen den Statoren des oberen und unteren Motors auf besonders platzsparende Weise und mit vergleichsweise geringem Trägheitsmoment.
Bei einer weiteren günstigen Ausführungsform umfassen die individuellen Antriebe jeweils einen Motor mit außenliegendem Rotor, der mit der zugeordneten Palette drehfest verbunden ist. Dies vereinfacht die Befestigung des Motors in einem zentralen axialen Bereich des Motors und ermöglicht eine einfache Durchführung von elektrischen und/oder pneumatischen Leitungen durch den zentralen Bereich.
Vorzugsweise sind die individuellen Antriebe als gehäuselose Motoren und die Lagerplatten als wenigstens stirnseitige Gehäuse für die gehäuselosen Motoren ausgebildet. Dadurch kann Material und Platz eingespart werden.
Gehäuselose Motoren haben beispielsweise einen Stator mit einer gekapselten Wicklung und einen zugeordneten Rotor mit Permanentmagneten. Der gehäuselose Motor hat dann kein eigenständiges Gehäuse, das den Stator und den Rotor umschließt und/oder ein Lager für eine Abtriebswelle oder dergleichen umfasst. Insbesondere sind die Rotoren und Statoren voneinander lösbare Bauteile. Die Statoren sind vorzugsweise direkt in den Lagerplatten befestigt und von den Lagerplatten zumindest abschnittsweise umschlossen. Die Rotoren sind an den Lagerplatten mittels zusätzlicher Wälzlager oder dergleichen gelagert. Die gehäuselosen Motoren können auch als nichtselbsttragende Antriebe verstanden werden.
Vorzugsweise verlaufen durch die individuellen Antriebe zentrale und insbesondere bezüglich des Karussells stationäre Ansaugkanäle zum Verbinden der Paletten mit einem pneumatischen Drehverteiler. Die Ansaugkanäle können daher auch als Kanäle zum Führen kühlender Luftströme verwendet werden. Dadurch können die individuellen Antriebe von innen her luftgekühlt werden. Geeignete Luftströmungen lassen sich sowohl durch Unterdruck als auch durch Überdruck erzeugen. Alternativ oder ergänzend könnten die individuellen Antriebe auch mittels Wasser gekühlt werden.
Vorzugsweise sind die Paletten als Vakuumpaletten mit elastisch nachgiebigen und/oder austauschbaren und/oder von Saugnäpfen eingefassten Ansaugkissen für die Etiketten ausgebildet. Die Ansaugkissen sind dann derart porös oder mit Kanälen ausgebildet, dass sich durch sie ein zum Halten der Etiketten geeignetes Vakuum an den Etiketten anlegen lässt.
Unter einem nachgiebigen Ansaugkissen ist zu verstehen, dass dieses bei der Entnahme der Etiketten am Magazin und/oder bei der Übergabe der Etiketten an die Behälter nachgibt, um radiale Kräfte an der Palette beim Abrollen der Paletten am Magazin und/oder an den Behältern zu reduzieren und/oder ein Eintauchen der Palette in das Magazin zumindest teilweise zu kompensieren.
Unter austauschbaren Ansaugkissen ist zu verstehen, dass diese ohne Demontage der Palette beispielsweise gegen ein Ansaugkissen mit anderer Nachgiebigkeit und/oder anderen Abmessungen ausgetauscht werden kann, insbesondere werkzeuglos.
Unter einem Einfassen der Ansaugkissen mit Saugnäpfen ist zu verstehen, dass die Ansaugkissen zumindest auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten von Saugnäpfen umgeben sind. Dadurch lassen sich die Etiketten besonders zuverlässig aus den Magazinen entnehmen.
Die Vakuumversorgung der einzelnen Paletten wird bei der Übergabe der Etiketten an die Behälter vorzugsweise unterbrochen und/oder durch eine Druckluftversorgung ersetzt. Zu diesem Zweck werden die zugehörigen Vakuumleitungen kurzzeitig mit Druckluft oder dergleichen Druckgasen beaufschlagt.
Die Auflagekissen bestehen beispielsweise aus einem Schwamm, einem gesinterten Material oder einem im Rapid-Prototype-Druckverfahren hergestellten Werkstoff. Alternativ wäre es auch denkbar, die Paletten insgesamt schnell auswechselbar und aus einem für Vakuum durchlässigen Material herzustellen. Beispielsweise könnten die Paletten insgesamt aus einem gesinterten Material mit Vakuumkanälen und/oder aus einem im Rapid-Prototype-Druckverfahren hergestellten Werkstoff bestehen.
Vorzugsweise umfassen die Paletten konvexe, also im Arbeitsbetrieb nach außen hin gekrümmte Auflageflächen, deren Krümmungsradius wenigstens 100 mm beträgt und die bei radialer Ausrichtung tangential entlang eines Teilkreises mit einem Radius von wenigstens 300 mm angeordnet sind. Ferner umfassen die Paletten dann Schwenkachsen, die bezüglich der Krümmungsmittelpunkte der Auflageflächen eine radiale Exzentrizität von wenigstens 35 mm nach außen hin aufweisen. Mit diesen Abmessungen lassen sich auch Etiketten mit einer Länge von mehr als 150 mm verarbeiten. Insbesondere können dann auch Etiketten mit einer Länge von wenigstens 250 mm verarbeitet werden. Die voranstehend genannten Abmessungen werden durch die platzsparende Bauweise der Etikettiermaschine gemäß wenigstens einer der voranstehend beschriebenen Ausführungsformen ermöglicht.
Vorzugsweise ist das Transportmittel ein kontinuierlich drehbarer Behältertisch. Dieser eignet sich in besonderem Maße für die in Abfüllanlagen benötigten Maschinenleistungen. Insbesondere sind an dem drehbaren Behältertisch dann umfänglich gleichmäßig verteilt Drehteller oder dergleichen drehbare Halterungen für die Behälter zur Drehung der Behälter um sich selbst ausgebildet. Dadurch lässt sich die Übergabe der Etiketten von den Paletten an die Behälter zusätzlich optimieren. Beispielsweise können die Behälter in geeigneter Weise während des kontinuierlichen Transports um sich selbst gedreht werden, um eine geeignete Relativbewegung bezüglich der Paletten zu erzeugen. Prinzipiell denkbar wäre aber auch ein geradliniges Transportmittel.
Vorzugsweise umfasst die Etikettiermaschine wenigstens ein weiteres Magazin für Etiketten sowie Füllzustandssensoren für die Magazine, wobei die Steuereinheit insbesondere für einen automatischen Wechsel der Entnahme zwischen den Magazinen ausgebildet ist. Dadurch können vergleichsweise kleine Magazine verwendet werden und/oder ein kontinuierlicher Arbeitsbetrieb auch bei einer Störung eines Magazins aufrechterhalten werden, indem automatisch auf ein funktionstüchtiges Magazin gewechselt wird.
Vorzugsweise umfasst die Etikettiermaschine ferner einen Leimdrucker zum berührungslosen Aufspritzen von Leim auf die am Karussell umlaufenden Etiketten. Dadurch lassen sich insbesondere die von herkömmlichen Leimwalzen und Leimschiebern verursachten Gegenkräfte vermeiden. Folglich können die individuellen Antriebe für geringere Drehmomente ausgelegt werden, als dies bei einem Beleimen mittels Leimwalze möglich wäre. Entsprechend können Trägheitsmomente reduziert werden und Schwenkbewegungen schneller ausgeführt werden. Mit dem Leimdrucker lässt sich insbesondere Kaltleim vorteilhaft auf den Etiketten aufbringen. Nichtsdestoweniger ist prinzipiell ein Heißleimauftrag mittels Leimwalze oder mittels Nordson-Spritze denkbar, ebenso eine Kombination von Heißleimauftrag und Kaltleimauftrag.
Vorzugsweise sind das Karussell, das Magazin und der Leimdrucker gemeinsam um eine horizontale Achse kippbar gelagert und in gekipptem Zustand arretierbar ausgebildet. Dadurch lässt sich die Etikettierung an geneigten Behälterkonturen, wie beispielsweise einer Flaschenschulter, ohne Aggregatwechsel durchführen. In diesem Fall wären Karussell, Magazin und Leimdrucker entsprechend der Neigung der Behälterkontur auf einem gemeinsamen Gestell oder dergleichen zu neigen und zu arretieren.
Vorzugsweise ist die Steuerung derart ausgebildet, dass einzelne Paletten beim Auftreten zugeordneter Positionslücken zwischen den Behältern automatisch vom Magazin weggeschwenkt werden. Dadurch lässt sich vermeiden, dass eine Palette mit einem beleimten Etikett nach einer nicht vonstattengegangenen Etikettenübergabe an einen Behälter mit einem weiteren Etikett bestückt wird. Somit lässt sich eine Fehletikettierung zuverlässig vermeiden.
Die gestellte Aufgabe wird ebenso mit einem Maschinenblock gelöst, der die Etikettiermaschine gemäß wenigstens einer der voranstehend beschriebenen Ausführungsformen umfasst sowie eine Streckblasmaschine, eine Füllmaschine und eine Verschließmaschine für die Behälter. Die erfindungsgemäße Steuerung der Paletten eignet sich besonders für einen positionserhaltenden Transport der Behälter durch einen Maschinenblock.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Figur 1: eine schematische Draufsicht auf die Etikettiermaschine;
Figur 2: einen schematischen Längsschnitt durch eine Palette mit zugeordnetem Antrieb;
Figur 3: eine schematische Draufsicht auf die Palette und den Antrieb der Figur 2;
Figur 4: einen schematischen Längsschnitt durch eine Palette mit Antrieb gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform;
Figur 5: eine schematische Draufsicht auf die Anordnung der Figur 4;
Figur 6: eine schematische Darstellung der Krümmung, Exzentrizität und Lage einer Palette bezüglich eines Teilkreises am Karussell;
Figur 7: eine schematische Darstellung eines kippbaren Palettenkarussells; und
Figur 8: eine schematische Darstellung eines Maschinenblocks mit der erfindungsgemäßen Etikettiermaschine.

Wie die Fig. 1 erkennen lässt, umfasst die Etikettiermaschine 1 für Behälter 2 in einer bevorzugten Ausführungsform ein Transportmittel 3 für die Behälter 2 und ein insbesondere direkt angetriebenes Karussell 4 mit daran umlaufenden Paletten 5 zur Entnahme von Etiketten 6 aus einem Magazin 7 sowie zur Übergabe der Etiketten 6 an die Behälter 2. Das Transportmittel 3 ist vorzugsweise ein kontinuierlich drehbarer Behältertisch, der in Form eines Teilkreises 3a schematisch angedeutet ist. Denkbar wären aber auch lineare Transortmittel 3.
Jeder Palette 5 ist ein individueller elektromotorischer Antrieb 8 zum separaten Schwenken der Palette 5 zugeordnet. Schematisch angedeutet ist ferner eine programmierbare Steuerung 9 für die individuellen Antriebe 8. Die Steuerung 9 ist derart programmierbar, dass die Paletten 5 im Bereich des Magazins 7 eine erste Schwenkbewegung 10 zum Aufnehmen der Etiketten 6 ausführen und im Bereich des Transportmittels 3 eine zweite Schwenkbewegung 11 zum Übergeben der Etiketten 6 an die Behälter 2.
Im Bereich des Karussells 4 ist ferner ein Leimdrucker 13 ausgebildet zum Beleimen der Etiketten 6 mit Leim 14, insbesondere Kaltleim, der beispielsweise in einem Vorratsbehältnis 13a des Leimdruckers 13 bereitgestellt wird.
An den Paletten 5 ist eine in der Draufsicht konvex gekrümmte Auflagefläche 15 ausgebildet, die die Etiketten 6 auf ihrer bedruckten Vorderseite durch Ansaugen am Magazin 7 aufnimmt und bis zur Übergabe an die Behälter 2 festhält.
In der Fig. 1 ist ferner ein weiteres optionales Magazin 7.1 schematisch angedeutet, das einen insbesondere automatischen Wechsel der Entnahme der Etiketten 6 zwischen dem Magazin 7 und dem Magazin 7.1 ermöglicht. Die Etiketten 6 werden bei beiden Magazinen beispielsweise mit einem schematisch angedeuteten pneumatischen Zylinder 7a in geeigneter Weise an eine vordere Position 7b zur Entnahme vorgeschoben.
Schematisch angedeutet ist ferner ein Füllzustandssensor 7c, der ein Signal an die Steuerung 9 sendet, sobald eines der Magazine 7, 7.1 leer ist. Die Steuerung 9 veranlasst dann einen automatischen Wechsel zum jeweils anderen, vollen Magazin 7, 7.1. Dazu wird die Schwenkbewegung 10 bei geänderter Drehlage des Karussells 4 ausgeführt. Somit lässt sich ein kontinuierlicher Arbeitsbetrieb aufrechterhalten, sowohl bei einem Leerfahren eines der Magazine 7, 7.1 als auch bei einer Störung an einem der Magazine 7, 7.1. Zudem können die Magazine 7, 7.1 vergleichsweise kompakt ausgebildet werden.
Der Vollständigkeit halber sind in der Fig. 1 ferner an sich bekannte Einheiten zum Vorbereiten und Nachbereiten der Etikettierung im Bereich des Transportmittels 3 angedeutet. Demnach kann beispielsweise eine Vorbehandlungseinheit 16 vorhanden sein zum Befeuchten, Abblasen, Erwärmen und/oder Bestrahlen der zu etikettierenden Behälter 2. Ebenso können Sensoren 17 vorhanden sein, mit denen sich beispielsweise die zu etikettierenden Oberflächen an den Behältern 2 untersuchen lassen oder Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise Feuchte oder Temperatur, gemessen werden können. Zur Nachbereitung der Etikettierung können beispielsweise eine Anrolleinheit 18 und/oder eine Anbürsteinheit 19 für die Etiketten 6 vorhanden sein.
In der Fig. 1 ist ferner angedeutet, dass der Leimdrucker 13 prinzipiell durch eine Leimwalze 20 ersetzt oder ergänzt werden könnte. An der Leimwalze 20 ist dann bekanntermaßen ein Leimschieber 20a und eine Zuführleitung 20b für Leim 14 ausgebildet.
Der Leimdrucker 13 bietet jedoch aufgrund seiner berührungslosen Arbeitsweise den Vorteil, dass beim Leimauftrag auf die Etiketten 6 keinerlei Reibungskräfte oder anderweitig bremsend auf die Paletten 5 wirkende Kräfte entstehen. Dadurch können die individuellen elektromotorischen Antriebe 8 für geringere Drehmomente ausgelegt werden. Dies ermöglicht eine besonders platzsparende und leichte Bauweise mit geringen Trägheitsmomenten.
Die Fig. 2 zeigt im schematischen Längsschnitt eine erste bevorzugte Ausführungsform 21 einer individuellen Schwenkeinheit mit einer Palette 5 und dem zugehörigem individuellen Antrieb 8. Das Karussell 4 umfasst eine obere Lagerplatte 22 und eine untere Lagerplatte 23, zwischen denen der individuelle Antrieb 8 der Palette 5 gelagert und befestigt ist. Bei der ersten Ausführungsform 21 umfasst der individuelle Antrieb 8 einen oberen gehäuselosen Motor 24 mit einem Stator 24a und einem Rotor 24b sowie einen unteren gehäuselosen Motor 25 mit einem Stator 25a und einem Rotor 25b. Die Statoren 24a, 25a sind in der oberen Lagerplatte 22 und in der unteren Lagerplatte 23 drehfest gelagert. Hierbei bilden die Lagerplatten 22, 23 zumindest stirnseitig Gehäuse für die gehäuselosen Motoren 24, 25 aus.
Die Rotoren 24b, 25b sind mittels Wälzlagern 26 an den Lagerplatten 22, 23 gelagert. Zu diesem Zweck sind die inneren Lagerschalen der Wälzlager 26 mittels eines zentralen Verbindungsrohrs 27 drehfest mit den Lagerplatten 22, 23 verbunden. Das Verbindungsrohr 27 ist beispielsweise an seinen Enden mit den Lagerplatten 22, 23 verschraubt.
Die äußeren Lagerschalen des Wälzlagers 26 sind drehfest mit einem Gehäuse 28 verbunden, das die ringförmigen Rotoren 24b, 25b aufnimmt, und an dem die Palette 5 befestigt ist. Das Gehäuse 28 kann integraler Bestandteil der Palette 5 sein.
Die Auflagefläche 15 der Palette 5 wird zumindest anteilig von einem zentralen Ansaugkissen 29 und von Saugnäpfen 30 gebildet, durch die sich jeweils ein Vakuum anlegen lässt, um die die Etiketten 6 aufzunehmen und festzuhalten.
Das Ansaugkissen 29 ist insbesondere in der Fig. 3 unter Einwirkung eines anliegenden Behälters 2 zu erkennen. Demnach ist das Ansaugkissen 29 elastisch nachgiebig ausgebildet und passt sich beispielsweise während der Etikettenübergabe an die jeweilige Wandkontur 2a des Behälters 2 elastisch an. Das Ansaugkissen 29 besteht aus einem porösen Material oder einem anderweitigen Material mit geeignet, insbesondere gleichmäßig verteilten Ansaugkanälen (nicht dargestellt). Geeignete Materialien sind beispielsweise Schwämme, Schaumstoffe, luftdurchlässig gesinterte Werkstoffe oder dergleichen.
In der Palette 5 ist beispielsweise eine Ausnehmung 31, insbesondere mit Hinterschneidung, zum formschlüssigen Halten der Ansaugkissen 29 ausgebildet. Dies ermöglicht einen einfachen und insbesondere werkzeuglosen Austausch der Ansaugkissen 29. Beispielsweise können Ansaugkissen 29 mit unterschiedlicher Härte, unterschiedlicher Porosität, unterschiedlichen Gleiteigenschaften oder dergleichen in die Palette 5 eingesetzt werden. Im Beispiel der Fig. 3 ließe sich das Ansaugkissen 29 beispielsweise nach oben oder unten von der Palette 5 abziehen.
Die Saugnäpfe 30 fassen das Ansaugkissen 29 vorzugsweise zumindest beidseitig ein. Das heißt, die Saugnäpfe 30 sind oberhalb und unterhalb des Ansaugkissens 29 ausgebildet, siehe die Fig. 2, und/oder die Saugnäpfe 30 sind in umfänglicher Richtung der Palette 5 vor und hinter dem Ansaugkissen 29 ausgebildet, siehe die Fig. 3.
Die Saugnäpfe 30 dienen in erster Linie einer zuverlässigen Entnahme der Etiketten 6 aus dem Magazin 7, 7.1 und einem exakten Transport der Etiketten 6 bis zu den Behältern 2. Die Ansaugkissen 29 dienen in erster Linie einer sanften Entnahme der Etiketten 6 aus dem Magazin 7, 7.1 und einer sanften Übergabe der Etiketten 6 an die Behälter 2.
Durch die Nachgiebigkeit der Ansaugkissen 29 lassen sich ansonsten nötige radiale Ausweichbewegungen der Paletten 5, bereitgehaltener Etiketten 6 und/oder der Behälter 2 beim Abrollen der Paletten 5 vermeiden oder zumindest reduzieren. Beispielsweise kann dadurch einem durch Eintauchen der Auflagefläche 15 in das Magazin 7 verursachten Rückstoß von Etiketten im Magazin 7, 7.1 entgegengewirkt werden. Ebenso kann die Auflagefläche 15 bei der Übergabe der Etiketten 6 an die Behälter 2 kurzzeitig der Wandkontur 2a der Behälter 2 nachgeben. Dies ermöglicht einen ruhigen Lauf der Etikettiermaschine 1 insgesamt und eine schonende Verarbeitung der Etiketten 6.
Wie die Fig. 2 ferner erkennen lässt, kann das zentrale Verbindungsrohr 27 des Antriebs 8 als Ansaugkanal 33 ausgebildet sein. Dieser ist dann eingangsseitig mit einer pneumatischen Leitung 34 an einen zentralen pneumatischen Drehverteiler 35 angeschlossen ist. Der pneumatische Drehverteiler 35 kann sowohl oberhalb oder unterhalb der Lagerplatten 22, 23 ausgebildet sein als auch zwischen diesen. Ausgangsseitig ist der Ansaugkanal 33 mittels einer pneumatischen Leitung 36 an die Ansaugkissen 29 und Saugnäpfe 30 der Palette 5 angeschlossen.
Der Ansaugkanal 33 eignet sich aufgrund seiner zentralen Anordnung besonders gut zur Luftkühlung des individuellen Antriebs 8. Diesem Zweck kann sowohl Ansaugluft dienen als auch ein Luftstrom, der bei unbestückter Palette 5 durch den Ansaugkanal 33 geleitet wird. Prinzipiell kann auch ein Überdruck an den Ansaugkanal 33 angelegt werden. Bei unbestückter Palette 5 könnte beispielsweise Druckluft aus einer zugeordneten Druckluftspur (nicht dargestellt) des pneumatischen Drehverteilers 35 durch den Ansaugkanal 33 geleitet werden.
Die Statoren 24a, 25a sind mittels elektrischer Anschlussleitungen 37 an einen elektrischen Drehverteiler 38 angeschlossen und auf diese Weise mit elektrischer Energie versorgt. Die elektrischen Anschlussleitungen 37 umfassen ferner Signalleitungen zum Steuern des individuellen Antriebs 8.
Der individuelle Antrieb 8 umfasst wenigstens einen (nicht gezeigten) Drehlagensensor, insbesondere in Form eines Hall-Effekt-Sensors, um die Drehlage der Palette 5 bezüglich des Karussells 4 zu überwachen und den Antrieb 8 in Abhängigkeit von dieser Drehlage zu steuern. Der individuelle Antrieb 8 hat somit die Funktionen eines Servomotors.
Der zentrale Ansaugkanal 33 ist nicht zwingend im individuellen Antrieb 8 erforderlich. Stattdessen könnten die Paletten 5 außerhalb der Antriebe 8 durch pneumatische Leitungen 39 an den pneumatischen Drehverteiler 35 angeschlossen werden. Dies ist in der Fig. 3 durch eine gestrichelt gezeichnete Leitung schematisch angedeutet.
Auch aus der Fig. 3 wird deutlich, dass die obere Lagerplatte 22 und die untere Lagerplatte 23 vorzugsweise ein Gehäuse für den Antrieb 8 ausbilden. Der Antrieb 8 basiert dann auf wenigstens einem gehäuselosen Motor 24, 25. Hierbei spielt es prinzipiell keine Rolle, ob der Antrieb 8 im Sinne eines modularen Systems zwei gehäuselose Motoren 24, 25 umfasst oder lediglich einen davon. In jedem Fall werden gehäuselose Motoren 24, 25 eines bestimmten individuellen Antriebs 8 gemeinsam angesteuert, um die zugeordnete Palette 5 zu schwenken. Mit gestrichelten Linien sind ferner die Auflageflächen 15 und Konturen benachbarter Paletten 5 in einer nach innen eingeschwenkten Stellung angedeutet.
Die Fig. 4 zeigt eine zweite bevorzugte Ausführungsform 41 einer Schwenkeinheit mit einer Palette 5 und einem Antrieb 8. Bei der zweiten Ausführungsform 41 umfasst der individuelle Antrieb 8 für die Palette 5 einen als Außenläufer ausgebildeten und insbesondere ebenso gehäuselosen Motor 42, dessen Stator 42a somit innenliegend und dessen Rotor 42b außenliegend angeordnet sind.
Die Palette 5 ist dann beispielsweise mit einem Verbindungselement 43 drehfest am außenliegenden Rotor 42b befestigt.
In der Fig. 4 ist ferner beispielhaft eine pneumatische Ansaugleitung 44 zum Verbinden der Palette 5 mit einem pneumatischen Drehverteiler 45 angedeutet. Der Stator 42a des Motors 42 ist ferner mit einer elektrischen Verbindungsleitung 46 an einen elektrischen Drehverteiler 47, der beispielsweise als Schleifring ausgebildet ist, angeschlossen. Schematisch angedeutet ist ferner eine Drehmomentstütze 48, deren Funktion an sich bekannt und daher nicht näher erläutert ist.
Die Fig. 4 und 5 zeigen ferner einen vorzugsweise als Direktantrieb ausgebildeten Antriebsmotor 49 für das Karussell 4. Ein derartiger Antriebsmotor 49 ist vorzugsweise auch bei den anderen beschriebenen Ausführungsformen vorhanden.
Die zweite Ausführungsform 41 ist mit einem gegenüber der ersten Ausführungsform 21 vergrößerten Abstand zwischen der oberen Lagerplatte 22 und der unteren Lagerplatte 23 ausgebildet, um vorzugsweise höhere Etiketten 6 verarbeiten zu können. Dies ist jedoch nicht zwingend notwendig. Auch die zweite Ausführungsform 41 der Schwenkeinheiten könnte im Wesentlichen mit den bei der ersten Ausführungsform 21 gezeigten Abmessungen ausgebildet werden.
Die Fig. 6 verdeutlicht im Vergleich den Krümmungsradius 15a der Auflagefläche 15 und eine radiale Exzentrizität 15b im Sinne eines Abstands, um den die Schwenkachse 5a der Palette 5 vom Krümmungsmittelpunkt 15c der Auflagefläche 15 nach außen hin exzentrisch versetzt angeordnet ist. Dies ist in der Fig. 6 übertrieben dargestellt. Schematisch angedeutet ist ferner ein Teilkreis 4a, an dem die Paletten 5 bei radialer Ausrichtung am Karussell 4 entlanglaufen.
Es hat sich hierbei als besonders vorteilhaft herausgestellt, dass der Krümmungsradius 15a wenigstens 100 mm beträgt. Vorteilhaft ist außerdem eine radiale Exzentrizität 15b von wenigstens 35 mm vom Krümmungsmittelpunkt 15c nach außen hin. Der Teilkreis 5b weist vorzugsweise einen Radius von wenigstens 300 mm auf. Dadurch lassen sich Etiketten von wenigstens 150 mm Länge, insbesondere von wenigstens 200 mm Länge, verarbeiten. Folglich lässt sich die Etikettiermaschine 1 für eine Vielzahl handelsüblicher Getränkeflaschen einsetzen.
Die Fig. 7 zeigt in einer schematischen Ansicht eine bevorzugte Ausführungsform der Etikettiermaschine 1, bei der das Karussell 4, das Magazin 7, 7.1 und der Leimdrucker 13 gemeinsam bezüglich des Transportmittels 3 um eine horizontale Achse 50 schwenkbar angeordnet sind. Zu diesem Zweck sind das Karussell 4, das Magazin 7, 7.1 und der Leimdrucker 13 beispielsweise auf einer gemeinsamen Montageplatte 50a befestigt. Diese lässt sich vorzugsweise in einer vorgegebenen Winkelstellung mittels einer Arretierung 50b feststellen, um die Auflagefläche 15 der Paletten 5 bezüglich einer schrägen Behälterkontur 2b oder dergleichen für die Etikettierung im Bereich der Behälterkontur 2b auszurichten.
Dies ist in der Fig. 7 schematisch angedeutet. Eine derartige Schrägstellung wird insbesondere durch die kompakte Bauform des Karussells 4 mit den zwischen den Lagerplatten 22, 23 angeordneten individuellen Antrieben 8 ermöglicht. Es entfallen dadurch vergleichsweise schwere Komponenten, wie beispielsweise Leimwalzen oder Transferzylinder zur Übergabe der Etiketten an die Behälter 2.
Die Fig. 8 zeigt schematisch einen Maschinenblock 51, der zusätzlich zur Etikettiermaschine 1 wenigstens noch eine Streckblasmaschine 52, eine Füllmaschine 53 und eine Verschließmaschine 54 für die Behälter 2 umfasst, sowie Transfersterne 55 und ggf. Linearförderer 56 zum Transport der Behälter 2 im Bereich des Maschinenblocks 51.
Insbesondere in einem Maschinenblock 51 bietet sich eine Steuerung der individuellen Antriebe 8 derart an, dass die Paletten 5 beim Auftreten einer Positionslücke 57 im Behälterstrom auf dem Transportmittel 3 selektiv nach innen geschwenkt werden, um die Entnahme eines Etiketts 6 am Magazin 7, 7.1 zu verhindern. Beim Auftreten einer Positionslücke 57 wurde in der Regel die zugeordnete Palette 5 zuvor mit einem Etikett 6 bestückt und letzteres mit Leim 14 beschichtet. Durch das Wegschwenken der zugeordneten Palette 5 lässt sich verhindern, dass auf das darauf vorhandene beleimte Etikett 6 ein weiteres Etikett 6 aufgesetzt und dann im Zuge einer Fehletikettierung an einen Behälter 2 übergeben wird.
Die Steuerung 9 ist beispielsweise derart ausgebildet, dass sich für einzelne Etikettentypen speziell angepasste Steuerprogramme an der Steuerung 9 maschinell einlesen und/oder manuell eingeben lassen. Beispielsweise kann beim Wechsel des Etikettentyps ein zugeordnetes Steuerprogramm selektiv an der Steuerung 9 abgerufen werden. Dies wäre auch über eine zentrale und übergeordnete Steuereinheit denkbar.
Die Schwenkbewegung 10 bei der Entnahme der Etiketten 6 aus dem Magazin 7, 7.1 ist speziell daran angepasst, dass das Magazin 7, 7.1 und die darin enthaltenen Etiketten 6 im Wesentlichen stationär vorgehalten werden.
Demgegenüber ist die Schwenkbewegung 11 speziell an den Umstand angepasst, dass sich die Behälter 2 bei der Etikettenübergabe auf dem Transportmittel 3 weiterbewegen und ggf. dabei um sich selbst gedreht werden. Dadurch lassen sich optimierte Bewegungsabläufe beim Schwenken der Paletten 5 herstellen.
Die Behälter 2 werden beispielsweise entlang des Teilkreises 3a in der Richtung 3b transportiert und führen vorzugsweise zusätzlich eine Drehbewegung 3c um sich selbst aus (siehe Fig. 1). Zu diesem Zweck sind die Behälter 2 beispielsweise auf Drehtellern 3d (siehe Fig. 7) stehend eingespannt oder werden im Neckhandling hängend gedreht (nicht dargestellt). Geeignete Halterungen zum Halten und Drehen der Behälter 2 sind an sich bekannt und daher im Detail nicht weiter beschrieben.
Entscheidend ist vielmehr, dass die Schwenkbewegungen 10, 11 speziell an die jeweiligen Relativbewegungen des Karussells 4 bezüglich des Magazins 7, 7.1 und der Behälter 2 angepasst werden können. Hierbei ist insbesondere auch eine Anpassung an unterschiedliche Etikettengrößen möglich.
Demnach sind die Schwenkbewegungen 10, 11 bei der Übergabe von Etiketten 6 mit einer Länge von mehr als 150 mm, insbesondere von mehr als 250 mm, anderweitig anzupassen als dies für kürzere Etiketten bekannt ist. Somit ergeben sich aus der individuellen Steuerbarkeit der Antriebe 8 am Magazin 7, 7.1 und an den Behältern 2 vielfältig optimierbare Bewegungsabläufe für das Schwenken der Paletten 5.
Die Behälter 2 werden vorzugsweise als kontinuierlich transportierter Behälterstrom zugeführt. Bei einem als rotierender Behältertisch ausgebildeten Transportmittel 3 können die Behälter 2 auf bekannte Weise mittels eines Einlaufsterns 58 und eines Auslaufsterns 59 zugeführt bzw. abgeführt werden, siehe auch das Beispiel in der Fig. 8.
Das Transportmittel 3 könnte aber auch als Linearförderer oder dergleichen ausgebildet sein. Ebenso wäre prinzipiell eine taktweise Transportbewegung des Transportmittels 3 denkbar. Zugunsten einer hohen Maschinenleistung ist jedoch ein kontinuierlicher Transport der Behälter 2 während der Etikettierung vorteilhaft.
Die individuellen Antriebe 8 der Paletten 5 sind vorzugsweise als Direktantriebe ausgebildet, wie in den voranstehend beschriebenen Ausführungsformen 21, 41 der Schwenkeinheiten gezeigt ist. Prinzipiell könnten die Paletten 5 jedoch auch mittels individuell zugeordneter Servomotoren mit einem zwischengeschalteten Getriebe geschwenkt werden. Ebenso wären individuell zugeordnete Linearantriebe denkbar, die beispielsweise radial ausgerichtet mittels einer Zahnstange oder dergleichen einen Linearabtrieb in eine Schwenkbewegung der Paletten 5 umwandeln. Direktantriebe haben demgegenüber jedoch den Vorteil, dass sie einen spielfreien Antrieb und eine Gewichtsersparnis gegenüber Getriebemotoren ermöglichen.
Zugunsten einer exakten Steuerung des Karussells 4 und einer möglichst leichten Bauweise ist das Karussell 4 vorzugsweise ebenso mit einem als Direktantrieb ausgebildeten Antriebsmotor 49 ausgerüstet.
Neben der bezüglich der ersten Ausführungsform 21 der Schwenkeinheiten gezeigten Luftkühlung der Antriebe 8 wäre auch eine Wasserkühlung oder dergleichen denkbar. Zu diesem Zweck wären geeignete Spuren in einem zentralen Medienverteiler des Karussells 4 vorzusehen (nicht dargestellt). Eine Luftkühlung bietet demgegenüber den Vorteil, dass zum Ansaugen der Etiketten 6 benötigte Drehverteilerspuren, pneumatische Leitungen 33, 34, 36, Ventile (nicht dargestellt) oder dergleichen ebenso zur Luftkühlung der Antriebe 8 eingesetzt werden können, gegebenenfalls auch unter Umkehr der Fließrichtung durch die pneumatischen Leitungen 33, 34, 36 mittels Druckluft.
Die voranstehend beschriebenen Ausführungsformen lassen sich in vorteilhafter Weise miteinander kombinieren. Beispielsweise könnten bei der ersten Ausführungsform 21 der Schwenkeinheiten gehäuselose Motoren bzw. Antriebe mit jeweils nur einem Stator und Rotor zum Einsatz kommen. Ebenso wäre es denkbar, bei der zweiten Ausführungsform 41 der Schwenkeinheiten individuelle Antriebe 8 einzusetzen, die aus mehreren gehäuselosen Motoren zusammengesetzt sind, wie beispielsweise in der Fig. 2 gezeigt ist.

Claims

Etikettiermaschine (1) für Behälter (2), mit:
- einem Transportmittel (3) für die Behälter (2);

- wenigstens einem Magazin (7) für Etiketten (6);

- einem insbesondere direkt angetriebenen Karussell (4) mit daran umlaufenden Paletten (5) zur Entnahme der Etiketten (6) aus dem Magazin (7) und zur Übergabe der Etiketten (2) an die Behälter (2),
dadurch gekennzeichnet, dass
jeder Palette (5) ein individueller elektromotorischer Antrieb (8) zum separaten Schwenken der Palette (5) zugeordnet ist; und
die Etikettiermaschine eine programmierbare Steuerung (9) für die individuellen Antriebe (8) umfasst, wobei die Steuerung (9) zum Erzeugen unterschiedlicher Schwenkbewegungen (10, 11) der Paletten (5) am Magazin (7) und an den Behältern (2) ausgebildet ist.
Etikettiermaschine nach Anspruch 1, wobei die individuellen Antriebe (8) als Direktantriebe für die Paletten (5) ausgebildet sind.
Etikettiermaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Karussell (4) eine obere und eine untere Lagerplatte (22, 23) zum Befestigen und Lagern der individuellen Antriebe (8) umfasst und diese zwischen den Lagerplatten (22, 23) angeordnet und dort mit den Paletten (5) verbunden sind.
Etikettiermaschine nach Anspruch 3, wobei die individuellen Antriebe (8) jeweils einen oberen und einem unteren Motor (24, 25) umfassen, deren Rotoren (24b, 25b) innenliegend ausgebildet und sowohl miteinander als auch mit der zugeordneten Palette (5) drehfest verbunden sind.
Etikettiermaschine nach Anspruch 3, wobei die individuellen Antriebe (8) jeweils einen Motor (42) mit außenliegendem Rotor (42b) umfassen, der mit der zugeordneten Palette (5) drehfest verbunden ist.
Etikettiermaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die individuellen Antriebe (8) als gehäuselose Motoren (24, 25) und die Lagerplatten (22, 23) als wenigstens stirnseitige Gehäuse für die gehäuselosen Motoren (24, 25) ausgebildet sind.
Etikettiermaschine nach wenigstens einem der vorigen Ansprüche, wobei durch die individuellen Antriebe (8) zentrale Ansaugkanäle (33) zum Verbinden der Paletten (5) mit einem pneumatischen Drehverteiler (35) verlaufen.
Etikettiermaschine nach wenigstens einem der vorigen Ansprüche, wobei die Paletten (5) als Vakuumpaletten mit elastisch nachgiebigen und/oder austauschbaren und/oder von Saugnäpfen (30) eingefassten Ansaugkissen (29) für die Etiketten (6) ausgebildet sind.
Etikettiermaschine nach wenigstens einem der vorigen Ansprüche, wobei die Paletten (5) nach außen gekrümmte Auflageflächen (15) umfassen, deren Krümmungsradius (15a) wenigstens 100 mm beträgt und die bei radialer Ausrichtung tangential entlang eines Teilkreises (4a) mit einem Radius von wenigstens 300 mm angeordnet sind, sowie Schwenkachsen (5a), die bezüglich der Krümmungsmittelpunkte (15c) der Auflageflächen (15a) eine radiale Exzentrizität (15b) von wenigstens 35 mm nach außen hin aufweisen.
Etikettiermaschine nach wenigstens einem der vorigen Ansprüche, wobei das Transportmittel (3) ein kontinuierlich drehbarer Behältertisch ist.
Etikettiermaschine nach wenigstens einem der vorigen Ansprüche, wobei wenigstens ein weiteres Magazin (7.1) für Etiketten sowie Füllzustandssensoren (7c) für die Magazine (7) vorhanden sind, und wobei die Steuereinheit (9) insbesondere für einen automatischen Wechsel der Entnahme zwischen den Magazinen (7, 7.1) ausgebildet ist.
Etikettiermaschine nach wenigstens einem der vorigen Ansprüche, ferner mit einem Leimdrucker (13) zum berührungslosen Aufspritzen von Leim (14) auf die am Karussell (4) umlaufenden Etiketten (6).
Etikettiermaschine nach Anspruch 12, wobei das Karussell (4), das Magazin (7) und der Leimdrucker (13) gemeinsam um eine horizontale Achse (50) kippbar gelagert und in gekipptem Zustand arretierbar ausgebildet sind.
Etikettiermaschine nach wenigstens einem der vorigen Ansprüche, wobei die Steuerung (9) derart ausgebildet ist, dass einzelne Paletten (5) beim Auftreten zugeordneter Positionslücken (57) zwischen den Behältern (2) automatisch vom Magazin (7) weggeschwenkt werden.
Maschinenblock (51) mit der Etikettiermaschine nach wenigstens einem der vorigen Ansprüche und ferner mit einer Streckblasmaschine (52), einer Füllmaschine (53) und einer Verschließmaschine (54) für die Behälter (2).