EP3919430A1 - Vorrichtung zum verschliessen von behältern mit magnetischem verschlussauswurf - Google Patents

Vorrichtung zum verschliessen von behältern mit magnetischem verschlussauswurf Download PDF

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EP3919430A1
EP3919430A1 EP21177697.6A EP21177697A EP3919430A1 EP 3919430 A1 EP3919430 A1 EP 3919430A1 EP 21177697 A EP21177697 A EP 21177697A EP 3919430 A1 EP3919430 A1 EP 3919430A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ejection
rod
closer
closure
closer head
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21177697.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Daniel Ludwig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Krones AG
Original Assignee
Krones AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Krones AG filed Critical Krones AG
Publication of EP3919430A1 publication Critical patent/EP3919430A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67B—APPLYING CLOSURE MEMBERS TO BOTTLES JARS, OR SIMILAR CONTAINERS; OPENING CLOSED CONTAINERS
    • B67B3/00—Closing bottles, jars or similar containers by applying caps
    • B67B3/26—Applications of control, warning, or safety devices in capping machinery
    • B67B3/268—Applications of control, warning, or safety devices in capping machinery devices for avoiding damage to the closing machine
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B7/00—Closing containers or receptacles after filling
    • B65B7/16—Closing semi-rigid or rigid containers or receptacles not deformed by, or not taking-up shape of, contents, e.g. boxes or cartons
    • B65B7/28—Closing semi-rigid or rigid containers or receptacles not deformed by, or not taking-up shape of, contents, e.g. boxes or cartons by applying separate preformed closures, e.g. lids, covers
    • B65B7/2807—Feeding closures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B7/00—Closing containers or receptacles after filling
    • B65B7/16—Closing semi-rigid or rigid containers or receptacles not deformed by, or not taking-up shape of, contents, e.g. boxes or cartons
    • B65B7/28—Closing semi-rigid or rigid containers or receptacles not deformed by, or not taking-up shape of, contents, e.g. boxes or cartons by applying separate preformed closures, e.g. lids, covers
    • B65B7/2842—Securing closures on containers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67B—APPLYING CLOSURE MEMBERS TO BOTTLES JARS, OR SIMILAR CONTAINERS; OPENING CLOSED CONTAINERS
    • B67B3/00—Closing bottles, jars or similar containers by applying caps
    • B67B3/20—Closing bottles, jars or similar containers by applying caps by applying and rotating preformed threaded caps
    • B67B3/2066—Details of capping heads

Definitions

  • the present invention relates to a device for closing a container with a closure, preferably in a beverage filling plant.
  • closing heads are used, each of which can pick up a closure and apply it to the container.
  • a container closure supplied via a picking wheel is gripped by the picking wheel by clamping jaws or another suitable holder of the closure head and then held by the closure head.
  • the closure head provided with the container closure is then positioned above the container to be closed and lowered onto it in order to close the container with the container closure.
  • the capping head experiences a rotary movement in addition to the lowering movement. The combination of lowering and turning allows the container closure to be screwed onto the container.
  • closure technology Various solutions for ejecting closures are known in closure technology.
  • long ejector rods are mainly used, which can be moved or locked in the vertical direction.
  • the closure is ejected from the stuck ejector rod by moving the closer head vertically. This process is usually carried out when the closer with the closer head moves away from the container after the closure process.
  • a technical solution is known in which an armature moves against a locked element and thereby actuates a short ejector rod.
  • a disadvantage here is the complex, time-consuming kinematics that are necessary to eject a shutter. At the beginning the armature is moved against the lockable element, and then the system has to be "relaxed" again in the opposite direction before a rotary movement can be initiated, which first enables further movement without collision.
  • One object of the present invention is to provide an improved device for closing a container with a cap ejection function, in particular a compact device with high reliability.
  • the device according to the invention is used to close a container with a closure.
  • the device is particularly preferably used in a beverage filling system, for example for closing containers after filling with water, beer, juice, soft drinks, smoothies, milk products and the like.
  • the principle of the invention is however, it can also be used in other devices, provided that containers can be closed by automatic application of closures.
  • the device according to the invention comprises a closer with a closer head which is axially displaceable via a lifting rod and which is set up to receive a closure and to apply it to the container.
  • the sealing head can be raised / lowered, i.e. moved away from and towards the container, in order to close the container.
  • the closer comprises a lifting rod which is connected to the closer head and which can be actuated in this way via a suitable actuator.
  • the device further comprises an ejector device with an ejector rod which is set up so as to be axially displaceable relative to the closer head for ejecting a closure from the closer head.
  • the ejector rod preferably runs inside the closer head and can be brought into an advanced position in which a closure remaining in the closer head is ejected.
  • the ejection device further comprises a magnetic locking section and a magnetic armature attached to the ejection rod, which can be locked relative to one another by magnetic interaction, preferably by magnetic attraction, so that in the locked state an axial displacement of the closer head via the lifting rod causes an axial displacement of the ejection rod causes relative to the closer head.
  • the locking section and the armature in the locked state, have a defined position relative to one another. This relative position remains constant even with a lifting movement of the closer head, at least over a certain working distance, so that as a result the ejection rod is advanced relative to the closer head and any closure can be ejected.
  • the locking section is particularly preferably provided in a stationary manner, for example relative to an actuator for actuating the lifting rod, fastening the device to a structure, such as a clean room wall, or the like.
  • the ejector rod can be made comparatively short, since it only has to extend from the lower area of the closer head to the anchor.
  • the ejection rod does not have to be guided through the lifting rod and an actuator arranged above it.
  • the ejector rod can be completely below the lifting rod. Therefore, special constructions, for example a hollow shaft in the rotor of a lifting / rotating motor as an actuator, can be dispensed with.
  • the device can be made particularly compact overall.
  • the actuation of the ejector rod takes place in a contactless manner, as a result of which the mechanism presented here is particularly suitable for self-sufficient use, for example in clean rooms. Collisions between the anchor and the locking section are excluded. Furthermore, no mechanical frictional or contact forces act to lock the ejector rod, as a result of which the ejector device is particularly low-maintenance, durable and reliable.
  • the ejector device Another technical contribution of the ejector device is that any component tolerances can be compensated for by the magnetic locking and releasing of the locking depending on the relative position between the armature and the locking section.
  • the ejection stroke that the ejector rod covers between a retracted position and an advanced position for ejecting any closure that has remained behind does not have to correspond to the possible range of movement of the ejector rod. Precise coordination is not required here, rather the ejection stroke is determined solely by the amplitude of movement in the locked state.
  • the ejection device is preferably set up in such a way that, in the locked state, a retraction of the lifting rod, ie a displacement against the direction of gravity, as a result of which the closer head moves away from any container located underneath, causes the ejector rod to be relatively is advanced to the closer head, whereby a closure remaining in the closer head is ejected.
  • the advance of the ejection rod relative to the closer head in order to eject the closure is realized in that the ejector rod is held in place by the locking section, while the closer head is withdrawn by the lifting rod, that is, it is displaced against the direction of gravity.
  • an active ejection of the closure can be implemented in a structurally simple and reliable manner while the closure head retracts from the container.
  • the magnetic locking section preferably comprises a stationary holder and one or more, preferably two, magnets attached to it.
  • "stationary” here means a constant position relative to a system part that is stationary at least in the lifting direction, such as an actuator for actuating the lifting rod, fastening the device to a structure, for example a clean room wall, or the like.
  • the magnetic armature has one or more, preferably two, magnets attached to the ejector rod, the magnets of the locking section and the magnets of the armature being set up and polarized in such a way that, in the locked state, they face each other without contact and attract each other or repel, preferably in pairs. In this way, a secure locking is achieved despite the lack of contact.
  • magnets mentioned here can be implemented as permanent magnets or electromagnets. A mixture of different types of magnets is also possible, as long as the ejector rod is actuated magnetically and without contact in the locked state.
  • the magnetic armature preferably has one or more retaining pins which are provided accordingly for fastening the magnets of the armature to the ejector rod.
  • one or more recesses preferably elongated holes, are provided in the closer, through which the retaining pins protrude in order to be connected to the ejector rod, preferably inside the closer, and to be displaceable relative to the closer.
  • the axial extension of the recesses or elongated holes can define the amplitude of movement of the ejection rod relative to the closer head in the locked state, i.e. the amount by which the ejector rod can be advanced within the closer head.
  • the closer head is preferably designed to be cylindrical, at least in sections, with the ejector rod particularly preferably running in the interior of the cylindrical closer head and concentric to it. In this way, the ejection of closures can be realized in a simple and reliable way in terms of mechanical engineering without any further mechanics.
  • the holder of the locking section is preferably supported via one or more supports on a flange section which is used for fastening the device, in particular the closer, and preferably for sealing off a clean room surrounding the closer head serves the environment.
  • the flange portion is a stationary component of the device through which the lift rod extends. Since the locking section is supported on such a flange section, the locking section can be mounted in a stable manner without having to use components external to the fastener. As a result, the device can be made particularly compact and can be installed in a modular and self-sufficient manner.
  • the ejection rod is preferably arranged completely in the closer head, so that it is in particular not guided through the lifting rod.
  • the ejection device is preferably set up in such a way that the locking section and the armature are not magnetically locked in an initial state in which the lifting rod is extended to apply a closure to a container.
  • the lifting rod In the initial state, the lifting rod is in an extended position and the ejection rod is in a retracted position. Due to the lack of locking and as long as there is no locking, the ejector rod remains in the retracted position, i.e. a lifting movement of the closer head does not lead to a change in the position of the ejector rod relative to the closer. In this state, a closure can be easily applied to a container without the ejector rod interfering with the process.
  • the ejection device is preferably set up in such a way that a retraction of the lifting rod starting from the initial state, ie an axial movement of the same against the direction of gravity, causes the locking section and the armature to assume a locking state at a certain relative position, preferably a relative position of the minimum distance, in which they are magnetically locked relative to one another, preferably by magnetic attraction.
  • This is a start or end point of the amplitude of movement that is possible in the locked state, i.e. the start of any actuation of the ejector rod.
  • the ejection device is preferably set up in such a way that a further retraction of the lifting rod, starting from the locked state, while maintaining the magnetic
  • the ejector rod Locking between locking section and anchor up to an ejection state, the ejector rod is advanced relative to the closer head, wherein it remains in place relative to the stationary locking section, whereby a closure remaining in the closer head is ejected.
  • the ejection device is preferably set up in such a way that a further retraction of the lifting rod, starting from the ejection state, causes the locked state between Locking section and anchor is canceled again by preventing any further relative movement between the ejector rod and the closer head.
  • This can be implemented, for example, by a stop or the shape and / or position of the above-mentioned recesses or elongated holes.
  • a state in which the lifting rod is maximally withdrawn or retracted, ie the closer head is maximally raised, is referred to herein as the "end state".
  • the final state and the ejection state can in principle also be identical.
  • the ejection rod preferably returns to its retracted starting position. This generally applies to states in which the armature and the locking section are not locked relative to one another.
  • the ejection device preferably has a spring which is set up to bias the ejection rod into the retracted position.
  • the closer preferably comprises an actuator, for example an electric motor, which is set up to move the lifting rod axially.
  • an actuator for example an electric motor
  • the closure can be applied to the container by means of a pure lifting movement.
  • the closure device set forth herein also allows more complicated movement sequences, such as a lifting and rotating movement for screwing a closure onto the mouth section of a container.
  • the actuator is preferably a lifting / rotating actuator which is set up to move the lifting rod both axially and to rotate it about its own axis.
  • the above-mentioned object is also achieved by a method for ejecting a closure from a device for closing a container according to one of the embodiment variants set out above.
  • the method includes: receiving a closure over the closer head; Moving the closer head over the lifting rod in the axial direction; Locking of the magnetic locking section and the magnetic armature relative to each other by magnetic interaction of the same, preferably attraction or repulsion, so that in the locked state the axial displacement of the closer head via the lifting rod causes an axial displacement of the ejector rod relative to the closer head; Ejection of the closure in that the ejector rod is brought into an advanced position by the axial displacement of the same relative to the closer head and thus presses the closure out of the closer head.
  • the method preferably further comprises: withdrawing the lifting rod starting from an initial state in which the lifting rod is extended and the locking section and the armature are not magnetically locked, so that the locking section and the armature assume a locking state, in which these are magnetically locked relative to each other.
  • the method preferably further comprises: withdrawing the lifting rod starting from the locked state, so that while maintaining the magnetic locking between locking section and armature up to an ejection state, the ejector rod is advanced relative to the closer head, whereby a closure remaining in the closer head is ejected .
  • the method preferably further comprises: withdrawing the lifting rod starting from the ejection state, so that the locked state between the locking section and armature is canceled by preventing any further relative movement between the ejection rod and the closer head.
  • the Figures 1 to 4 are schematic, three-dimensional partial views of a device 1 for closing a container with an ejection function in different states of a process for ejecting a closure.
  • the Figure 5 shows the device 1 in a plan view from below. The container and closure are not shown in the figures.
  • the device 1 is functionally divided into a closer 10 and an ejection device 20.
  • the closer 10 denotes a functional structural unit which is used to apply a closure to a container.
  • the application can be implemented by a lifting movement, i.e., for example, attaching a closure to a mouth section of the container or pushing the closure into such; however, more complicated movement sequences, such as a lifting and rotating movement for screwing a closure onto the mouth section of a container, are also included and are mostly even preferred.
  • the closer 10 has a closer head 11 which is set up to hold and apply a closure to the mouth section of a container.
  • the closer head 11 comprises a holding mechanism 11a, which comprises, for example, a gripping mechanism with gripping arms or a magnetic mechanism.
  • the manner in which the closure is held by the closure head 11 is not restricted further as long as a closure can be reliably picked up and closed Container is guaranteed.
  • the closures are fed to the closure head 11, for example via a pick wheel (not shown in the figures), picked up by the holding mechanism 11a and held on the container until they are applied.
  • the closer 10 further comprises an actuating device 12, which is in the Figures 1 to 4 is partially shown.
  • the actuation device 12 implements the functionality of the closer head 11.
  • the actuating device 12 comprises a lifting rod 12a for raising and lowering the closer head 11 onto the container to be closed.
  • the actuation device 12 further comprises a control device for controlling the holding mechanism 11a of the closer head 11 as well as one or more actuators, which are not shown in the figures.
  • the torque required for screwing a cap onto a container to be closed is possibly also transmitted to the holding mechanism 11a of the closer head 11 via the lifting rod 12a or via a rotary shaft arranged concentrically to this.
  • the one or more actuators for actuating the lifting rod 12a, the holding mechanism 11a of the closer head 11 and any rotary shaft are not shown in the figures; they are located above a flange section 13, which is provided for holding the device 1 and, if necessary, for sealing.
  • the flange section 13 can thus serve to seal off a clean room from the environment.
  • the ejection device 20 comprises an ejection rod 21 with a magnetic armature 23 and a stationary, magnetic locking section 22.
  • the locking section 22 and the armature 23 interact magnetically and without contact to actuate the ejection rod 21.
  • the locking section 22 comprises one or more magnets 22a, which in the present exemplary embodiment are designed as a pair of magnets.
  • the armature 23 also includes one or more magnets 23a, which in the present exemplary embodiment are designed as a pair of magnets.
  • the magnets 23a are attached to the ejector rod 21, as a result of which the ejector rod 21 can be actuated in a magnetic manner without contact, as will be explained in detail below.
  • the magnets 22a, 23a can be implemented as permanent magnets or electromagnets. Also a mixture of different types of magnets is possible as long as the ejector rod 21 is actuated magnetically and without contact.
  • the stationary magnets 22a are fastened to a holder 24 which, in the present exemplary embodiment, is fastened to the flange section 13 via two supports 25.
  • the concrete construction of the holder 24 is not restricted any further as long as it is ensured that the stationary magnets 22a are securely held in place in order to ensure reliable actuation of the ejector rod 21.
  • elongated holes 26 are provided in the closer head 11 through which holding pins 23b of the movable magnets 23a protrude in order to be connected in this way to the ejector rod 21, which runs inside the cylindrical closer head 11 and concentrically therewith. Since the elongated holes 26 indirectly serve or contribute to the actuation of the ejection rod 21, they are assigned to the ejection device 20 here, even if they are physically components or recesses of the closer head 11.
  • the magnets 23a which are movable relative to the locking section 22, and their retaining pins 23b form the armature 23 therein.
  • the magnetic armature 23, which can be viewed as a section of the ejector rod 21 and as a component for actuating the same, can also be designed in a structurally different way, as long as it interacts as a magnetic assembly with the stationary counterpart, the locking section 22 from holder 24 and magnets 22a and thereby actuate the ejector rod 21.
  • Said interaction is herein a position-related locking of the locking section 22 and the armature 23 relative to one another, which is preferably realized by magnetic attraction or repulsion.
  • the actuation of the ejector rod 21 takes place starting from the in the Figure 1 initial state shown.
  • the ejector rod 21 is located therein in a retracted state relative to the closer head 11, ie in a state in which a closure can be picked up, held and applied by the closer head 11.
  • the lifting rod In the initial state, the lifting rod is in an extended position, a distance between the holder 24 and the lower end of the closer head 11 is a maximum, in the Figure 1 as L Max (for example approx. 134 cm), and there is little or no effect between the stationary magnets 22a and the movable magnets 23a. In this position, a container can be closed with a closure.
  • L Max for example approx. 134 cm
  • the device 1 is in a state which is referred to herein as the "locked state", since the stationary magnets 22a and the movable magnets 23a are correspondingly opposite one another at a minimal distance and interact, preferably attract, in this state and in the further process are locked relative to each other.
  • the locked state the ejector rod 21 is still in the retracted state relative to the closer head 11.
  • the distance between the holder 24 and the lower end of the closer head 11 has decreased to a distance L Arr (for example approx. 109 cm).
  • the locking of the magnets 22a and 23a causes the ejector rod 21 to be advanced relative to the closer head 11, as can be seen from a comparison of FIG Figures 2 and 3 emerges.
  • the elongated holes 26 move relative to the locked retaining pins 23b until a maximally extended position of the ejector rod 21 is reached.
  • This state of the device 1, which is in the Figure 3 is referred to herein as the "eject condition".
  • the distance between the holder 24 and the lower end of the closer head 11 has decreased to a distance L Aus (for example approx. 92 cm).
  • L Aus for example approx. 92 cm.
  • the difference between L Arr and L Aus preferably corresponds to the length of the elongated holes 26.
  • a further retraction of the lifting rod 12a now has the effect that the locked state between the stationary magnets 22a and the respective movable magnets 23a is canceled again.
  • the ejector rod 21 returns to its retracted starting position, for example by being biased into the retracted position by a spring (not shown in the figures).
  • a state in which the lifting rod 12a is withdrawn to the maximum that is to say the closing head 11 is raised to the maximum, comes from FIG Figure 4 and is referred to herein as the "final state".
  • the distance between the holder 24 and the lower end of the closer head 11 has increased to a minimum distance L Min (for example approx cm) decreased.
  • L Min for example approx cm
  • the operating sequence of the ejector rod 21 set out above shows that the ejector rod 21 can be made comparatively short, since it only has to be made from the lower area of the closer head 11 to the armature 23, ie to the retaining pins 23b for the movable magnets 23a .
  • the ejection rod 21 does not have to be guided through the lifting rod 12a, the flange section 13 and an actuator arranged above it. It is therefore possible to dispense with special designs, for example a hollow shaft in the rotor of a lifting / rotating motor as the actuator of the closer head 11.
  • the device 1 can thus be made particularly compact.
  • the ejector rod 21 is actuated in a contactless manner, as a result of which the mechanism presented here is particularly suitable for self-sufficient use, for example in clean rooms. Collisions between the armature 23 and the locking section 22 can be excluded by the contactless locking.
  • any component tolerances can be compensated for by the automatic and magnetic locking of the magnets 22a, 23a and the release of the locking.
  • the ejection stroke that the ejector rod 21 covers between the locked state and the ejector state, i.e. between the retracted position and the advanced position for ejecting any closure that has remained behind does not have to coincide with the possible amplitude of movement of the ejector rod 21.
  • Precise coordination is not required here, but the ejection stroke is determined solely by the amplitude of movement in the locked state.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sealing Of Jars (AREA)

Abstract

Vorrichtung (1) zum Verschließen eines Behälters mit einem Verschluss, vorzugsweise in einer Getränkeabfüllanlage, wobei die Vorrichtung (1) aufweist: einen Verschließer (10) mit einem über eine Hubstange (12a) axial verschiebbaren Verschließerkopf (11), der eingerichtet ist, um den Verschluss aufzunehmen und auf den Behälter zu applizieren; und eine Auswurfeinrichtung (20) mit einer Auswurfstange (21), die zum Auswerfen eines Verschlusses aus dem Verschließerkopf (11) relativ zum Verschließerkopf (11) axial verschiebbar eingerichtet ist; dadurch gekennzeichnet, dass die Auswurfeinrichtung (20) ferner einen magnetischen Arretierabschnitt (22), der vorzugsweise stationär angeordnet ist, und einen an der Auswurfstange (21) angebrachten magnetischen Anker (23) aufweist, die durch magnetische Wechselwirkung relativ zueinander arretierbar sind, so dass im arretierten Zustand eine axiale Verschiebung des Verschließerkopfes (11) über die Hubstange (12a) eine axiale Verschiebung der Auswurfstange (21) relativ zum Verschließerkopf (11) bewirkt.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verschließen eines Behälters mit einem Verschluss, vorzugsweise in einer Getränkeabfüllanlage.
    • Stand der Technik
  • Zum automatisierten Verschließen von mit einem Füllprodukt befüllten Behältern werden Verschließerköpfe verwendet, die jeweils einen Verschluss aufnehmen und auf den Behälter applizieren können. Hierbei wird beispielsweise ein über ein Pickrad zugeführter Behälterverschluss durch Klemmbacken oder eine andere geeignete Halterung des Verschließerkopfs vom Pickrad gegriffen und dann vom Verschließerkopf gehalten. Der mit dem Behälterverschluss versehene Verschließerkopf wird dann über dem zu verschließenden Behälter positioniert und auf diesen abgesenkt, um den Behälter mit dem Behälterverschluss zu verschließen. Wenn ein Schraubverschluss auf den Behälter aufgebracht werden soll, erfährt der Verschließerkopf zusätzlich zu der Absenkbewegung eine Drehbewegung. Durch die Kombination aus Absenken und Drehen kann der Behälterverschluss auf den Behälter geschraubt werden.
  • Es kann vorkommen, dass ein Verschluss aus dem Verschließerkopf aktiv ausgestoßen werden muss, beispielsweise wenn ein bereits dem Verschließerkopf zugeführter Verschluss nicht appliziert werden kann, weil sich kein Behälter in der Verschließmaschine befindet. Ohne Auswerfen des Verschlusses würde es zu einer Kollision bei der erneuten Aufnahme eines Verschlusses kommen.
  • In der Verschließtechnik sind verschiedene Lösungen zum Auswerfen von Verschlüssen bekannt. Derzeit wird hauptsächlich mit langen Auswerferstangen gearbeitet, die in vertikaler Richtung verschiebbar oder arretiert sind. Im letzteren Fall wird durch vertikale Bewegung des Verschließerkopfs der Verschluss von der festsitzenden Auswerferstange ausgeworfen. Dieser Vorgang wird zumeist dann durchgeführt, wenn der Verschließer mit Verschließerkopf nach Abschluss des Verschließvorgangs vom Behälter wegfährt.
  • Technische Lösungen mit langen Auswerferstangen gehen beispielsweise aus der DE 10 2013 101 716 A1 , DE 10 2010 022 291 B3 und DE 10 2012 219 756 A1 hervor.
  • Die komplexe Mechanik moderner Verschließmaschinen erfordert zumeist große Längen der Auswerferstangen, die zudem meist durch bewegte Teile geführt werden müssen. Wird die Auswerferstange beispielweise durch den gesamten Läufer eines Hub-/Drehmotors geführt, können Längen von ca. 1 m erforderlich sein. Ein weiterer Nachteil langer Auswerferstangen besteht in dem erheblichen Aufwand, eine saubere Abdichtung eines möglichen Reinraums etwa für aseptische Anwendungen zu gewährleisten.
  • Es kann daher die Anwendung kürzerer Auswerferstangen in Betracht kommen. Bekannt ist eine technische Lösung, bei der ein Anker gegen ein arretiertes Element fährt und dadurch eine kurze Auswerferstange betätigt. Ein Nachteil hierbei besteht in der komplexen, zeitaufwändigen Kinematik, die zum Auswerfen eines Verschlusses notwendig ist. Zu Beginn wird der Anker gegen das arretierbare Element bewegt, und anschließend muss das System wieder in die Gegenrichtung "entspannt" werden, bevor eine Drehbewegung eingeleitet werden kann, die erst eine kollisionsfreie Weiterbewegung ermöglicht.
  • Technische Lösungen mit kurzen Auswerferstangen oder Pins gehen aus der US 2005/0183388 A1 und US 2019/0248636 A1 hervor.
    • Darstellung der Erfindung
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Vorrichtung zum Verschließen eines Behälters mit Verschlussauswurffunktion, insbesondere eine kompakte Vorrichtung mit hoher Zuverlässigkeit, anzugeben.
  • Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen folgen aus den Unteransprüchen, der folgenden Darstellung der Erfindung sowie der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
  • Die Vorrichtung gemäß der Erfindung dient zum Verschließen eines Behälters mit einem Verschluss. Besonders bevorzugt kommt die Vorrichtung in einer Getränkeabfüllanlage zur Anwendung, beispielsweise zum Verschließen von Behältern nach dem Abfüllen von Wasser, Bier, Saft, Softdrinks, Smoothies, Milchprodukten und dergleichen. Das erfindungsgemäße Prinzip ist jedoch auch in anderen Vorrichtungen anwendbar, sofern Behälter durch automatische Applikation von Verschlüssen verschließbar sind.
  • Die Vorrichtung gemäß der Erfindung umfasst einen Verschließer mit einem über eine Hubstange axial verschiebbaren Verschließerkopf, der eingerichtet ist, um einen Verschluss aufzunehmen und auf den Behälter zu applizieren. In anderen Worten, der Verschließerkopf kann zum Verschließen des Behälters angehoben/abgesenkt, d.h. vom Behälter weg und auf diesen zu, bewegt werden. Zu diesem Zweck umfasst der Verschließer eine mit dem Verschließerkopf verbundene Hubstange, die über einen geeigneten Aktuator auf diese Weise betätigbar ist.
  • Die Bezeichnungen "heben", "senken", "zurückziehen", "vorschieben", "oberhalb", "unterhalb" und dergleichen sind durch die Einbaulage des Verschließers eindeutig definiert, sie sind in der Regel relativ zur Schwerkraftrichtung zu sehen.
  • Die Vorrichtung umfasst ferner eine Auswurfeinrichtung mit einer Auswurfstange, die zum Auswerfen eines Verschlusses aus dem Verschließerkopf relativ zum Verschließerkopf axial verschiebbar eingerichtet ist. Die Auswurfstange verläuft vorzugsweise innerhalb des Verschließerkopfs und kann in eine vorgeschobene Position gebracht werden, in der ein im Verschließerkopf verbliebener Verschluss ausgeworfen wird.
  • Erfindungsgemäß umfasst die Auswurfeinrichtung ferner einen magnetischen Arretierabschnitt und einen an der Auswurfstange angebrachten magnetischen Anker, die durch magnetische Wechselwirkung, vorzugsweise durch magnetische Anziehung, relativ zueinander arretierbar sind, so dass im arretierten Zustand eine axiale Verschiebung des Verschließerkopfes über die Hubstange eine axiale Verschiebung der Auswurfstange relativ zum Verschließerkopf bewirkt. In anderen Worten, im arretierten Zustand haben der Arretierabschnitt und der Anker eine definierte Relativposition zueinander. Diese Relativposition bleibt auch bei einer Hubbewegung des Verschließerkopfs zumindest über einen gewissen Arbeitsweg konstant, so dass dadurch die Auswurfstange relativ zum Verschließerkopf vorgeschoben wird und ein etwaiger Verschluss ausgeworfen werden kann.
  • Der Arretierabschnitt ist hierbei besonders bevorzugt stationär vorgesehen, etwa relativ zu einem Aktuator zur Betätigung der Hubstange, einer Befestigung der Vorrichtung an einer Struktur, wie beispielsweise einer Reinraumwandung, oder dergleichen.
  • Durch die so konstruierte Auswurfeinrichtung kann die Auswurfstange vergleichsweise kurz ausgeführt sein, da sie sich lediglich vom unteren Bereich des Verschließerkopfs bis zum Anker erstrecken muss. Insbesondere muss die Auswurfstange somit nicht durch die Hubstange und einen oberhalb davon angeordneten Aktuator geführt werden. Die Auswurfstange kann sich vollständig unterhalb der Hubstange befinden. Daher kann auf Sonderkonstruktionen, beispielsweise auf eine Hohlwelle im Läufer eines Hub-/Drehmotors als Aktuator, verzichtet werden. Die Vorrichtung kann insgesamt besonders kompakt ausgeführt werden.
  • Die Betätigung der Auswurfstange erfolgt kontaktlos, wodurch der hierin dargelegte Mechanismus besonders für eine autarke Verwendung beispielsweise in Reinräumen geeignet ist. Kollisionen zwischen dem Anker und dem Arretierabschnitt sind ausgeschlossen. Ferner wirken zur Arretierung der Auswurfstange keine mechanischen Reib- oder Kontaktkräfte, wodurch die Auswurfeinrichtung besonders wartungsarm, langlebig und zuverlässig ist.
  • Ein weiterer technischer Beitrag der Auswurfeinrichtung besteht darin, dass etwaige Bauteiltoleranzen durch die magnetische Arretierung und Aufhebung der Arretierung in Abhängigkeit der Relativposition zwischen dem Anker und dem Arretierabschnitt ausgeglichen werden können. In anderen Worten, der Auswurfhub, den die Auswurfstange zwischen einer zurückgezogenen Position und einer vorgeschobenen Position zum Auswerfen eines etwaig zurückgebliebenen Verschlusses zurücklegt, muss nicht mit dem möglichen Bewegungsumfang der Auswurfstange übereinstimmen. Eine präzise Abstimmung ist hierbei nicht erforderlich, sondern der Auswurfhub wird allein durch die Bewegungsamplitude des arretierten Zustands bestimmt.
  • Vorzugsweise ist die Auswurfeinrichtung so eingerichtet, dass im arretierten Zustand ein Zurückziehen der Hubstange, d.h. eine Verschiebung entgegen der Schwerkraftrichtung, wodurch sich der Verschließerkopf von einem etwaig darunter angeordneten Behälter wegbewegt, bewirkt, dass unter Beibehaltung der magnetischen Arretierung zwischen Arretierabschnitt und Anker die Auswurfstange relativ zum Verschließerkopf vorgeschoben wird, wodurch ein im Verschließerkopf verbliebener Verschluss ausgeworfen wird. In anderen Worten, der Vorschub der Auswurfstange relativ zum Verschließerkopf, um den Verschluss auszuwerfen, wird dadurch realisiert, dass die Auswurfstange durch den Arretierabschnitt an Ort und Stelle gehalten wird, während der Verschließerkopf durch die Hubstange zurückgezogen, d.h. entgegen der Schwerkraftrichtung verschoben wird. Auf diese Weise kann auf baulich einfache und zuverlässige Weise ein aktives Auswerfen des Verschlusses implementiert werden, während sich der Verschließerkopf vom Behälter zurückzieht.
  • Vorzugsweise umfasst der magnetische Arretierabschnitt zu diesem Zweck eine stationäre Halterung und einen oder mehrere, vorzugsweise zwei, daran angebrachte Magnete. "Stationär" bedeutet hier wie oben erwähnt eine konstante Position relativ zu einem zumindest in Hubrichtung stationären Anlagenteil, wie beispielsweise einem Aktuator zur Betätigung der Hubstange, einer Befestigung der Vorrichtung an einer Struktur, beispielsweise einer Reinraumwandung, oder dergleichen. Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform weist der magnetische Anker einen oder mehrere, vorzugsweise zwei, an der Auswurfstange angebrachte Magnete auf, wobei die Magnete des Arretierabschnitts und die Magnete des Ankers so eingerichtet und gepolt sind, dass sie sich im arretierten Zustand entsprechend kontaktlos gegenüberliegen und einander anziehen oder abstoßen, vorzugsweise paarweise. Auf diese Weise wird trotz Kontaktlosigkeit eine sichere Arretierung erreicht.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die hier genannten Magnete als Permanentmagnete oder Elektromagnete implementiert sein können. Auch eine Mischung verschiedener Magnettypen ist möglich, solange die Betätigung der Auswurfstange im arretierten Zustand magnetisch und kontaktlos erfolgt.
  • Vorzugsweise weist der magnetische Anker einen oder mehrere Haltestifte auf, die entsprechend zur Befestigung der Magnete des Ankers an der Auswurfstange vorgesehen sind. Gemäß dieser Ausführungsform sind im Verschließerkopf eine oder mehrere Ausnehmungen, vorzugsweise Langlöcher, vorgesehen, durch welche die Haltestifte ragen, um auf diese Weise mit der Auswurfstange, vorzugsweise im Inneren des Verschließerkopfs, verbunden und relativ zum Verschließerkopf verschiebbar zu sein. Auf diese Weise kann die Betätigung der Auswurfstange auf maschinenbaulich einfache und zuverlässige Weise implementiert werden. Die axiale Erstreckung der Ausnehmungen bzw. Langlöcher kann hierbei die Bewegungsamplitude der Auswurfstange relativ zum Verschließerkopf im arretierten Zustand definieren, d.h. jenen Betrag, um den die Auswurfstange innerhalb des Verschließerkopfs vorgeschoben werden kann.
  • Vorzugsweise ist der Verschließerkopf zumindest abschnittsweise zylindrisch ausgebildet, wobei die Auswurfstange besonders bevorzugt im Inneren des zylindrischen Verschließerkopfs und konzentrisch dazu verläuft. Auf diese Weise kann der Auswurf von Verschlüssen ohne weitere Mechanik, auf maschinenbaulich einfache und zuverlässige Weise realisiert werden.
  • Vorzugsweise ist die Halterung des Arretierabschnitts über eine oder mehrere Stützen an einem Flanschabschnitt abgestützt, der zur Befestigung der Vorrichtung, insbesondere des Verschließers, und vorzugsweise zur Abdichtung eines den Verschließerkopf umgebenden Reinraums gegenüber der Umgebung dient. Der Flanschabschnitt ist eine stationäre Komponente der Vorrichtung, durch den die Hubstange verläuft. Indem der Arretierabschnitt an einem solchen Flanschabschnitt abgestützt ist, kann der Arretierabschnitt stabil montiert werden, ohne dass verschließerfremde Komponenten genutzt werden müssen. Dadurch kann die Vorrichtung besonders kompakt ausgeführt werden, sowie modular und autark installiert werden.
  • Vorzugsweise ist die Auswurfstange aus den oben genannten Gründen vollständig im Verschließerkopf angeordnet, so dass sie insbesondere nicht durch die Hubstange geführt wird.
  • Vorzugsweise ist die Auswurfeinrichtung so eingerichtet, dass der Arretierabschnitt und der Anker in einem Ausgangszustand, in dem die Hubstange für das Applizieren eines Verschlusses auf einen Behälter ausgefahren ist, nicht magnetisch arretiert sind. Im Ausgangszustand befinden sich somit die Hubstange in einer ausgefahrenen und die Auswurfstange in einer zurückgezogenen Position. Aufgrund der fehlenden Arretierung und solange keine Arretierung vorliegt verbleibt die Auswurfstange in der zurückgezogenen Position, d.h. eine Hubbewegung des Verschließerkopfs führt nicht zu einer Änderung der Position der Auswurfstange relativ zum Verschließerkopf. In diesem Zustand kann ein Verschluss problemlos auf einen Behälter appliziert werden, ohne dass die Auswurfstange den Vorgang behindert.
  • Vorzugsweise ist die Auswurfeinrichtung so eingerichtet, dass ein Zurückziehen der Hubstange ausgehend vom Ausgangszustand, d.h. eine axiale Bewegung derselben entgegen der Schwerkraftrichtung, bewirkt, dass der Arretierabschnitt und der Anker an einer bestimmten Relativposition, vorzugsweise einer Relativposition des minimalen Abstands, einen Arretierzustand einnehmen, in dem diese relativ zueinander magnetisch arretiert sind, vorzugsweise durch magnetische Anziehung. Dies ist ein Anfangs- bzw. Endpunkt der Bewegungsamplitude, die im arretierten Zustand möglich ist, d.h. der Beginn einer etwaigen Betätigung der Auswurfstange.
  • Vorzugsweise ist die Auswurfeinrichtung so eingerichtet, dass ein weiteres Zurückziehen der Hubstange ausgehend vom Arretierzustand bewirkt, dass unter Beibehaltung der magnetischen
  • Arretierung zwischen Arretierabschnitt und Anker bis zu einem Auswurfzustand die Auswurfstange relativ zum Verschließerkopf vorgeschoben wird, wobei sie relativ zum stationären Arretierabschnitt an Ort und Stelle verbleibt, wodurch ein im Verschließerkopf verbliebener Verschluss ausgeworfen wird.
  • Vorzugsweise ist die Auswurfeinrichtung so eingerichtet ist, dass ein weiteres Zurückziehen der Hubstange ausgehend vom Auswurfzustand bewirkt, dass der arretierte Zustand zwischen Arretierabschnitt und Anker wieder aufgehoben wird, indem eine weitere Relativbewegung zwischen Auswurfstange und Verschließerkopf unterbunden wird. Dies kann beispielsweise durch einen Anschlag oder die Form und/oder Lage der oben erwähnten Ausnehmungen bzw. Langlöcher realisiert werden. Ein Zustand, in dem die Hubstange maximal zurückgezogen bzw. eingefahren ist, d.h. der Verschließerkopf maximal angehoben ist, sei hierin als "Endzustand" bezeichnet. Allerdings können der Endzustand und der Auswurfzustand im Prinzip auch identisch sein.
  • Durch die fehlende Arretierung zwischen dem Auswurfzustand und dem Endzustand kehrt die Auswurfstange vorzugsweise in ihre zurückgezogene Ausgangslage zurück. Dies gilt generell für Zustände, in denen der Anker und der Arretierabschnitt nicht relativ zueinander arretiert sind. Zu diesem Zweck weist die Auswurfeinrichtung vorzugsweise eine Feder auf, die eingerichtet ist, um die Auswurfstange in die zurückgezogene Position vorzuspannen.
  • Vorzugsweise umfasst der Verschließer einen Aktuator, beispielsweise einen Elektromotor, der eingerichtet ist, um die Hubstange axial zu verschieben. Das Applizieren des Verschlusses auf den Behälter kann im einfachsten Fall somit durch eine reine Hubbewegung erfolgen.
  • Der hierin dargelegte Verschließer erlaubt jedoch auch kompliziertere Bewegungsabläufe, wie etwa eine Hub- und Drehbewegung zum Aufschrauben eines Verschlusses auf den Mündungsabschnitt eines Behälters. In diesem Fall ist der Aktuator vorzugsweise ein Hub- /Drehaktuator, der eingerichtet ist, um die Hubstange sowohl axial zu verschieben als auch um die eigene Achse zu drehen.
  • Die oben genannte Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zum Auswerfen eines Verschlusses aus einer Vorrichtung zum Verschließen eines Behälters gemäß einer der vorstehend dargelegten Ausführungsvarianten gelöst. Das Verfahren weist auf: Aufnehmen eines Verschlusses über den Verschließerkopf; Verschieben des Verschließerkopfes über die Hubstange in axialer Richtung; Arretieren des magnetischen Arretierabschnitts und des magnetischen Ankers relativ zueinander durch magnetische Wechselwirkung derselben, vorzugsweise Anziehung oder Abstoßung, so dass im arretierten Zustand die axiale Verschiebung des Verschließerkopfes über die Hubstange eine axiale Verschiebung der Auswurfstange relativ zum Verschließerkopf bewirkt; Auswerfen des Verschlusses, indem die Auswurfstange durch die axiale Verschiebung derselben relativ zum Verschließerkopf in eine vorgeschobene Position gebracht wird und so den Verschluss aus dem Verschließerkopf herausdrückt.
  • Die Merkmale, technischen Wirkungen, Vorteile sowie Ausführungsbeispiele, die in Bezug auf die Vorrichtung beschrieben wurden, gelten analog für das Verfahren.
  • So weist das Verfahren aus den oben genannten Gründen vorzugsweise ferner auf: Zurückziehen der Hubstange ausgehend von einem Ausgangszustand, in dem die Hubstange ausgefahren ist und der Arretierabschnitt und der Anker nicht magnetisch arretiert sind, so dass der Arretierabschnitt und der Anker einen Arretierzustand einnehmen, in dem diese relativ zueinander magnetisch arretiert sind.
  • Das Verfahren weist aus den oben genannten Gründen vorzugsweise ferner auf: Zurückziehen der Hubstange ausgehend vom Arretierzustand, so dass unter Beibehaltung der magnetischen Arretierung zwischen Arretierabschnitt und Anker bis zu einem Auswurfzustand die Auswurfstange relativ zum Verschließerkopf vorgeschoben wird, wodurch ein im Verschließerkopf verbliebener Verschluss ausgeworfen wird.
  • Das Verfahren weist aus den oben genannten Gründen vorzugsweise ferner auf: Zurückziehen der Hubstange ausgehend vom Auswurfzustand, so dass der arretierte Zustand zwischen Arretierabschnitt und Anker aufgehoben wird, indem eine weitere Relativbewegung zwischen Auswurfstange und Verschließerkopf unterbunden wird.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Die dort beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben dargelegten Merkmale umgesetzt werden, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele erfolgt dabei mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen.
    • Kurze Beschreibung der Figuren
  • Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
    • Figur 1 eine schematische, dreidimensionale Teilansicht einer Vorrichtung zum Verschließen eines Behälters mit Auswurffunktion in einem Ausgangszustand;
    • Figur 2 eine schematische, dreidimensionale Teilansicht einer Vorrichtung zum Verschließen eines Behälters mit Auswurffunktion in einem Arretierzustand;
    • Figur 3 eine schematische, dreidimensionale Teilansicht einer Vorrichtung zum Verschließen eines Behälters mit Auswurffunktion in einem Auswurfzustand;
    • Figur 4 eine schematische, dreidimensionale Teilansicht einer Vorrichtung zum Verschließen eines Behälters mit Auswurffunktion in einem Endzustand; und
    • Figur 5 eine schematische Ansicht von unten der Vorrichtung gemäß den Figuren 1 bis 4.
    Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
  • Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei sind gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanz zu vermeiden.
  • Die Figuren 1 bis 4 sind schematische, dreidimensionale Teilansichten einer Vorrichtung 1 zum Verschließen eines Behälters mit Auswurffunktion in verschiedenen Zuständen eines Vorgangs zum Auswerfen eines Verschlusses. Die Figur 5 zeigt die Vorrichtung 1 in einer Draufsicht von unten. Behälter und Verschluss sind in den Figuren nicht gezeigt.
  • Die Vorrichtung 1 sei zum Zweck der Beschreibung funktionelle in einen Verschließer 10 und eine Auswurfeinrichtung 20 unterteilt.
  • Der Verschließer 10 bezeichnet hierbei eine funktionelle Baueinheit, die zum Applizieren eines Verschlusses auf einen Behälter dient. Das Applizieren kann im einfachsten Fall durch eine Hubbewegung, d.h. beispielsweise Aufstecken eines Verschlusses auf einen Mündungsabschnitt des Behälters oder Einschieben des Verschlusses in einen solchen, realisiert werden; es sind jedoch auch kompliziertere Bewegungsabläufe, wie etwa eine Hub- und Drehbewegung zum Aufschrauben eines Verschlusses auf den Mündungsabschnitt eines Behälters, umfasst und zumeist sogar bevorzugt.
  • Der Verschließer 10 weist zu diesem Zweck einen Verschließerkopf 11 auf, der zum Halten und Applizieren eines Verschlusses auf den Mündungsabschnitt eines Behälters eingerichtet ist. Der Verschließerkopf 11 umfasst dazu einen Haltemechanismus 11a, der beispielsweise einen Greifmechanismus mit Greifarmen oder einen magnetischen Mechanismus umfasst. Die Art und Weise, wie der Verschluss durch den Verschließerkopf 11 gehalten wird, ist nicht weiter eingeschränkt, solange ein zuverlässiges Aufnehmen eines Verschlusses und Verschließen des Behälters gewährleistet ist. Die Verschlüsse werden beispielsweise über ein Pickrad (in den Figuren nicht gezeigt) dem Verschließerkopf11 zugeführt, von dem Haltemechanismus 11a aufgenommen und bis zur Applikation auf den Behälter gehalten.
  • Der Verschließer 10 umfasst ferner eine Betätigungsvorrichtung 12, die in den Figuren 1 bis 4 teilweise gezeigt ist. Die Betätigungsvorrichtung 12 implementiert die Funktionalität des Verschließerkopfes 11.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Betätigungsvorrichtung 12 eine Hubstange 12a zum Anheben und Absenken des Verschließerkopfes 11 auf den zu verschließenden Behälter. Die Betätigungsvorrichtung 12 umfasst ferner eine Ansteuerungsvorrichtung zum Ansteuern des Haltemechanismus 11a des Verschließerkopfes 11 sowie einen oder mehrere Aktuatoren, die in den Figuren nicht gezeigt sind.
  • Im Falle der Applikation von Schraubverschlüssen wird das für das Aufschrauben eines Verschlusses auf einen zu verschließenden Behälter notwendige Drehmoment gegebenenfalls ebenfalls über die Hubstange 12a oder über eine konzentrisch zu dieser angeordneten Drehwelle auf den Haltemechanismus 11a des Verschließerkopfes 11 übertragen.
  • Der eine oder die mehreren Aktuatoren zur Betätigung der Hubstange 12a, des Haltemechanismus 11 a des Verschließerkopfes 11 sowie einer etwaigen Drehwelle sind in den Figuren nicht gezeigt; sie befinden sich oberhalb eines Flanschabschnitts 13, der zur Halterung der Vorrichtung 1 sowie gegebenenfalls zur Abdichtung vorgesehen ist. So kann der Flanschabschnitt 13 zum Abdichten eines Reinraums gegenüber der Umgebung dienen.
  • Die Auswurfeinrichtung 20 umfasst eine Auswurfstange 21 mit einem magnetischen Anker 23 sowie einem stationären, magnetischen Arretierabschnitt 22. Der Arretierabschnitt 22 und der Anker 23 wirken zur Betätigung der Auswurfstange 21 magnetisch und kontaktlos aufeinander.
  • Der Arretierabschnitt 22 umfasst einen oder mehrere Magnete 22a, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Magnetpaar ausgebildet sind. Der Anker 23 umfasst ebenfalls einen oder mehrere Magnete 23a, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Magnetpaar ausgebildet sind. Die Magnete 23a sind an der Auswurfstange 21 befestigt, wodurch die Auswurfstange 21 auf magnetische Weise, kontaktlos betätigbar ist, wie es weiter unten im Detail dargelegt ist. Die Magnete 22a, 23a können als Permanentmagnete oder Elektromagnete implementiert sein. Auch eine Mischung verschiedener Magnettypen ist möglich, solange die Betätigung der Auswurfstange 21 magnetisch und kontaktlos erfolgt.
  • Die stationären Magnete 22a sind an einer Halterung 24 befestigt, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel über zwei Stützen 25 am Flanschabschnitt 13 befestigt ist. Die konkrete Konstruktion der Halterung 24 ist nicht weiter eingeschränkt, solange sichergestellt ist, dass die stationären Magnete 22a sicher an Ort und Stelle gehalten werden, um eine zuverlässige Betätigung der Auswurfstange 21 zu gewährleisten.
  • Im Verschließerkopf 11 sind gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel Langlöcher 26 vorgesehen, durch welche Haltestifte 23b der beweglichen Magnete 23a ragen, um auf diese Weise mit der Auswurfstange 21, die im Inneren des zylindrischen Verschließerkopfs 11 und konzentrisch dazu verläuft, verbunden zu sein. Da die Langlöcher 26 mittelbar zur Betätigung der Auswurfstange 21 dienen oder beitragen, sind sie hierin der Auswurfeinrichtung 20 zugeordnet, auch wenn sie physisch Bestandteile bzw. Ausnehmungen des Verschließerkopfes 11 sind.
  • Die relativ zum Arretierabschnitt 22 beweglichen Magnete 23a und deren Haltestifte 23b bilden hierin den Anker 23 aus. Der magnetische Anker 23, der als Abschnitt der Auswurfstange 21 und als Komponente zur Betätigung derselben angesehen werden kann, ist auch auf konstruktiv andere Weise ausbildbar, solange er als magnetische Baugruppe mit dem stationären Gegenstück, dem Arretierabschnitt 22 aus Halterung 24 und Magnete 22a, wechselwirken und dadurch die Auswurfstange 21 betätigen kann.
  • Die besagte Wechselwirkung ist hierin eine positionsbezogene Arretierung des Arretierabschnitts 22 und des Ankers 23 relativ zueinander, die vorzugsweise durch magnetische Anziehung oder Abstoßung realisiert wird.
  • Die Betätigung der Auswurfstange 21 erfolgt ausgehend von dem in der Figur 1 gezeigten Ausgangszustand. Darin befindet sich die Auswurfstange 21 in einem relativ zum Verschließerkopf 11 zurückgezogenen Zustand, d.h. in einem Zustand, in dem ein Verschluss vom Verschließerkopf 11 aufgenommen, gehalten und appliziert werden kann. Im Ausgangszustand befindet sich die Hubstange in einer ausgefahrenen Position, ein Abstand zwischen der Halterung 24 und dem unteren Ende des Verschließerkopfs 11 ist maximal, in der Figur 1 als LMax (beispielsweise ca. 134 cm) bezeichnet, und eine Wirkung zwischen den stationären Magneten 22a und den beweglichen Magneten 23a findet nicht oder nur geringfügig statt. In dieser Position kann ein Behälter mit einem Verschluss verschlossen werden.
  • Durch Zurückziehen der Hubstange 12a wird der Verschließerkopf 11 aus der Arbeitsposition entfernt, d.h. vom Behälter wegbewegt, was im Vergleich der Figuren 1 und 2 einer Bewegung nach oben entspricht.
  • In der Figur 2 befindet sich die Vorrichtung 1 in einem Zustand, der hierin als "Arretierzustand" bezeichnet ist, da die stationären Magnete 22a und die beweglichen Magnete 23a in minimalem Abstand entsprechend einander gegenüberliegen und so wechselwirken, vorzugsweise anziehen, dass sie in diesem Zustand und im weiteren Fortgang relativ zueinander arretiert sind. Im Arretierzustand befindet sich die Auswurfstange 21 weiterhin im relativ zum Verschließerkopf 11 zurückgezogenen Zustand. Im Arretierzustand hat sich der Abstand zwischen der Halterung 24 und dem unteren Ende des Verschließerkopfs 11 auf einen Abstand LArr (beispielsweise ca. 109 cm) verringert.
  • Wird die Hubstange 12a ausgehend davon weiter zurückgezogen, bewirkt die Arretierung der Magnete 22a und 23a, dass die Auswurfstange 21 relativ zum Verschließerkopf 11 vorgeschoben wird, wie es aus einem Vergleich der Figuren 2 und 3 hervorgeht. Hierbei verschieben sich die Langlöcher 26 relativ zu den arretierten Haltestiften 23b, bis eine maximal ausgefahrene Position der Auswurfstange 21 erreicht ist. Dieser Zustand der Vorrichtung 1, der in der Figur 3 gezeigt ist, ist hierin als "Auswurfzustand" bezeichnet. Durch das Ausfahren der Auswurfstange 21 relativ zum Verschließerkopf 11 wird ein im Verschließerkopf 11 verbliebener Verschluss aktiv ausgeworfen, beispielsweise wenn der Verschluss aufgrund eines fehlenden oder defekten Behälters nicht appliziert werden konnte. Im Auswurfzustand hat sich der Abstand zwischen der Halterung 24 und dem unteren Ende des Verschließerkopfs 11 auf einen Abstand LAus (beispielsweise ca. 92 cm) verringert. Die Differenz zwischen LArr und LAus entspricht vorzugsweise der Länge der Langlöcher 26.
  • Ein weiteres Zurückziehen der Hubstange 12a bewirkt nun, dass der arretierte Zustand zwischen den stationären Magneten 22a und den jeweiligen beweglichen Magneten 23a wieder aufgehoben wird. Die Auswurfstange 21 kehrt in ihre zurückgezogene Ausgangslage zurück, beispielsweise indem sie durch eine in den Figuren nicht gezeigte Feder in die zurückgezogene Position vorgespannt wird. Ein solcher Zustand, in dem die Hubstange 12a maximal zurückgezogen, d.h. der Verschließerkopf 11 maximal angehoben ist, geht aus der Figur 4 hervor und ist hierin als "Endzustand" bezeichnet. Im Endzustand hat sich der Abstand zwischen der Halterung 24 und dem unteren Ende des Verschließerkopfs 11 auf einen minimalen Abstand LMin (beispielsweise ca. 79 cm) verringert. Allerdings können der Endzustand und der Auswurfzustand im Prinzip auch identisch sein.
  • Durch den vorstehend dargelegten Betätigungsablauf der Auswurfstange 21 ist ersichtlich, dass die Auswurfstange 21 vergleichsweise kurz ausgeführt sein kann, da sie lediglich vom unteren Bereich des Verschließerkopfs 11 bis zum Anker 23, d.h. bis zu den Haltestiften 23b für die beweglichen Magnete 23a, ausgeführt sein muss. Insbesondere muss die Auswurfstange 21 nicht durch die Hubstange 12a, den Flanschabschnitt 13 und einen oberhalb davon angeordneten Aktuator geführt werden. Daher kann auf Sonderkonstruktionen, beispielsweise auf eine Hohlwelle im Läufer eines Hub-/Drehmotors als Aktuator des Verschließerkopfs 11, verzichtet werden. Die Vorrichtung 1 kann somit besonders kompakt ausgeführt werden.
  • Die Betätigung der Auswurfstange 21 erfolgt kontaktlos, wodurch der hierin dargelegte Mechanismus besonders für eine autarke Verwendung beispielsweise in Reinräumen geeignet ist. Kollisionen zwischen dem Anker 23 und dem Arretierabschnitt 22 können durch die kontaktlose Arretierung ausgeschlossen werden.
  • Ein weiterer Vorteil des hierin dargelegten Mechanismus besteht darin, dass etwaige Bauteiltoleranzen durch die automatische und magnetische Arretierung der Magnete 22a, 23a und Aufhebung der Arretierung ausgeglichen werden können. In anderen Worten, der Auswurfhub, den die Auswurfstange 21 zwischen Arretierzustand und Auswurfzustand, d.h. zwischen der zurückgezogenen Position und der vorgeschobenen Position zum Auswerfen eines etwaig zurückgebliebenen Verschlusses zurücklegt, muss nicht mit der möglichen Bewegungsamplitude der Auswurfstange 21 übereinstimmen. Eine präzise Abstimmung ist hierbei nicht erforderlich, sondern der Auswurfhub wird allein durch die Bewegungsamplitude im arretierten Zustand bestimmt.
  • Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Vorrichtung zum Verschließen eines Behälters mit einem Verschluss
    10
    Verschließer
    11
    Verschließerkopf
    11a
    Haltemechanismus
    12
    Betätigungsvorrichtung
    12a
    Hubstange
    13
    Flanschabschnitt
    20
    Auswurfeinrichtung
    21
    Auswurfstange
    22
    Magnetischer Arretierabschnitt
    22a
    Stationärer Magnet
    23
    Magnetischer Anker
    23a
    Beweglicher Magnet
    23b
    Haltestift
    24
    Halterung
    25
    Stütze
    26
    Langloch
    LMax
    Abstand Halterung/Verschließerkopf im Ausgangszustand (=maximal)
    LArr
    Abstand Halterung/Verschließerkopf im Arretierzustand
    LAus
    Abstand Halterung/Verschließerkopf im Auswurfzustand
    LMin
    Abstand Halterung/Verschließerkopf im Endzustand (=minimal)

Claims (15)

  1. Vorrichtung (1) zum Verschließen eines Behälters mit einem Verschluss, vorzugsweise in einer Getränkeabfüllanlage, wobei die Vorrichtung (1) aufweist:
    einen Verschließer (10) mit einem über eine Hubstange (12a) axial verschiebbaren Verschließerkopf (11), der eingerichtet ist, um den Verschluss aufzunehmen und auf den Behälter zu applizieren; und
    eine Auswurfeinrichtung (20) mit einer Auswurfstange (21), die zum Auswerfen eines Verschlusses aus dem Verschließerkopf (11) relativ zum Verschließerkopf (11) axial verschiebbar eingerichtet ist;
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Auswurfeinrichtung (20) ferner einen magnetischen Arretierabschnitt (22), der vorzugsweise stationär angeordnet ist, und einen an der Auswurfstange (21) angebrachten magnetischen Anker (23) aufweist, die durch magnetische Wechselwirkung relativ zueinander arretierbar sind, so dass im arretierten Zustand eine axiale Verschiebung des Verschließerkopfes (11) über die Hubstange (12a) eine axiale Verschiebung der Auswurfstange (21) relativ zum Verschließerkopf (11) bewirkt.
  2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswurfeinrichtung (20) so eingerichtet ist, dass im arretierten Zustand ein Zurückziehen der Hubstange (12a) bewirkt, dass unter Beibehaltung der magnetischen Arretierung zwischen Arretierabschnitt (22) und Anker (23) die Auswurfstange (21) relativ zum Verschließerkopf (11) vorgeschoben wird, wodurch ein im Verschließerkopf (11) verbliebener Verschluss ausgeworfen wird.
  3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische Arretierabschnitt (22) eine stationäre Halterung (24) und einen oder mehrere, vorzugsweise zwei, daran angebrachte Magnete (22a) aufweist und der magnetische Anker (23) einen oder mehrere, vorzugsweise zwei, an der Auswurfstange (21) angebrachte Magnete (23a) aufweist, wobei sich die Magnete (22a) des Arretierabschnitts (22) und die Magnete (23a) des Ankers (23) im arretierten Zustand entsprechend kontaktlos gegenüberliegen und einander anziehen oder abstoßen.
  4. Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische Anker (23) einen oder mehrere Haltestifte (23b) aufweist, die entsprechend zur Befestigung der Magnete (23a) des Ankers (23) an der Auswurfstange (21) vorgesehen sind, und im Verschließerkopfeine oder mehrere Ausnehmungen, vorzugsweise Langlöcher (26), vorgesehen sind, durch welche die Haltestifte (23b) ragen, um auf diese Weise mit der Auswurfstange (21) verbunden und relativ zum Verschließerkopf (11) verschiebbar zu sein.
  5. Vorrichtung (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (24) über eine oder mehrere Stützen (25) an einem Flanschabschnitt (13) abgestützt ist, der zur Befestigung der Vorrichtung (1) und vorzugsweise Abdichtung eines den Verschließerkopf (11) umgebenden Reinraums gegenüber der Umgebung dient.
  6. Vorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschließerkopf (11) zumindest abschnittsweise zylindrisch ausgebildet ist, die Auswurfstange (21) im Inneren des zylindrischen Verschließerkopfs (11) und konzentrisch dazu verläuft.
  7. Vorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswurfstange (21) vollständig im Verschließerkopf (11) angeordnet ist, so dass sie nicht durch die Hubstange (12a), konzentrisch und/oder parallel dazu geführt wird.
  8. Vorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswurfeinrichtung (20) so eingerichtet ist, dass der Arretierabschnitt (22) und der Anker (23) in einem Ausgangszustand, in dem die Hubstange (12a) beispielsweise für das Applizieren eines Verschlusses auf einen Behälter ausgefahren ist, nicht magnetisch arretiert sind.
  9. Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswurfeinrichtung (20) so eingerichtet ist, dass ein Zurückziehen der Hubstange (12a) ausgehend vom Ausgangszustand bewirkt, dass der Arretierabschnitt (22) und der Anker (23) einen Arretierzustand einnehmen, in dem diese relativ zueinander magnetisch arretiert sind.
  10. Vorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswurfeinrichtung (20) so eingerichtet ist, dass ein weiteres Zurückziehen der Hubstange (12a) ausgehend vom Arretierzustand bewirkt, dass unter Beibehaltung der magnetischen Arretierung zwischen Arretierabschnitt (22) und Anker (23) bis zu einem Auswurfzustand die Auswurfstange (21) relativ zum Verschließerkopf (11) vorgeschoben wird, wodurch ein im Verschließerkopf (11) verbliebener Verschluss ausgeworfen wird.
  11. Vorrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswurfeinrichtung (20) so eingerichtet ist, dass ein weiteres Zurückziehen der Hubstange (12a) ausgehend vom Auswurfzustand bewirkt, dass der arretierte Zustand zwischen Arretierabschnitt (22) und Anker (23) aufgehoben wird, indem eine weitere Relativbewegung zwischen Auswurfstange (21) und Verschließerkopf (11) unterbunden wird.
  12. Vorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswurfeinrichtung (20) eine Feder aufweist, die eingerichtet ist, um die Auswurfstange (21) in eine zurückgezogene Position, in der kein Auswurf eines Verschlusses stattfindet, vorzuspannen.
  13. Vorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschließer (10) einen Aktuator, vorzugsweise einen Elektromotor, aufweist, der eingerichtet ist, um die Hubstange (12a) axial zu verschieben, wobei der Aktuator vorzugsweise ein Hub/Drehaktuator ist, der eingerichtet ist, um die Hubstange (12a) sowohl axial zu verschieben als auch um die eigene Achse zu drehen, so dass der Verschließer (10) zum Aufschrauben von Drehverschlüssen auf Behälter eingerichtet ist.
  14. Verfahren zum Auswerfen eines Verschlusses aus einer Vorrichtung (1) zum Verschließen eines Behälters gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei das Verfahren aufweist:
    Aufnehmen eines Verschlusses über den Verschließerkopf (11);
    Verschieben des Verschließerkopfes (11) über die Hubstange (12a) in axialer Richtung;
    Arretieren des magnetischen Arretierabschnitts (22) und des magnetischen Ankers (23) relativ zueinander durch magnetische Wechselwirkung derselben, vorzugsweise Anziehung oder Abstoßung, so dass im arretierten Zustand die axiale Verschiebung des Verschließerkopfes (11) über die Hubstange (12a) eine axiale Verschiebung der Auswurfstange (21) relativ zum Verschließerkopf (11) bewirkt;
    Auswerfen des Verschlusses, indem die Auswurfstange (21) durch die axiale Verschiebung derselben relativ zum Verschließerkopf (11) in eine vorgeschobene Position gebracht wird und so den Verschluss aus dem Verschließerkopf herausdrückt.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner aufweist:
    Zurückziehen der Hubstange (12a) ausgehend von einem Ausgangszustand, in dem die Hubstange (12a) ausgefahren ist und der Arretierabschnitt (22) und der Anker (23) nicht magnetisch arretiert sind, so dass der Arretierabschnitt (22) und der Anker (23) einen Arretierzustand einnehmen, in dem diese relativ zueinander magnetisch arretiert sind,
    vorzugsweise Zurückziehen der Hubstange (12a) ausgehend vom Arretierzustand, so dass unter Beibehaltung der magnetischen Arretierung zwischen Arretierabschnitt (22) und Anker (23) bis zu einem Auswurfzustand die Auswurfstange (21) relativ zum Verschließerkopf (11) vorgeschoben wird, wodurch ein im Verschließerkopf (11) verbliebener Verschluss ausgeworfen wird, und
    vorzugsweise Zurückziehen der Hubstange (12a) ausgehend vom Auswurfzustand, so dass der arretierte Zustand zwischen Arretierabschnitt (22) und Anker (23) aufgehoben wird, indem eine weitere Relativbewegung zwischen Auswurfstange (21) und Verschließerkopf (11) unterbunden wird.
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