EP4559864A1 - Verschliessmaschine und verfahren zum verschliessen von behältern - Google Patents

Verschliessmaschine und verfahren zum verschliessen von behältern Download PDF

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Publication number
EP4559864A1
EP4559864A1 EP24199706.3A EP24199706A EP4559864A1 EP 4559864 A1 EP4559864 A1 EP 4559864A1 EP 24199706 A EP24199706 A EP 24199706A EP 4559864 A1 EP4559864 A1 EP 4559864A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
lid
container
station
closing
handling unit
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
EP24199706.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Igor Singur
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.)
KHS GmbH
Original Assignee
KHS GmbH
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 KHS GmbH filed Critical KHS GmbH
Publication of EP4559864A1 publication Critical patent/EP4559864A1/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
    • B67B3/20—Closing bottles, jars or similar containers by applying caps by applying and rotating preformed threaded caps
    • B67B3/2013—Closing bottles, jars or similar containers by applying caps by applying and rotating preformed threaded caps by carousel-type capping machines
    • B67B3/2033—Closing bottles, jars or similar containers by applying caps by applying and rotating preformed threaded caps by carousel-type capping machines comprising carousel co-rotating capping heads
    • 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
    • B67B3/262—Devices for controlling the caps
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a closing machine and a method for closing containers, comprising a rotating container handling unit having at least one container station for receiving a container at a transfer point and for transporting the container to a closing area.
  • the closing machine further comprises a rotating lid handling unit having at least one lid station for receiving a lid and for transporting the lid to the closing area, as well as at least one ejector for ejecting the lid from the lid station.
  • the closing machine further comprises a control device for controlling the lid handling unit.
  • Containers are continuously fed to the container handling unit at the transfer point and provided with a lid in the closing area of the closing machine.
  • the lid can be applied to the container in a variety of ways; in particular, the lid can be pushed, twisted, and/or pressed onto an opening of the container with or without mechanical deformation.
  • the invention is particularly well suited for screw caps and/or crown cap closures.
  • the invention is based on a closing machine with a rotating lid handling unit.
  • the ejector is a mechanical system that allows the lid to be removed from the lid station.
  • the lid handling unit has at least one lid gripper – also called a "cone" – at each lid station, into which a lid can be inserted and held force-fit.
  • a pusher or ejector guided at each lid station can remove the lid again if necessary.
  • the lid station rotates, the lid comes into contact with a control surface, causing it to move along the lid gripper and eject a lid held therein.
  • the invention is based on the object of reducing avoidable waste of lids in a closing machine.
  • the invention provides for a detection unit which is configured to detect whether a container is located in the container station after passing through the transfer point and/or whether a container located in the container station is incorrectly positioned after passing through the transfer point.
  • the control device is configured not to subsequently actuate the ejector if the container is missing and/or if the container is incorrectly positioned, so that the lid remains in the lid station after passing through the closing area and the lid in the lid station is transported to the closing area again in a circulating manner.
  • the control device is further configured to control the lid handling unit in such a way that, after reaching the closing area again, the lid is applied to a container which was picked up at the transfer point during a further circulation of the container station.
  • the ejector is designed to be variably triggered. This means that the lid station loaded with a lid, particularly in the direction of rotation behind the closing area, can be selectively triggered to remove the lid from the lid station, or not triggered to leave the loaded lid in the lid station. This behavior of the ejector is determined by the control device depending on the measurement results of the detection unit.
  • the spatial section in the rotation of the lid station in which ejection can occur or selectively cannot occur is also referred to as the exclusion zone.
  • Incorrect positioning of a container in a container station can occur, for example, if the longitudinal axis of the container is inclined, i.e. the longitudinal axis is not aligned vertically.
  • the invention is preferably applied to containers made as bottles, in particular plastic bottles, preferably made of polyethylene terephthalate (PET). These preferably have a bottle neck with a so-called neck ring, which extends outward from the bottle neck.
  • the neck ring can preferably be used as a reference point for handling and securing the containers during the closing process.
  • the lids are designed as screw caps. These are applied to a screw thread at a mouth of the container by a combined rotational movement about a rotational axis and a linear movement along the rotational axis.
  • the capping machine is preferably designed as a so-called screw capper for applying screw caps to containers.
  • a screwing The closing movement is carried out with the lid station relative to the container station.
  • the container station is preferably stationary except for a transport movement, in particular a rotation in a carousel, while the lid station is screwed on relative to the container station.
  • the lid handling unit has at least one drive, in particular a servomotor, controlled by the control device for driving the lid station.
  • a servomotor controlled by the control device for driving the lid station.
  • two servomotors a rotary motor and a linear motor—can be provided, preferably independently controllable by the control device.
  • the detection unit has an electrical sensor for measuring at least one electrical parameter of the drive of the lid handling unit.
  • This can in particular be a motor current, for example of a servo motor.
  • Electrical parameters e.g. the motor current
  • the motor current are characteristic of the mechanical load or the mechanical power performed by an electric motor. Based on the evaluation of these parameters, it can be distinguished whether a closing process was (successfully) carried out. If no container is loaded in the container station assigned to the lid station and a closing movement is nevertheless carried out, lower motor currents occur, for example due to the lower mechanical resistance. If, on the other hand, jamming occurs, for example because the lid and/or container are tilted relative to one another, higher mechanical resistances and therefore also higher motor currents can be expected.
  • control device is configured to compare the measured electrical parameter—in particular the current intensity—with a reference value and/or a reference curve and, based on this, to determine whether a container is located in the container station and/or whether a container located in the container is or was incorrectly positioned.
  • the measured curve of an electrical parameter can also be significant for the condition to be detected.
  • the container has a neck ring.
  • the container station has a holding device for holding the container on and/or below the neck ring.
  • This can be a gripping device, in particular a so-called “gripping tongs”.
  • the holding device is designed in particular such that it is in an open position at the transfer point, in which the container can be placed into the holding device. During subsequent transport to and through the closing area, the holding device is in a closed state, in which the container is held in a form-fitting manner at a defined position in the container station.
  • the closing machine preferably has a feed device for lids. This particularly preferably comprises or is a feed chute for feeding the lids. It is further preferred if the closing machine has a lid stopper for interrupting the flow of lids.
  • the lids are lined up continuously and without interruption in the feed chute and are moved towards the lid stopper by gravity and/or air conveyors.
  • the lid stopper is connected to the control device and can hold the lids in the feed chute until released. This makes it possible to control whether a lid is loaded into a specific lid station. This can be suppressed, for example, if a lid is already loaded in the lid station and the ejector has not been triggered. It is also conceivable not to load a lid if, due to the process control, no container is inserted into the container station assigned to the lid station or the absence of a container has been detected.
  • the closing machine has a separating device for separating the lids, preferably a rotating sawtooth star, downstream of the feed device. This ensures that the lids are fed to the lid handling unit at a suitable spatial and temporal interval for the one or more lid stations.
  • the separating devices also ensure a clear assignment of a released lid to a lid station to be loaded with it.
  • the lid handling unit is designed as a carousel rotating about a rotational axis.
  • the container handling unit is further designed as a transport star rotating about the same rotational axis. This makes coordinated movement of the lid station and the container station particularly easy. Particularly preferably, at least in the closing area no relative movement takes place between the container station and the lid station.
  • the lid handling unit and the container handling unit are synchronized with each other. This means that they move at a speed that is adapted to each other, so that the same number of container stations and lid stations pass through the same areas, in particular the closing area, at equal time intervals. Synchronization makes it possible to establish at least a temporary assignment between a specific lid station and a container station during the ongoing closing process.
  • an assigned station is understood to mean that it passes through the closing area at the same time as the other assigned station in the synchronized run of the closing machine, so that a lid received in the lid station can be applied to a container received in the assigned container station, provided that these are present and correctly positioned.
  • the container handling unit has a plurality of container stations, and the lid handling unit has a plurality of lid stations. This allows for increased throughput, as different stations can successively move through different stages of the closing process (picking up the lid or container - completing the closing process - ejecting the lid or releasing the closed container).
  • each lid station is assigned an ejector, which can eject a lid from precisely that lid station.
  • the number of container stations and lid stations is equal, resulting in a fixed and permanent association of the container stations and lid stations.
  • This can be particularly preferably implemented with a design in which the container stations and lid stations rotate synchronously with each other.
  • the ejector is actuated by a servo motor.
  • a servo motor with a rotating drive can be installed at the lid station. which is mechanically coupled or can be coupled to the ejector. The ejector can then be actuated directly by controlling the servo motor.
  • one or more servo motors at the lid station can actuate the ejector.
  • the lid station can be provided with a lid gripping unit in which the lid is held.
  • this lid gripping unit can be rotated about an axis and/or moved (axially) along this axis by a servo motor.
  • a servo motor can be rotated about an axis and/or moved (axially) along this axis by a servo motor.
  • the ejector can be triggered by a linear movement of the lid gripping unit.
  • the gripper has a single- or multi-part ejector body that can be linearly displaced along the axis and can be subjected to force by a linear displacement of the lid gripping unit against a stop. This can cause a displacement of the ejector body and a transfer of force to the lid, whereby the lid is removed from the lid gripping unit, i.e., ejected.
  • the ejector is actuated by a variable cam control.
  • a cam control is referred to in particular when one or more non-rotating control surfaces are arranged in the direction of rotation (of the lid handling unit), which come into contact with one or more pickups during the rotation of a lid station.
  • a pickup can in particular be a control roller to minimize friction and abrasion.
  • Such a cam control can be designed in such a way that it triggers the ejector at a fixed, defined point of the circulation, in particular in the ejection area in the direction of circulation behind the closing area.
  • at least one variable control surface is provided, which can be moved between at least one trigger position and a non-release position.
  • the variable control surface When the variable control surface is in the release position, it comes into contact with a pickup (particularly at the release position) in such a way that the ejector is actuated. In the non-release position, however, no such contact occurs, so the ejector is not actuated and any lid loaded in the lid station remains in it.
  • the detection unit comprises at least one sensor arranged stationary at or behind the transfer point.
  • “stationary” means that the sensor is arranged on the closing machine independently of the movement of the container handling unit.
  • the sensor is arranged and aligned such that it can detect the container stations and/or the area at the lid stations into which containers received in the lid stations extend.
  • This can in particular be an optical sensor - for example a light barrier or a light grid or a camera in conjunction with an image processing unit - and/or an ultrasonic sensor.
  • These are in particular configured to return to the control device a status value for an existing and correctly positioned container or a non-existent or incorrectly positioned container, or to output significant measurement data from which the control device can determine a corresponding status.
  • the detection unit may comprise at least one sensor arranged on the container handling unit.
  • This may be an optical sensor or an ultrasonic sensor.
  • a force sensor for this purpose, which can preferably be attached to a holding device of the container station. This force sensor can determine whether a container is present and/or whether it has been correctly positioned based on the detected weight of a picked-up container, the measured closing force, and/or their progressions.
  • the sensors - regardless of whether they are stationary or moving at the container stations - can be communicatively connected to the control device via a signal line, for example a wired data bus, a network line, analog and/or digital signal lines and/or via wireless transmission paths.
  • a signal line for example a wired data bus, a network line, analog and/or digital signal lines and/or via wireless transmission paths.
  • the detection unit is provided with an upstream container detection device on a feed line for supplying the container handling unit with containers at the transfer point. This allows at least the absence of a container in the feed line to be detected upstream, preventing subsequent transfer to the container station of the container handling unit at the transfer point. In this case, it is preferably provided that no lid is loaded into the assigned lid station, even if it is free.
  • the invention also relates to a method for closing containers in a closing machine, in particular in a closing machine of the type described above.
  • This comprises a rotating container handling unit which has a container station for receiving a container at a transfer point and for transporting the container to a closing area.
  • the closing machine further comprises a rotating lid handling unit which has at least one lid station for receiving a lid and for transporting the lid to the closing area and at least one ejector for ejecting the lid from the lid station.
  • a lid is loaded into the lid station and transported to the closing area. According to the invention, it is detected whether a container is located in the container station after passing through the transfer point and/or whether a container located in the container station is incorrectly positioned after passing through the transfer point.
  • the ejector is subsequently not actuated, so that the lid remains in the lid station after passing through the closing area and is transported back to the closing area in the lid station.
  • the lid is applied to a container that was picked up at the transfer point during a subsequent circulation of the container station.
  • the container station assigned to the lid station when the closing area is reached again must be used. This can - in the case of a synchronized run - be identical to the container station assigned in the previous circulation.
  • the lid handling unit preferably has at least one drive, controlled by the control device, for driving the lid station.
  • This drive serves to perform a closing movement of the lid station relative to the container station in the closing area, such that a container received in the container station is closed with a lid received in the lid station. It is preferably provided that after the detection of a missing and/or incorrectly positioned container in the container station, the drive is not activated for a closing process. This at least saves the energy required for this - unsuccessful - closing movement. Also, especially in the case of an incorrectly positioned container, it can be avoided that the lid received in the lid station is displaced, damaged, and/or ejected in an uncontrolled manner by an attempted closing process.
  • a lid feeding device is provided for feeding lids to the lid stations upstream of the closing area.
  • this device can be controlled within the scope of a preferred variant of the method according to the invention such that each of the lid stations—preferably several—is loaded with a lid, provided that it does not already contain an unejected lid from a previous cycle.
  • the Fig. 1 shows a schematic horizontal section of a closing machine 1 according to the invention for closing containers 2.
  • the closing machine 1 comprises a container handling unit 3, which has a plurality of container stations 4, each for receiving a container 2.
  • the container stations 4 are designed as so-called gripping tongs. These are set up by a cam control such that they have an open position at a transfer point A, into which a container 2 can be inserted. During the subsequent movement, the clamps are closed in order to guide the containers 2 safely.
  • the containers 2 - PET bottles with a neck ring - are fed via a feed star 5, which holds the containers 2 with corresponding transport tongs 5a and transfers them to the container stations 4 at the transfer point A.
  • the container handling unit 3 is designed as a transport star rotating around a rotation axis a. Following the transfer point A in the direction of rotation r is a closing area B, which extends over an angular range of the rotation of the container handling unit 3.
  • the closing machine 1 comprises a rotating lid handling unit 6 with a plurality of rotating lid stations 7 for each receiving a lid 8. This rotates as a carousel around the same axis of rotation a.
  • the number of container stations 4 corresponds to the number of lid stations 7, which rotate synchronously and in axial alignment with one another around the common vertical axis of rotation a in the first direction of rotation r.
  • the lid stations 7 and the container stations 4 are mutually and permanently assigned to one another.
  • the lids 8 are transferred to the lid stations 7 via a lid feeder 9.
  • This has a feed chute 9a and a variably controllable lid stop 9b.
  • the individual lids 8 are transferred to a separating device 9c - a sawtooth star - which transports the lids 8 to a transfer platform 9d synchronously with the lid stations 7.
  • a lid 9 can be individually introduced into a lid station 7 by lowering the lid 8 in the axial direction.
  • a lid station 7 The structure of a lid station 7 is shown as an example in the Fig. 3 shown in detail. This comprises a gripping cone 7a, which extends around a longitudinal axis L. The gripping cone 7a is open at the bottom so that a cover 8 can be inserted into the interior of the gripping cone 7a along the longitudinal axis L.
  • the lid 8 can be held in a force-locking manner by retaining pins 7b spring-loaded in the direction of the longitudinal axis L.
  • the relative movements when picking up a lid are caused by the lid station 7 being pushed in the direction of the longitudinal axis L onto a lid resting on the transfer platform 9d.
  • the lid handling unit 6 then transports the lid 8 in the direction of the closing area B.
  • the closing process is subsequently carried out, in which the lid 8 - in the exemplary embodiment a screw cap - is applied to the opening of a container 2 received in the associated container station 4 by a combined rotational movement about the longitudinal axis L and an axial movement along the longitudinal axis L.
  • both the rotational movement and the axial movement of the lid stations 7 are effected by servo motors (not shown in detail).
  • an ejector 10 is also provided at the lid station 7. How to Fig. 3 can be seen, this is designed here as an example in several parts, with a collar 10a formed outside the lid station 7 and an ejection punch 10b coupled thereto within the gripping cone 7a.
  • the ejector 10 is guided linearly along the longitudinal axis L on the lid station 7.
  • the collar 10a protruding on the upper side serves to be moved against a counter surface (not shown) of the lid handling unit 6 in order to trigger the ejector 10.
  • the ejector 10 is thus triggered by a servo motor through the axial movement of the respective lid station 7 in its longitudinal direction L. In the exemplary embodiment, this takes place in an ejection area C, which extends in the direction of rotation behind the closing area B and in front of the transfer platform 9d. Behind the closing area B, the closed containers 2, 8 are ejected from the container transport unit 3.
  • the closing machine 1 comprises a control device 12.
  • the servo motors are controlled by the control device 12 to move the lid stations 7—for example, to perform a closing process or to eject a lid 8.
  • two detection units 11b, 11c are provided, which are configured to detect whether a container 2 is received in the container station 4 after passing through the transfer point A and/or whether a container 2 located in the container station 4 is incorrectly positioned after passing through the transfer point A.
  • a first detection unit 11b in the form of an ultrasonic sensor is stationary on the container handling unit 3. Furthermore, a second detection unit 11c, which is configured as a force transducer coupled to the gripper, rotates with the lid station 4.
  • the first detection unit 11b and the second detection unit 11c are communicatively connected to the control device 12 via a sensor cable or a wireless connection.
  • the control device 12 is configured not to subsequently actuate the ejector 10 if a container 2 is missing and/or if the container 2 is incorrectly positioned, so that the lid 8 received in the lid station 7 remains in the lid station 7 after passing through the closing area B.
  • the lid 8 can thus be transported in a circular manner in the lid station 7 to the closing area B again.
  • the control device 12 is further configured to control the lid handling unit such that the lid 8, after reaching the closing area B again, is applied to a container 2 which was received at the transfer point A during a further circulation of the container station 4.
  • an upstream detection unit 11a is arranged so far upstream that when a missing or incorrectly positioned container 2 is detected, the lid stopper 9b does not release a lid, so that subsequently no lid is transferred to the associated lid station 7.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verschließmaschine (1) zum Verschließen von Behältern (2) umfassend eine umlaufende Behälterhandhabungseinheit (3), die zumindest eine Behälterstation (4) zur Aufnahme eines Behälters (2) in einem Übergabepunkt (A) und zum Transport des Behälters (2) zu einem Verschließbereich (B) aufweist. Die Verschließmaschine (1) umfasst ferner eine umlaufende Deckelhandhabungseinheit (6), die zumindest eine Deckelstation (7) zur Aufnahme eines Deckels (8) und zum Transport des Deckels (8) zu dem Verschließbereich (B) sowie zumindest einen Ausstoßer (10) zum Ausstoßen des Deckels (8) aus der Deckelstation (7) aufweist. Die Verschließmaschine (1) umfasst ferner eine Steuervorrichtung (12) zum Steuern der Deckelhandhabungseinheit (6). Erfindungsgemäß ist eine Detektionseinheit (11b, 11c) vorgesehen, welche dazu eingerichtet ist, zu detektieren, ob sich nach dem Durchlaufen des Übergabepunktes (A) ein Behälter (2) in der Behälterstation (4) befindet und/oder nach dem Durchlaufen des Übergabepunktes (A) ein in der Behälterstation (4) befindlicher Behälter (2) falsch positioniert ist. Die Steuervorrichtung (12) ist dazu eingerichtet, bei Fehlen eines Behälters (2) und/oder bei einer Falschpositionierung eines Behälters (2) den Ausstoßer (10) nachfolgend nicht zu betätigen, sodass der Deckel (8) nach dem Durchlaufen des Verschließbereichs (B) in der Deckelstation (7) verbleibt und der Deckel (8) in der Deckelstation (7) umlaufend erneut zu dem Verschließbereich (B) transportiert wird. Die Steuervorrichtung (12) ist ferner dazu eingerichtet, die Deckelhandhabungseinheit (6) derart zu steuern, dass der Deckel (8) nach erneutem Erreichen des Verschließbereichs (B) auf einen Behälter (2) aufgebracht wird, der bei einem erneuten Umlauf der Behälterstation (4) in den Übergabepunkt (A) aufgenommen wurde.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Verschließmaschine und ein Verfahren zum Verschlie-ßen von Behältern umfassend eine umlaufende Behälterhandhabungseinheit, die zumindest eine Behälterstation zur Aufnahme eines Behälters in einem Übergabepunkt und zum Transport des Behälters zu einem Verschließbereich aufweist. Die Verschließmaschine umfasst ferner eine umlaufende Deckelhandhabungseinheit, die zumindest eine Deckelstation zur Aufnahme eines Deckels und zum Transport des Deckels zu dem Verschließbereich sowie zumindest einen Ausstoßer zum Ausstoßen des Deckels aus der Deckelstation aufweist. Die Verschließmaschine umfasst ferner eine Steuervorrichtung zum Steuern der Deckelhandhabungseinheit.
  • Derartige gattungsgemäße Verschließmaschinen und Verfahren sind aus der Getränkeindustrie bekannt. Dabei werden Behälter der Behälterhandhabungseinheit in dem Übergabepunkt fortlaufend zugeführt und in dem Verschließbereich der Verschließmaschine mit einem Deckel versehen. Ohne Beschränkung der Erfindung kann der Deckel dabei auf vielfältige Weisen auf dem Behälter aufgebracht werden, insbesondere kann der Deckel mit oder ohne mechanische Verformung auf eine Öffnung des Behälters aufgeschoben, aufgedreht und/oder aufgepresst werden. Die Erfindung ist dabei insbesondere für Drehverschlüsse und/oder Kronkorken-Verschlüsse besonders gut geeignet.
  • Die Erfindung geht von einer Verschließmaschine mit einer umlaufenden Deckelhandhabungseinheit aus. Dies ist so zu verstehen, dass die Deckelstationen der Deckelhandhabungseinheit in einer sogenannten Umlaufrichtung bewegt werden und dabei wiederkehrend dieselben räumlichen Positionen einnehmen. Im Rahmen üblicher Prozessschwankungen kommt es gelegentlich vor, dass der Deckel und/oder der Behälter nicht korrekt in ihren jeweiligen Stationen positioniert sind oder die der Deckelstation zugeordnete Behälterstation leer ist. In diesem Fall kann kein erfolgreicher Schließprozess - das Aufbringen des Deckels auf den Behälter - erfolgen. Dann muss der Deckel durch den Ausstoßer aus der Deckelstation entfernt werden, um einen prozesstechnisch sicheren Zustand zu erreichen. Bei dem Ausstoßer handelt es sich um ein mechanisches System, mit dem der Deckel aus der Deckelstation entfernt werden kann.
  • Beispielsweise eine aus DE 10 2011 108 429 A1 bekannte Lösung sieht vor, dass die Deckelhandhabungseinheit an jeder Deckelstation zumindest einen Deckelgreifer - auch als "Konus" bezeichnet - aufweist, in den ein Deckel eingeschoben und kraftschlüssig darin gehalten werden kann. Ein jeweils an einer Deckelstation geführter Ausstoßer oder Auswerfer kann den Deckel bei Bedarf wieder entfernen. Bei einem Umlauf der Deckelstation kommt dieser mit einer Steuerfläche in Kontakt, sodass eine Verschiebung entlang des Deckelgreifers erfolgt und ein darin aufgenommener Deckel ausgeworfen wird.
  • Das ausnahmslose Auslösen des Ausstoßers und das damit verbundene Verwerfen der in der jeweiligen Deckelstation geladenen Deckel ist jedoch vor dem Hintergrund höherer Ansprüche an die Nachhaltigkeit und Materialeffizienz nicht zweckmäßig. Auch kann das Ausschleusen der so verworfenen Deckel einen hohen Aufwand hervorrufen, beispielsweise wenn die Verschließmaschine in einer kontrolliert aseptischen Umgebung angeordnet ist. Die ausgeworfenen Deckel müssen dann kontrolliert aufgefangen und aus dem Reinraum ausgeschleust werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, vermeidbaren Ausschuss an Deckeln in einer Verschließmaschine zu reduzieren.
  • Gegenstand der Erfindung und Lösung dieser Aufgabe ist eine Verschließmaschine nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren nach Anspruch 14. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Ausgehend von der gattungsgemäßen Verschließmaschine ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Detektionseinheit vorgesehen ist, welche dazu eingerichtet ist, zu detektieren, ob sich nach dem Durchlaufen des Übergabepunktes ein Behälter in der Behälterstation befindet und/oder nach dem Durchlaufen des Übergabepunktes ein in der Behälterstation befindlicher Behälter falsch positioniert ist. Die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, bei Fehlen des Behälters und/oder bei einer Falschpositionierung des Behälters den Ausstoßer nachfolgend nicht zu betätigen, sodass der Deckel nach Durchlaufen des Verschließbereichs in der Deckelstation verbleibt und der Deckel in der Deckelstation umlaufend erneut zu dem Verschließbereich transportiert wird. Die Steuervorrichtung ist ferner dazu eingerichtet, die Deckelhandhabungseinheit derart zu steuern, den Deckel nach erneutem Erreichen des Verschließbereichs auf einen Behälter aufzubringen, welcher bei einem erneuten Umlauf der Behälterstation in dem Übergabepunkt aufgenommen wurde.
  • Der Ausstoßer ist variabel auslösbar ausgestaltet. Das bedeutet, dass die mit einem Deckel beladene Deckelstation insbesondere in der Umlaufrichtung hinter dem Verschließbereich wahlweise entweder ausgelöst werden kann, um den Deckel aus der Deckelstation zu entfernen, oder nicht ausgelöst werden kann, um den geladenen Deckel in der Deckelstation zu belassen. Dieses Verhalten des Ausstoßers wird dabei durch die Steuervorrichtung in Abhängigkeit der Messergebnisse der Detektionseinheit festgelegt. Der räumliche Abschnitt in Umlauf der Deckelstation, in dem das Ausstoßen erfolgen kann oder selektiv nicht erfolgen kann, wird auch als Ausschlussbereich bezeichnet.
  • Eine Falschpositionierung eines Behälters in einer Behälterstation kann z.B. dann vorliegen, wenn die Längsachse des Behälters eine Schrägstellung aufweist, die Längsachse also nicht vertikal ausgerichtet ist.
  • Die Erfindung findet vorzugsweise Anwendung auf Behälter, welche als Flaschen, insbesondere Kunststoffflaschen, vorzugsweise aus Polyethylentherephthalat (PET) gefertigt sind. Diese weisen vorzugsweise einen Flaschenhals mit einem sogenannten Halsring (Neckring) auf, welcher sich von dem Flaschenhals ausgehend nach außen erstreckt. Der Halsring kann vorzugsweise als Referenzpunkt für die Handhabung und Fixierung der Behälter im Verschließprozess genutzt werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Deckel als Schraubverschlüsse ausgebildet. Diese werden durch eine kombinierte Rotationsbewegung um eine Rotationsachse sowie eine Linearbewegung entlang der Rotationsachse auf ein Schraubgewinde an einer Mündung des Behälters aufgebracht.
  • In diesem Fall ist die Verschließmaschine vorzugsweise als sogenannter Schraubverschließer zum Aufbringen von Schraubverschlüssen auf Behälter ausgebildet. In den Verschließbereich eines Schraubverschließers wird mechanisch, hydraulisch und/oder servomotorisch eine schraubende Verschließbewegung mit der Deckelstation relativ zu der Behälterstation ausgeführt. Vorzugsweise ist die Behälterstation dabei bis auf eine Transportbewegung, insbesondere einen Umlauf in einem Karussell, unbewegt, während die Deckelstation relativ zur Behälterstation aufgeschraubt wird.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist die Deckelhandhabungseinheit zumindest einen von der Steuervorrichtung gesteuerten Antrieb, insbesondere einen Servomotor, zum Antreiben der Deckelstation auf. Für eine Aufschraubbewegung (kombinierte Rotations- und Linearbewegung) können insbesondere zwei vorzugsweise voneinander unabhängig durch die Steuervorrichtung ansteuerbare Servomotoren - ein Rotationsmotor und ein Linearmotor - vorgesehen sein.
  • Besonders bevorzugt weist die Detektionseinheit einen elektrischen Sensor zur Messung zumindest eines elektrischen Parameters des Antriebs der Deckelhandhabungseinheit auf. Hierbei kann es sich insbesondere um einen Motorstrom, beispielsweise eines Servomotors, handeln. Elektrische Parameter (z. B. der Motorstrom) sind charakteristisch für die mechanische Belastung bzw. die von einem Elektromotor ausgeführte mechanische Leistung. Anhand der Auswertung dieser Parameter kann damit unterschieden werden, ob ein Verschließvorgang (erfolgreich) durchgeführt wurde. Sofern kein Behälter in der der Deckelstation zugeordneten Behälterstation geladen ist, und trotzdem eine Verschließbewegung durchgeführt wird, treten beispielsweise aufgrund des geringeren mechanischen Widerstands auch geringere Motorströme auf. Kommt es hingegen zu einem Verklemmen, beispielsweise weil Deckel und/oder Behälter zueinander verkanntet sind, ist hingegen mit höheren mechanischen Widerständen und daher auch mit höheren Motorströmen zu rechnen.
  • Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung dazu eingerichtet, den gemessenen elektrischen Parameter - insbesondere die Stromstärke - mit einem Referenzwert und/oder einem Referenzverlauf zu vergleichen und anhand dessen festzustellen, ob sich ein Behälter in der Behälterstation befindet und/oder ob ein in dem Behälter befindlicher Behälter falsch positioniert ist bzw. war. Auch der gemessene Verlauf eines elektrischen Parameters kann signifikant für den zu detektierenden Zustand sein.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Behälter einen Halsring auf. Dabei weist die Behälterstation eine Haltevorrichtung zum Halten des Behälters an und/oder unterhalb des Halsringes auf. Hierbei kann es sich um eine Greifvorrichtung, insbesondere eine sogenannte "Greifzange" handeln. Diese sind an die Außenkontur des Behälterhalses und umgreifen diesen zumindest teilweise formschlüssig. Die Haltevorrichtung ist insbesondere so ausgestaltet, dass sie an dem Übergabepunkt in einer geöffneten Position ist, in der der Behälter in die Haltevorrichtung aufgegeben werden kann. Bei dem nachfolgenden Transport zu dem und durch den Verschließbereich ist die Haltevorrichtung in einem geschlossenen Zustand, in dem der Behälter formschlüssig an einer definierten Position der Behälterstation gehalten ist.
  • Vorzugsweise weist die Verschließmaschine eine Zuführungsvorrichtung für Deckel auf. Diese umfasst oder ist besonders bevorzugt eine Zuführrinne zum Zuführen der Deckel. Weiter ist es bevorzugt, wenn die Verschließmaschine einen Deckelstopper zum Unterbrechen des Deckelstroms aufweist. In der Zuführrinne sind die Deckel fortlaufend und unterbrechungsfrei aufgereiht und werden in Richtung des Deckelstoppers durch Schwerkraftwirkung und/oder Luftförderanlagen bewegt. Der Deckelstopper ist mit der Steuervorrichtung verbunden und kann die Deckel in der Zuführrinne bis zu einer Freigabe zurückhalten. Dadurch kann gesteuert werden, ob in eine bestimmte Deckelstation ein Deckel geladen wird. Dies kann beispielsweise unterdrückt werden, wenn entweder bereits ein Deckel in der Deckelstation geladen ist und der Ausstoßer nicht ausgelöst wurde. Ebenso ist es denkbar, keinen Deckel zu laden, wenn aufgrund der Prozessführung in die der Deckelstation zugeordnete Behälterstation kein Behälter eingeführt wird bzw. das Fehlen eines Behälters detektiert wurde.
  • Besonders bevorzugt weist die Verschließmaschine eine der Zuführungsvorrichtung nachgeschaltete Vereinzelungsvorrichtung zum Vereinzeln der Deckel, vorzugsweise einen rotierenden Sägezahnstern, auf. Dadurch wird sichergestellt, dass die Deckel in einem passenden räumlich-zeitlichen Abstand für die ein oder mehreren Deckelstationen der Deckelhandhabungseinheit zugeführt werden. Durch die Vereinzelungsvorrichtungen wird auch eine klare Zuordnung eines freigegebenen Deckels an eine damit zu beladene Deckelstation sichergestellt.
  • Vorzugsweise ist die Deckelhandhabungseinheit als ein um eine Drehachse rotierendes Karussell ausgebildet. Die Behälterhandhabungseinheit ist weiterhin als ein um dieselbe Drehachse rotierender Transportstern ausgebildet. Dadurch ist besonders einfach eine koordinierte Bewegung der Deckelstation und der Behälterstation möglich. Besonders bevorzugt findet zumindest in dem Verschließbereich keine Relativbewegung zwischen der Behälterstation und der Deckelstation statt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Deckelhandhabungseinheit und die Behälterhandhabungseinheit miteinander synchronisiert sind. Darunter ist zu verstehen, dass diese sich mit einer aneinander angepassten Geschwindigkeit bewegen, sodass in gleichen Zeitintervallen jeweils dieselbe Anzahl von Behälterstationen und Deckelstationen dieselben Bereiche, insbesondere den Verschließbereich durchlaufen. Durch die Synchronisation ist es möglich, dass im fortlaufenden Verschließprozess jeweils eine zumindest temporäre Zuordnung zwischen einer bestimmten Deckelstation und einer Behälterstation zu treffen.
  • Im Allgemeinen ist unter einer zugeordneten Station zu verstehen, dass diese mit der wechselseitig anderen zugeordneten Station im synchronisierten Lauf der Verschließmaschine gleichzeitig den Verschließbereich durchlaufen, sodass ein in der Deckelstation aufgenommener Deckel auf einen in der zugeordneten Behälterstation aufgenommenen Behälter aufgebracht werden kann, sofern diese jeweils vorhanden und korrekt positioniert sind.
  • Vorzugsweise weist die Behälterhandhabungseinheit eine Mehrzahl von Behälterstationen und die Deckelhandhabungseinheit eine Mehrzahl von Deckelstationen auf. Dadurch kann eine erhöhte Durchsatzleistung erzielt werden, da unterschiedliche Stationen aufeinanderfolgend verschiedene Stadien des Verschließprozesses (Aufnehmen des Deckels bzw. Behälters - Durchlaufen des Verschließprozesses - Ausstoßen des Deckels bzw. Abgabe des verschlossenen Behälters) durchlaufen können. Vorzugsweise ist jeder Deckelstation jeweils ein Ausstoßer zugeordnet, welcher aus genau dieser Deckelstation einen Deckel auswerfen kann.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die Anzahl an Behälterstationen und Deckelstationen gleich groß, sodass sich eine feste und dauerhafte Zuordnung der Behälterstationen und Deckelstationen zueinander ergibt. Dies ist besonders bevorzugt mit einer Konstruktion umsetzbar, bei der die Behälterstationen und Deckelstationen synchron zueinander umlaufen.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Ausstoßer servomotorisch auslösbar ist. Beispielsweise kann an der Deckelstation ein - mit umlaufender - Servomotor vorgesehen sein, welcher mechanisch mit dem Ausstoßer gekoppelt bzw. koppelbar ist. Durch eine Ansteuerung des Servomotors kann dann der Ausstoßer unmittelbar betätigt werden.
  • Auch ist es denkbar, dass ein oder mehrere primär anderen Aufgaben zugeordnete Servomotoren an der Deckelstation den Ausstoßer betätigen können. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass die Deckelstation eine Deckelgreifeinheit aufweist, in welcher der Deckel aufgenommen ist. Diese Deckelgreifeinheit kann je nach Ausführungsform servomotorisch um eine Achse gedreht und/oder entlang dieser Achse (axial) verschoben werden. Derartige Ausführungsformen sind beispielsweise dann denkbar, wenn es sich bei dem Deckel um einen Schraubverschluss handelt, welcher durch eine kombinierte Dreh- und Linear-Bewegung auf ein Gewinde aufgeschraubt werden soll. Das Auslösen des Ausstoßers kann dann beispielsweise durch eine bestimmte Linearbewegung, Drehbewegung oder eine Kombination aus beiden erfolgen.
  • Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Ausstoßer durch eine Linearbewegung der Deckelgreifeinheit ausgelöst werden kann. Beispielsweise weist der Greifer einen entlang der Achse linearverschieblichen ein- oder mehrteiligen Ausstoßerkörper auf, welcher durch eine Linearverschiebung der Deckelgreifeinheit gegen einen Anschlag mit Kraft beaufschlagt werden kann. Dadurch kann eine Verschiebung des Ausstoßerkörpers und eine Kraftübertragung auf den Deckel bewirkt werden, wodurch der Deckel aus der Deckelgreifeinheit entfernt, d. h. ausgeworfen, wird.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Ausstoßer durch eine variable Kurvensteuerung betätigbar ist. Von einer Kurvensteuerung spricht man insbesondere wenn in Umlaufrichtung (der Deckelhandhabungseinheit) ein oder mehrere nicht mit umlaufende Steuerflächen angeordnet sind, welche im Zuge eines Umlaufs einer Deckelstation mit ein oder mehreren Abnehmern in Kontakt treten. Ein Abnehmer kann dabei insbesondere eine Steuerrolle sein, um die Reibung und den Abrieb zu minimieren.
  • Eine derartige Kurvensteuerung kann so ausgebildet sein, dass Sie den Ausstoßer an einer fest definierten Stelle des Umlaufs, insbesondere in dem Ausstoßbereich in Umlaufrichtung hinter dem Verschließbereich, auslöst. Bei der bevorzugt vorgesehenen variablen Kurvensteuerung ist zumindest eine variable Steuerfläche vorgesehen, welche zwischen zumindest einer Auslösestellung und einer Nicht-Auslösestellung bewegt werden kann. Befindet sich die variable Steuerfläche in der Auslösestellung, kommt diese mit einem Abnehmer (insbesondere an der Auslöseposition) derart in Kontakt, dass der Ausstoßer betätigt wird. In der Nicht-Auslöseposition hingegen unterbleibt ein solcher Kontakt, sodass der Ausstoßer nicht betätigt wird und ein etwaiger in der Deckelstation geladener Deckel darin verbleibt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Detektionseinheit zumindest einen stationär an oder hinter dem Übergabepunkt angeordneten Sensor. Stationär bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Sensor unabhängig von der Bewegung der Behälterhandhabungseinheit an der Verschließmaschine angeordnet ist. Der Sensor ist dabei so angeordnet und ausgerichtet, dass dieser die Behälterstationen und/oder den Bereich an den Deckelstationen erfassen kann, in welchen sich in den Deckelstationen aufgenommene Behälter erstrecken. Hierbei kann es sich insbesondere um einen optischen Sensor - beispielsweise eine Lichtschranke bzw. ein Lichtgitter oder eine Kamera in Verbindung mit einer Bildverarbeitungseinheit - und/oder einen Ultraschallsensor handeln. Diese sind insbesondere dazu eingerichtet, an die Steuervorrichtung einen Zustandswert für einen vorhandenen und korrekt positionierten Behälter oder einen nicht vorhandenen bzw. falsch positionierten Behälter zurückzuliefern oder signifikante Messdaten auszugeben, aus welchen die Steuervorrichtung einen entsprechenden Zustand bestimmen kann.
  • Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Detektionseinheit zumindest einen an der Behälterhandhabungseinheit angeordneten Sensor umfasst. Hierbei kann es sich um einen optischen Sensor oder einen Ultraschallsensor handeln. Es ist auch denkbar, hierfür einen Kraftsensor vorzusehen, welcher vorzugsweise an einer Haltevorrichtung der Behälterstation angebracht sein kann. Dieser kann anhand des detektierten Gewichts eines aufgenommenen Behälters, der gemessenen Schließkraft und/oder deren Verläufe bestimmen, ob ein Behälter vorhanden ist und/oder dieser korrekt positioniert wurde.
  • Die Sensoren - unabhängig davon, ob diese stationär oder mitbewegt an den Behälterstationen ausgebildet sind - können durch eine Signalleitung, beispielsweise einen drahtgebundenen Datenbus, eine Netzwerkleitung, analoge und/oder digitale Signalleitungen und/oder über drahtlose Übertragungswege kommunikativ an die Steuervorrichtung angeschlossen sein.
  • Weiterhin ist es möglich, dass die Detektionseinheit eine vorgelagerte Behälterdetektionsvorrichtung an einer Zuführstrecke zur Versorgung der Behälterhandhabungseinheit an dem Übergabepunkt mit Behältern vorgesehen ist. Damit kann auch bereits vorgelagert zumindest das Fehlen eines Behälters in der Zuführstrecke detektiert werden, wodurch nachfolgend an dem Übergabepunkt keine Übergabe in die Behälterstation der Behälterhandhabungseinheit erfolgen kann. In diesem Fall ist vorzugsweise vorgesehen, dass kein Deckel in die zugeordnete Deckelstation geladen wird, auch wenn diese frei sein sollte.
  • Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Verschließen von Behältern in einer Verschließmaschine, insbesondere in einer Verschließmaschine der zuvor beschriebenen Art. Diese umfasst eine umlaufende Behälterhandhabungseinheit, welche eine Behälterstation zur Aufnahme eines Behälters in einem Übergabepunkt und zum Transport des Behälters zu einem Verschließbereich aufweist. Die Verschließmaschine umfasst ferner eine umlaufende Deckelhandhabungseinheit, welche zumindest eine Deckelstation zur Aufnahme eines Deckels und zum Transport des Deckels zu dem Verschließbereich sowie zumindest einen Ausstoßer zum Ausstoßen des Deckels aus der Deckelstation aufweist. Dabei wird ein Deckel in die Deckelstation geladen und zu dem Verschließbereich transportiert. Erfindungsgemäß wird detektiert, ob sich nach dem Durchlaufen des Übergabepunktes ein Behälter in der Behälterstation befindet und/oder ob nach dem Durchlaufen des Übergabepunktes ein in der Behälterstation befindlicher Behälter falsch positioniert ist. Beim Fehlen des Behälters und/oder bei einer Falschpositionierung des Behälters wird der Ausstoßer nachfolgend nicht betätigt, sodass der Deckel nach dem Durchlaufen des Verschließbereichs in der Deckelstation verbleibt und der Deckel in der Deckelstation umlaufend erneut zu dem Verschließbereich transportiert wird. Der Deckel wird nach einem erneuten Erreichen des Verschließbereichs auf einen Behälter aufgebracht, welcher bei einem erneuten Umlauf der Behälterstation in dem Übergabepunkt aufgenommen wurde. Dabei ist auf diejenige der Deckelstation bei dem erneuten Erreichen des Verschließbereichs zugeordnete Behälterstation abzustellen. Diese kann - bei einem synchronisierten Lauf - mit der in dem vorangegangenen Umlauf zugeordneten Behälterstation identisch sein. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es daher möglich, den bereits erfolgreich in die Deckelstation geladenen Deckel bei einem nachfolgenden - vorzugsweise dem unmittelbar nachfolgenden - Umlauf für einen Verschließvorgang zu nutzen.
  • Vorzugsweise weist die Deckelhandhabungseinheit zumindest einen von der Steuervorrichtung gesteuerten Antrieb zum Antreiben der Deckelstation auf. Dieser Antrieb dient dazu, in dem Verschließbereich eine Schließbewegung der Deckelstation relativ zu der Behälterstation durchzuführen, sodass ein in der Behälterstation aufgenommener Behälter mit einem in der Deckelstation aufgenommenen Deckel verschlossen wird. Bevorzugt ist vorgesehen, dass nach dem Erkennen eines Fehlens und/oder einer Fehlpositionierung des Behälters in der Behälterstation der Antrieb nicht für einen Schließvorgang angesteuert wird. Dadurch kann zumindest die für diese - nicht erfolgversprechende - Schließbewegung benötigte Energie eingespart werden. Auch kann gerade im Falle eines fehlpositionierten Behälters vermieden werden, dass der in der Deckelstation aufgenommene Deckel durch den Versuch eines Schließvorgangs verlagert, beschädigt und/oder unkontrolliert ausgeworfen wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist eine Deckelzuführvorrichtung zum Zuführen von Deckeln an die Deckelstationen vor dem Verschließbereich vorgesehen. Um eine maximale Bereitschaft herstellen zu können, kann diese im Rahmen einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens so angesteuert werden, dass jede der - vorzugsweise mehreren - Deckelstationen mit einem Deckel beladen wird, sofern diese nicht bereits von einem vorangegangenen Umlauf einen nicht ausgeworfenen Deckel enthält.
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Figuren erläutert. Diese zeigen dabei schematisch:
    • Fig. 1
    einen Horizontalschnitt durch eine Verschließmaschine,
    Fig. 2
    eine perspektivische Darstellung der Verschließmaschine aus Fig. 1 und
    Fig. 3
    ein Detail aus Fig. 2.
  • Die Fig. 1 zeigt im Horizontalschnitt schematisch eine erfindungsgemäße Verschließmaschine 1 zum Verschließen von Behältern 2. Die Verschließmaschine 1 umfasst eine Behälterhandhabungseinheit 3, welche eine Vielzahl von Behälterstationen 4 zur Aufnahme jeweils eines Behälters 2 aufweist. Die Behälterstationen 4 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als sogenannte Greifzangen ausgebildet. Diese sind durch eine Kurvensteuerung derart eingerichtet, dass sie an einem Übergabepunkt A eine geöffnete Stellung aufweisen, in der ein Behälter 2 eingesetzt werden kann. Im Zuge der nachfolgenden Bewegung werden die Zangen geschlossen, um die Behälter 2 sicher zu führen.
  • In dem gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Zuführung der Behälter 2 - PET-Flaschen mit einem Halsring - über einen Zuführstern 5, welcher die Behälter 2 mit entsprechenden Transportzangen 5a hält und am Übergabepunkt A an die Behälterstationen 4 übergibt.
  • Die Behälterhandhabungseinheit 3 ist als ein um eine Drehachse a umlaufender Transportstern ausgestaltet. In Umlaufrichtung r hinter dem Übergabepunkt A schließt ein Verschließbereich B an, welcher sich über einen Winkelbereich des Umlaufs der Behälterhandhabungseinheit 3 erstreckt.
  • Weiterhin umfasst die Verschließmaschine 1 eine umlaufende Deckelhandhabungseinheit 6 mit einer Mehrzahl von umlaufend angeordneten Deckelstationen 7 zur Aufnahme jeweils eines Deckels 8. Diese rotiert als Karussell um dieselbe Drehachse a.
  • In dem gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht die Anzahl der Behälterstationen 4 der Anzahl der Deckelstationen 7, wobei diese synchron und in axialer Flucht zueinander um die gemeinsame vertikale Drehachse a in der ersten Drehrichtung r umlaufen. Dadurch sind die Deckelstationen 7 und die Behälterstationen 4 jeweils einander wechselseitig fest zugeordnet.
  • Die Deckel 8 werden an die Deckelstationen 7 mit einer Deckelzuführung 9 übergeben. Diese weist einen Zuführrinne 9a und einen variabel ansteuerbaren Deckelstopper 9b auf. Von diesen werden die einzelnen Deckel 8 eine Vereinzelungsvorrichtung 9c - einen Sägezahnstern - übergeben, welche die Deckel 8 auf eine Übergabebühne 9d synchron zu den Deckelstationen 7 transportiert. Auf der Übergabebühne 9d kann jeweils einzeln ein Deckel 9 in eine Deckelstation 7 eingebracht werden, in dem diese in axialer Richtung auf den Deckel 8 abgesenkt wird.
  • Der Aufbau einer Deckelstation 7 ist beispielhaft in der Fig. 3 detailliert dargestellt. Diese umfasst einen Greifkonus 7a, welcher sich um eine Längsachse L erstreckt. Der Greifkonus 7a ist unterseitig offen, sodass entlang der Längsachse L ein Deckel 8 in den Innenraum des Greifkonus' 7a eingeschoben werden kann.
  • Innerhalb des Greifkonus' 7a kann der Deckel 8 durch in Richtung zu der Längserstreckungsachse L federbelastete Haltepins 7b kraftschlüssig gehalten werden. Die Relativbewegungen wird beim Aufnehmen eines Deckels dadurch bewirkt, dass die Deckelstation 7 in Richtung der Längsachse L auf einen auf der Übergabebühne 9d aufliegenden Deckel aufgeschoben wird.
  • Mit der Deckelstation 7 transportiert die Deckelhandhabungseinheit 6 den Deckel 8 anschließend in Richtung des Verschließbereichs B. In diesem wird im Folgenden der Schließvorgang durchgeführt, in dem der Deckel 8 - im Ausführungsbeispiel ein Schraubverschluss - durch eine kombinierte Rotationsbewegung um die Längserstreckungsachse L sowie eine axiale Bewegung entlang der Längserstreckungsachse L auf die Öffnung eines in der zugeordneten Behälterstation 4 aufgenommenen Behälters 2 aufgebracht wird.
  • Nach dem Schließvorgang wird die Deckelstation 7 in Richtung der Längserstreckungsachse L von dem Behälter 2 abgehoben, wobei der Deckel 8 nach einem erfolgreichen Schließvorgang auf der Öffnung des Behälters 2 verbleibt. Sowohl die Rotationsbewegung als auch die axiale Bewegung der Deckelstationen 7 werden im Ausführungsbeispiel durch nicht näher dargestellte Servomotoren bewirkt.
  • Um einen prozesstechnisch unsicheren Zustand vermeiden zu können, ist weiterhin an der Deckelstation 7 ein Ausstoßer 10 ausgebildet. Wie man der Fig. 3 entnehmen kann, ist dieser hier beispielhaft mehrteilig ausgebildet, wobei an einen außerhalb der Deckelstation 7 ausgebildeten Kragen 10a und einen damit gekoppelten Auswurfstempel 10b innerhalb des Greifkonus' 7a aufweist. Der Ausstoßer 10 ist linearer entlang der Längserstreckungsachse L verschieblich an der Deckelstation 7 geführt. Der an der Oberseite vorstehende Kragen 10a dient dabei dazu, zum Auslösen des Ausstoßers 10 gegen eine nicht dargestellte Gegenfläche der Deckelhandhabungseinheit 6 verfahren zu werden. Die Auslösung des Ausstoßers 10 erfolgt somit servomotorisch durch die Axialbewegung der jeweiligen Deckelstation 7 in ihrer Längserstreckungsrichtung L. Dies erfolgt im Ausführungsbeispiel in einem Ausstoßbereich C, welcher sich in Umlaufrichtung hinter dem Verschließbereich B und vor der Übergabebühne 9d erstreckt. Hinter dem Verschließbereich B werden die verschlossenen Behälter 2, 8 aus der Behältertransporteinheit 3 ausgegeben.
  • Die Verschließmaschine 1 umfasst eine Steuervorrichtung 12. Insbesondere die Servomotoren werden zur Bewegung der Deckelstationen 7 von der Steuervorrichtung 12 angesteuert - beispielsweise um einen Schließvorgang oder das Ausstoßen eines Deckels 8 durchzuführen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zwei Detektionseinheiten 11b, 11c vorgesehen, welche dazu eingerichtet sind, zu detektieren, ob nach dem Durchlaufen des Übergabepunktes A ein Behälter 2 in der Behälterstation 4 aufgenommen ist und/oder nach dem Durchlaufen des Übergabepunktes A ein in der Behälterstation 4 befindlicher Behälter 2 falsch positioniert ist.
  • Dazu ist einerseits eine stationär an der Behälterhandhabungseinheit 3 ausgebildete erste Detektionseinheit 11b in Gestalt eines Ultraschallsensors ausgebildet. Weiterhin rotiert mit der Deckelstation 4 eine zweite Detektionseinheit 11c mit, welche als mit der Greifzange gekoppelter Kraftaufnehmer ausgestaltet ist. Die erste Detektionseinheit 11b und die zweite Detektionseinheit 11c sind über ein Sensorkabel bzw. über eine drahtlose Verbindung kommunikativ an die Steuervorrichtung 12 angeschlossen.
  • Erfindungsgemäß ist die Steuervorrichtung 12 dazu eingerichtet, bei Fehlen eines Behälters 2 und/oder bei einer Falschpositionierung des Behälters 2 den Ausstoßer 10 nachfolgend nicht zu betätigen, sodass der in der Deckelstation 7 aufgenommene Deckel 8 nach Durchlaufen des Verschließbereichs B in der Deckelstation 7 verbleibt. So kann der Deckel 8 in der Deckelstation 7 umlaufend erneut zu dem Verschließbereich B transportiert werden. Die Steuervorrichtung 12 ist ferner dazu eingerichtet, die Deckelhandhabungseinheit derart zu steuern, dass der Deckel 8 nach einem erneuten Erreichen des Verschließbereichs B auf einen Behälter 2 aufgebracht wird, welcher bei einem erneuten Umlauf der Behälterstation 4 in dem Übergabepunkt A aufgenommen wurde.
  • Zusätzlich ist im Rahmen des dargestellten Ausführungsbeispiels eine vorgelagerte Detektionseinheit 11a soweit stromauf angeordnet, dass beim Feststellen eines Fehlens bzw. einer Fehlpositionierung eines Behälters 2 der Deckelstopper 9b keinen Deckel freigibt, sodass nachfolgend auch kein Deckel an die zugeordnete Deckelstation 7 übergeben wird.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Vorrichtung
    2
    Behälter
    3
    Behälterhandhabungseinheit
    4
    Behälterstation
    5
    Zuführstern
    5a
    Transportzange
    6
    Deckelhandhabungseinheit
    7
    Deckelstation
    7a
    Greifkonus
    8
    Deckel
    9
    Deckelzuführung
    9a
    Zuführrinne
    9b
    Deckelstopper
    9c
    Vereinzelungsvorrichtung
    9d
    Übergabebühne
    10
    Ausstoßer
    10a
    Kragen
    10b
    Auswurfstempel
    11a
    vorgelagerte Detektionseinheit
    11b
    erste Detektionseinheit
    11c
    zweite Detektionseinheit
    12
    Steuervorrichtung
    a
    Drehachse
    r
    Umlaufrichtung
    A
    Übergabepunkt
    B
    Verschließbereich
    C
    Ausstoßbereich
    L
    Längserstreckungsachse

Claims (15)

  1. Verschließmaschine (1) zum Verschließen von Behältern (2) umfassend
    - eine umlaufende Behälterhandhabungseinheit (3), die zumindest eine Behälterstation (4) zur Aufnahme eines Behälters (2) in einem Übergabepunkt (A) und zum Transport des Behälters (2) zu einem Verschließbereich (B) aufweist,
    - eine umlaufende Deckelhandhabungseinheit (6), die zumindest eine Deckelstation (7) zur Aufnahme eines Deckels (8) und zum Transport des Deckels (8) zu dem Verschließbereich (B) sowie mindestens einen Ausstoßer (10) zum Ausstoßen des Deckels (8) aus der Deckelstation (7) aufweist, und
    - eine Steuervorrichtung (12) zum Steuern der Deckelhandhabungseinheit (6),
    dadurch gekennzeichnet, dass eine Detektionseinheit (11b, 11c) vorgesehen ist, welche dazu eingerichtet ist, zu detektieren, ob sich nach dem Durchlaufen des Übergabepunktes (A) ein Behälter (2) in der Behälterstation (4) befindet und/oder nach dem Durchlaufen des Übergabepunktes (A) ein in der Behälterstation (4) befindlicher Behälter (2) falsch positioniert ist, und dass die Steuervorrichtung (12) dazu eingerichtet ist, bei Fehlen des Behälters (2) und/oder bei einer Falschpositionierung des Behälters (2) den Ausstoßer (10) nachfolgend nicht zu betätigen, sodass der Deckel (8) nach Durchlaufen des Verschließbereichs in der Deckelstation (7) verbleibt und der Deckel (8) in der Deckelstation (7) umlaufend erneut zu dem Verschließbereich (B) transportiert wird, wobei die Steuervorrichtung (12) ferner dazu eingerichtet ist, die Deckelhandhabungseinheit derart zu steuern, dass der Deckel (8) nach erneutem Erreichen des Verschließbereichs (B) auf einen Behälter (2) aufgebracht zu werden, welcher bei einem erneuten Umlauf der Behälterstation (4) in dem Übergabepunkt (A) aufgenommen wurde.
  2. Verschließmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese als Schraubverschließer zum Aufbringen von Schraubverschlüssen auf Behälter (2) ausgebildet ist.
  3. Verschließmaschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckelhandhabungseinheit (6) zumindest einen von der Steuervorrichtung (12) gesteuerten Antrieb, insbesondere einen Servomotor, zum Antreiben der Deckelstation (7) aufweist.
  4. Verschließmaschine (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinheit einen elektrischen Sensor zur Messung zumindest eines elektrischen Parameters des Antriebs der Deckelhandhabungseinheit (7) aufweist.
  5. Verschließmaschine (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (12) dazu eingerichtet ist, den gemessenen elektrischen Parameter mit einem Referenzwert und/oder einem Referenzverlauf zu vergleichen und anhand dessen festzustellen, ob sich ein Behälter (2) in der Behälterstation (4) befindet und/oder ob ein in der Behälterstation (4) befindlicher Behälter (2) falsch positioniert ist.
  6. Verschließmaschine (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälterstation (4) eine Haltevorrichtung zum Halten eines Behälters (2) an und/oder unterhalb seines Halsrings aufweist.
  7. Verschließmaschine (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Zuführvorrichtung (9), vorzugsweise eine Zuführrinne (9a), zum Zuführen der Deckel (8) und einen Deckelstopper (9b) zum Unterbrechen des Deckelstroms aufweist.
  8. Verschließmaschine (1) nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine der Zuführvorrichtung (9) nachgeschaltete Vereinzelungsvorrichtung (9c) zum Vereinzeln der Deckel (8), vorzugsweise einen rotierenden Sägezahnstern.
  9. Verschließmaschine (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckelhandhabungseinheit (6) als ein um eine Drehachse (a) rotierendes Karussell ausgebildet ist und die Behälterhandhabungseinheit (3) als ein um dieselbe Drehachse (a) rotierender Transportstern ausgebildet ist.
  10. Verschließmaschine (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckelhandhabungseinheit (6) und die Behälterhandhabungseinheit (3) miteinander synchronisiert sind.
  11. Verschließmaschine (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälterhandhabungseinheit (3) eine Mehrzahl von Behälterstationen (4) aufweist und die Deckelhandhabungseinheit (6) eine Mehrzahl von Deckelstation (7) und Ausstoßern (10) aufweist, wobei jeder Deckelstation (7) jeweils ein Ausstoßer (10) zugeordnet ist.
  12. Verschließmaschine (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinheit (11c) zumindest einen stationär an oder hinter dem Übergabepunkt (A) angeordneten Sensor aufweist.
  13. Verschließmaschine (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinheit (11c) zumindest einen an der Behälterhandhabungseinheit (3) angeordneten Sensor umfasst.
  14. Verfahren zum Verschließen von Behältern (2) in einer Verschließmaschine (1), insbesondere nach einem der vorangegangenen Ansprüche, umfassend eine umlaufende Behälterhandhabungseinheit (3), die zumindest eine Behälterstation (4) zur Aufnahme eines Behälters (2) in einem Übergabepunkt (A) und zum Transport des Behälters (2) zu einem Verschließbereich (B) aufweist, und eine umlaufende Deckelhandhabungseinheit (6), die zumindest eine Deckelstation (7) zur Aufnahme eines Deckels (8) und zum Transport des Deckels (8) zu dem Verschließbereich (B) sowie zumindest einen Ausstoßer (10) zum Ausstoßen eines Deckels aus der Deckelstation (7) aufweist, wobei ein Deckel (8) in die Deckelstation (7) geladen und zu dem Verschließbereich (B) transportiert wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass detektiert wird, ob sich nach dem Durchlaufen des Übergabepunktes (A) ein Behälter (2) in der Behälterstation (4) befindet und/oder ob nach dem Durchlaufen des Übergabepunktes (A) ein in der Behälterstation (4) befindlicher Behälter (2) falsch positioniert ist, und bei Fehlen eines Behälters (2) und/oder bei einer Falschpositionierung des Behälters (2) der Ausstoßer (10) nachfolgend nicht betätigt wird, sodass der Deckel (8) nach dem Durchlaufen des Verschließbereichs (B) in der Deckelstation (7) verbleibt und der Deckel (8) in der Deckelstation (7) umlaufend erneut zu dem Verschließbereich (B) transportiert wird und dass der Deckel (8) nach erneutem Erreichen des Verschließbereichs (B) auf einen Behälter (2) aufgebracht wird, der bei einem erneuten Umlauf der Behälterstation (4) in dem Übergabepunkt (A) aufgenommen wurde.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckelhandhabungseinheit (6) zumindest einen von der Steuervorrichtung (12) gesteuerten Antrieb zum Antreiben der Deckelstation (4) aufweist und dass nach dem Erkennen eines Fehlens und/oder einer Fehlpositionierung eines Behälters (2) in der Behälterstation (4) der Antrieb nicht für einen Schließvorgang angesteuert wird.
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