Vorrichtung zum Abgeben eines Labels an einer definierten Position, und Einlegevorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines Labels in einer definierten Position sowie eine Vorrichtung zum Einlegen eines Labels in eine Spritzgießform mit einer derartigen Bereitstellungsvorrichtung.
Label oder Etiketten sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung dünne, blattförmige Gegenstände aus Papier, Kunststoff, Metall oder Verbundmaterial, die insbesondere im sogenannten Inmould-Label- Verfahren zum Herstellen von spritzgeformten Behältern, Schalen o. . verwendet werden. In der Regel haben die verwendeten Label eine ebene Form und eine solche Kontur, daß sie bspw. eine oder mehrere Seitenwände eines Behälters abdecken und somit im fertigen Zustand eine oder mehrere Außenflächen des Behälters bilden. Bei Behältern mit runder oder mehreckiger, leicht konischer Grundform weist ein Label, das einstückig im wesentlichen die gesamte Außenfläche des Behälters bildet, eine entsprechende, im wesentlichen kreisringsektorförmige Grundform oder einer solchen Form mehreckig angenäherte Form auf.
Damit das Label exakt die vorgesehene Position auf dem Behälter einnimmt, wobei eine Genauigkeit von wenigen 1/10 mm verlangt sein kann, muß das Label in einem automatisierten Fertigungsvorgang mit entsprechender Positionsgenauigkeit bereitgestellt werden, d.h. an eine Vorrichtung, die das Label in die Spritzgießform einlegt, in einer mit der geforderten Genauigkeit definierten Position übergeben werden, damit das Label letztlich mit der geforderten Positionsgenauigkeit in die Spritzgießform eingelegt werden kann.
Aus Gründen der Materialersparnis sind die im Inmould-Label-V erfahren verwendeten Label sehr dünn und bestehen meist aus Kunststoff oder einem Metall-Kunststoff-Verbundmaterial. Die Bereitstellung erfolgt zunächst meist in Form eines ausgerichteten, blockförmigen Stapels einer großen Zahl von Labein. Aufgrund der geringen Materialdicke ist es allerdings schwie-
rig und zum Teil unmöglich zu gewährleisten, daß jedes einzelne Label des Stapels, der bspw. in einem Magazinschacht gehalten ist, genau die vorgeschriebene Position einnimmt, d.h. es kann sein, daß einzelne Label um mehrere mm seitlich über die Ränder des Stapels überstehen. Bei einer Entnahme von einem solchen Stapel kann die geforderte Positionsgenauigkeit nicht eingehalten werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Abgeben eines Labels an einer definierten Abgabeposition zu schaffen, mit der auch sehr dünne Label zuverlässig innerhalb einer geforderten geringen Positionstoleranz bereitgestellt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum Abgeben eines Labels an einer definierten Abgabeposition gelöst, mit
- einer Labelbereitstellungseinrichtung zum Bereitstellen eines Labels,
- einer Zentriereinrichtung zum vorübergehenden Aufnehmen und Zentrieren jeweils eines Labels, mit einer sich im Querschnitt in Schwerkraftrichtung verjüngenden Zentrieraurnah e, in der ein zu zentrierendes Label ausgehend von einer innerhalb eines Toleranzbereichs liegenden Einführungsposition lose aufnehmbar und in einer definierten Position zentrierbar ist,
einen Vibrationserzeuger, der mit der Zentriereinrichtung gekoppelt ist, um die Zentrieraufnahme in Vibrationen zu versetzen, und
- einer Labelhandhabungseinrichtung zum Entnehmen eines Labels von der Labelbereitstellungseinrichtung, Übergeben an die Zentrieraufnahme, Entnehmen von der Zentrieraufnahme und Abgeben an der Abgabeposition.
Die Labelbereitstellungseinrichtung kann beliebig ausgebildet sein, bspw. als Ausgabeeinrichtung einer Labelherstellungsvorrichtung oder als Magazin, das bspw. einen Schacht zum Aufnehmen eines Stapels von Labein aufweist.
Die Zentrieraufnalime der Zentriereimichtung kann einen konisch zulaufenden Einführungs- bereich und einen sich daran anschließenden Zentrierungsbereich aufweisen, wobei der Zentrierungsbereich in Schwerkraftrichtung anschließend an den Einführuiigsbereich angeordnet ist.
Der Einfuhrungsbereich kann einen dem Zentrierungsbereich abgekehrten Teil aufweisen, der einer Außenkontur eines Labels zuzüglich eines Toleranzbereichs entspricht.
Der Zentrierungsbereich kann zylindrisch sein und einer Außenkontur eines Labels entsprechen. Bevorzugt ist vorgesehen, daß der Zentrierungsbereich minimal (d.h. im Rahmen der geforderten Positionierungsgenauigkeit) größere Abmessungen aufweist als die Außenlcontur eines Labels, um eine selbsttätige Bewegung eines Labels von dem Einführungsbereich in den Zentrierungsbereich allein aufgrund seiner Gewichtskraft zu erleichtern. Bspw. können die Abmessungen des Zentrierungsbereichs bis 0,1%, bis 0,5%, bis 1% oder bis 2% (oder auch mehr) größer gewählt sein als die eines zu zentrierenden Labels, gemessen in seiner Erstrek- kungsebene.
Bevorzugt ist vorgesehen, daß der Einfuhrungsbereich glatt, d.h. stufen- und kantenfrei, in den Zentrierungsbereich übergeht.
Die Zentrierungsaufnahme kann lediglich Teilbereichen einer Außenkontur eines Labels entsprechen. Auch der Einführungsbereich und/oder der Zentrierungsbereich kann lediglich Teilabschnitten einer Außenkontur eines Labels, ggf. zuzüglich eines Toleranzbereichs, entsprechen, d.h. die Zentrieraufnalime oder der Einführungsbereich bzw. Zentrierungsbereich kann so ausgebildet sein, daß ein Label nicht entlang der vollständigen Außenkontur des Labels, sondern lediglich an einigen Punkten oder Bereichen der Außenlcontur, die für eine definierte Positionierung ausreichen, umschlossen bzw. geführt wird.
Es kann vorgesehen sein, daß die Zentriereinrichtung als Ausnehmung in einer Platte ausgebildet ist, mit der der Vibrationserzeuger zusammenwirkt.
Der Vibrationserzeuger kann als an der Zentriereinrichtung befestigter Unwuchtmotor ausgebildet sein, d. h. eine um eine Rotationsachse exzentrisch angebrachte und zur schnellen Drehung antreibbare Masse aufweisen.
In bevorzugter Weise sieht die Erfindung vor, daß die Labelhandhabungseinrichtung zwei mit festem gegenseitigen Abstand angeordnete, gemeinsam bewegbare Labelerfassungsköpfe aufweist, die so ausgebildet sind, daß in einem ersten Arbeitstakt ein erstes Label von der Labelbereitstellungseinrichtung und gleichzeitig ein zweites Label aus der Zentrieraufhahme entnehmbar ist, und in einem zweiten Arbeitstakt das erste Label an der Zentrieraufnahme und gleichzeitig das zweite Label an der definierten Abgabeposition abgebbar ist.
Hierbei kann vorgesehen sein, daß die Labelerfassungsköpfe mit Unterdruck und/oder mit elektrostatischer Aufladung arbeiten, um die Label zu erfassen.
Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, daß die Labelerfassungsköpfe entlang eines geraden oder gekrümmten Verfahrwegs bewegbar sind.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zum Einlegen eines Labels in eine Spritzgießform, mit einer Vorrichtung zum Abgeben eines Labels an einer definierten Abgabeposition gemäß der Erfindung und mit einer Labeleinlegeeinrichtung zum Aufnehmen des Labels an der Abgabeposition und zum Einlegen des Labels in eine Spritzgießform.
Bevorzugt sieht die Erfindung vor, daß die Labeleinlegeeinrichtung zum Erzeugen einer zusammengesetzten Bewegung ausgebildet ist, die in einem ersten Bewegungsabschnitt eine in einer Längsrichtung verlaufende Linearbewegung und in einem daran anschließenden, zweiten Bewegungsabschnitt eine vorgegebene, eine zu der Längsrichtung senkrechte Komponente enthaltende Querbewegung aufweist, wobei die Labeleinlegeeinrichtung ein entlang der Längsrichtung beweglich geführtes Linearelement und ein auf dem Linearelement entlang einer Ausgleichs-Bewegungsbahn beweglich geführtes, zum Halten eines Labels ausgebildetes Querelement aufweist, wobei die Ausgleichs-Bewegungsbahn Richtungskomponenten in der und senkrecht zu der Längsrichtung enthält, und wobei das Querelement innerhalb des zweiten Bewegungsabschnitts des Linearelements zur Ausfuhrung einer relativen Verlage-
rung in Längsrichtung zwischen Quer- und Linearelement derart mechanisch zwangsgeführt ist, daß als Ergebnis einer kinematischen Überlagerung aus der Linearbewegung und einer zwangsgefuhrten Bewegung entlang der Ausgleichs-Bewegungsbahn die vorgegebene Querbewegung des Querelements resultiert.
Diese Vorrichtung findet insbesondere auf dem Gebiet der Spritztechnik Anwendung, wobei innerhalb kurzer Taktzeiten Etiketten bzw. Label in einen Formhohlraum eingelegt werden müssen.
Bevorzugt ist vorgesehen, daß die Querbewegung geradlinig ist und unter einem vorgegebenen Winkel zur Längsrichtung verläuft. Es kann zweckmäßig sein, wenn die Ausgleichs- Bewegungsbahn geradlinig ist. Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß die Querbewegung senkrecht zu der Längsrichtung verläuft.
Es kann zweckmäßig sein, wenn die Ausgleichs-Bewegungsbahn geradlinig unter 45° zu der Längsrichtung angeordnet ist. Hierbei kann es vorteilhaft sein, wenn das Querelement derart zwangsgeführt ist, daß es innerhalb des zweiten Bewegungsabschnitts des Linearelements in Längsrichtung gesehen absolut stillsteht, so daß es sich relativ zu dem Linearelement in Längsrichtung entsprechend dessen Linearbewegung in dazu entgegengesetzter Richtung verlagert.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß das Querelement über eine Schubstange zwangsgeführt ist. Die Schubstange kann an einem ersten Ende schwenkbar mit dem Querelement verbunden und an einem zweiten Ende mittels einer ortsfesten Führungsbahn geführt sein, die einen dem ersten Bewegungsabschnitt entsprechenden, in Längsrichtung verlaufenden Teil und einen dem zweiten Bewegungsabschnitt entsprechenden, senkrecht zu der Längsrichtung verlaufenden Teil aufweist. Hierbei kann zwischen dem ersten und zweiten Teil ein gekrümmter Übergang angeordnet sein.
Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß das zweite Ende der Schubstange schwenkbar mit einem freien Ende eines an dem Linearelement gelagerten
Schwenkhebels verbunden ist, der drehfest mit einem Steuerhebel verbunden ist, dessen freies Ende in der Führungsbahn geführt ist.
Insbesondere kann vorgesehen sein, daß an dem Querelement eine Halte- und/oder Greifeinrichtung zum Halten, Erfassen und/oder Ablegen eines Labels angeordnet ist, die mittels Unterdruck und/oder elektrostatischer Aufladung arbeitet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, wobei auf eine Zeichnung Bezug genommen ist, in der
Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Einlegen eines Labels in eine Spritzgießform zeigt,
Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Teil der Vorrichtung nach Fig. 1, nämlich eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bereitstellen eines Labels in einer definierten Position, zeigt,
Fig. 3 eine Schnittansicht in vergrößertem Maßstab einer Zentriereinrichtung der Vorrichtung nach Fig. 2 entlang der Linie III - III zeigt,
Fig. 4 eine Seitenansicht eines Linearelements eines weiteren Teils der Vorrichtung nach Fig. 1 , nämlich einer Labeleinlegeeinrichtung, zeigt,
Fig. 5 eine Draufsicht auf die Labeleinlegeeinrichtung mit einem Linearelement nach Fig. 4 zeigt,
Fig. 6 bis 9 Draufsichten der Labeleinlegeeinrichtung nach Fig. 5 in einer Ausgangsstellung (Fig. 6, entspricht Fig. 5), in einer Übergangsstellung (Fig. 7), in einer weiteren Stellung (Fig. 8) und in einer Betätigungs- oder Einlegestellung (Fig. 9) zeigen,
Fig. 10 bis 13 wesentliche Komponenten der Labeleinlegeeinrichtung in der Ausgangsstellung (Fig. 10, entspricht Fig. 6), der Übergangsstellung (Fig. 11, entspricht Fig. 7), der weiteren Stellung (Fig. 12, entspricht Fig. 8) und Einlege- bzw. Betätigungsstellung (Fig. 13, entspricht Fig. 9) zeigen.
Zunächst wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 3 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abgeben eines Labels an einer definierten Position erläutert. Die im ganzen mit 1 bezeichnete Vorrichtung weist eine Labelbereitstellungseinrichtung 2 zum Bereitstellen von Labein 3 zur Entnahme auf, die in diesem Beispiel durch ein schachtartiges Magazin 2 gebildet ist, das einen Stapel von Labein aufnehmen kann. Die Querschnittsform 2a des Magazinschachts und die Außenkontur 3 a der darin aufhehmbaren Label 3 geht aus der Draufsicht nach Fig. 2 hervor, aus der sich eine mehrfach abgeknickte, näherungsweise kreisringsektorförmige Labelform bzw. Magazinquerschnittsform ergibt. Die einzelnen Label 3 sind aus einem ebenen Folienmaterial aus Kunststoff oder Verbundwerkstoff hergestellt und weisen eine geringe Dicke auf, beispielsweise 0,03 mm. Aufgrund ihrer geringen Dicke und daraus resultierend ihrer geringen mechanischen Festigkeit kommt es immer wieder vor, daß einzelne Label aus dem ansonsten blockförmigen Stapel von Labein, der sich innerhalb des Magazins 2 befindet, vorstehen, so daß eine Entnahme einzelner Label aus dem Magazin in einer genau festgelegten Position nicht möglich ist. Selbst wenn der in dem Magazin aufgenommene Stapel von Labein exakt blockförmig wäre und die Querschnittsform des Magazins innerhalb genügend geringer Toleranzen der Außenkontur der Label entspräche, wäre eine Entnahme einzelner Label von dem Stapel in einer definierten Position sehr schwierig, da das jeweils zu oberst liegende Label zum Zwecke der Abnahme von dem Stapel bereichsweise verformt und beispielsweise durch Zusammenschieben von gegenüberliegenden Randbereichen in eine bereichsweise wellenförmige Gestalt gebracht werden muß, damit die Entnahme eines einzelnen Labels gewährleistet ist.
Die Vorrichtung weist daher weiterhin eine Zentriereinrichtung 4 auf, in die jedes einzelne Label nach der Entnahme aus dem Magazin eingelegt wird, um eine präzise definierte Position des Labels zu erreichen.
Die Zentriereinrichtung 4 ist in Fig. 3 im Schnitt und Fig. 2 in Draufsicht dargestellt und weist eine' sich im Querschnitt verjüngende Zentrieraufnahme 6 auf. Die Zentrieraufnahme 6 dient
der selbsttätigen Zentrierung eines in diese abgelegten Labels dergestalt, daß ein Label allein aufgrund seines Eigengewichts mit Hilfe der wesentlichen trichterförmig ausgebildeten Zentrieraufnahme eine vorgegebene, definierte Position innerhalb eines vorgegebenen, geringen Toleranzbereichs einnimmt.
Die Zentrieraufnahme 6 weist in dem hier erläuterten Ausfuhrungsbeispiel einen konisch zulaufenden Einführungsbereich 8 auf, mit dem ein zu zentrierendes Label zunächst lose aufnehmbar' ist, indem das Label innerhalb des Einführungsbereichs 8 mit relativ großer Positionstoleranz abgelegt wird. Anschließend an den sich trichterartig verjüngenden Einführungsbereich 8 ist ein Zentrierungsbereich 10 angeordnet, der in dem hier beschriebenen Ausf h- rungsbeispiel zylindrisch, d.h. mit vertikalen Wänden ausgebildet ist und von seiner Größe her der Außenkontur des Labels 3 entspricht. Ein minimales Übermaß des Zentrierbereichs gegenüber der Außenkontur der Label ist erforderlich, um zu ermöglichen, daß ein Label überhaupt selbsttätig und ohne zu blockieren in den Zentrierungsbereich gelangen kann.
Anders als in Fig. 3 dargestellt, könnte der Einführungsbereich glatt und ohne Kante in den Zentrierungsbereich übergehen, wobei Einfuhrungs- und Zentrierungsbereich gekrümmt und stufenlos ineinander übergehen können und sich der Einfuhrungsbereich von dem Zentrierungsbereich im wesentlichen nur durch seine größere Abmessungen unterscheidet. Der Einfuhrungsbereich kann trichterartig mit nach unten in Richtung auf den Zentrierungsbereich steiler werdenden Wänden ausgebildet sein. Der Zentrierungsbereich muß nicht unbedingt zylindrisch sein. Es kommt im wesentlichen darauf an, daß seine Größe mit einem geringen Übermaß der Außenkontur der zu zentrierenden Label entspricht.
Welche Tiefe t für die Zentrieraufnahme 6 zweckmäßig ist, hängt sehr stark von der Formhal- tigkeit der verwendeten Label ab, d. h. davon, in welchem Maße diese dazu neigen, sich zu wölben und zu krümmen. Je mehr dies der Fall ist, desto tiefer sollte die Zentrieraufnahme sein, um auch bei stärker gewölbten Labein eine sichere Aufnahme und Zentrierung zu gewährleisten. Eine Tiefe zwischen 5 % und 50 % der größten Abmessung des aufzunehmenden Labels kann zweckmäßig sein, ebenso wie eine Neigung der seitlichen Wände des Einfüih- rungsbereichs im Bereich von 3° und 30°.
Erfindungsgemäß ist die Zentrieraufnalime 6 mit einem Vibrationserzeuger gekoppelt, um die Zentrierwirkung- in der Praxis wesentlich zu beschleunigen und zu verbessern, wobei der Vibrationserzeuger in dem dargestellten Beispiel durch einen an der Unterseite der Zentrieraufnahme 6 befestigten Unwuchtmotor 12 gebildet ist. Die Zentrieraufnahme 6 ist mittels Stützen 14 an einem tragenden Rahmen 16 befestigt, an dem auch das Magazin 2 angebracht ist, wobei die Stützen 14 eine geringfügige Vibrationsbewegung (Auslenkung) der Zentrieraufnahme 6 relativ zu dem Rahmen 16 zulassen.
Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, wenn der Vibrationserzeuger die Zentrieraufnahme 6 in Schwingungsbewegungen versetzt, die im wesentlichen horizontal ausgerichtet sind, d.h. in der Erstreckungsebene der Label, wie mit 13 angedeutet. Alternativ oder zusätzlich könnte vorgesehen sein, daß die Aufnahme 6 in eine vertikale Schwingungsbewegung 15 versetzt wird, d.h. senkrecht zur Erstreckungsebene der Label. Beide Bewegungen können miteinander korreliert sein.
Eine im ganzen mit 20 bezeichnete Labelhandhabungseinrichtung ist neben und oberhalb der Zentriereinrichtung 4 und des Magazins 2 angeordnet und besteht zunächst aus einem tragenden Grundgestell 22, das eine Horizontalführung 24 und einen Horizontalantrieb 25 (Kolben- /Zylindereinheit) für einen in Längsrichtung 26 hin- und herbewegbaren Schlitten 28 trägt. An dem Schlitten 28 sind über einen Halterungsarm 38 zwei Labelerfassungsköpfe 30, 32 gehalten, deren gegenseitiger Mittenabstand d dem Mittenabstand zwischen Magazin 2 und Zentrieraufnahme 6 entspricht. Die Labelerfassungsköpfe 30, 32 weisen jeweils mehrere in ihrer Längsrichtung bewegbare Saugfinger 34 auf, die gesteuert mit Unter- und Überdruck versorgt werden können, um ein Label aufzunehmen und abzugeben.
Der Labelerfassungskopf 30 ist gegenüber dem Labelerfassungskopf 32, der mehrere feststehende Saugfinger trägt, dahingehend etwas unterschiedlich aufgebaut, daß er zwei Gruppen 34a, 34b (Fig. 2) von in Richtung 35 zueinander bewegbaren Saugfingern 34 aufweist, um ein jeweils zuoberst in dem Magazin liegendes Label von dem darunter befindlichen Stapel sicher abheben zu können, ohne daß mehrere Label gleichzeitig erfaßt werden. Bei einem Erfassungsvorgang eines in dem Magazin 2 befindlichen Labels werden die beiden genannten Gruppen von Saugfmgern, nachdem sie auf das Label abgesenkt worden sind, mit Unterdruck beaufschlagt und danach um ein vorgegebenes Maß in Richtung zueinander bewegt, wobei
das Label in dem zwischen den Gruppen von Saugfingern befindlichen Bereich aufgewölbt wird und sich dadurch sicher von einem darunter befindlichen Label löst. Dann kann durch Anheben des Labelerfassungskopfs 30 in Erfassungsrichtung 36 mittels eines Linearantriebs 40 das Label aus dem Magazin 2 gehoben und in Horizontalrichtung 26 über die Zentrieraufnahme 6 bewegt werden, wo es nach Absenken in den Einfuhrungsbereich 8 freigegeben wird. Die Saugfinger 34a, b werden vor oder nach dem Ablegevorgang in ihre voneinander entfernte Ausgangsposition bewegt.
Zum Entnehmen eines (zentrierten) Labels aus der Zentrieraufnahme 6 werden die Saugfinger des Labelerfassungskopfs 32 in den Zentrierungsbereich 10 abgesenkt, und das. dort befindliche Label wird in zentrierter Lage aufgenommen.
Dadurch, daß zwei Labelerfassungsköpfe 30, 32 vorgesehen sind, können bei einem Horizontalhub des Schlittens 28 zwei Label gleichzeitig aufgenommen und bewegt werden, nämlich ein erstes aus dem Magazin 2 in die Zentrieraufnalime 6 und ein zweites, welches sich bereits in der Zentrieraufnahme 6 befindet, auf eine Aufnahme 136 einer nachfolgend noch im einzelnen erläuterten Labeleinlegeeinrichtung, die in Fig. 1 mit 50 bezeichnet ist. Auf diese Weise kann mit jedem Horizontalhub der Labelhandhabungseinrichtung 20 ein zentriertes Label an einer definierten Abgabeposition 18 an die Labeleinlegeeinrichtung 50 übergeben werden, mit der dann in einem eigenständigen Arbeitshub das Label an einer genau vorgegebenen Position in eine nicht dargestellte Spritzgießform eingelegt wird.
In der dargestellten Ausfuhrungsform der Labelhandhabungseinrichtung 20 sind die beiden Labelerfassungsköpfe 30, 32 an dem gemeinsamen Halterungsarm 38 angebracht, der zur Ausführung einer Erfassungs- und Abgabebewegung in bzw. entgegen der einer Erfassungsrichtung 36 mit dem Linearantrieb 40 gekoppelt ist.
Da jedes Label in einer zur Horizontalen leicht geneigten Position an der Abgabeposition 18 zu übergeben ist, sind zweckmäßigerweise auch die Zentrieraufnalime 6 und das Magazin 2 in entsprechender Weise geneigt angeordnet, damit die Labelerfassungsköpfe 30, 32 beim Aufnehmen und Abgeben eines Labels jeweils senkrecht zu dessen Erstreckungsebene stehen. Zusätzlich ist das Magazin mit einem gesteuert nach oben nachfuhrbaren stempelartigen La-
beiträger versehen, der dafür sorgt, daß das jeweils oberste Label stets annähernd in Höhe der Zentrieraufnahme 4 und der Abgabeposition 18 liegt, damit eine optimale Erfassung und Übergabe möglich ist.
An der Abgabeposition 18 erfolgt die Übergabe eines aus der Zentrieraufhahme 6 entnommenen Labels an die in Fig. 1 im ganzen mit 50 bezeichnete Labeleinlegevorrichtung, die nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 4 bis 14 im einzelnen erläutert ist. In diesem Beispiel weist die Labeleinlegevorrichtung 50 zwei Aufnahmen 136 (und die nachgeordnete Spritzgießmaschine zwei Formhohlräume) auf, so daß je Arbeitshub zwei Label einlegbar und zwei Behälter herstellbar sind.
Fig. 4 und 5 erläutern den grundsätzlichen Aufbau der Labeleinlegeeinrichtung 50, die zum Einlegen von Etiketten bzw. Labein in Formhohlräume von zweiteiligen Spritzgußformen bei der Herstellung von Kunststofϊbehältern in sogenannten "Inmould-Label-Verfahren" dient. Hierbei besteht die Aufgabe darin, Label aus dünnem Kunststoffmaterial lagegenau in Formhohlräume einer nicht dargestellten, zweiteiligen Spritzgießform einzulegen, und zwar innerhalb der kurzen Öffnungszeit der Form, während der gleichzeitig auch die beim vorherigen Arbeitstakt hergestellten Kunststoffbehälter entnommen werden müssen.
Der auszuführende Bewegungsablauf der konischen Aufnahmen 136 für die einzulegenden Label besteht dabei aus einer geradlinigen Bewegung ausgehend von einer Position außerhalb der Spritzgießform bis in die Spritzgießform hinein auf Höhe der Formhohlräume, und ausgehend von dieser Position, in zur vorherigen Bewegung senkrechter Richtung, in die Formhohlräume hinein. Die äußere Form der Aufnahme 136 entspricht der der herzustellenden Kunststoffbehälter. Nach Ablegen der Label in den Formhohlräumen, bspw. mit Druckluft oder mit Hilfe elektrostatischer Kräfte, fuhren die Aufnahmen 136 den vorstehend beschriebenen Bewegungsablauf in umgekehrter Richtung aus, wobei zwei fertige Behälter entnommen werden.
Fig. 4 zeigt in einer Seitenansicht ein Linearelement 102, das auf einer nicht im einzelnen dargestellten Linearführung (Gleit- oder Kugelumlaufführung) in Längsrichtung 104 geradlinig hin- und herbewegbar ist, wobei der Antrieb durch einen nicht dargestellten Motor erfolgt.
Das Linearelement 102 ist insgesamt rohrförmig aufgebaut und weist einen um 90° abgewinkelten Wurzelabschnitt 108 und einen im wesentlichen zylindrischen Auslegerabschnitt 110 auf. Der Wurzelabschnitt 108 dient der Lagerung und dem Antrieb, während der Auslegerabschnitt 110 der Ausführung der Halte- bzw. Greiffunktionen der Labeleinlegevorrichtung dient.
Wie Fig. 5 zeigt, in der eine Draufsicht auf die Einlegevorrichtung 50 dargestellt ist, trägt das Linearelement 102 an seinem freien Ende, am Ende des Auslegerabschnitts 110, ein Querelement 106. Das Querelement 106 ist entlang Ausgleichs-Bewegungsbahnen 112 relativ zu dem Linearelement 102 bewegbar auf diesem gehalten und geführt und trägt zwei konusför- mige, der Form der in der zu bedienenden Spritzgießmaschine herzustellenden Behälter entsprechende Aufnahmen 136 zum Einlegen von Labein bzw. Etiketten in die Spritzgießmaschine. Die Ausgleichs-Bewegungsbahnen 112 verlaufen im dargestellten Ausführungsbeispiel geradlinig (Linearführungen) und bilden mit der Längsrichtung 104 (Bewegungsrichtung) des Linearelements 102 einen Winkel ß von 45°.
Im Bereich des Übergangs zwischen Wurzelabschnitt 108 und Auslegerabschnitt 110 des Linearelements 102 ist eine Hebelachse 114 drehbar auf dem Linearelement 102 angebracht, auf deren einem Ende ein Schwenkhebel 116 sitzt, dessen freies Ende 116a mit einem ersten Ende einer Schubstange 118 schwenkbar verbunden ist, deren anderes Ende an einer Schwenklagerung 120 mit dem Querelement 106 gekoppelt ist.
Auf der Hebelachse 114 sitzt ferner ein Steuerhebel 122 in gleicher Wihkelausrichtung wie der Schwenldiebel 116, so daß in der Draufsicht (entlang der Achsrichtung der Hebelachse 114) in Fig. 5 bis 11 lediglich der Steuerhebel 122 sichtbar ist. An einem freien Ende des Steuerhebels 122 sitzt eine Führungsrolle 124, die in einer ortsfesten, angedeuteten Führungsbahn 126 geführt ist. Wie Fig. 5 zeigt, weist die Führungsbahn 126 einen geradlinigen Abschnitt 128 auf, an den sich ein 90°-Kreisbogenabschnitt 130 anschließt, auf den erneut ein geradliniger Abschnitt 132 folgt, der senkrecht zu dem geradlinigen Abschnitt 128 ausgerichtet ist. Die aus den drei beschriebenen Abschnitten zusammengesetzte Führungsbahn 126 kann z.B. als nutartige Vertiefung in der Unterseite einer ortsfesten, horizontalen Führungsplatte 134 ausgebildet sein, die oberhalb des Linearelements 102 angebracht ist. Die Führungsrolle 124 bewegt sich dann bei einer Bewegung des Linearelements 102 in Längsrichtung 104 bzw. in einer Querrichtung 140 entlang der Führungsbahn 126.
Fig. 6 bis 9 erläutern die Funktionsweise der Labeleinlegevorrichtung 50, wobei Fig. 6 eine Darstellung entsprechend Fig. 5 in verkleinertem Maßstab ist. Zusätzlich sei auf Fig. 10 bis 13 verwiesen, die die für die Bewegungsabläufe maßgeblichen Bereiche der Labeleinlegevorrichtung 50 in vergrößertem Maßstab zeigen, nämlich die Hebelachse 114 mit Schwenkhebel 116 und Steuerhebel 122 sowie das Querelement 106 mit Ausgleichs-Bewegungsbahnen 112.
Der erste, geradlinige Bewegungsabschnitt des Linearelements 102 ist mit Ll bezeichnet und entspricht demjenigen Teil des geradlinigen Abschnitts 128 der Führungsbahn 126, der sich zwischen deren einem Ende an der Position der Führungsrolle 124 gemäß Fig. 5, 6 und dem Beginn des 90°-Abschnitts 130 befindet. Bei einer Bewegung des Linearelements 102 innerhalb dieses ersten Bewegungsabschnitts Ll behält der Steuerhebel 122 seine Relativposition zu dem Linearelement 102 unverändert bei, so daß auch die Stellung der Schubstange 118 und des Querelements 106 relativ zu dem Linearelement 102 unverändert bleiben.
Sobald das Linearelement 102 bei einer Bewegung nach rechts, ausgehend von der in Fig. 6 dargestellten Ausgangsstellung, einen Punkt erreicht hat, an dem die Führungsrolle 124 in den 90°-Abschnitt 130 eintritt (Übergangsstellung), beginnt der zweite Bewegungsabschnitt L2. Fig. 7 zeigt die Stellung des Linearelements 102 in dieser Position, d.h. am Ende des ersten Bewegungsabschnitts Ll und am Beginn des zweiten Bewegungsabschmtts L2. Fig. 8 zeigt eine weitere Position des Linearelements 102, in der die Führungsrolle 124 den 90°-Abschnitt 130 bereits teilweise durchlaufen hat.
Fig. 9 zeigt das Linearelement 102 in seiner Endposition (Betätigungsstellung), nachdem es den zweiten Bewegungsabschnitt L2 vollständig durchlaufen hat. Wie sich mehr im einzelnen Fig. 11 bis 13 entnehmen läßt, beginnt der Steuerhebel 122 und damit auch der Schwenkhebel 116 bei Beginn des zweiten Bewegungsabschnitts L2 aufgrund des Eintritts der Führungsrolle 124 in den 90°-Abschnitt 130 der Führungsbahn 126 mit einer zunehmend schnellen, in der Draufsicht im Gegenuhrzeigersinn verlaufenden Schwenkbewegung um die Hebelachse 114, was eine Relativbewegung zwischen Führungsrolle 124 und Linearelement 102 und somit auch eine Relativbewegung zwischen Schubstange 118 und Linearelement 102 in Längsrichtung 104 zur Folge hat. Die aufgrund der Schwenkbewegung der Führungsrolle 124 gleichzeitig auftretende Relativbewegung senkrecht zur Längsrichtung 104 und die damit einhergehende geringfügige Änderung der Ausrichtung der Schubstange 118 ist hierbei im wesentlichen vernachlässigbar. Sobald die Führungsrolle 124 das Ende des 90°-Abschnitts 130 und
den Übergang zu dem geradlinigen Abschnitt 132 der Führungsbahn 126 erreicht hat, steht die Führungsrolle 124 in Längsrichtung 104 gesehen absolut still und wird in dem Maße relativ zu dem Linearelement 102 verlagert, wie sich dieses relativ zu der Führungsplatte bewegt, d.h. entsprechend dessen Längsbewegung.
Die beschriebene Relativbewegung zwischen Schubstange 118 und Linearelement 102 innerhalb des zweiten Bewegungsabschnitts L2 des Linearelements 102 hat eine gleichlaufende Relativbewegung, in Längsrichtung 4 gesehen, des Querelements 106 zur Folge. Dies bedeutet, daß das Querelement 106 absolut gesehen still steht, sobald auch die Führungsrolle 124 aufgrund der Führungsbahn 126 (Abschnitt 132) an einer weiteren Bewegung in Längsrichtung 104 gehindert ist.
Aufgrund der kinematischen Zwangskopplung zwischen Querelement 106 und Linearelement 102 durch die Ausgleichs-Bewegungsbahn 112, die unter 45° zur Längsrichtung 104 orientiert ist, ergibt sich aus der vorstehend beschriebenen Relativbewegung eine zwangsgesteuerte Bewegung des Querelements 106 in Querrichtung 140. Diese resultierende Querbewegung ist genau senkrecht zur Längsrichtung 104, während sich die Führungsrolle innerhalb des Abschnitts 132 befindet und wenn von den mechanisch bedingten Ungenauigkeiten aufgrund der Verlagerung der Führungsrolle 124 quer zur Längsrichtung 104 abgesehen wird.
In dem dargestellten Ausfuhrungsbeispiel verläuft die vorgegebene Querbewegung des Querelements 106 senkrecht zur Längsbewegung des Linearelements 102, wobei eine Überlagerung aus einer Bewegung entlang der Längsrichtung 104 und einer Bewegung entlang der Ausgleichs-Bewegungsbahn 112 zu der gewünschten Querbewegung führt. Da die Führungsbahn 126 über die Schubstange 118 eine Zwangsführung des Querelements 106 entlang der Ausgleichs-Bewegungsbahn 112 zur Folge hat, ist nicht nur die Form und Richtung der Ausgleichs-Bewegungsbahn 112 für die resultierende Querbewegung des Querelements 106 maßgeblich, sondern auch die Art und Weise, wie das Querelement entlang der Ausgleichs- Bewegungsbahn gef hrt wird, d.h. die relative Verlagerung des Querelements 106 entlang der Ausgleichs-Bewegungsbahn in Abhängigkeit von der Längsbewegung des Linearelements 102 in Längsrichtung 104. Bspw. könnte der geradlinige Abschnitt 132 der Führungsbahn 126 unter einem Winkel anders als 90° zur Längsrichtung 104 geneigt verlaufen, wobei dann eine resultierende Querbewegung des Querelements 106 die Folge wäre, die ebenfalls unter einem Winkel anders als 90° zur Längsrichtung 104 orientiert wäre. Umgekehrt hätte eine Anord-
nung der geradlinigen Ausgleichs-Bewegungsbahn 112 unter einem anderen Winkel als 45° zur Längsrichtung 104 ebenfalls eine entsprechende Verlagerung der resultierenden Richtung der Querbewegung des Querelements 106 zur Folge.
Auch nicht geradlinige Querbewegungen des Querelements 106 sind möglich, sofern entweder die Ausgleichs-Bewegungsbahn 112 nicht geradlinig verläuft oder aber die relative Verlagerung des Querelements 106 während der Bewegung des Linearelements 102 innerhalb des zweiten Bewegungsbereichs nicht linear verläuft. Ein Beispiel hierfür ist bereits der 90°- Abschnitt 130 der Führungsbahn 126, der eine entsprechende bogenförmige Verlagerung des Querelements 106 zur Folge hat, was in der Praxis erwünscht und notwendig ist, um übermäßig große, beschleunigungsbedingte Massenkräfte am Ende der Linearbewegung Ll zu vermeiden.
Bezugszeichenliste Vorrichtung zum Abgeben eines Labels d Abstand zwischen 30, 32 Magazin (Labelbereitstellungseinrichtung) t Tiefe von 10a Querschnittsform Ll erster Bewegungsabschnitt Label • L2 zweiter Bewegungsabschnitta Außenkontur ß Winkel zwischen 112 und 128 Zentrieremrichtung Zentrieraufnahme Einfuhrungsbereich0 Zentrierungsbereich2 Unwuchtmotor (Vibrationserzeuger)3 Schwingungsbewegung horizontal4 Stütze5 Schwingungsbewegung (vertikal)6 Rahmen8 Abgabeposition0 Labelhandhabungseinrichtung2 Grundgestell4 Horizontalfuhrung5 Horizontalantrieb6 Horizontalrichtung8 Schlitten0, 32 Labelerfassungskopf4 Saugfinger4a, b ) Gruppe (von 34)5 Richtung6 Erfassungsrichtung8 Halterungsarm0 Linearantrieb0 Labeleinlegeeinrichtung02 Linearelement04 Längsrichtung06 Querelement08 Wurzelabschnitt10 Auslegerabschnitt12 Ausgleichs-Bewegungsbahn14 Hebelachse16 Schwenkhebel16a freies Ende18 Schubstange20 Schwenklagerung22 Steuerhebel24 Führungsrolle26 Führungsbahn28 geradliniger Abschnitt30 90°-Abschnitt32 geradliniger Abschnitt34 Führungsplatte