WO2007137737A1 - Verfahren zum bestimmen des verschliess-endmoments beim verschliessen von flaschen oder dergleichen behälter sowie verschliessmaschine - Google Patents

Verfahren zum bestimmen des verschliess-endmoments beim verschliessen von flaschen oder dergleichen behälter sowie verschliessmaschine Download PDF

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WO2007137737A1
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closing
torque
capping
unit
opening
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PCT/EP2007/004538
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Enrico Schulz
Karl Lorenz
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Khs Ag
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    • B67B3/00—Closing bottles, jars or similar containers by applying caps
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    • B67B3/2073—Closing bottles, jars or similar containers by applying caps by applying and rotating preformed threaded caps comprising torque limiting means
    • B67B3/2093—Closing bottles, jars or similar containers by applying caps by applying and rotating preformed threaded caps comprising torque limiting means whereby the applied torque limit is varied

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and to a closing machine according to the preamble of claim 12.
  • screw caps In the case of containers, for example bottles, with screw caps, it is desirable that the consumer only open a certain force, i.e. only a certain maximum opening torque has to be applied, such screw closures are therefore not closed too tightly. However, it is also imperative that screw caps are screwed sufficiently tightly to the respective container to achieve a tight seal and, for example, the escape of ingredients, e.g. Avoid carbonic acid, but also the penetration of foreign substances, such as harmful germs, into the original sealed container.
  • the torque or opening torque required to open a container is determined by the maximum torque (hereinafter the closing final torque) when screwing or Closing the container determined.
  • the object of the invention is to demonstrate a method with which the adjustment can be done purely by machine.
  • a method according to claim 1 is designed to achieve this object.
  • a capping machine on which this method can be carried out is the subject of claim 12.
  • the method according to the invention has the advantage that practically no personnel, in any case no personnel, is required for the adjustment of several screwing or closing units of a closing machine, which personnel must carry out special measurements by hand.
  • the method according to the invention enables the screwing or closing units to be compared in a much shorter time and leads to reproducible results at lower costs.
  • FIG. 1 shows a bottle closed with a screw cap
  • FIG. 2 in a simplified representation and in plan view a capping machine of the rotating type
  • FIG. 3 shows one of the screwing or sealing units of the sealing machine of FIG. 2, with a screw spindle and with an associated drive;
  • Fig. 4 is a schematic representation of a three-start screw cap with two-thirds turns
  • Fig. 5 diagrams of the angular velocity and the torque when closing, depending on the angle of rotation or screw.
  • 1 is a container in the form of a bottle, which is closed by a screwed-on closure 2, shown in section in FIG. 1, in the form of a cap.
  • the bottles 2 are closed in the manner known to the person skilled in the art in a closing machine 3, of which a rotor 4 driven only in a schematic manner around a vertical machine axis is shown in FIG. 2, on the periphery of which several closing positions 5 are formed.
  • the bottles 1 to be closed are each fed to a closing position 5 at a bottle inlet 3.1 of the capper.
  • the closed bottles see 1 are fed to a further use at a bottle outlet 3.2.
  • a closure 2 is placed on each bottle 1 and this is then screwed onto the thread 1.1 formed on the respective bottle mouth, with a closing moment , which among other things taking into account various bottle or closure parameters, such as the number of thread turns and the pitch of the thread 1.1, taking into account material parameters etc., an opening moment is required which must be applied by the respective user when opening the bottle 1 or the closure 2 and thus a Is the function of the closing torque.
  • each closure position 5 has, in the manner also known to the person skilled in the art, a closure unit 6 with a screw spindle or closure head 7 with the associated drive, with which (screw head) the respective closure 2 is screwed onto the thread 1.1 on the bottle mouth becomes.
  • Each closing unit 6 can be controlled individually, specifically in order to achieve a closing final torque corresponding to the respectively desired opening torque when closing, as will be explained in more detail below.
  • the drives assigned to the individual closing units 6 are preferably those drives which allow an individual setting of speeds, directions of rotation and / or torques independent of the other drives. It can e.g. are known servo, stepper or synchronous motors in which the desired operating parameters can be specified and implemented in a controlled and / or regulated manner.
  • an individual adjustment (tuning) of the individual closing units 6 or their drives takes place, specifically in the form that initially taking known parameters, such as, for. B. those relating to the design and / or geometry of the thread 1.1, the design and geometry of the closures 2, the type of materials used, etc., and taking into account the desired opening torque, the final closing torque or the corresponding torque on the screw or capping head 7 is calculated, for example on the basis of a mathematical model which also maps or takes into account the mechanical and / or electromagnetic conditions of the capping units 6.
  • the capping units 6 are then individually compared at each capping position 5, in such a way that in this tuning a bottle 1 is closed with the calculated torque specification or with this calculated torque and then opened again.
  • the moments, speeds and angles of rotation that occur are recorded and recorded by appropriate sensors or saved for subsequent calculations and optimizations.
  • the moments can be measured by suitable devices, for example torque boxes, strain gauges, but also indirectly by measuring the motor current of the drive of the respective closing unit 6. In principle, it may be sufficient to record and save the maximum value of the torques, speeds and / or angle of rotation.
  • the maximum value of the current at the end of the closing (as a measurement for the final closing torque) and also the maximum value of the current when opening (as a measurement for the opening torque) are determined.
  • the opening speed is also determined.
  • the torque exerted by the closing unit 6 or its head 7 on the closure 2 when closing and opening can be calculated with sufficient accuracy.
  • the original closing moment determined for example on the basis of the model calculation or empirically determined is then corrected for each closing unit 6 individually on the basis of the measured values determined during the adjustment or tuning phase when opening, in particular on the basis of the determined opening torque, such that the result of the final closing moment Opening torque corresponds to the desired value.
  • This correction is carried out, for example, by multiplying the originally calculated or empirically determined final closing torque by a correction factor which corresponds to the quotient of the setpoint for the opening torque and the actual value of the opening torque determined during the adjustment phase.
  • the bottles 1 are closed with the closures 2 by screwing in a subsequent production phase in such a way that for each bottle 2 there is an opening torque with the results in the desired value.
  • the individual closing units 6 there is the possibility of adapting the individual closing units 6 in such a way that the original closing end torque for the closing elements 6 of all closing positions 5 is stored as a common value in a control unit 8 and the correction or tuning factor for each closing unit 6 individually.
  • the current-torque characteristic is generally also dependent on the speed, so that the speed of the respective closing device 6 or the head 7 is taken into account when determining the torque, in particular also the maximum opening torque.
  • the torque is also dependent on the respective installation situation and the specific mechanical conditions of each closing unit 6, so that it is at least useful for improving the adjustment, by measuring the idling current, to determine the idling torque of each individual closing unit 6 and in the memory of the Store control device 8 individually for each capping unit 6, so that this idle torque is then determined in addition to the respective correction factor when determining the correction or tuning factor of each capping unit and / or later in the production phase when capping bottles 1 with the corrected initial value of the capping final torque can be taken into account.
  • measurement values can also be taken into account that were determined by hand outside the sealing machine, for example by measuring the opening torque.
  • different opening methods namely for example the opening through the respective closing unit 6 and through the opening outside the closing machine 3
  • other factors or findings can be determined by hand which are used for the adjustment or for the determination of the corrector or tuning factor can be.
  • the screwing angle required for screwing the respective closure 2 onto a bottle 1 up to the final closure is decisively influenced by the geometry of the closure 2 or the thread 1.1. The following example of a three-course closure with two-thirds turns in plan view illustrates this.
  • the maximum screwing angle corresponds to the number of turns of a gear in rad:
  • the minimum screwing angle is one division smaller than the maximum:
  • FIG. 5 shows in diagrams a and b the typical course of the angular velocity of the respective closure unit 6 or of the head 7 and the torque transmitted to a closure 2 when a bottle 1 is closed with the closure during the production phase.
  • the respective closure 2 is first taken over by a closing unit 6 at a substantially constant rotational or angular speed ⁇ and then the closure 2 is placed on the respective bottle 1.
  • the screwing then takes place at an increased angular speed ⁇ , whereby the torque also increases according to diagram b the screwing angle ⁇ increases.
  • the rotational speed ⁇ of the closing device 6 is reduced until a reduction to the value zero is reached when a final closing torque is reached, while maintaining the final closing torque, so that the closure 2 is re-turned at one
  • the threads can be adjusted and the closure 2 is then screwed onto the bottle 1 or onto the thread 1.1 with the closing final torque corresponding to the desired opening torque.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Bestimmung des Verschließmomentes beim Verschließen von Flaschen oder dergleichen Behälter mit aufschraubbaren Verschlüssen unter Verwendung einer motorisch angetriebenen Verschließeinheit einer Verschließmaschine wird in einer Abgleichphase wenigstens ein Verschluss eines zuvor verschlossenen Behälters wieder geöffnet. Hierbei wird zumindest das für dieses Wiederöffnen erforderliche Öffnungsmoment als korrigierender Wert ermittelt und das anschließende Verschließen der Behälter erfolgt durch die Verschließeinheit mit einem diesen korrigierenden Wert berücksichtigenden Verschließ-Endmoment.

Description

Verfahren zur Bestimmung des Verschließ-Endmoments beim Verschließen von Flaschen oder dergleichen Behälter sowie Verschließmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf eine Verschließmaschine gemäß Oberbegriff Patentanspruch 12.
Bei Behältern, beispielsweise Flaschen, mit Schraubverschlüssen ist es erwünscht, dass der Verbraucher zur Öffnung solcher Verschlüsse nur eine bestimmte Kraft, d.h. nur ein bestimmtes, maximales Öffnungsmoment aufbringen muss, derartige Schraubverschlüsse also nicht zu fest verschlossen sind. Allerdings ist es auch zwingend erforderlich, dass Schraubverschlüsse ausreichend fest mit dem jeweiligen Behälter verschraubt sind, um einen dichten Abschluss zu erreichen und beispielsweise das Entweichen von Inhaltsstoffen, z.B. Kohlensäure, aber auch das Eindringen von Fremdstoffen, beispielsweise schädlichen Keimen in den original verschlossenen Behälter zuverlässig zu vermeiden.
Aufgrund der Eigenschaften der Kombination Schraubverschluss und Behälter einerseits, und bedingt durch den Aufbau und die Ansteuerung der zum Verschließen verwendeten motorisch angetriebenen Verschließeinheiten ist das zum Öffnen eines Behälters benötigte Moment bzw. Öffnungsmoment durch das maximale Moment (nachstehend Verschließ-Endmoment) beim Verschrauben bzw. Verschließen des Behälters bestimmt.
Um den vorstehenden Anforderungen hinsichtlich Produktionssicherheit und Verbraucherfreundlichkeit zu entsprechen, ist es erforderlich, das maximale Verschließ-Endmoment entsprechend einzustellen. Weiterhin ist es auch erwünscht, die Öffnungsmomente aller verschlossener Behälter innerhalb enger Toleranzgrenzen zu halten.
Bekannt ist es, das Verschließ-Endmoment bei motorisch angetriebenen Verschließeinheiten einer Verschließmaschine empirisch einzustellen, und zwar beispielsweise dadurch, dass in einer Einstell- oder Abgleichphase mehrere Behälter mit der jeweils einzustellenden Verschließeinheit verschlossen und anschließend von Hand wieder geöffnet werden und hierbei das Öffnungsmoment mit einem geeigneten Messgerät (z. B. Torquemeter) gemessen wird. Durch einen Vergleich des Soll-Wertes des Öffnungsmomentes mit dem gemessenen Ist-Wert dieses Momentes wird dann ggf. unter Berücksichtigung der Messwerte weiterer Versuche die jeweilige Verschraub- o- der Verschließeinheit eingestellt. Nachteilig hierbei ist u.a., dass für diese Einstellung die Messung von Hand durch geschultes Personal erforderlich ist, welches auch in der Lage ist, aus den Messwerten Rückschlüsse für die Einstellung der jeweiligen Verschließeinheit zu ziehen. Nachteilig ist weiterhin, dass die Messergebnisse beim Öffnen der Behälter während der Abgleichphase sehr ungenau sind, und zwar allein schon wegen der manuell ausgeführten Öffnungsbewegung, die grundsätzlich nicht konstant bzw. kontinuierlich erfolgen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem der Abgleich rein maschinell erfolgen kann. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Eine Verschließmaschine, auf der dieses Verfahren ausgeführt werden kann, ist Gegenstand des Patentanspruches 12.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass für den Abgleich auch mehrerer Verschraub- oder Verschließeinheiten einer Verschließmaschine praktisch kein Personal, auf jeden Fall kein Personal erforderlich ist, welches von Hand spezielle Messungen durchführen muss.
Weiterhin ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren in sehr viel kürzerer Zeit einen Abgleich der Verschraub- oder Verschließeinheiten und führt zu reproduzierbaren Ergebnissen bei geringeren Kosten.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine mit einem Schraubverschluss verschlossene Flasche;
Fig. 2 in vereinfachter Darstellung und in Draufsicht eine Verschließmaschine umlaufender Bauart;
Fig. 3 eine der Verschraub- oder Verschließeinheiten der Verschließmaschine der Figur 2, mit Verschraubspindel und mit zugehörigem Antrieb;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines dreigängigen Schraubverschlusses mit Zweidrittelwindungen;
Fig. 5 Diagramme der Winkelgeschwindigkeit sowie des Drehmomentes beim Verschließen, in Abhängigkeit vom Dreh- bzw. Schraubwinkel.
In den Figuren ist 1 ein Behälter in Form einer Flasche, die durch einen aufgeschraubten, in der Fig1 geschnitten dargestellten Verschluss 2 in Form einer Kappe verschlossen ist. Das Verschließen der Flaschen 2 erfolgt in der dem Fachmann grundsätzlich bekannten Weise in einer Verschließmaschine 3, von der in der Figur 2 nur schematisch ein um eine vertikale Maschinenachse umlaufend angetriebener Rotor 4 dargestellt ist, an dessen Umfang mehrere Verschließpositionen 5 gebildet sind. Die zu verschließenden Flaschen 1 werden jeweils einer Verschließposition 5 an einem Flascheneinlauf 3.1 des Verschließers zugeführt. Die verschlossenen Fla- sehen 1 werden an einem Flaschenauslauf 3.2 einer weiteren Verwendung zugeführt.
Auf dem Winkelbereich der Drehbewegung (Pfeil A) des Rotors 4 zwischen dem Flascheneinlauf 3.1 und dem Flaschenauslauf 3.2 wird auf jede Flasche 1 ein Verschluss 2 aufgesetzt und dieser dann auf das an der jeweiligen Flaschenmündung gebildete Gewinde 1.1 aufgeschraubt, und zwar mit einem Verschließ-Endmoment, welches u.a. unter Berücksichtigung verschiedener Flaschen- oder Verschlussparameter, wie Anzahl der Gewindegänge und der Steigung des Gewindes 1.1 , unter Berücksichtigung von Materialparameter usw. ein Öffnungsmoment bedingt, welches von dem jeweiligen Benutzer beim Öffnen der Flasche 1 bzw. des Verschlusses 2 aufgebracht werden muss und somit eine Funktion des Verschließmomentes ist.
Zum Aufbringen der Verschlüsse 2 auf die Flaschen 1 weist jede Verschließposition 5 in der dem Fachmann ebenfalls bekannten Weise eine Verschließeinheit 6 mit Schraubspindel oder Verschließkopf 7 mit zugehörigem Antrieb auf, mit dem (Schraubkopf) der jeweilige Verschluss 2 auf das Gewinde 1.1 an der Flaschenmündung aufgeschraubt wird. Jede Verschließeinheit 6 ist individuell ansteuerbar, und zwar zur Erzielung eines, dem jeweils gewünschten Öffnungsdrehmomentes entsprechenden Verschließ-Endmomentes beim Verschließen, wie dies nachstehend noch näher erläutert wird. Vorzugsweise handelt es sich bei den, den einzelnen Verschließeinheiten 6 zugeordneten Antrieben um solche Antriebe, welche eine individuelle, von den anderen Antrieben unabhängige Einstellung von Drehzahlen, Drehrichtungen und/oder Drehmomenten erlauben. Dabei kann es sich z.B. um bekannte Servo-, Schritt- oder Synchronmotoren handeln, bei welchen die gewünschten Betriebsparameter in gesteuerter und/oder geregelter Weise vorgegeben und realisiert werden können.
Bei einer Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt beispielsweise ein individueller Abgleich (Tuning) der einzelnen Verschließeinheiten 6 bzw. deren Antriebe, und zwar in der Form, dass zunächst unter Berücksichtigung bekannter Parameter, wie z. B. solcher betreffend die Ausbildung und/oder Geometrie des Gewindes 1.1 , die Ausbildung und Geometrie der Verschlüsse 2, die Art der jeweils verwendeten Materialien usw., sowie unter Berücksichtigung des gewünschten Öffnungsmomentes das Verschließ-Endmoment bzw. das diesem entsprechende Moment am Schraub- oder Verschließkopf 7 berechnet wird, und zwar beispielsweise anhand eines mathematischen Modells, welches auch die mechanischen und/oder elektromagnetischen Gegebenheiten der Verschließeinheiten 6 abbildet bzw. berücksichtigt. Mit dieser Moment-Vorgabe erfolgt dann ein individueller Abgleich der Verschließeinheiten 6 an jeder Verschließposition 5 durchgeführt, und zwar derart, dass bei diesem Tuning eine Flasche 1 mit der errechneten Moment-Vorgabe bzw. mit diesem errechneten Moment verschlossen und anschließend wieder geöffnet wird. Die dabei auftretenden Momente, Drehzahlen und Drehwinkel werden durch eine entsprechende Sensorik erfasst, aufgezeichnet bzw. für nachfolgende Berechnungen und Optimierungen gespeichert.
Speziell die Messung der Momente kann durch geeignete Vorrichtungen, beispielsweise Drehmomentdosen, Dehnungsmessstreifen, aber auch indirekt durch die Messung des Motorstromes des Antriebs der jeweiligen Verschließeinheit 6 erfolgen. Grundsätzlich kann es ausreichend sein, jeweils den Maximalwert der Drehmomente, Drehzahlen und/oder Drehwinkel zu erfassen und zu speichern.
Bei der Bestimmung der Drehmomente durch Messung des Motorstromes werden beispielsweise der Maximalwert des Stromes am Ende des Verschließens (als Messgröße für das Verschließ-Endmoment) sowie auch der Maximalwert des Stromes beim Öffnen (als Messgröße für das Öffnungsmoment) ermittelt. Weiterhin wird die Öffnungsdrehzahl ermittelt. Anhand einer für den jeweiligen Antriebsmotor spezifischen Strom-Drehmoment-Kennlinie des Antriebsmotors und unter Berücksichtigung der vorhandenen Getriebeübersetzung kann dann das das von der Verschließeinheit 6 bzw. deren Kopf 7 auf den Verschluss 2 ausgeübte Drehmoment beim Verschließen und Öffnen mit hinreichender Genauigkeit berechnet werden.
Das beispielsweise anhand der Modellrechnung oder empirisch bestimmte ursprüngliche Verschließ-Moment wird dann für jede Verschließeinheit 6 individuell anhand der während der Abgleich- oder Tuningphase beim Öffnen ermittelten Messwerte, insbesondere anhand des ermittelten Öffnungs-Drehmomentes so korrigiert, dass das aus dem Verschließ-Endmoment resultierende Öffnungsmoment dem gewünschten Wert entspricht. Diese Korrektur erfolgt beispielsweise durch Multiplikation des ursprünglich berechneten oder empirisch festgelegten Verschließ-Endmomentes mit einem Korrekturfaktor, der dem Quotienten aus dem Sollwert für das Öffnungsmoment und dem während der Abgleich-Phase ermittelten Ist-Wert des Öffnungsmomentes entspricht.
Nach dem Abgleich bzw. Tuning sämtlicher Verschließeinheiten 6 an den Verschließpositionen 5, d.h. nach Beendigung der Abgleichphase erfolgt dann in einer anschließenden Produktionsphase das Verschließen der Flaschen 1 mit den Verschlüssen 2 durch Verschrauben in der Weise, dass sich für jede Flasche 2 ein Öffnungsdrehmoment mit dem gewünschten Wert ergibt. Hierbei besteht insbesondere die Möglichkeit, die Anpassung der einzelnen Verschließeinheiten 6 so vorzunehmen, dass ursprüngliche Verschließ-Endmoment für die Verschließelemente 6 sämtlicher Verschließpositionen 5 als gemeinsamer Wert in einer Steuereinheit 8 abgelegt wird und für jede Verschließeinheit 6 individuell der Korrektur- bzw. Tuningfaktor.
Bei Elektroantrieben mit gleichstrommaschinen-ähnlichem Betriebsverhalten ist die Strom-Drehmoment-Kennlinie in der Regel auch abhängig von der Drehzahl, so dass bei der Bestimmung des Drehmomentes, insbesondere auch des maximalen Öffnungsmomentes die Drehzahl der jeweiligen Verschließeinrichtung 6 bzw. des Kopfes 7 berücksichtigt wird.
Weiterhin ist das Drehmoment auch abhängig von der jeweiligen Einbausituation und den spezifischen mechanischen Gegebenheiten einer jeden Verschließeinheit 6, so dass es für die Verbesserung des Abgleichs zumindest sinnvoll ist, durch Messung des Leerlaufstromes, das Leerlaufdrehmoment jeder einzelnen Verschließeinheit 6 zu ermitteln und in dem Speicher der Steuereinrichtung 8 individuell für jede Verschließeinheit 6 abzulegen, so dass dieses Leerlaufdrehmoment dann bei der Ermittlung des Korrektur- oder Tuningfaktors jeder Verschließeinheit und/oder aber später in der Produktionsphase beim Verschließen der Flaschen 1 mit dem korrigierten Ausgangswert des Verschließ-Endmomentes zusätzlich zu dem jeweiligen Korrekturfaktor berücksichtigt werden kann.
Für die Ermittlung des Tuning-Faktors ist es lediglich erforderlich, den jeweiligen Verschluss 2 an der betreffenden Flasche 1 zu lockern, wozu eine Drehbewegung um einen geringen Winkelbetrag, beispielsweise 90° ausreichend ist. Durch eine Absenkung der Drehzahl des Rotors 4 der Verschließmaschine 3 während der Ermittlung des Tuningfaktors, wird es ermöglicht, die betreffende Flasche 2 während ihres weiteren Durchlaufs durch die Verschließmaschine 3 nach dem Öffnen wieder zu verschließen, so dass auch während des Abgleichs anfallender Ausschuss vermieden wird.
Bei dem beschriebenen Abgleich bzw. bei der beschriebenen Ermittlung des Korrekturfaktors können weiterhin auch Messwerte berücksichtigt werden, die per Hand außerhalb der Verschließmaschine beispielsweise durch Messen des Öffnungsdrehmomentes ermittelt wurden. Weiterhin lassen sich auch durch den Vergleich verschiedener Öffnungsmethoden, nämlich beispielsweise der Öffnung durch die jeweilige Verschließeinheit 6 und durch die Öffnung außerhalb der Verschließmaschine 3 per Hand weitere Faktoren oder Erkenntnisse ermitteln, die für den Abgleich bzw. für die Ermittlung des Korrektor- oder Tuningfaktors verwendet werden können. Der zum Aufschrauben des jeweiligen Verschlusses 2 auf eine Flasche 1 bis zum endgültigen Verschließen erforderliche Verschraubwinkel ist ganz entscheidend be- einflusst durch die Geometrie des Verschlusses 2 bzw. des Gewindes 1.1. Das anschließende Beispiel eines dreigängigen Verschlusses mit Zweidrittelwindungen in der Draufsicht verdeutlicht dies.
Wird mit NG die Anzahl der Gewindegänge und mit Nw die Anzahl der Windungen eines Gewindeganges bezeichnet, dann entspricht die mit T bezeichnete Gewindeteilung dem Winkel zwischen zwei aufeinander folgenden Gewindeanfängen und berechnet sich aus dem Verhältnis des Vollwinkels zur Anzahl der Gewindegänge: T= 2π / NG
Der maximale Verschraubwinkel entspricht der Windungszahl eines Ganges in rad:
φv,max =2ττ -Nw
Der minimale Verschraubwinkel ist um eine Teilung kleiner, als der maximale:
φv.min =2π Nw - T=2π [ Nw -1 / NG]
Das anschließende Beispiel eines dreigängigen Verschlusses mit Zweidrittelwindungen in der Draufsicht verdeutlicht dies. Die übereinander liegenden Gewindegänge wurden zur besseren Darstellung ineinander gezeichnet, wobei der weiße Punkt dem Gewindeanfang und der schwarze Punkt dem Gewindeende entspricht.
Den Verschraubvorgang kann man sich nun so vorstellen, dass ein gedachter Punkt des Flaschengewindes an jeder beliebigen Stelle der jeweils äußersten Linien angreifen kann. Durch die Drehung im mathematisch negativen Sinn wird zugeschraubt. Erreicht der gedachte Flaschengewindepunkt die schwarz dargestellte Endlage, beginnt die Verspannung von Verschluss und Flasche.
Die Figur 5 zeigt in den Diagrammen a bzw. b den typischen Verlauf der Winkelgeschwindigkeit der jeweiligen Verschließeinheit 6 bzw. des Kopfes 7 und des auf einen Verschluss 2 übertragenen Drehmomentes beim Verschließen einer Flasche 1 mit dem Verschluss während der Produktionsphase.
Wie im Diagramm a dargestellt, erfolgt zunächst bei einer im Wesentlichen konstanten Dreh- oder Winkelgeschwindigkeit ω die Übernahme des jeweiligen Verschlusses 2 durch eine Verschließeinheit 6 und dann das Aufsetzen des Verschlusses 2 auf die jeweilige Flasche 1. Das Verschrauben erfolgt dann bei erhöhter Winkelgeschwindigkeit ω, wobei auch entsprechend dem Diagramm b das Drehmoment mit zunehmen- dem Verschraubwinkel φ zunimmt. Sobald ein Umschaltmoment erreicht ist, wird die Drehgeschwindigkeit ω der Verschließeinrichtung 6 reduziert, bis dann bei Erreichen eines Verschließ-Endmomentes eine Reduzierung auf den Wert Null erfolgt, und zwar unter Aufrechterhaltung des Verschließ-Endmomentes, so dass noch ein Nachdrehen des Verschlusses 2 bei einem Angleich der Gewindegänge erfolgen kann und der Verschluss 2 dann mit dem dem gewünschten Öffnungsmoment entsprechenden Verschließ-Endmoment auf die Flasche 1 bzw. auf das Gewinde 1.1 aufgedreht ist.
Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass hierdurch der der Erfindung tragende Gedanke verlassen wird.
So wurde vorstehend davon ausgegangen, dass der Abgleich bzw. das Tuning jeweils vor einer anschließenden Produktionsphase erfolgt. Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, diesen Abgleich beispielsweise kontinuierlich oder jeweils in bestimmten Zeitintervallen während einer Produktionsphase vorzunehmen. Dieser periodische Abgleich während einer Produktionsphase hat dann den Vorteil, dass bei dem Abgleich während der Produktion eintretende Änderungen der Betriebsparameter, beispielsweise durch Verschleiß bedingte Änderungen insbesondere an den Verschraub- und Verschließeinheiten 6 bzw. deren Köpfen 7 berücksichtigt werden und sich hierdurch eine besonders hohe Produktionssicherheit ergibt.
Bezugszeichenliste
1 Flasche
1.1 Gewinde an der Flaschenmündung
2 kappenartiger Verschluss
3 Verschließmaschine Rotor
5 Verschließpositionen
6 Verschließeinheit mit Schraubspindel
7 Antrieb der Verschließeinheit
8 Steuereinheit

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Bestimmung des Verschließmomentes beim Verschließen von Flaschen oder dergleichen Behälter mit aufschraubbaren Verschlüssen (2) unter Verwendung einer motorisch angetriebenen Verschließeinheit (6) einer Verschließmaschine (3), bei dem in einer Abgleichphase wenigstens ein Verschluss (2) eines zuvor verschlossenen Behälters (1 ) wieder geöffnet, hierbei zumindest das für dieses Wiederöffnen erforderliche Öffnungsmoment als korrigierender Wert ermittelt wird und das anschließende Verschließen der Behälter (1 ) durch die Verschließeinheit (6) mit einem diesen korrigierenden Wert berücksichtigenden Verschließ-Endmoment erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abgleichphase der wenigstens eine Verschluss (2) durch die Verschließeinheit (6) wieder geöffnet und hierbei zumindest das für dieses Wiederöffnen erforderliche Öffnungsmoment der Verschließeinheit (6) und/oder eines Antriebes der Verschließeinheit (6) als korrigierender Wert ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass am Beginn der Abgleichphase das Leerlaufmoment der wenigstens einen Verschließeinheit (6) ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Leerlaufmoment bei der Bestimmung des korrigierten Verschließ-Endmoment berücksichtigt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Leerlaufmoment bei Bestimmung des Öffnungsmomentes während der Abgleichphase berücksichtigt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus den beim Wiederöffnen des wenigstens einen Behälters (1 ) während der Abgleichsphase ermittelten Messwerten ein Korrekturfaktor gebildet wird, mit dem ein ursprüngliches, empirisch oder durch Berechnung ermitteltes Verschließ- Endmoment korrigiert wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung einer Verschließmaschine (3) mit wenigstens zwei Verschließeinheiten (5) der Abgleich für jede Verschließeinheit individuell erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Verschließeinheit das Leerlaufmoment und/oder der Korrekturfaktor individuell ermittelt und/oder gespeichert werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich an eine Abgleichphase jeweils eine Produktionsphase anschließt, an der die Behälter (1 ) mit dem korrigierten Verschließ-Endmoment verschlossen werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Produktionsphase kontinuierlich oder in vorgegebenen Zeitabständen jeweils ein Abgleich erfolgt.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das korrigierte Verschließ-Endmoment durch die Multiplikation eines Aus- gangs-Verschließ-Endmomentes mit dem Korrekturfaktor erfolgt.
11.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturfaktor als Quotient aus einem gewünschten Wert für das Öffnungsmoment und dem Wert des während der Abgleichsphase gemessenen Öffnungsmomentes ausgebildet ist.
12. Verschließmaschine zum Verschließen von Flaschen oder dergleichen Behältern (1 ) mit Verschlüssen (2) durch Aufschrauben, mit wenigstens einer Verschraub- oder Verschließeinheit (6) mit einem einen Antrieb aufweisenden Verschließkopf (7) zum Aufschrauben der Verschlüsse (2) auf die Behälter (1 ), gekennzeichnet durch Mittel zur Messung des Drehmomentes der Verschließeinheit (6) bzw. des Verschließkopfes (7).
13. Verschließmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Messung des Drehmomentes von einer den Strom eines Antriebsmotors messenden Einrichtung gebildet sind.
14. Verschließmaschine nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Drehmomentes der wenigstens Verschließeinheit (6) bzw. des Verschließkopfes (7) eine dieses Drehmoment direkt messende Sensorik vorgesehen ist.
15. Verschließmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens zwei Verschließeinheiten (6) mit jeweils einem Verschließkopf (7) sowie mit Mitteln zur individuellen Messung der Drehmomente jeder Verschließeinheit (6) bzw. jedes Verschließkopfes (7).
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