[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs.
Vorrichtungen bzw. Maschinen, insbesondere auch solche umlaufender Bauart, zum Verschließen
von Flaschen mit Verschlußkappen durch Aufschrauben sind grundsätzlich bekannt (US
20 76 631). Die hierbei verwendeten Verschlußkapppen bestehen beispielsweise aus Metall
(z. B. Aluminium), vorzugsweise aber auch aus Kunststoff. Sie sind mit einem Innengewinde
vorgefertigt, mit dem sie zum Verschließen auf das an der Flaschenmündung vorgesehene
Außengewinde der Flasche aufgeschraubt und dort mit einem vorgegebenen Drehmoment
festgedreht werden.
[0002] Es hat sich dabei die eine Bauweise durchgesetzt, bei der in einem rotierend umlaufenden
Rotor mehrere Schraubeinheiten vorgesehen sind, deren Welle in der üblichen Ausführung
von einem auf der Welle sitzenden Ritzel gedreht wird, welches auf einem am Stator
feststehenden Zahnkranz abläuft. Die Welle dreht ihrerseits den Schraubkopf, dem die
Kappe zuvor in den üblichen Klemmeingriff zugeführt wurde. Die Schraubeinheiten werden
beim Umlauf des Rotors nacheinander durch ihre Höhensteuerung abwärts bewegt auf die
darunter stehende
Flasche und schrauben dabei die Kappe auf die Flasche auf.
[0003] Aus der US 2987313 und der EP 0521581 A1 ist es bekannt, jede Schraubeinheit mit
eigenem Antriebsmotor zu versehen, dessen Welle achsparallel zur Welle der Schraubeinheit
angeordnet und mit dieser getrieblich gekoppelt ist. Nachteilig hierbei sind der große
Aufwand für die Getriebekopplung und die zusätzlichen Lagerstellen, die mit der Vorrichtung
umlaufen müssen, wobei die gesamte Schraubeinheit noch gegen die Flasche bewegt werden
muß.
Man hat im Stand der Technik versucht, bei kleinem Außendurchmesser der Schraubvorrichtung
die Drehzahl des Schraubkopfes unabhängig von der Umlaufdrehzahl des Rotors zu erhöhen,
um die Durchsatzleistung zu vergrößern. Es ist dazu bekannt, die Welle mit einem Übersetzungsgetriebe
zwischen Zahnkranz und Ritzel zu versehen, das die Drehzahl erhöht. Aus baulichen
Gründen bei der gegebenen engen Anordnung der Schraubeinheiten in einer Schraubvorrichtung
stößt dies jedoch auf erhebliche konstruktive Schwierigkeiten. Eine ähnliche Konstruktion
zeigt die EP0 690 020 A1. Bei dieser Konstruktion ergibt sich jedoch aus den dort
gewollten Gründen durch das Getriebe eine unerwünschte Drehzahlverringerung des Schraubkopfes.
Eine weitere ähnliche Konstruktion zeigt die DE 91 02 659 U1. Bei dieser Konstruktion
sind zwei Getriebe wahlweise für unterschiedliche Schraubtiefen umschaltbar vorgesehen,
was in einer sehr aufwendigen Konstruktion resultiert.
[0004] Schließlich ist eine Vorrichtung zum Verschließen von Flaschen oder dergleichen Behälter
mit Verschluß- oder Schraubkappen mit mehreren am Umfang eines um eine vertikale Maschinenachse
(VA) umlaufenden Rotors gebildeten Verschließpositionen bekanntgeworden, denen die
zu verschließenden Behälter an einem Behältereinlauf übergeben und die verschlossenen
Behälter an einem Behälterauslauf entnommen werden. Jede Verschließposition weist
einen Behälterträger und eine an einem unteren Ende mit einem Schraubkopf versehene,
um einen Behälter- bzw. Spindelachse (SA) drehbar gelagerte Schraubspindel auf, die
um ihre Spindelachse (SA) durch einen Antrieb rotierend drehbar ist, wobei der Antrieb
der Schraubspindeln hinsichtlich des auf die Schraubköpfe übertragenen Drehmoments
und/oder der Drehzahl der Schraubköpfe einstellbar bzw. steuerbar ist.
[0005] Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine gattungsgemäße Verschlußmaschine so weiterzubilden, daß ein oberer
zentraler Antrieb mit höhenmäßig quasi feststehenden Verschlußköpfen gebildet ist,
denen die Flaschen aus ihrer unteren Einlaufpositon in deren Verschlußposition und
dann wieder abwärts zugeführt werden, wobei oberhalb der höhenmäßig bewegten Flaschen,
Gefäße und dergleichen möglichst wenig Bauteile verbleiben sollen, so daß sich eine
gefällige und niedrige Bauweise solcher Verschlußmaschinen ergibt. Diese sollten insbesondere
aus hygienischen Gründen unanfällig und leicht zu reinigen sein. Insbesondere soll
eine offene Desinfektion von innen und außen möglich sein.
[0006] Gelöst wird diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch die Merkmale der
unabhängigen Ansprüche, die auch zum Inhalt der nachfolgenden Beschreibung heranzuziehen
sind.
[0007] Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
[0008] Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- in vereinfachter Darstellung und teilweise im Schnitt einen Schraubverschließer bzw.
eine Maschine umlaufender Bauart zum Verschließen von Behältern, nämlich Kunststoff-Flaschen
mit Verschluß- oder Schraubkappen,
- Fig. 2 und Fig. 2a
- eine Einzeldarstellung und in Seitenansicht einen der Schraubwellensätze der Maschine,
- Fig. 3 -6
- in Teildarstellung jeweils das untere Ende des Schraubwellensatzes der Fig. 2 bei
der Übernahme einer Schraubkappe durch den Schraubkopf bzw. bis hin zum Aufschrauben
der Schraubkappe auf eine Flasche,
- Fig. 7 und 8
- das Ende des Schraubungsgangs und Abdrücken der verschlossenen Flasche bzw. Auswerfen
einer unverschlossenen Schraubkappe
[0009] Die in den Figuren allgemein mit 1 bezeichnete Vorrichtung dient zum Verschließen
von Behältern, nämlich Flaschen 2 mit Verschluß- bzw. Schraubkappen 3, die aus einem
geeigneten Material, beispielsweise aus Metall (Aluminium) oder Kunststoff hergestellt
sind und ein vorgefertigtes Innengewinde aufweisen, mit dem sie zum Verschließen einer
Flasche 2 auf das im Bereich der Flaschenmündung vorgesehene Flaschenaußengewinde
4 aufschraubbar sind.
Zum Verschließen werden die aufrecht stehenden Flaschen 2 von einem nicht dargestellten
Transporteur über einen Flascheneinlauf der Vorrichtung 1 bildenden Einlaufstern 5
jeweils nacheinander an eine der Verschließpositionen 6 übergeben, die am Umfang des
um eine vertikale Maschinenachse VA in Richtung des Pfeiles A umlaufend angetriebenen
Rotors 7 vorgesehen sind, und zwar in gleichmäßigen Winkelabständen um die Achse VA
verteilt. Die verschlossenen Flaschen 2 werden über einen Auslaufstern 8 den Verschließpositionen
6 entnommen und über einen nicht dargestellten Transporteur abgeführt.
An jeder Verschließposition 6 ist ein Gefäß- oder Flaschenträger oder Flaschenhalter
9 zur Aufnahme und Halterung einer mit ihrer Flaschenachse parallel oder annähernd
parallel zur Achse VA angeordneten Flasche 2 vorgesehen. Weiterhin ist jeder Verschließposition
6 über dem Flaschenhalter 9 ein gesonderter Schraubwellensatz 10 zugeordnet, der unter
anderem eine mit ihrer Achse SA parallel zur Achse VA liegenden Schraubwelle 11 mit
einem unteren Schraubkopf 12 aufweist. In der nachstehend noch im Detail beschriebenen
Weise führt jede Flasche und damit auch der jeweilige Flaschenhalter bei umlaufenden
Rotor 7 eine gesteuerte vertikale Hubbewegung derart aus, daß von jedem Schraubkopf
12 an einer Übergabeposition 13 jeweils eine Schraubkappe aufgenommen, dann anschließend
die Mündung der Flasche gegen die Schraubkappe bewegt wird und dort durch Drehen der
Spindel 11 um die Spindelachse SA aufgeschraubt und mit einem vorgegebenen Drehmoment
festgedreht wird. Die Übergabeposition 13 ist in Umlaufrichtung A des Rotors 7 zwischen
dem Auslaufstern 8 und dem Einlaufstern 5 vorgesehen ist. Der Übergabeposition 13
werden die Schraub- oder Verschlußkappen 3 über eine Zuführung 14 von einem nicht
dargestellten Magazin in der erforderlichen Orientierung und in einer einspurigen
Reihe dicht aneinander anschließend zugeführt. Die Übergabeposition 13 befindet sich
unterhalb der Bewegungsbahn, auf der die Schraubköpfe 12 bei umlaufenden Rotor 7 umlaufen.
Nachstehend werden die wesentlichen Funktionen und Funktionselemente der Vorrichtung
1 näher im Detail beschrieben.
[0010] In Fig. 2 und Fig. 2a sind Einzelheiten der Verschlußeinrichtung dargestellt. So
zeigt Fig. 2 den Rotor 7 in Form einer Säule 71 in oder an welcher die üblichen Rotationselemente,
Medienführungen, Steuer- und Elektroleitungen und -anschlüsse sowie sonstige erforderliche
Maschinen- und Elektroteile und Datenträger angeordnet und untergebracht sind. Diese
Säule 71 nimmt die nach außen gerichtete Verschlußeinrichtung entweder an einer Rotorplatte
16 oder sternförmig ausgerichteten offenen Haltearmen auf. Dabei sind die Verschlußvorrichtungen
im wesentlichen frei von Ein-und/oder Umbauten und so offen wie technisch möglich
ausgeführt, um für alle Maschinenteile eine optimale Zugänglichkeit insbesondere für
optimale Reinigungs- und Desinfektionsaufgaben zu schaffen. Hierzu ist die Verschlußvorrichtung
6 mit ihrem Schraubwellensatz 10 und der Schraubwelle 11 sowie dem Schraubkopf 12
und dem Antrieb 15 in einer oberen Rotorplatte 16 von allen Seiten im wesentlichen
frei zugänglich gelagert. Parallel zu der Schraubwelle 11 und deren Achse SA ist eine
Trägerstange 17 vorgesehen, deren oberes Ende zweckmäßig in der Rotorplatte so höhenbeweglich
ist, daß auch die Lagerstelle selbst einer intensiver Reinigung und Desinfektion unterzogen
werden kann. Die Trägerstange 17 ist auf Abstand von der Achse SA zum Zentrum des
Rotors 7 hin unterhalb in einer weiteren Rotorplatte 18 geringeren Durchmessers gelagert
und nimmt die eigentliche Gefäßhalteeinrichtung bzw. den Flaschenhalter 9 auf. Dieser
wird mittels der von der Kurvenrolle 19 der Trägerstange 17 abgefahrenen Steuerkurve
20 höhenbeweglich gegen die Schraubköpfe 12 und zurück bewegt. Zusätzlich ist an der
höhenbeweglichen Trägerstange 17 auch der Auswerfer 21 für nicht verwertete und/oder
hängengebliebene oder nicht aus der Verschließposition entfernte Verschlüsse bzw.
Schraubkappen 3 vorgesehen. Der Auswerfer 21 selbst ist höhenbeweglich auf der Schraubwelle
gelagert und kann gegen die Kraft der Feder 22 von der Auswerfersteuerstange 23, die
zweckmäßig gemeinsam mit dem Flaschenhalter 9 höhenbeweglich ist, nach unten zum Entfernen
einer Schraubkappe 3 angesteuert werden. Dabei sind Auswerferfinger 24 vorgesehen,
die in dem Hohlraum 25 eine mit ihnen verbundene Druckplatte 26 bewegen, wie insbesondere
aus Fig. 8 hervorgeht.
Die Rotorplatten 16 und 18 können zweckmäßig schräg nach unten von der zentralen Achse
VA abgerichtet sein oder besondere Ausformungen aufweisen, die ein sicheres Reinigen
und Ablaufen von Reinigungsflüssigkeiten und dergleichen zulassen.
Die Säule 71 selbst kann von dieser ausgehende Reinigungs- und Desinfektionseinrichtungen
27 aufweisen. Derartige Desinfektionseinrichtungen können aber auch mindestens oder
zusätzlich am äußeren Rotationsumfang zweckmäßig stationär angeordnet sein.
[0011] In Verbindung mit der Teilaufgabenstellung zur sicheren Desinfektion einer solchen
Verschlußmaschine sind vorzugsweise die empfindlichen oder problembelasteten Lagerstellen
reinigungs- und/oder desinfektionsfähig ausgebildet. Zu diesem Zwecke können die Lagerstellen
und Spindeln/Wellen reinigungsfähige Zuleitungen und Bohrungen aufweisen. Dabei sind
die Federn, Federeinrichtungen und beweglichen Elemente ebenfalls reinigungsfähig
und entsprechend offen zugänglich. Insbesondere können in den Schraubwellen 11 in
Richtung Verschlußkopf veralufende Zuführbohrungen vorgesehen sein, die beispielsweise
im Hohlraum 25 enden.
1. Vorrichtung zum Verschließen von Flaschen oder dergleichen Behälter mit Verschluß-
oder Schraubkappen durch Aufschrauben mit mehreren am Umfang eines um eine vertikale
Maschinenachse (VA) umlaufenden Rotors gebildeten Verschließpositionen, denen die
zu verschließenden Behälter an einem Behältereinlauf übergeben und die verschlossenen
Behälter an einem Behälterauslauf entnommen werden, wobei jede Verschließposition
einen Behälterträger und eine an einem unteren Ende mit einem Schraubkopf versehene
um eine Behälter- bzw. Achse (SA) drehbar gelagerte Schraubwelle aufweist, die durch
einen Antrieb rotierend antreibbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass für die Betätigung der Flaschenhalter (9) und der Auswerfersteuerstangen (23) eine
gemeinsame Steuerstange (höhenbewegliche Trägerstange 17) vorgesehen ist.
2. Vorrichtung dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerfersteuerstange (23) bei angehobener Flasche (2) drucklos über der Auswerfereinrichtung
(21) verbleibt und mit Absenken der Trägerstange (17) nur zum Auswerfen eines verbliebenen
Schraubverschlusses (3) (mit oder ohne verschraubter Flasche) druckausübend auf die
Auswerferfinger 24 oder Teilen davon verbringbar ist.
3. Vorrichung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Flaschenhalter (9) und die Auswerferstange (23) gemeinsam von einer Steuerquelle
(Antrieb und dergleichen) ansteuerbar sind.
4. Vorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Flaschenhalterbewegung und Auswerferstangenbewegung eine Verzögerungs- und/oder
Relativbewegung vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerstange der Gefäßhalteeinrichtung (9) von den Gefäßen (2) abweisend zum
Zentrum des umlaufenden Rotors (7) hin innerhalb einer oberen, in Höhe der Verschließvorrichtung
(6) angeordneten und einer unteren Lagerstelle höhenbeweglich geführt ist und zusätzlich
Betätigungselemente (23) für einen Auswerfer für nicht verwertete und/oder nicht aus
der Verschließposition entfernte Verschlüsse (3) aufweist.
6. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußeinrichtung mit ihrem Antrieb (15) in einer oberen Rotorplatte im wesentlichen
allseitig offen gelagert und in dieser oberen Rotorplatte (16) parallel zur Spindelachse
(SA) das obere Ende der Trägerstange (17) der Gefäßhalteeinrichtung höhenbeweglich
ebenfalls im wesentlichen allseitig offen gelagert ist.
7. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (7) aus einer die Rotationselemente, Medienführungen und Antriebselemente
aufnehmenden zentralen Säule (71) gebildet ist, welche die nach außen im wesentlichen
frei von Ein- und/oder Umbauungen ausgeführten Verschlußeinrichtungen (9) und die
höhenbeweglichen Gefäßhalteeinrichtungen sternförmig an einzelnen offenen Tragearmen
oder einer leicht spülbaren Rotorplatte (16,18) aufnimmt.
8. Vorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Säule (71 )gegen die von ihr nach außen wegführenden Bauteile gerichtete und
mitführbare Reinigungs- und Desinfektionseinrichtungen zugeordnet sind.
9. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens oder weitere ortsfeste Reinigungs- und/oder Desinfektionseinrichtungen
(27) oder Düsen im äußeren Rotationsbereich angeordnet sind.
10. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerstellen der Schraubwellen (11) und/oder der Trägerstangen (17) reinigungs-
und/oder desinfektionsfähig ausgebildet sind.
11. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerstellen mindestens teilweise reinigungsfähige Zuwegungen und/oder Öffnungen
aufweisen.
12. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindwellen und die zwischen deren Lagerstellen gebildeten Zwischenräume Reinigungsmittelleitungen
oder Zuführungen aufweisen.
13. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (22) oder Federeinrichtungen für die höhenbeweglichen Elemente der Verschlußeinrichtung
(6) für Reinigungs- und/oder Desinfektionsmittel frei zugänglich gelagert sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswerfer (24) unter Federspannung (22) höhenbeweglich am Verschließkopf gelagert
ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die über eine Verschlußkappenzuführung (14) zugeführten und an einer Übergabeposition
(13) bereit stehenden Verschlußkappen (3) von den sich an dieser Position vorbei bewegenden
Schraubköpfen (12) jeweils aufgenommen werden, daß die Übergabeposition (13) von einer
Verschlußkappenführung (28) gebildet ist, die sich über einen Winkelbereich der Drehbewegung
(A) des Rotors (7) erstreckt, daß die Verschlußkappenzuführung (14) an dieser Verschlußkappenführung
(28) endet, und daß jedem Schraubkopf (12) wenigstens ein sich mit diesem Schaubkopf
(12) mitbewegender Mitnehmer (21) zugeordnet ist, der die jeweilige an der Übergabeposition
(13) bereit stehende Verschlußkappe (3) zumindest so lange entlang einer ansteigenden
Ebene der Verschlußkappenführung (3) mitführt, bis diese in dem jeweiligen Schraubkopf
(12) eingeschoben und von diesem aufgenommen ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schraubkopf (12) eine Öffnung (25) zur Aufnahme einer Verschlußkappe (3) aufweist,
daß diese Öffnung (25) eine Anlage- und Klemmfläche für die jeweilige Verschlußkappe
(3) bildet, und daß der Schraubkopf im Bereich der Anlage- bzw. Klemmfläche elastisch
ausgebildet ist.
17. Vorrichtung zum Verschließen von Flaschen (2) oder dergleichen Behälter mit Verschuß-
oder Schraubkappen (3) durch Aufschrauben mit mehreren am Umfang eines um eine vertikale
Maschinenachse (VA) umlaufenden Rotors (7) gebildeten Verschließpositionen (6), denen
die zu verschließenden Behälter an einem Behältereinlauf übergeben und die verschlossenen
Behälter an einem Behälterauslauf (8) entnommen werden, wobei jede Verschließposition
einen Behälterträger (9) und eine an einem unteren Ende mit einem Schraubkopf (12)
versehene um eine Behälter- bzw. Spindelachse (SA) drehbar gelagerte Schraubwelle
(11) aufweist, die um ihre Spindelachse (SA) durch einen Antrieb rotierend antreibbar
sind, und wobei die übe eine Verschlußkappenzuführung (14) zugeführten und an einer
Übergabeposition (13) bereit stehenden Verschlußkappen (3) von den sich an dieser
Position vorbei bewegenden Schraubköpfen (12) jeweils aufgenommen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergabeposition (13) von einer Verschlußkappenführung (28) gebildet ist, die
sich über einen Winkelbereich der Drehbewegung (A) des Rotors (7) erstreckt, daß die
Verschlußkappenzuführung (14) an dieser Verschlußkappenführung (28) endet, und die
Zuführebene der Verschlußkappen tiefer als die endgültige untere Aufnahmeebene ausgeführt
ist.