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J
DIM360 (Ver 1.5 21 Nov 2005) - 1100000/0
1580126
EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG
A1
20050928
EP
05005459.2
20050314
de
de
de
5132004
20040325
CH
20050928
200539
20050928
200539
7
7B 65B 7/28 A
de
Spannring-Verschliesswerkzeug
en
Device for closing a clamping ring.
fr
Dispositif à fermer un anneau de serrage.
2
Stebler & Co.AG
01303372
1662EP
Brügglistrasse 4
4208 Nunningen
CH
Walther, Rudolf
Lindenmätteli 8
3210 Kerzers
CH
Braun, André jr.
et al
00040066
Braunpat Braun Eder AG Reussstrasse 22
4054 Basel
CH
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Das zum automatischen Verschliessen von Metallbehältern mittels konventioneller Spannringe (S) dienende Werkzeug umfasst im wesentlichen eine Grundplatte (6), einen Drehteller (7), eine durch Steuerelemente betätigte Verschliessmechanik (8) sowie Steuerkurven (10, 11,12). Zunächst wird der lose auf dem oberen Behälterrand aufliegende und mit dem geschlossenen Spannring (S) versehene Deckel (D) mittels mehrerer am Drehteller (7) angeordneter Haltemagnete leicht abgehoben, gegen einen Anschlag (21) gedreht und in dieser Stellung so fixiert, dass der Spannring (S) geöffnet werden kann. Der offene Spannring wird nun durch an der Grundplatte (6) angeordnete Haltemagnete (16) zentrisch so gehalten und gegen unbeabsichtigtes Verdrehen gesichert dass er, nach einem entsprechenden Entlastungshub der Grundplatte (6) nach oben, über den Ringwulst des oberen Behälterrandes geschoben und, nach einer weiteren Fixierung des Deckels, mittels der Verschliessmechanik (19,,20,21) in seine Schliesslage gebracht werden kann.
Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum halb- oder vollautomatischen Verschliessen eines Spannringes gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1.
Es ist bekannt,dass kreisrunde oder auch ovale, sowohl zylindrische oder - aus Stapelgründen - leicht konische Metalleimer zur Lagerung, zum Transport und zur Entnahme flüssiger Substanzen, beispielsweise Farben, verwendet werden. Zu jedem Eimer gehört ein kreisförmiger bzw. ovaler Deckel, der mittels eines Spannringes bekannter Bauart auf dem oberen Eimerrand festgehalten wird. Der Spannring, ein Metallring von praktisch U-förmigem Querschnitt, übergreift in seiner Verschliesslage sowohl einen nach aussen ragenden Ringwulst des Behälterrandes als auch eine peripherische Anformung des Deckels und ist mit einem gelenkig angeordneten "Schloss", versehen, das mittels eines Griffes normalerweise von Hand betätigt wird, um den Spannring zu öffnen oder zu verschliessen.
Ein beachtlicher Vorteil dieses Systems besteht darin, dass sich der Verschluss nicht nur zur ersten Anbringung des Deckels, sondern auch danach zum beliebigen Wiederverschliessen des einmal geöffneten Eimers eignet.
Da die derart verschliessbaren Behälter in sehr grossen Stückzahlen hergestellt und im abgefüllten Zustand verschlossen werden müssen, wird eine Automatisierung des Verschliessvorganges schon seit Jahren gesucht. Versuche führten zu verhältnismässig komplizierten und daher teuren Lösungen.
Die Automatisierung eines Deckelverschlussssystems wurde zwar bereits für einen speziellen Verschlussring erfolgreich und preiswert gelöst (vgl. EP-Patent Nr. 471 911); doch lässt sich dieses bekannte System nur für den speziellen, nicht wieder verschliessbaren Einwegring (Störing) verwenden.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Werkzeug vorzuschlagen, das es gestattet, den wiederverschliessbaren Spannring auf automatischem Wege mit hoher Verschliessfrequenz an gefüllten Metallbehältern anzubringen.
Ein besonderer Aspekt dieser Aufgabe ist ferner darin zu sehen, dass durch die Erfindung ein neues Werkzeug geschaffen werden soll, das sich mit tragbarem Kostenaufwand und relativ kurzer Einführungszeit auch an bestehende Eimerverschliessmasschinen anbauen lässt.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Patentanspruchs definierte Merkmalskombination gelöst.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.
Anhand der beiliegenden Zeichnung wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Werkzeugs beschrieben. Es zeigen:
- Fig. 1 die vereinfacht dargestellte Ansicht einer Anlage zum automatischen Verschliessen von Metalleimern mittels eines Spannringes, bei welcher das erfindungsgemässe Werkzeug einsetzbar ist,
- Fig. 2 eine vereinfachte Perspektivdarstellung des Werkzeugs ohne Antrieb und Steuerung, mit daruntergeschobenem Eimer,
- Fig. 3 eine Perspektivdarstellung des kompletten Werkzeuges und
- Fig. 4 das gleiche Werkzeug in einer anderen Phase des Arbeitsvorganges.
An einem Gestell, das hier im wesentlichen aus einem fahrbaren Fuss 1 und einer daran befestigten Tragsäule 2 besteht, ist ein Produktetisch 3 höhenverstellbar befestigt. Der Tisch 3 dient zur Aufnahme eines gefüllten Metalleimers, der verschlossen werden soll. Oberhalb des Tisches ist an der Säule 2, ebenfalls höhenverstellbar, eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Werkzeugs 4 angeordnet.
Das Ziel dieser Anordnung besteht darin, gefüllte Metalleimer E (Fig. 2) mit einer möglichst hohen Arbeitsfrequenz, beispielsweise 8 Eimer pro Minute, mittels bereitstehender Deckel D zu verschliessen. Dazu werden konventionelle Spannringe S verwendet, die bei der Anlieferung am Deckel montiert sind und daher vor dem Verschliessvorgang noch automatisch geöffnet werden müssen.
Bei einer vollautomatischen Anlage werden demnach einerseits die gefüllten, deckellosen Eimer E, deren oberer Rand aussen einen dem Spannring angepassten Ringwulst aufweist, andererseits die mit geschlossenen Spannringen S versehenen Deckel D über eine Förderanlage angeliefert und auf dem Tisch 3 in Stellung gebracht, wobei dann die Deckel lose auf dem oberen Eimerrand aufliegen.
Die vom Verschliesswerkzeug zu lösende Aufgabe besteht nun darin, den Spannring zunächst zu öffnen und danach so zu verschliessen, dass der Spannring den Deckel sicher und dichtend am Eimer festhält. Die konstruktive Ausbildung solcher mit Spannringen zu verschliessenden Behälter und deren zugehörige Deckel D ist dem Fachmann bekannt und wird daher nicht näher beschrieben.
Wie die Darstellung nach Fig. 1 zeigt, ist das ganze Werkzeug 4 an einer Konsole 5 befestigt, die hier im wesentlichen zwei parallele Metallplatten aufweist, die über eine dritte Platte miteinander verbunden und an der Tragsäule lösbar befestigt sind. Die Konsole kann mittels Schrauben auf beliebiger Höhe an der Säule 2 angebracht werden. Dank dieser Konstruktion kann das Werkzeug innerhalb kürzester Frist von der Konsole getrennt und durch ein anderes, dem Deckeldurchmesser entsprechendes ersetzt werden. Zur Anpassung an die Behälter-Höhe kann hier sowohl die Lage der Konsole 5 wie auch die Höhe des Tisches 3 geändert werden.
Die für den Verschliessvorgang wesentlichen Teile des Werkzeugs sind eine Grundplatte 6 (Fig. 2), eine als Drehteller 7 ausgestaltete Drehvorrichtung und eine Verschliessvorrichtung 8. Der den Arbeitsablauf bestimmende Antrieb dieser Teile erfolgt über eine Steuervorrichtung 9 (Fig.3), die bei dem gewählten Ausführungsbeispiel drei Steuerkurven 10, 11 und 12 umfasst, aber auch in Form pneumatischer Steuerzylinder ausgebildet sein kann. Auch eine elektrische Steuerung mittels Linearmotoren ist möglich. Über eine Antriebswelle 13 wird die Steuervorrichtung 9 von einem nicht dargestellten Motor angetrieben.
Im Hinblick auf das erforderliche Öffnen und Schliessen des Spannringes kann das Werkzeug so ausgebildet sein, wie dies die Figuren 3 und 4 zeigen. Gemäss Fig. 3 ist die bereits erwähnte Grundplatte 6 für die kreisrunden Behälter kreisscheibenförmig ausgebildet, während sie für andere Behälter deren Form angepasst ist. Sie weist an ihrem Umfangsbereich mehrere Ausfräsungen 14 auf, in denen je ein fingerförmiger Magnethalter 15 längsverschiebbar angeordnet ist, die sich in jeder Stellung fixieren lassen. Die Befestigung kann beispielsweise durch Schrauben erfolgen, die es gestatten, die Magnethalter 15 auf der Platte festzuklemmen und bei Bedarf zu verschieben. Jeder Magnethalter 15 trägt in einer Durchgangsbohrung einen starken Dauermagneten 16, der zum Beispiel kreiszylindrisch ausgebildet sein kann. Sämtliche Magnete 16 liegen mit ihren Mittelachsen auf einem gemeinsamen Kreis, dessen Durchmesser dem Durchmesser des geöffneten und entspannten Spannringes S entspricht. Natürlich lassen sich die Magnethalter gewünschtenfalls durch Vakuum-Saugnäpfe oder andere Hilfsmittel ersetzen.
Die in ihrer Gesamtheit mit 8 bezeichnete Spannring-Verschliessmechanik ist ebenfalls im Umfangsbereich der Grundplatte 6 in einer Einfräsung 28 (Fig. 2) befestigt und weist eine an einem Tragfinger 18 (Fig., 2) angelenkte, also um die Achse 29 schwenkbare Kurbel 17 auf, wobei in den Fig. 3 und 4 der Übersichtlichkeit halber der Tragfinger 18 nicht eingezeichnet ist. Die Kurbel 17 trägt an ihrem der Achse 29 abgewandten Ende eine an ihr drehbar gelagerte Greifbacke 19 mit einem Mitnehmerstift 20. An der Grundplatte 6 ist ferner ein Anschlag 21 befestigt. Dieser ist so positioniert, dass dann, wenn der Griff 27 des Spannringschlosses am Anschlag 21 ansteht, die geometrische Achse 29 der Kurbel 17 mit der geometrischen Achse 31 des Spannring-Schlossgriffes 27 zusammenfällt. Die Greifbacke 19, der Mitnehmerstift 20 und der Anschlag 21 sind in ihrer gegenseitigen Lage so aufeinander abgestimmt, dass der am Anschlag 21 anstehende Griff 27 des Spannringschlosses zwischen die Greifbacke 19 und den Mitnehmerstift 20 hineinragt und bei der Verschwenkung der Kurbel 17 vom Mitnehmerstift zwangsläufig mitgenommen wird.
Wie insbesondere Fig. 3 zeigt, ist mit der Kurbel 17 ein Ritzel 22 fest verbunden, in dessen Zähne die Zähne einer Zahnstange 23 eingreifen, so dass die Kurbel 17 in Abhängigkeit vom Steuerrhythmus verschwenkt wird und damit die Greifbacke 19 und den Mitnehmerstift 20 um die Achse 29 des Ritzels 22 verschwenkt. Die Zahnstange 23 wird, wie Fig. 3 zeigt, durch die Steuerkurve 12 betätigt und führt dementsprechend eine dem Rhythmus des Arbeitsablaufs entsprechende hin- und hergehende Bewegung aus, die über das Ritzel 22 in gesteuerte Teildrehungen der Kurbel 17 übersetzt wird.
Unterhalb der Grundplatte 6 ist der Drehteller 7 angeordnet, dessen Durchmesser, wie auch derjenige der Grundplatte 6, dem Durchmesser des vertieften Teiles des auf dem Eimer zu befestigenden Deckels D entspricht. An seiner Unterseite ist der Drehteller 7 mit in der Zeichnung nicht sichtbaren Magneten versehen, die den Deckel D - wie nachfolgend noch erläutert wird - in einer bestimmten Arbeitsphase festhalten. Der Drehteller 7 ist an der Grundplatte 6 zentrisch so fliegend gelagert, dass er um ein bestimmtes Mass relativ zum Drehteller nach unten verschoben werden kann. Ausserdem ist der Drehteller 7 über eine nicht dargestellte, am Drehteller zentrisch befestigte Achse drehstarr mit einem Zentralritzel 24 verbunden.
Eine an diesem Zentralritzel 24 angreifende Zahnstange 25 wird durch die Steuerkurve 11 entsprechend bewegt. Die Grundplatte 6 ist durch nicht dargestellte Verbindungsorgane, beispielsweise eine Zahnstange und mit dieser zusammenwirkende Zahnräder, mit der Steuerkurve 10 verbunden und kann daher eine gesteuerte Hub- und Senkbewegung ausführen.
Wie die Fig. 3 und 4 zeigen, sind die beiden Zahnstangen 23 und 25 in bekannter Weise je mittels loser Rollen in einem Steuerschlitz der Steuerkurven 12 und bzw. 11 geführt.
Im Hinblick auf das beabsichtigte Öffnen und Schliessen des mit dem Deckel D angelieferten Spannringes S ist die Steuervorrichtung 8 mit ihren Steuerkurven 10/11/12 so ausgelegt, dass sich der folgende Arbeitsablauf ergibt:
- Zunächst wird der gefüllte Eimer E mit lose aufgelegtem Deckel D und dem an diesem befestigten Spannring S auf den Tisch 3 (Fig.1) unter das Verschliesswerkzeug 4 gebracht. Anschliessend fährt die Grundplatte 6, zusammen mit Drehteller 7 und Verschliessvorrichtung 8, durch die Steuerkurve 10 gesteuert, nach unten, bis die Magnete des Drehtellers 7 den Deckel D anziehen und leicht vom Rand des Eimers E abheben. Nun wird der Drehteller 7 im Uhrzeigersinn zusammen mit Deckel und Spannring so weit gedreht, bis der Griff 27 des Schlosses (Fig. 3) des Spannrings S am Anschlag 21 ansteht, wobei diese Bewegung von der Steuerkurve 11 über die Zahnstange 25, das Zentralritzel 24 und den Drehteller 7 übertragen wird.
Durch ein weiteres Absenken der Grundplatte 6 kommt dieselbe auf den Drehteller zu liegen. Nun werden die Greifbacke 19 und der Mitnehmerstift 20 durch die Kurbel 17 im Gegenuhrzeigersinn um die geometrische Achse 31 des Griffes 27 des Spannringverschlusses - die mit der geometrische Achse 29 des Ritzels 22 identisch ist - nach aussen verschwenkt, so dass sich der Verschluss öffnet. Gesteuert wird diese Bewegung durch die Steuerkurve 12 (Fig. 3) und die Zahnstange 23.
Um den Spannring zu lösen, macht die Grundplatte 6 nun unter dem Einfluss der Steuerkurve 10 einen kleinen Entlastungshub nach oben. Dabei wird der geöffnete Spannring S durch die Magnete 16 (Fig.3) der Grundplatte 6 nicht nur am Herunter-fallen gehindert, sondern auch in seiner Spreizlage gehalten. Wenn nun die Steuerkurve 10 die Grundplatte 6 mit dem Drehteller 7 wieder nach unten bewegt, wird der Deckel D mit dem Spannring S auf den oberen Rand des Eimers E gedrückt. Das Profil des Spannrings übergreift dabei den am Rand des Eimers E befindlichen Ringwulst. Ein unbeabsichtigtes Verdrehen des Spannringes wird hierbei durch die Magnete 16 verhindert. Die Kurbel 17 verschwenkt nun die Greifbacke 19 mit dem Mitnehmerstift 20 im Uhrzeigersinn, wobei der Verschlussgriff 27 des Spannringes S mitgenommen und der Spannring dadurch geschlossen wird.
Damit ist der eigentliche Verschliessvorgang beendet. Das Werkzeug fährt nach oben zurück und der Drehteller 7 nimmt seine Ausgangsposition wieder ein.
Das beschriebene Werkzeug ist lediglich eine Ausführungsform der Erfindung, wie sie im unabhängigen Patentanspruch 1 definiert ist. Es ist keinesfalls erforderlich, die Grundplatte 6 und den Drehteller 7 als geschlossene Scheiben auszubilden; es genügt vielmehr, diese Teile als Träger mehrerer Arbeitsorgane anzusehen und dementsprechend zu konstruieren. Anstelle der Steuerkurven liessen sich auch die bekannten pneumatischen Steuerzylinder einsetzen.
Bei einer vollautomatisch arbeitenden Anlage werden die befüllten Behälter zur Deckelaufsetzstation befördert und von dort mit dem aufgesetzten Deckel unter das Werkzeug gebracht, wobei der Arbeitstisch 3 als Transport- oder Rollenbahn ausgebildet sein kann.
1. Werkzeug zum halb- oder vollautomatischen Verschliessen eines Behälters (E) von kreisförmigem oder ovalem Querschnitt mit einem Deckel (D) mittels eines ein Spannringschloss mit einem Verschlussgriff (27) aufweisenden Spannringes (S), der im geschlossenen Zustand die Randpartien des oberen Randes des Behälters (E) und des Deckels (D) übergreift und den Deckel dadurch auf dem Behälterrand hält, gekennzeichnet durch
- eine heb- und absenkbar angeordnete Grundplatte (6), an deren Peripherie Halteorgane (16) auf dem Umfang eines Kreises angeordnet sind, der mindestens annnähernd der Form des geöffneten und entspannten Spannringes (S) entspricht,
- eine mit einem Rotationsantrieb (11,25,24) gekoppelte Drehvorrichtung (7), die an der Grundplatte (6) zentrisch so geführt ist, dass sie relativ zur Grundplatte eine freie, begrenzte Höhenverstellung ausführen kann und die ferner an ihrer Unterseite mit Halteorganen zum Festhalten des Behälterdeckels (D) versehen ist und
- eine an der Grundplatte (6) drehbar gelagerte und mit einem Rotationsantrieb versehene Verschliessvorrichtung (8), die mit einem ortsfest an der Grundplatte (6) angeordneten Anschlag (21) zusammenwirkt, um den Spannring (S) zu öffnen und zu schliessen,
- das Ganze derart, dass die Antriebe (10, 11, 12) der Grundplatte (6), der Drehvorrichtung (7) und der Schliessvorrichtung (8) so auf einander abgestimmt sind,dass der mit dem geschlossenen Spannring (S) lose auf dem oberen Rand des Behälters (E) aufliegende Deckel (D) durch die Halteorgane (16) der Drehvorrichtung (7) zunächst vom oberen Behälterrand abgehoben, dann bis zum Anstehen des Verschlussgriffes (27) am Anschlag (21) gedreht, anschliessend durch ein Absenken von Grundplatte (6) und Drehvorrichtung (7) auf den Behälterrand gedrückt und der Spannringverschluss durch die Verschliessvorrichtung (8) geöffnet wird, und dass ferner der die Hub- und Senkbewegung bewirkende Antrieb (10) der Grundplatte (6) so ausgelegt ist, dass die Grundplatte (6) mit der Drehvorrichtung (7) nach dem Öffnen des Spannringes (S) einen Entlastungshub nach oben ausführt und damit den Spannring freigibt, der dann über den Ringwulst des Behälterrandes geschoben und schliesslich mittels der Verschliessvorrichtung (8) geschlossen werden kann.
2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteorgane der Grundplatte (6) Dauermagnete (16) sind, die an über den Plattenrand hinausragenden Haltefingern (15) befestigt sind.
3. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnete (16) kreiszylindrisch ausgebildet und in Bohrungen der Haltefinger (15) verankert sind.
4. Werkzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Haltefinger (15) in Einfräsungen (14) der Grundplatte (6) radial verschiebbar gelagert und so an den Umfang des zu verwendenden Spannringes (S) anpassbar sind.
5. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehvorrichtung (7) eine kreisförmige, dem Durchmesser des Behälterdeckels (D) angepasste Scheibe ist, deren Halteorgane als Dauermagnete ausgebildet und an der Unterseite der Scheibe angeordnet sind.
6. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschliessvorrichtung (8) einen am Rand der Grundplatte (6) ortsfest angeordneten Anschlag (21) und eine an einem über den Rand der Grundplatte (6) hinausragenden Haltefinger (18) gelenkig gelagerte Kurbel (17) aufweist, die an ihrem freien Ende Mitnehmerorgane (19, 20) für den Verschlussgriff (27) des Spannringschlosses trägt.
7. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (21) so positioniert ist, dass die geometrische Achse (29) der Kurbel (17) mit der geometrischen Achse (31) des Verschlussgriffes (27) zusammenfällt, wenn der Verschlussgriff (27) des Spannring-schlosses am Anschlag (21) ansteht.
8. Werkzeug nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Mitnehmerorgan (19, 20) für den Verschlussgriff (27) aus einer Greifbacke (19) und einem Mitnehmerstift (20) besteht und dass diese so angeordnet sind, dass der am Anschlag (21) anstehende Griff (27) des Spannringschlosses zwischen Greifbacke (19) und Mitnehmerstift (20) hineinragt und bei deren Bewegung zwangsläufig mitgenommen wird.
9. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch Steuerkurven (10, 11, 12) zur Steuerung der Hub- und Senkbewegung der Grundplatte (6) sowie der Drehbewegungen von Dreh- und Schliessvorrichtung (7,8).
10. Werkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerimpulse der beiden Steuerkurven (11,12) für die Drehbewegungen von Drehvorrichtung (7) und Schliessvorrichtung (8) mittels Zahnstangen (25,23) und Ritzeln (24,22) übertragen werden.
11. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hub- und Senkbewegung der Grundplatte (6) sowie die Drehbewegungen von Dreh- und Schliessvorrichtung (7,8)über pneumatische Steuerzylinder betätigbar sind.
12. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hub- und Senkbewegung der Grundplatte (6) sowie die Drehbewegungen von Drehvorrichtung (7) und Schliessvorrichtung (8) über elektrische Motoren betätigbar sind.
13. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es mit leicht lösbaren Mitteln, vorzugsweise Schrauben, an einer Konsole (5) befestigt und damit nach Bedarf, je nach dem Durchmesser der zu verschliessenden Behälter, auswechselbar ist.