DE102008038135A1

DE102008038135A1 - Lageranordnung sowie Etikettiermaschine mit einer solchen Lageranordnung

Info

Publication number: DE102008038135A1
Application number: DE102008038135A
Authority: DE
Inventors: Paul-Gerhard Kahlisch; Klaus-Friedrich Stock; Heinz Thielmann
Original assignee: KHS GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2008-08-18
Filing date: 2008-08-18
Publication date: 2010-03-04
Also published as: US20110079360A1; US8746312B2; WO2010020357A1; EP2326558A1

Abstract

Lageranordnung zwischen einem Träger für Andrück- und/oder Bürstenelemente und einem um eine vertikale Maschinenachse umlaufend antreibbaren Rotor einer Etikettiermaschine, mit wenigstens einem am Rotor vorgesehenen ersten Lagerelement und einem am Träger vorgesehenen zweiten Lagerelement, wobei die Lagerelemente über wenigstens ein Gleitlager bildende Lagerfläcen aneinander anliegen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lageranordnung zwischen einem Träger für Andrück- und/oder Bürstenelemente und einem um eine vertikale Maschinenachse umlaufend antreibbaren Rotor einer Etikettiermaschine umlaufender Bauart gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf eine Etikettiermaschine mit einer solchen Lageranordnung gemäß Oberbegriff Patentanspruch 15.
Etikettiermaschinen zum Etikettieren von Flaschen oder anderen Behältern sind in zahlreichen Ausgestaltungen bekannt. Bekannt sind insbesondere auch als Rundläufer ausgebildete Etikettiermaschinen mit jeweils einem um eine vertikale Maschinenachse umlaufend antreibbaren Rotor, an dessen Umfang um die Maschinenachse verteilt mehrere Behandlungspositionen für jeweils einem Behälter gebildet sind, auf denen (Behandlungspositionen) die Behälter mit dem Rotor auf einem Transportweg an wenigstens einem Etikettieraggregat zur Übergabe der Etiketten an die Behälter sowie anschließend auch an Andrück- und Bürstenelementen zum vollständigen Andrücken und/oder zum An- und Glattbürsten der Etiketten vorbei bewegt werden. Die Andrück- und Bürstenelemente sind dabei beispielsweise zur Ausbildung zumindest eines Andrück- oder Bürstenkanals bezogen auf die Maschinenachse teilweise an der radial außen liegenden Seite, teilweise aber auch an der radial innen liegenden Seite des Transportweges der Behälter angeordnet. Konstruktionsbedingt ist für die inneren, d. h. an der radial innen liegenden Seite des Transportweges vorgesehenen Andrück- und/oder Bürstenelemente ein Träger erforderlich, der mit dem Rotor der Etikettiermaschine nicht mitbewegt, aber an diesem Rotor oder an einer Welle oder Säule des Rotors über eine Lageranordnung abgestützt ist.
Bei bekannten Etikettiermaschinen erfolgt diese Lagerung oder Abstützung des Trägers für die inneren Andrück- und/oder Bürstenelemente durch Kugellager oder Gleitlager aus Metall. Beide Systeme haben erhebliche Nachteile. Aufgrund der räumlichen Gegebenheiten müssen die bei dieser Anwendung verwendeten Kugellager einen relativ großen Durchmesser bei ansonsten kleinen Abmessungen aufweisen. Dies bedeutet, dass derartige Kugellager bei geringer Lebensdauer ausgesprochen teuer sind. Darüber hinaus erfordert ein eventueller Austausch im Falle eines Defektes umfangreiche Demontagearbeiten, die u. a. eine erhebliche Produktionsunterbrechung bedingen. Vergleichbare Nachteile wie Kugellager haben auch die bisher verwendeten metallischen Gleitlager, die allerdings zusätzlich noch einen erhöhten Aufwand für eine ständige Aufrechterhaltung einer ausreichenden Schmierung bedingen. Weiterhin sind die Lageranordnungen konstruktionsbedingt in offener Bauweise ausgeführt, so dass in erhöhtem Maße die Gefahr besteht, dass ständig eine gewisse Menge an Schmiermittel aus der Lageranordnung austritt und so die Etikettiermaschine, die Etiketten, aber auch die zu etikettierenden oder bereits etikettierten Behälter verschmutzt, was in zunehmendem Maße nicht akzeptiert wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lageranordnung aufzuzeigen, die diese Nachteile vermeidet. Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Lageranordnung entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Eine Etikettiermaschine mit einer derartigen Lageranordnung ist Gegenstand des Patentanspruchs 15.
Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, dass eine Lageranordnung zur Abstützung eines Trägers für Andrück- und/oder Bürstenelemente dann als eine, ohne Schmierung auskommende Gleitlager mit hinreichender Lebensdauer ausbildbar ist, wenn für die miteinander zusammenwirkenden Lagerflächen des Gleitlagers eine besonders vorteilhafte Materialpaarung Kunststoff/Metall gewählt ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Kunststoff dieser Materialpaarung ein Kunststoff aus der Gruppe der Polyetherketone, beispielsweise PEEK. Das Metall der Materialpaarung Kunststoff/Metall ist bevorzugt ein korrosionsbeständiger, insbesondere auch gegen Loch- und/oder Spannungskorrosion beständiger Stahl, beispielsweise ein Duplex-Stahl mit austenitischen und ferritischen Kristallkörnern in der Materialstruktur, beispielsweise mit einem Austenit/Ferrit-Verhältnis von 50:50 und mit einem Festigkeitskennwert, welcher etwa das Doppelte des entsprechenden Kennwertes von anderen nicht rostenden Stählen beträgt.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
1 in sehr vereinfachter schematischer Darstellung und in Draufsicht eine Etikettiermaschine gemäß der Erfindung;
2 in schematischer Darstellung eine Behandlungsstation der Etikettiermaschine mit einer dort angeordneten Flasche;
3 ein Lagerelement einer Lageranordnung für einen Halter für Andrück- und/oder Bürstenelemente zur Verwendung bei der Etikettiermaschine der 1;
4 und 5 Schnitte entsprechend der Linie I-I bzw. II-II der 3;
6 in Teildarstellung und im Schnitt die an einer mit dem Rotor der Etikettiermaschine umlaufenden Welle befestigte Lageranordnung zusammen mit dem Halter für Andrück- und/oder Bürstenelemente.
In den Figuren ist 1 eine Etikettiermaschine umlaufender Bauart zum Etikettieren von Flaschen 2 oder anderen Behältern mit Etiketten 3. Die Etikettiermaschine 1 umfasst in bekannter Weise u. a. einen um eine vertikale Maschinenachse MA umlaufend (Pfeil A) antreibbaren Rotor 4, auf dem mehrere Behandlungspositionen jeweils zumindest bestehend aus einem eine Standfläche für die jeweilige Flasche 2 bildenden Flaschenteller 5 und aus einem über dem Flaschenteller 5 angeordneten z. B. durch Steuerkurven gesteuert auf und ab bewegbaren Stempel (Doppelpfeil B der 2).
Die zu etikettierenden Flaschen 2 werden der Etikettiermaschine 1 über einen äußeren Transporteur 7 und einen Behälter- oder Flascheneinlauf 8 zugeführt. Auf dem Winkelbereich der Drehbewegung des Rotors 4 zwischen dem Flascheneinlauf 8 und einem Flaschenauslauf 9, an dem die etikettierten Flaschen 2 den Behandlungspositionen wieder entnommen und über einen äußeren Transporteur 10 einer weiteren Verwendung zugeführt werden, erfolgt das Etikettieren der Flaschen 2. Hierfür werden die Flaschen 2, die nach der Übergabe an die jeweilige Behandlungsposition dort zwischen dem Flaschenteller 5 und dem abgesenkten Stempel 6 eingespannt gehalten sind, mit dem Rotor 4 zunächst an wenigstens einem Etiket tieraggregat 11 zur Übergabe des jeweiligen Etiketts 3 sowie dann, gegebenenfalls auch unter Drehen oder Schwenken der Flaschen 2 um ihre vertikale Flaschenachse, mit der Drehbewegung des Rotors 4 durch wenigstens einen Andrück- und/oder Bürstengang 12 bewegt. Dieser ist von mit dem Rotor 4 nicht mitbewegten Andrück- und Bürstenelementen gebildet ist, die beidseitig an der kreisbogenförmigen Bewegungsbahn oder Förderstrecke der Flaschen 2 angeordneten sind, und zwar von äußeren Andrück- und Bürstenelementen 13, die an der bezogen auf die Maschinenachse MA radial außen liegenden Seite des Andrück- und Bürstenganges 12 angeordnet sind, und von inneren Andrück- und Bürstenelementen 14, die an der bezogen auf die Maschinenachse MA radial innen liegenden Seite des Andrück- und Bürstenganges 12 angeordnet sind.
Die äußeren Andrück- und Bürstenelemente 13 sind in geeigneter Weise, vorzugsweise einstellbar am Maschinengestell der Etikettiermaschine 1 befestigt. Für die beispielsweise ebenfalls einstellbare Befestigung der inneren Andrück- und Bürstenelemente 14 ist ein Träger 15 vorgesehen, der mittels einer Lageranordnung 16 (6) an einer achsgleich mit der Maschinenachse MA angeordneten und mit dem Rotor 4 umlaufenden Säule oder Welle 17 abgestützt und gehalten ist. Weiterhin ist der Träger 15 über eine Drehmomentstütze 18 mit dem Maschinenrahmen der Etikettiermaschine 1 verbunden, so dass sich der Träger 15 mit dem Rotor 4 nicht mitbewegt. Die Drehmomentstütze 18 ist dabei in dem Winkelbereich der Drehbewegung des Rotors 4 zwischen dem Behälterauslauf 9 und dem Behältereinlauf 8 vorgesehen, d. h. dort, wo sich keine Flaschen 2 an den Behandlungsstationen des Rotors 4 befinden und außerdem die Stempel 6 in ihre obere Hubstellung angehoben sind.
Wie in den 3–6 im Detail dargestellt, besteht die Lageranordnung 16 im Wesentlichen aus einem ringartigen ersten Lagerelement 19, welches bei der dargestellten Ausführungsform von insgesamt drei Ringen 20, 21 und 22 gebildet ist, die jeweils an ihrer inneren und äußeren Ringfläche kreisringförmig ausgeführt und achsgleich miteinander sowie auch achsgleich mit der Achse LA des Lagerelement 19 über Bolzen oder andere Befestigungs- oder Spannelemente 23 zu diesem Lagerelement 19 verbunden sind.
Der in den 4–6 obere und unmittelbar auf dem Ring 21 aufliegende Ring 20 besitzt einen Außendurchmesser, der größer ist als der Außendurchmesser des Ringes 21, so dass der Ring 20 mit einem ringförmigen Umfangsbereich 20.1 über den Ring 21 vorsteht. Der in den 4–6 untere Ring 22 besitzt einen Außendurchmesser, der größer ist als der Außendurchmesser des Ringes 20, so dass der Ring 22 mit einem ringförmigen Umfangsbereich 22.1 auch radial über den Ring 20 vorsteht.
Der untere Ring 22 ist von den beiden oberen Ringen 20 und 21 durch wenigstens zwei aus Kunststoff gefertigte Ringsegmente oder Lagerstücke 24.1 beabstandet, die sich zu einem die Achse LA konzentrisch umschließenden kreisringförmigen Lagerelement 24 ergänzen. Durch die Lagerstücke 24.1 ist zwischen den Rand- oder Umfangsbereichen 20.1 und 22.1 ein bezogen auf die Achse LA radial nach außen hin offener, die Achse LA konzentrisch umschließender Lagerspalt 25 gebildet. In diesem sind die Umfangsbereiche 20.1 und 22.1 an ihren einander zugewandten, den Lagerspalt 25 oben und unten begrenzenden Flächen abschnittsweise mit Lagerflächen bildenden Lagerstücken 26 und 27 versehen, die ebenfalls als Formteile aus einem geeigneten Kunststoff gefertigt sind, und zwar bei der dargestellten Ausführungsform jeweils scheibenförmig mit angeformten und in Bohrungen der Umfangsbereiche 20.1 und 22.1 eingreifenden Befestigungszapfen.
Wie in der 6 dargestellt, ist der zumindest im Bereich der Maschinenachse MA scheibenartig ausgebildete Träger 15 an der Lageranordnung 16 mit einer Lageröffnung 28.1 versehen, die von der Öffnung eines ringförmigen Lagerelementes 28 (Lagerrings) aus Metall gebildet ist. Das Lagerelement 28 ist teilweise im Lagerspalt 25 aufgenommen ist und stützt sich radial zur Maschinenachse MA an der Außenfläche der Lagerstücke 24.1 und axial zur Maschinenachse MA an den oberen und unteren Lagerstücken 26 und 27 ab.
Im montierten Zustand ist das Lagerelement 19 durch Verspannen an der Welle 17 befestigt, und zwar derart, dass die Achse LA achsgleich mit der Achse MA liegt. Für diese Befestigung ist bei der dargestellten Ausführungsform an der Welle 17 mittels einer Schrumpfscheibe 29 und Spannschrauben 30 ein scheibenartiger Lagerträger 31 befestigt, auf welchen das Lagerelement 19 diesen Lagerträger 31 mit seiner inneren Ringöffnung umschließend aufgesetzt ist und an welchem das Lagerelement 19 durch Verspannen zwischen einem Flansch 31.1 des Lagerträgers 31 und einem Spannring 32 gehalten ist.
Die Materialpaarung aus dem Kunststoff, aus dem die Lagerstücke 24.1, 26 und 27 zumindest im Bereich ihrer Lagerflächen gefertigt sind, und aus dem Metall, aus dem das Lagerelement 28 zumindest im Bereich seiner Lagerflächen gefertigt ist, ist so gewählt, dass sich ein möglichst geringer Reibungskoeffizient zwischen den Lagerelementen 19 und 28 ergibt, und zwar ohne Schmierung und bei gleichzeitig ausreichend langer Lebensdauer.
Als Material für die Lagerstücke 24.1, 26 und 27 eignen sich beispielsweise hochbelastbare und temperaturbeständige Kunststoffe, insbesondere thermoplastische Kunststoffe, wie beispielsweise Polyetherketone, z. B. aus der Gruppe PEEK oder PEEEK oder PEEKEK oder PEKK, aber auch Copolymere unterschiedlicher Kunststoffe.
Als Werkstoff für das Lagerelement 28 oder die dortigen Lagerflächen eignen sich Stähle, die eine hohe Korrosionsbeständigkeit insbesondere auch gegen Loch- und Spannungsrisskorrosion aufweisen, z. B. Duplex-Stähle, vorzugsweise mit einer Materialstruktur mit austenitischen und ferritischen Kristallkörnern, beispielsweise in einem Verhältnis Austenit/Ferrit von etwa 50:50. Ein geeigneter Stahl ist beispielsweise ein Edelstahl der Werkstoffnummer 1.4462 (X2CrNiMoN22-5-3).
Ein wesentlicher Vorteil der beschriebenen Lageranordnung 16 zur Lagerung und/oder Abstützung des Trägers 15 an dem Rotor 4 bzw. an der Welle 7 besteht darin, dass diese Lagerung bei hoher Lebensdauer ohne Schmiermittel auskommt. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht auch darin, dass die Lageranordnung 16 und dabei insbesondere das ringartige Lagerelement 19 aus einer Vielzahl von Einzelteilen bestehen und das Lagerelement 19 von der Welle 17 leicht und problemlos demontierbar, so dass einzelne Komponenten der Lageranordnung 16 und des Lagerelementes 19 bei einem Verschleiß problemlos ausgetauscht werden können. Dies gilt nicht nur für die Lagerstücke 24.1, 26 und 27, sondern auch für die Ringe 20–22. Der Austausch von verschlissenen Komponenten der Lageranordnung 16 ist schnell und einfach ohne langwierige Montagearbeit möglich. Durch die Austauschbarkeit der Komponenten der Lageranordnung 16 wird der Verbrauch an hochpreisigen Komponenten wesentlich gesenkt.
Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
Insbesondere versteht es sich von selbst, dass die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lageranordnung und folglich auch die mit einer solchen Lageranordnung ausgestatteten Etikettiermaschinen für die Etikettierung aller Arten von Behältern vorgesehen sind. Wobei es sich bei den Behältern beispielsweise auch um Dosen, Schraubverschlussgläser, Kunststoffbehälter, Fässer, KEGs usw. handeln kann.

1: Etikettiermaschine
2: Flasche
3: Etikett
4: Rotor
5: Flaschenteller
6: Stempel
7: äußerer Transporteur
8: Behältereinlauf
9: Behälterauslauf
10: äußerer Transporteur
11: Etikettieraggregat
12: Andrück- und Bürstengang
13, 14: Andrück- oder Bürstenelement
15: Träger für die Andrück- oder Bürstenelemente 14
16: Lageranordnung für Träger 15
17: Welle
18: Drehmomentaufnahme- oder Stütze
19: ringförmiges Lagerelement
20, 21, 22: Ring
20.1, 22.1: äußerer Ring- oder Unfangsbereich
23: Verbindungs- oder Spannelement
24: ringförmiges Lagerelement
24.1: Ringsegment oder Lagerstuck
25: Lagerspalt
26, 27: Lagerstück
28: Lagerelement oder Lagerring
28.1: Lageröffnung im Lagerelement 28
29: Schrumpfscheibe
30: Spannelement
31: Lagerträger
31.1: Flansch
32: Spannring
A: Drehbewegung des Rotors 4
B: Hubbewegung der Stempel 6
MA: Maschinenachse
LA: Achse des Lagerelementes 19

Claims

Lageranordnung zwischen einem Träger (15) für Andrück- und/oder Bürstenelemente (14) und einem um eine vertikale Maschinenachse (MA) umlaufend antreibbaren Rotor (4) einer Etikettiermaschine (1), mit wenigstens einem am Rotor (4) vorgesehenen ersten Lagerelement (19) und einem am Träger (15) vorgesehenen zweiten Lagerelement (28), wobei die Lagerelemente über wenigstens ein Gleitlager bildende Lagerflächen aneinander anliegen, dadurch gekennzeichnet, dass für die miteinander zusammen wirkenden Lagerflächen (24.1, 26, 27, 28) eine Materialpaarung Kunststoff/korrosionsbeständiges Metall, vorzugsweise Kunststoff/korrosionsbeständiger Stahl gewählt ist.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl ein Duplex-Stahl mit austenitischen und ferritischen Kristallkörnern, vorzugsweise mit einem Austenit/Ferrit-Verhältnis von 50:50 ist.
Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der korrosionsbeständige Stahl ein Edelstahl ist.
Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff eine hochbelastbarer und temperaturbeständiger thermoplastischer Kunststoff ist.
Lageranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff ein Polyetherketone, z. B. PEEK oder PEEEK oder PEEKEK oder PEKK, oder ein Copolymer ist, welches zumindest ein Polyetherketone, z. B. PEEK oder PEEEK oder PEEKEK oder PEKK enthält.
Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Komponenten der Lageranordnung, insbesondere die aus Kunststoff bestehenden Komponenten (24, 26, 27) der Lageranordnung austauschbar sind.
Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Axiallager und Radiallager ausgebildet ist.
Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Lagerelement (19) einen die Achse (LA) der Lageranordnung (16) konzentrisch umschließenden Lagerspalt (25) bildet, in welchem das andere Lagerelement (28) zumindest teilweise aufgenommen ist.
Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens ein ringförmiges Lagerstück oder durch mehrere ringsegmentförmige Lagerstücke (24.1) aus dem Kunststoff an einem Lagerelement (19), die eine Lagerfläche für eine radiale Abstützung des anderen Lagerelementes (28) bilden.
Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Lagerstücken (26, 27) aus dem Kunststoff an einem Lagerelement (19), die eine Lagerfläche für eine axiale Abstützung des anderen Lagerelementes (28) bilden.
Lageranordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerstücke (24, 26, 27) austauschbar sind.
Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lagerelement (19) aus wenigstens zwei achsgleich miteinander angeordneten und axial voneinander beabstandeten Ringen (20, 22) besteht, die zwischen sich den Lagerspalt (25) für das andere Lagerelement (28) bilden, und dass der Lagerspalt durch zwischen den Ringen und/oder an den Ringen (20, 22) vorgesehene Lagerstücke (24, 26, 27) aus dem Kunststoff in Bezug auf die Achse (LA) der Lageranordnung (16) radial und/oder axial begrenzt ist.
Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die wenigstens eine Lagerfläche aus Metall bildende Lagerelement (28) am Träger (15) vorgesehen oder von einem Abschnitt des Trägers (15) gebildet ist.
Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die wenigstens eine Lagerfläche aus Metall bildende Lagerelement (28) ein Lagerring ist
Etikettiermaschine zum Etikettieren von Flaschen oder dergleichen Behältern (2), mit mehreren an einem um eine vertikale Maschinenachse (MA) umlaufend antreibbaren Rotor (4) gebildeten Behandlungsstationen, auf denen die Behälter (2) auf einer um die Maschinenachse (MA) verlaufenden Transportstrecke an Andrück- und/oder Bürstenelementen (13, 14) zum Andrücken und/oder Anbürsten von Etiketten (3) vorbei bewegt werden, wobei an der bezogen auf die Maschinenachse (MA) radial innen liegenden Seite der Transportstrecke vorgesehene Andrück- und/oder Bürstenelemente (14) an wenigstens einem über mindestens eine Lageranordnung (16) am Rotor (4) gelagerten und mit diesem nicht umlaufenden Träger (15) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageranordnung (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1–14 ausgebildet ist.