DE102009016321B4

DE102009016321B4 - Zentrierelement für Behälterträger an Behälterbehandlungsmaschinen, Behälterträger sowie Behälterbehandlungsmaschinen mit derartigen Behälterträgern

Info

Publication number: DE102009016321B4
Application number: DE102009016321.2A
Authority: DE
Inventors: Klaus Krämer; Lutz Deckert
Original assignee: KHS GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2009-04-06
Filing date: 2009-04-06
Publication date: 2015-06-25
Anticipated expiration: 2029-04-07
Also published as: DE102009016321A1; PL2419343T3; EP2419343B1; WO2010115521A3; US8777000B2; EP2419343A2; US20110315522A1; WO2010115521A2

Abstract

Zentrierelement zur Verwendung bei Behälterträgern oder Drehtellern an Behälterbehandlungsmaschinen, mit einem Zentrierkonus mit einer kegel- oder konusartigen Zentrierfläche zur Aufnahme und zum Zentrieren des jeweiligen Behälters am Behälterboden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zentrierelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, auf einen Behälterträger oder Drehteller gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 7 sowie auf eine Behälterbehandlungsmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 12.
Behälterbehandlungsmaschinen zum Behandeln von Flaschen oder anderen Behältern, insbesondere auch zum Etikettieren, Inspizieren, Bedrucken usw. von Behältern sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt. Generell bestehen derartige Maschinen in der Regel aus einem umlaufend antreibbaren Transportelement, vorzugsweise in Form eines um eine vertikale Maschinenachse umlaufend antreibbaren Rotors, an welchem eine Vielzahl von Behandlungspositionen vorgesehen sind, von denen jede zur Aufnahme jeweils eines Behälters dient und bei umlaufend angetriebenen Transportelement den betreffenden Behälter z. B. an wenigstens einer Behandlungsstation vorbei bewegt. Die Behälter sind an den Behandlungspositionen aufrechtstehend angeordnet, und zwar z. B. derart, dass sie jeweils mit einem Bodenbereich auf einem als Drehteller ausgeführten Behälterträger aufstehen. Für eine optimale Behandlung der Behälter ist insbesondere beim Etikettieren, Bedrucken oder Inspizieren, aber auch bei anderen Arten der Behandlung eine exakte Zentrierung des jeweiligen Behälters in Bezug auf eine Behälterträgerachse erforderlich, um die der Behälter während der Behandlung mit dem Behälterträger gesteuert gedreht bzw. geschwenkt wird. Um die Zentrierung der Behälter an ihrem auf dem Behälterträger aufstehenden Behälterboden zu erreichen, ist es üblich, an den Behälterträgern auswechselbar Zentrierplatten oder Zentrierringe vorzusehen, die jeweils mit einer einen Zentrierkonus bildenden konischen oder kegelförmigen Zentrieröffnung versehen sind. Derartige Drehteller wurden beispielsweise durch die US 6,832,640 B2 vorgestellt.
Um schlupffreies Mitdrehen bzw. Mitschwenken des jeweiligen zentrierten Behälters mit dem Behälterträger zu erreichen, ist es weiterhin üblich, den Behälterträger am Boden der Zentrieröffnung mit einem Reibbelag auszubilden mit dem Ziel, dass der in der Zentrieröffnung zentrierte Behälter mit seinem Behälterboden auch gegen den Reibbelag anliegt und damit der Behälter nicht nur zentriert, sondern auch zur Übertragung der für sein Drehen oder Schwenken notwendigen Antriebskräfte oder -momente durch Kraft- oder Reibschluss mit dem Behälterträger verbunden ist. Derartige Drehteller wurden beispielsweise durch die WO 00/56608 A1 vorgestellt.
Nachteilig hierbei ist, dass bereits geringe Abweichungen im Behälterdurchmessers von einem Sollwert im Bereich des Behälterbodens dazu führen, dass ein solcher Behälter mit seinem Bodenbereich zwar gegen die Zentrierfläche, nicht aber oder nur unzureichend gegen den Reibbelag am Boden der Zentrieröffnung anliegt. Beim Schwenken oder Drehen des Behälterträgers um seine Behälterträgerachse werden die Antriebskräfte oder -momente zum Mitdrehen oder -schwenken des Behälters auf diesen nicht oder nur ungenügend übertragen, so dass das für die Behandlung notwendige Drehen oder Schwenken des Behälters nicht gewährleistet ist. Zur Vermeidung dieses Nachteils sind gemäß dem Stand der Technik höherwertige Behälter mit geringen Toleranzen im Behälterdurchmesser notwendig, was insbesondere aufgrund der höheren Kosten solcher Behälter nachteilig ist. Weiterhin ist für jede Behältersorte ein eigener Satz von Zentrierringen erforderlich. Bei der Umstellung der Behälterbehandlungsmaschine von einer Behältersorte auf eine andere Behältersorte werden sämtliche Zentrierringe ausgewechselt, was einen hohen Aufwand bedeutet.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Zentrierelement aufzuzeigen, welches die vorgenannten Nachteile vermeidet und selbst bei größeren Abweichungen des Behälterdurchmessers am Bodenbereich eine einwandfreie Zentrierung und Übertragung der Antriebskräfte oder -momente vom Behälterträger auf den jeweiligen Behälter gewährleistet. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Zentrierelement entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Ein Behälterträger sowie eine Behälterbehandlungsmaschine sind Gegenstand der Patentansprüche 7 und 12.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die Zentrier- oder Kegelfläche des Zentrierkonus oder des Zentrierelementes zugleich auch für eine wirksame Übertragung der Antriebskräfte oder -momente vom Behälterträger auf den Behälter ausgebildet ist.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 in perspektivischer Darstellung eine Behälter- bzw. Flaschenbehandlungsmaschine in Form einer Etikettiermaschine;
2 in Einzeldarstellungen eine Drehtellereinheit der Behandlungsmaschine der 1 mit einem Zentrierelement in Form einer Zentrierplatte, und zwar bei auf einem Mitnahmeteller angeordneter Zentrierplatte;
3 die Drehtellereinheit bei von dem Mitnahmeteller angehobener Zentrierplatte;
4 die Zentrierplatte in perspektivischer Einzeldarstellung;
5 die Zentrierplatte der 4 im Schnitt;
6 in Positionen a–d die Drehtellereinheit zusammen mit auf der Zentrierplatte dieser Einheit angeordneten Behältern bzw. Flaschen unterschiedlicher Größe;
7 in perspektivischer Einzeldarstellung eine Zentrierplatte mit einer vergrößerten Zentrieröffnung;
8 in perspektivischer und stark vergrößerter Einzeldarstellung eine Zentrierplatte mit einer Vorzugsdrehrichtung.
Die in den Figuren allgemein mit 1 bezeichnete Behälterbehandlungsmaschine dient beispielsweise zum Etikettieren von Behältern in Form von Flaschen 2, die in den Figuren als PET-Flaschen dargestellt sind, aber auch andere Behälter oder Flaschen sein können. Die Behälterbehandlungsmaschine 1 besteht u. a. aus einem Rotor 3, der um eine vertikale Maschinenachse MA umlaufend antreibbar an einem Maschinengestell 4 drehbar gelagert ist und an dessen Umfang in gleichmäßigen Winkelabständen um die Maschinenachse MA verteilt Behandlungspositionen 5 gebildet sind, auf denen die zu behandelnden bzw. zu etikettierenden und aufrecht stehend angeordneten Flaschen 2 bei umlaufenden Rotor 3 an nicht dargestellten Behandlungsstationen, die Etikettieraggregate, Etikettenanbürstelemente oder Etikettenandrückelemente sind, vorbei bewegt werden. Über einen nicht dargestellten Behältereinlauf werden die zu behandelnden Flaschen 2 jeweils einzeln einer Behandlungsposition 5 zugeführt. Die behandelten Flaschen 2 werden an einem nicht dargestellten Behälterauslauf den Behandlungspositionen 5 wieder entnommen.
Jede Behandlungsposition 5 umfasst u. a. einen Behälterträger in Form eines eine Standfläche für die jeweilige Flasche 2 bildenden Drehtellers 6, der um eine parallel zur Maschinenachse MA orientierte Drehtellerachse DA gesteuert dreh- oder schwenkbar ist, sowie einen oberhalb des Drehtellers 6 achsgleich mit der Drehtellerachse DA angeordneten Stempel 7. Dieser ist in seiner Achse gesteuert auf und ab bewegbar ist, um die jeweilige Flasche 2 unmittelbar bei der Übergabe an die Behandlungsposition 5 zwischen dem Drehteller 6, auf dem die Flasche 2 mit ihrem Boden 2.1 aufsteht, und dem abgesenkten gegen die verschlossene Flaschenmündung 2.2 anliegenden Stempel 7 einzuspannen und gegen Umfallen zu sichern bzw. um die behandelte Flasche 2 unmittelbar bei der Abnahme von der Behandlungsposition 5 frei zu geben.
Jeder Drehteller 6 ist bei der dargestellten Ausführungsform zweiteilig ausgebildet, und zwar bestehend aus einem Mitnahmeteller 8 und einer flachen Aufstands- oder Zentrierplatte 9, die abnehmbar oder auswechselbar an der Oberseite des Mitnahmetellers 8 befestigt ist. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die an ihrem Umfang kreisscheibenartig und mit zwei um 180° gegeneinander versetzten Vorsprüngen 10 ausgebildete Zentrierplatte 9 in den an der Oberseite schalenartig ausgebildeten Mitnahmeteller 8 passend eingesetzt, und zwar derart, dass die Zentrierplatte 9 an ihrem Umfangsabschnitten zwischen den Vorsprüngen 10 jeweils von einem Tellerrandabschnitt 11 des Mitnahmetellers 8 umschlossen ist und die beiden Vorsprünge 10 in Ausnehmungen 12 eingreifen, die zwischen den Tellerrandabschnitten 11 gebildet sind. Hierdurch ist eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Mitnahmeteller 8 und der jeweiligen Zentrierplatte 9 für ein Drehen oder Schwenken um die Drehtellerachse DA erreicht ist. Gesichert ist die mit ihrer Zentrierplattenunterseite gegen den Mitnahmeteller 8 anliegende Zentrierplatte 9 beispielsweise durch wenigstens einen am Mitnahmeteller 8 vorgesehenen Permanentmagneten 8.1. Die Zentrierplatte 9 ist hierfür zumindest an ihrem mit dem Permanentmagneten 8.1 zusammenwirkenden Bereich ferromagnetisch ausgebildet. Die Tellerrandabschnitte 11 sind so ausgeführt, dass sie nicht über die dem Mitnahmeteller 8 abgewandte Oberseite der montierten Zentrierplatte 9 vorstehen.
Jede Zentrierplatte 9 ist mittig mit einer Zentrieröffnung 13 versehen, die im montierten Zustand achsgleich mit der Drehtellerachse DA angeordnet und konus- oder kegelförmig mit einem sich von der Zentrierplattenoberseite zur Zentrierplattenunterseite reduzierenden Durchmesser ausgeführt ist. An ihrem Rand bzw. an der Konus- oder Zentrierfläche ist die Zentrieröffnung 13 profiliert, und zwar bei der dargestellten Ausführungsform mit einer Vielzahl von zahn- oder rippenartigen Vorsprüngen 14 und dazwischen liegenden Vertiefungen 15, die jeweils in gleichmäßigen Winkelabständen um die Achse der Zentrieröffnung 13 und damit um die Drehtellerachse DA verteilt vorgesehen sind und die sich jeweils von der Zentrierplattenoberseite bis an die Zentrierplattenunterseite erstrecken, und zwar jeweils entlang einer Mantellinie der konischen Zentrieröffnung 13. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die von den Vorsprüngen 14 und den Vertiefungen 15 gebildete Profilierung so ausgebildet, dass jeder Vorsprung 14 im Schnitt zwei jeweils in eine Vertiefung 15 mündende ebene oder im Wesentlichen ebene Flanken besitzt, die an der Oberseite des Vorsprungs 14 ineinander übergehen und dort einen sich entlang der Mantellinie der Zentrieröffnung 13 erstreckenden exponierten Kamm bilden. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Zentrieröffnung 13 jeder Zentrierplatte 9 derart ausgebildet, dass der halbe Kegelwinkel der Zentrieröffnung 13, d. h. der Winkel a, den der Kamm eines Vorsprungs 14 mit der Drehtellerachse DA einschließt etwa 50 bis 60° beträgt.
Jeder Drehteller 6 ist Bestandteil einer Drehtellereinheit 16, die u. a. einen Antrieb 17, beispielsweise in Form eines elektromotorischen Stellantriebes aufweist, an dessen Ausgangswelle der Mitnahmeteller 8 für eine gesteuerte Dreh- oder Schwenkbewegung um die Drehtellerachse DA befestigt ist. Mit einem Montageflansch 18 ist jede Drehtellereinheit 16 austauschbar an dem Rotor 3 vorgesehen.
Die Besonderheit der Behandlungsmaschine 1 bzw. der Drehteller 6 dieser Maschine besteht in der vorstehend beschriebenen Ausbildung der Zentrieröffnungen 13 mit der von den Vorsprüngen 14 und den Vertiefungen 15 gebildeten Profilierung.
Durch diese Ausbildung ist zunächst gewährleistet, dass jede an eine Behandlungsposition 5 übergebene Flasche 2, die dann mit ihrem Flaschenboden 2.1 in der Zentrieröffnung 13 des betreffenden Drehtellers 6 bzw. der zugehörigen Zentrierplatte 9 aufgenommen ist, beim Absenken und Andrücken des Stempels 7 gegen die geschlossene Flaschenmündung 2.2 auch an ihrem Flaschenboden 2.1 in Bezug auf die Drehtellerachse DA zentriert wird.
Zusätzlich ist durch die Vorsprünge 14 auch eine wirksame kraft- oder reibschlüssige Verbindung zwischen dem Drehteller 6 und der Flasche 2 hergestellt, sodass diese der gesteuerten Dreh- oder Schwenkbewegung des Drehtellers 6 um die Drehtellerachse DA exakt und schlupffrei folgt und dadurch eine optimale Behandlung bzw. Etikettierung der Flaschen 2 gewährleistet ist.
Besonders vorteilhaft ist, dass die kraft- oder reibschlüssige Verbindung an der profilierten Zentrierfläche und nicht am Boden der Zentrieröffnung 13 erfolgt. Hierdurch ist über die Zentrierplatte 9 eine optimale Zentrierung und reib- oder kraftschlüssige Verbindung der jeweiligen Flasche 2 mit dem zugehörigen Drehteller 6 gewährleistet. Wie in den Positionen a–d der 6 dargestellt, gilt dies für Flaschen 2a, 2b, 2c und 2d mit sehr unterschiedlicher Größe bzw. mit sehr unterschiedlichem Durchmesser im Bereich des Flaschenbodens 2.1, wobei die Flaschen dem Durchmesser im Bereich ihres Flaschenbodens 2.1 entsprechend mehr oder weniger tief in die Zentrieröffnung 13 hineinreichen.
Wie vorstehend erwähnt, sind die Zentrierplatten 9 abnehmbar und damit austauschbar an dem jeweiligen Mitnahmeteller 8 vorgesehen. Hierdurch ist es bei einer Umstellung der Behälterbehandlungsmaschine 1 auf Behälter oder Flaschen mit deutlich größerem Behälterdurchmesser auch möglich, die Zentrierplatten 9 gegen Zentrierplatten 9a (7) auszutauschen, die eine im Durchmesser vergrößerte Zentrieröffnung 13a aufweisen, ansonsten aber den Zentrierplatten 9 entsprechen.
Es ist möglich, den von der Zentrieröffnung 13 bzw. 13a gebildete Zentrierkonus für die reib- oder kraftschlüssige Verbindung mit den Flaschen 2 auch anders auszubilden, beispielsweise mit einem Reibbelag oder gummiert oder aber mit einer beispielsweise durch Ätzen und/oder durch Aufbringen oder Abscheiden von Partikeln oder anderweitig erzeugten Rauhigkeit, wobei auch diese Ausführungen den grundsätzlich Vorteil aufweisen, dass die Zentrierfläche bzw. der Zentrierkonus zugleich die kraft- oder reibschlüssige Verbindung zwischen dem jeweiligen Behälter und dem Drehteller herstellt.
Erfindungsgemäß ist es auch möglich, die Zentrierplatten 9, bzw. die an diesen Zentrierplatten vorgesehenen zahn- oder rippenartigen Vorsprünge 14 derart auszubilden, dass die Zentrierplatten 9 eine Vorzugsdrehrichtung aufweisen. Durch diese überaus vorteilhafte Vorgehensweise wird es ermöglicht, die Oberflächen der Zentrierplatten 9 mit einem sehr geringen Reibungsbeiwert auszubilden, so dass die Behälter bei der Übergabe durch den Einlaufstern an die Behälterbehandlungsposition so störungsfrei wie möglich in die Zentrierplatten 9 rutschen oder gleiten und dort eine Position einnehmen, in der die Mittelachse der Behälter deckungsgleich mit der Drehtellerachse DA ist.
Das sichere und schlupffreie Mitnehmen der Behälter mittels der Zentrierplatten 9 trotz deren beispielsweise sehr glatten Oberflächen wird dadurch erreicht, dass die zahn- oder rippenartigen Vorsprünge 14 beispielsweise sägezahnförmig ausgebildet werden, wie dieses in der 8 dargestellt ist. Durch diese beispielsweise sägezahnförmige Ausbildung der zahn- oder rippenartigen Vorsprünge 14 verklemmen, verzahnen oder verkeilen sich diese bei Drehung in die Vorzugsdrehrichtung mit dem beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial bestehenden Behälter, wodurch ein Schlupf zwischen Behälter und Zentrierplatten 9 vollständig oder nahezu vollständig ausgeschlossen wird.
Weiterhin ist es auch möglich, die zahn- oder rippenartigen Vorsprünge 14 keilförmig auszubilden, und zwar dergestalt, dass diese keilförmig ausgebildeten Vorsprünge 14 in Richtung der Vorzugsdrehrichtung geneigt sind, so dass sich die Spitzen der Keile bei Rotation in die Vorzugsdrehrichtung direkt gegen die Bodenflächen der Behälterwandung abstützen, bzw. direkt mit diesen verzahnen, und somit ein schlupffreies Drehen der Behälter ermöglichen.
Bezugszeichenliste

1: Behälterbehandlungsmaschine
2: Behälter bzw. Flasche
2.1: Behälter- oder Flaschenboden
2.2: Behälter- oder Flaschenmündungsbereich
3: Rotor
4: Maschinengestell
5: Behandlungsposition
6: Drehteller
7: Stempel
8: Mitnahmeteller
8.1: Permanentmagnet
9, 9a: Zentrierplatte
10: Vorsprung
11: Tellerrandelement
12: Ausnehmung
13: Zentrierkonus oder Zentrieröffnung
14: Vorsprung
15: Vertiefung
16: Drehtellereinheit
17: Antrieb
18: Befestigungsflansch
MA: Maschinenachse
DA: Drehtellerachse
α: Kegel- oder Konuswinkel

Claims

Zentrierelement zur Verwendung bei Behälterträgern oder Drehtellern (6) an Behälterbehandlungsmaschinen (1), mit einem Zentrierkonus (13) mit einer kegel- oder konusartigen Zentrierfläche zur Aufnahme und zum Zentrieren des jeweiligen Behälters am Behälterboden (2.1), wobei der Zentrierkonus (13) an der Zentrierfläche für eine kraft- und/oder reibschlüssige Verbindung mit dem Behälter (2) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrierkonus (13) an der Zentrierfläche mit einer Profilierung (14, 15) ausgebildet ist, wobei die Profilierung der Zentrierfläche von einer Vielzahl von Zähnen oder Vorsprüngen (14) gebildet ist, wobei die Zähne oder Vorsprünge (14) derart ausgebildet sind, dass das Zentrierelement eine Vorzugsdrehrichtung aufweist.
Zentrierelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es Platten- oder ringförmig mit einer den Zentrierkonus (13) bildenden, sich zu einer Zentrierelementunterseite hin im Querschnitt verengenden Zentrieröffnung ausgebildet ist.
Zentrierelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrieröffnung konisch oder kegelförmig ausgebildet ist.
Zentrierelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierfläche zur Bildung eines Reibbelags zumindest in Teilbereichen gummiert ist.
Zentrierelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierfläche zumindest in Teilbereichen durch mechanische und/oder chemische Bearbeitung und/oder durch Aufbringen von Partikeln profiliert oder aufgebraut ist.
Zentrierelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne oder Vorsprünge (14) derart ausgebildet sind, dass sie eine keil- oder sägezahnförmige Kontur aufweisen.
Behälterträger oder Drehteller zur Verwendung bei einer Behälterbehandlungsmaschine (1) mit einem einen Zentrierkonus (13) mit Zentrierfläche bildenden Zentrierelement (9, 9a), dadurch gekennzeichnet, dass das Zentrierelement (9, 9a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Behälterträger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentrierelement (9, 9a) abnehmbar und austauschbar an einem Zentrierelementträger (8), vorgesehen ist.
Behälterträger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentrierelement (9, 9a) verdrehungssicher an dem Zentrierelementträger (8) gehalten ist.
Behälterträger nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentrierelement (9, 9a) form- und/oder kraftschlüssig an dem Zentrierelementträger (8) gesichert ist.
Behälterträger nach einem der Ansprüche 7–10, dadurch gekennzeichnet, dass er Bestandteil einer Behälterträgereinheit (16) mit einem Antrieb (17) zum gesteuerten Drehen und/oder Schwenken des Behälterträgers (6) um eine Behälterträgerachse (DA) ist.
Behälterbehandlungsmaschine mit mehreren an einem umlaufend antreibbaren Transportelement in Form eines um eine vertikale Maschinenachse (DA) umlaufend antreibbaren Rotors (3) vorgesehenen Behälterträgern (6), dadurch gekennzeichnet, dass die Behälterträger (6) nach einem der Ansprüche 7–11 ausgebildet sind.