DE10227970A1

DE10227970A1 - Einrichtung zur Übertragung von Momenten bei Anwendungen in der Lebensmittelindustrie

Info

Publication number: DE10227970A1
Application number: DE2002127970
Authority: DE
Inventors: Stefan Dipl.-Ing. Unseld
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2002-06-22
Filing date: 2002-06-22
Publication date: 2004-01-08

Abstract

Es wird eine Einrichtung zur Übertragung von Momenten bei Anwendungen in der Lebensmittelindustrie vorgeschlagen, die eine Hysteresekupplung (2) mit einem Kupplungsmagneten (3), einen Rotor (4) und einen Anker (5) umfasst, wobei die Hysteresekupplung (2) als gedichtete Gehäuseeinheit ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Übertragung von Momenten bei Anwendungen in der Lebensmittelindustrie gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In der Lebensmittelindustrie existieren zahlreiche Anwendungen, welche die Übertragung eines definierten Drehmomentes erfordern. Beispielsweise werden in der Prozesskette moderner Abfüllanlagen sogenannte Verschließ köpfe für das Verschließen von Flaschen und Behältern mit Schraubkappen verwendet. Dabei werden die Kappen mit definierten Momenten auf die Flaschen geschraubt, bis diese am Anschlag sind und die Kupplung schlupft.
Das jeweilige Moment zum Verschließen von Flaschen muss einerseits so hoch eingestellt sein, dass der Verschluss luftdicht sitzt; andererseits soll das Moment nicht durch eine zu hohe Einstellung zu einem Überdrehen oder zu einer Beschädigung des Verschlusses führen.
Speziell bei den in hohen Stückzahlen produzierten Kunststoffflaschen und -verschlüssen ist die enge Toleranz des eingestellten Moments sehr wichtig, da diese noch empfindlicher sind als Glasflaschen und Alu-Verschlüsse.
Ein weiteres Merkmal von Anwendungen in der Lebensmittelindustrie sind die hohen Anforderungen an Sauberkeit auf Grund des Einsatzes in der Lebensmittelproduktion; beispielsweise sind Austreten von Substanzen wie Lagerfett, ausgasende Vergussmasse von Magnetspulen, Abrieb etc. unzulässig. Des weiteren ist die Beständigkeit der verwendeten Materialien gegen Korrosion sowie gegen Reinigungsmedien und dergleichen Voraussetzung für deren Verwendung.
Da die Sauberkeit und die geforderte Keimfreiheit während der Produktion an allen mit dem Produkt in Berührung kommenden Komponenten nur durch Tragen von Schutzanzügen gewährleistet ist, wird eine Einstellbarkeit des Verschließmoments von einer entfernten, räumlich getrennten Steuerzentrale benötigt, um ohne Aufwand Anpassungen vornehmen zu können.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Übertragung von Momenten bei Anwendungen in der Lebensmittelindustrie, insbesondere bei Flaschenverschließanlagen anzugeben, welche die Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Insbesondere sollen die engen Toleranzgrenzen für die zu übertragenden Momente eingehalten werden; beispielsweise soll bei Abfüllanlagen eine exakte Momentübertragung für das Verschließen von Flaschen und Behältern gewährleistet werden.

Zudem soll die erfindungsgemäße Einrichtung eine feinfühlige Einstellung des zu übertragenden Momentes während eines laufenden Prozesses ermöglichen und den strengen Anforderungen an Sauberkeit genügen.

Des weiteren soll die erfindungsgemäße Einrichtung gegenüber einer Reinigung mit Hochdruckstahl und/oder chemischen Stoffen unempfindlich sein.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Demnach wird eine Einrichtung zur Übertragung von Momenten bei Anwendungen in der Lebensmittelindustrie vorgeschlagen, welche eine Hysteresekupplung umfasst.

Hysteresekupplungen und -bremsen, insbesondere elektrisch steuerbare Hysteresekupplungen und -bremsen sind zur feinfühligen Steuerung von Aufwickelprozessen oder auch für Antriebe mit exakt einstellbarer, berührungsloser Drehmomentübertragung sehr gut geeignet. Durch diese berührungsfreie Momentübertragung entsteht neben den sonstigen Vorteilen auch kein Abrieb, was für die Lebensmittelindustrie mit entsprechenden Anforderungen an Hygiene und Sauberkeit von besonderer Bedeutung ist.

Eine Hysteresekupplung zur stufenlos einstellbaren Momentenübertragung, umfasst üblicherweise einen Rotor und einen Anker, welche den jeweiligen Antriebs- und Abtriebselementen einer Anlage zugeordnet sind, sowie einen stillstehenden Kupplungsmagneten. Hierbei weist der Anker einen dauermagnetischen Hysteresering auf und taucht üblicherweise in den Rotor ein. Die Arbeitsweise einer Hysteresekupplung beruht auf der magnetischen Kraftwirkung sich anziehender Pole im Synchronlauf und auf der ständigen Ummagnetisierung eines dauermagnetischen Materials im Schlupfbetrieb.

Gemäß der Erfindung sind die drei Komponenten der Hysteresekupplung Kupplungsmagnet, Rotor und Anker derart zueinander angeordnet, dass die Hysteresekupplung als gedichtete Gehäuseeinheit ausgebildet ist. Hierbei ist im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der Rotor aufgrund des höheren Trägheitsmoments mit der Antriebswelle und der Anker mit einer abtriebsseitigen Flanschwelle verbunden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
In dieser stellen dar:

1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Übertragung von Momenten;
2 eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer Einrichtung zur Übertragung von Momenten gemäß der vorliegenden Erfindung und
3 eine schematische Draufsicht auf eine Flaschenverschließanlage mit einer Einrichtung zur Übertragung von Momenten gemäß der Erfindung.

In 1 ist eine Einrichtung zur Übertragung von Momenten 1 gezeigt, welche eine Hysteresekupplung 2 umfasst, die als gedichtete Gehäuseeinheit ausgebildet ist.
Die Hysteresekupplung 2 weist einen Kupplungsmagneten 3, einen Rotor 4 und einen Anker 5 auf, wobei der Rotor 4 mit der Antriebswelle 6 und der Anker 5 mit der Abtriebswelle, vorzugsweise mit einer abtriebsseitigen Flanschwelle 7 verbunden ist. Die Komponenten Kupplungsmagnet 3, Rotor 4 und Anker 5 sind in einem Gehäuse 8 angeordnet.
Um gegenüber chemischen Stoffen unempfindlich zu sein, werden die metallischen Komponenten des Gehäuses 8 der Einrichtung 1, die außenliegende Oberflächen aufweisen, aus einem geeigneten Material vorzugsweise aus Edelstahl hergestellt, wobei auch das gesamte Gehäuse 8 aus Edelstahl hergestellt sein kann.
Zum Zweck der Wärmeabfuhr der im Schlupfbetrieb der Hysteresekupplung 2 entstehenden Schlupfleistungswärme ist es besonders vorteilhaft, eine Luftabsaugungseinrichtung vorzusehen.
Die Luftabsaugung ist erfindungsgemäß derart angeordnet, dass der Abluftanschluss 9 am Gehäuseaußendurchmesser im Bereich des Luftspaltes Rotor/Kupplungsmagnet angeordnet ist, wohingegen der Anschluss 10 für die Luftzufuhr (Zuluftanschluss) vorzugsweise im Bereich des Ankers 5 angeordnet ist.
Auf diese Weise wird im Gehäuse 8 eine Luftströmung erzeugt, welche vom Anker 5 durch die Pole des Rotors 4 am Kupplungsmagneten 3 vorbeistreicht und damit die Schlupfwärme direkt vom Entstehungsort, d. h. vom Anker 5 wegtransportiert.
Um den Austritt von Schmutzpartikeln, Fetten, Kondenswasser etc. zu verhindern, ist vorgesehen, am Abluftanschluss 9 geeignete Komponenten, wie beispielsweise Filter anzuordnen. Es ist auch möglich, die abgesaugte Luft an eine Stelle der Anlage zu transportieren, bei der der Betrieb durch verunreinigte Luft nicht beeinträchtigt wird. Zudem ist vorgesehen, außenliegende Verschraubungen oder durchgehende Anschlussgewindebohrungen mit Abdichtmitteln abzudichten, beispielsweise gegen Hochdruckreinigung.
Gemäß der Erfindung sind sämtliche Gehäusedurchführungen, wie z. B. austretende Wellenenden, Anschlüsse für Kühl/Abluft, elektrische Anschlüsse, mittels geeigneter Einrichtungen, wie z. B. Dichtringen oder Flüssigdichtmitteln, abgedichtet.
Um aus Kosten- und Bauraumgründen möglichst kleine Hysteresekupplungen verwenden zu können, wird vorgeschlagen, eine Übersetzungseinrichtung zu verwenden. Hierbei kann es sich um einen Riementrieb oder um ein angeflanschtes oder integriertes Getriebe handeln, wobei sich ein Planetengetriebe aufgrund seiner Kompaktheit als besonders vorteilhaft erweist.
In der Ausführungsform gemäß 1 ist als Übersetzungseinrichtung ein abtriebsseitig angeordneter Riementrieb mit einer auf der Abtriebswelle montierter Riemenscheibe 11 vorgesehen. Dies bedeutet, dass für den Fall der Verwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Übertragung von Momenten bei einer Flaschenverschließanlage, diese versetzt zur Achse des Verschließkopfes montiert werden muss.
Alternativ zu einem Riementrieb als Übersetzungseinrichtung kann ein Getriebe, vorteilhafterweise ein integrierter Planetengetriebesatz mit geringem Platzbedarf abtriebsseitig angeordnet werden. Eine mit einem integrierten Planetengetriebe 12 versehene Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand der beigefügten 2, wobei in diesem Fall der Rotor 4 mit dem Abtrieb und der Anker 5 mit dem Antrieb verbunden sind. Im Vergleich zur Verwendung eines Riementriebs entfällt die Notwendigkeit des Schutzes und der Wartung des offenen Riementriebs gegen äußere Einflüsse.
In 3 wird beispielhaft die Verwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung 1 zur Übertragung von Momenten bei einer Flachenverschließanlage 13 mit zwölf Einzel-Verschließköpfen 14 gezeigt.
Die Verwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung mit einer Hysteresekupplung in derartigen Flaschenverschließanlagen ist besonders vorteilhaft, da gegenüber den nach dem Stand der Technik verwendeten federbelasteten Reibsystemen ein konstantes Moment zur Verfügung gestellt wird, welches auch während des laufenden Prozesses von einer zentralen Prozessleitstelle aus, exakt einstellbar ist. Zudem ist eine derartige Einrichtung absolut verschleißarm.
Des weiteren kann eine bereits existierende Luftabsaugung genutzt werden, so dass in optimaler Weise eine kleine Kupplungsbaugröße an deren Schlupfleistungsgrenze betreibbar ist, wodurch die Kosten signifikant gesenkt werden.
Die Verwendung einer geeigneten Übersetzung ermöglicht es, das erzeugbare Moment einer kleinen Kupplungsbaugröße zu erhöhen und damit Anforderungen bezüglich hoher Verschließkräfte zu erfüllen.
Durch die Verwendung eines Riementriebs, beispielsweise eines Zahnriementriebs kann die Kupplung achsparallel zur Verschließachse platziert werden; außerdem können dadurch auf einem möglichst geringen Durchmesser möglichst viele Verschließköpfe angeordnet werden.
Wenn ein Planetengetriebe verwendet wird, dann entsteht der Vorteil, dass die erfindungsgemäße Einrichtung direkt in Verlängerung der Achse des Verschießkopfes angebracht werden kann; des weiteren ist der erforderliche Bauraum in der Breite sehr klein.

1: Einrichtung zur Übertragung von Momenten
2: Hysteresekupplung
3: Kupplungsmagnet
4: Rotor
5: Anker
6: Antriebswelle
7: Flanschwelle
8: Gehäuse
9: Abluftanschluss
10: Zuluftanschluss
11: Riemenscheibe
12: Planetengetriebe
13: Flachenverschließanlage
14: Verschließkopf

Claims

Einrichtung zur Übertragung von Momenten bei Anwendungen in der Lebensmittelindustrie, dadurch ge kennzeichnet, dass sie eine Hysteresekupplung (2) mit einem Kupplungsmagneten (3), einem Rotor (4) und einen Anker (5) umfasst.
Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hysteresekupplung (2) als gedichtete Gehäuseeinheit ausgebildet ist, wobei Kupplungsmagnet (3), Rotor (4) und Anker (5) in einem Gehäuse (8) angeordnet sind.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (4) mit einer Antriebswelle (6) und der Anker (5) mit einer Abtriebswelle oder mit einer abtriebsseitigen Flanschwelle (7) verbunden ist.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (4) mit einer Abtriebswelle (6) oder mit einer abtriebsseitigen Flanschwelle und der Anker (5) mit einer Antriebswelle (7) verbunden ist.
Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (8) der Einrichtung (1) ganz oder teilweise aus einem chemisch unempfindlichen Stoff hergestellt ist.
Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das die außenliegenden Oberflächen des Gehäuses (8) aus Edelstahl hergestellt sind.
Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zum Zweck der Wärmeabfuhr der im Schlupfbetrieb der Hysteresekupplung (2) entstehenden Schlupfleistungswärme eine Luftabsaugungseinrichtung vorgesehen ist.
Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftabsaugungseinrichtung einen Abluftanschluss (9) und einen Zuluftanschluss (10) umfasst, wobei der Abluftanschluss (9) am Gehäuseaußendurchmesser im Bereich des Luftspaltes zwischen Rotor (4) und Kupplungsmagnet (3) angeordnet ist und wobei der Zuluftanschluss (10) im Bereich des Ankers (5) angeordnet ist.
Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass am Abluftanschluss (9) ein Filter angeordnet ist.
Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Gehäusedurchführungen mittels geeigneter Einrichtungen abgedichtet sind.
Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Übersetzungseinrichtung (11, 12) vorgesehen ist.
Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Übersetzungseinrichtung ein abtriebsseitig angeordneter Riementrieb mit einer auf der Abtriebswelle montierter Riemenscheibe 11 vorgesehen ist.
Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Übersetzungseinrichtung ein Getriebe vorgesehen ist.
Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Übersetzungseinrichtung ein integrierter Planetengetriebesatz (12) vorgesehen ist.
Verwendung einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 bei einer Flaschenverschließanlage zum Betätigen der Verschließköpfe der Flaschenverschließanlage.