DE19806335A1 - Vorrichtung zur Steuerung der Drehbewegung von Gefäßen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung der Drehbewegung von Gefäßen nach dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1.

Derartige Vorrichtungen werden insbesondere in Verbindung mit Etikettiermaschinen für Gefäße verwendet. Bei der maschinel­ len Etikettierung werden zu etikettierende Gefäße über eine Fördereinrichtung dem Transportkarussell einer Etikettiermaschine zugeführt. Im Randbereich des Transportkarussells sind drehbar gelagerte Drehteller vorgesehen, auf denen jeweils mittels einer absenkbaren Zentriereinrichtung (auch als "Tulpe" bezeichnet) ein Gefäß auf dem Drehteller festgesetzt wird. Um das Transport­ karussell herum sind eine oder mehrere feststehende Etikettier­ stationen angeordnet, die eine Leimwalze, einen Etikettenbehäl­ ter und einen Greiferzylinder zur Etikettenübergabe beinhalten. Desweiteren befindet sich eine Anbürststation an dem Transport­ karussell. Für den eigentlichen Etikettiervorgang werden die Gefäße auf dem sich drehenden Transportkarussell an der bzw. an den Etikettierstationen vorbeigeführt, wobei die Gefäße gleichzeitig mit Hilfe der Drehteller relativ zu dem Transport­ karussell in einer bestimmten Abfolge von Drehschritten verdreht werden, um die Gefäße zum Aufbringen und Anbürsten der Etiketten in einer bestimmten Winkelausrichtung und mit einer bestimmten Drehgeschwindigkeit bzw. Winkelgeschwindigkeit an den jeweiligen Etikettierstationen vorbei zuführen.

Um die einzelnen Drehteller relativ zum Transportkarussell derart gesteuert verdrehen zu können, ist eine Vorrichtung be­ kannt, bei der jeder Drehteller mit einem Rollenkreuz gekoppelt ist, das mit einer bezüglich des Transportkarussells verdrehfest angeordneten Steuerkurve in Eingriff steht und diese bei Drehung des Transportkarussells abtastet. Auf dieser stationären Steuer­ kurve ist die obengenannte Abfolge von Drehschritten als ein "Drehprogramm" gespeichert, indem die Steuerkurve in Form zweier übereinanderliegender Kurven ausgebildet ist, deren An- und Abstieg über das Rollenkreuz in Form einer Drehbewegung mit variierenden Winkelgeschwindigkeiten auf den Drehteller über­ tragen wird.

Die Steuerkurve kann als ein bezüglich des Rollenkreuzes außenliegender Steuerkurvenkranz ausgebildet sein, wobei das Rollenkreuz die Innenfläche des Steuerkurvenkranzes abtastet. Bei dieser Ausführung ist es nachteilig, daß der Drehteller (wenn auch mit sich verändernden Winkelgeschwindigkeiten) im wesentlichen nur in die zur Drehrichtung des Transportkarussells entgegengesetzte Drehrichtung gedreht werden kann.

Alternativ kann die Steuerkurve als eine bezüglich des Rol­ lenkreuzes innenliegende Steuerkurvenscheibe ausgebildet sein, wobei das Rollenkreuz am Außenumfang der Steuerkurvenscheibe entlangfährt. Auch hier ist es nachteilig, daß der Drehteller (mit variierenden Winkelgeschwindigkeiten) im wesentlichen nur in die Richtung gedreht werden kann, die gleich der Drehrichtung des Transportkarussells ist.

Bei vielen Gefäß- und Etikettenformen ist es jedoch erfor­ derlich, den Drehteller (mit sich ändernden Winkelgeschwindig­ keiten) abwechselnd in beide Richtungen drehen zu können. Eine bekannte Lösung besteht darin, die Steuerkurve aus mehreren Teilsegmenten zusammenzusetzen, wobei einige dieser Teilsegmente in Form einer Steuerkurvenscheibe bezüglich des Rollenkreuzes innenliegend und andere Teilsegmente in Form eines Steuerkurven­ kranzes bezüglich des Rollenkreuzes außenliegend angeordnet sind, so daß das Rollenkreuz abwechselnd mit den außen- bzw. innenliegenden Teilsegmenten in Eingriff kommt, wobei sich jeweils die Drehrichtung des Rollenkreuzes und somit auch die Drehrichtung des Drehtellers ändert. Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß das Austauschen und Justieren der einzelnen Teilsegmente kompliziert und sehr zeitintensiv ist.

Eine andere Lösung ist in der DE-OS 31 37 201 offenbart, bei der das Verdrehen eines Drehtellers mit Hilfe eines elektrischen Schrittmotors erfolgt. Die Motoren der einzelnen Drehteller sind mit einer gemeinsamen Steuereinrichtung verbunden, durch die jeder Schrittmotor in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Transport­ karussells mit den erforderlichen Drehsteuerimpulsen versorgt wird. Die Steuereinrichtung hat einen umschaltbaren oder aus­ tauschbaren Programmspeicher, auf dem das gewünschte Drehpro­ gramm gespeichert ist. Der Nachteil dieses Lösungsvorschlags besteht darin, daß die Schrittmotoren und die Steuerelektronik teuer sind und bei Störungen Fachpersonals bedürfen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine mechanisch einfache und möglichst störungsfrei arbeitende Vorrichtung zur Steuerung der Drehbewegung von Gefäßen zu schaffen, mit Hilfe derer die Gefäße auch in entgegengesetzte Drehrichtungen ver­ dreht werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient die Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ein drehbares Trans­ portkarussell auf, in dessen Randbereich mindestens ein Drehtel­ ler drehbar gelagert ist. Die Drehbewegung der Drehteller wird durch einen kurvengesteuerten Drehtellerantrieb bewirkt, und zwar über eine mit dem Drehteller gekoppelte Führungseinrich­ tung, die mit einer bezüglich des Transportkarussells verdrehfest angeordneten Steuerkurve eingreift, um den Drehteller bei einer Relativbewegung zwischen dem Transportkarussell und der Steuer­ kurve relativ zu dem Transportkarussell zu drehen.

Die stationäre Steuerkurve kann bezüglich der Führungsein­ richtung innenliegend in Form einer Steuerkurvenscheibe ausge­ bildet sein, wobei die Führungseinrichtung mit dem Außenrand der Steuerkurvenscheibe eingreift, um das auf dem Außenrand der Steuerkurvenscheibe enthaltene Drehprogramm in eine entspre­ chende Drehbewegung des Drehtellers umzusetzen. Bevorzugt ist jedoch die Ausgestaltung der Steuerkurve als ein bezüglich der Führungseinrichtung außenliegender Steuerkurvenkranz, wobei die Führungseinrichtung mit der Innenfläche des Steuerkurvenkranzes in Eingriff steht, um das auf der Innenfläche des Steuerkurven­ kranzes enthaltene Drehprogramm durch Abtasten mit der Führungs­ einrichtung in eine entsprechende Drehbewegung des Drehtellers umzusetzen. Vorzugsweise ist die Führungseinrichtung durch ein Rollenkreuz und die Steuerkurve durch zwei übereinanderliegend angeordnete Kurven gebildet.

Wie bereits erläutert, kann der Drehteller bei Verwendung entweder der Steuerkurvenscheibe oder des Steuerkurvenkranzes nur in jeweils einer Drehrichtung angetrieben werden. Zum Um­ schalten der Drehrichtung des Drehtellers ist eine Umschaltein­ richtung vorgesehen, die vorzugsweise zwischen dem Rollenkreuz und dem Drehteller angeordnet ist. Das Umschalten der Umschalt­ einrichtung kann ebenfalls kurvengesteuert erfolgen, indem eine stationäre Steuerkurve vorgesehen ist, die mit einem Schaltele­ ment der Umschalteinrichtung in Eingriff steht. Vorzugsweise ist die Umschalteinrichtung ein mechanisches umschaltbares Getriebe, dessen Getriebestellung durch Betätigung des kurvengesteuerten Schaltelements erfolgt. Um das Austauschen der Steuerkurven zu vereinfachen, kann die Steuerkurven zum Umschalten des Getriebes integriert mit dem vorstehend beschriebenen Steuerkurvenkranz bzw. der Steuerkurvenscheibe ausgebildet sein. Alternativ kann die Steuerkurve zum Umschalten des Getriebes aber auch auf einem separaten Steuerkurvenkranz bzw. einer separaten Steuerkurven­ scheibe ausgebildet sein.

Für verschiedene Gefäße sind abhängig von deren Form sowie abhängig von Anzahl und Form der auf das Gefäß aufzubringenden Etiketten verschiedene Drehprogramme erforderlich. Das hat zur Folge, daß die Steuerkurven häufig ausgetauscht werden müssen, was in der Regel kompliziert und zeitintensiv ist. Um eine ein­ fache Änderung der Steuerkurven durchführen zu können, ist der Steuerkurvenkranz bzw. die Steuerkurvenscheibe aus mehreren Teilsegmenten zusammengesetzt, die nach Bedarf einzeln ausge­ wechselt werden können. Besonders vorteilhaft ist daher auch die Verwendung von Steuerkurvenkranzsegmenten, da diese leicht von außen auswechselbar sind.

Da bei einer Umstellung von einem Gefäß auf ein anderes sowohl die Steuerkurve zum Steuern der Winkelgeschwindigkeit des Drehtellers als auch die Steuerkurve für die Getriebeumschaltung verändert werden müssen, ist es bevorzugt, Steuerkurvensegmente vorzusehen, auf denen integriert beide Steuerkurven ausgebildet sind. So können auf einfache Art und Weise beide Steuerkurven verändert werden, ohne daß eine zeitintensive Justierung der beiden Steuerkurven relativ zueinander erforderlich ist. Alter­ nativ können die Steuerkurven auch separat montiert werden, was den Vorteil einer größeren Flexibilität hat, da der Benutzer der Etikettiermaschine die verschiedenen Steuerkurven miteinander kombinieren kann.

Beim Umschalten des Getriebes von einer Drehrichtung in die entgegengesetzte Drehrichtung tritt ein kurzzeitiger Leerlauf­ zustand des Getriebes ein. Während dieses Leerlaufzustandes ist der Drehteller nicht mit dem Rollenkreuz gekoppelt und daher frei und unkontrolliert um seine eigene Achse drehbar. Daher ist vorzugsweise eine Arretiereinrichtung vorgesehen, mittels derer der Drehteller während des Umschaltvorgangs des Getriebes kurz­ zeitig arretiert werden kann. Diese Arretiereinrichtung kann ebenfalls kurvengesteuert sein, wobei die Steuerkurve für die Arretiereinrichtung entweder separat oder integriert mit einer der anderen Steuerkurven ausgebildet sein kann. Die Umschaltung findet bevorzugt in Rastbereichen der Steuerkurve statt. Die Umschaltung der Drehrichtung erfolgt normalerweise in den Still­ standsphasen des Rollenkreuzes.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert, in der eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt ist.

Eine Etikettiermaschine hat ein Maschinengehäuse, an dessen Oberseite 1 eine vertikal nach oben ragende Welle 2 angebracht ist. An dieser Welle 2 ist ein Transportkarussell 3 drehbar ange­ trieben gelagert, in dessen Randbereich gleichmäßig über Umfang verteilt mehrere Drehteller 4 drehbar gelagert sind. Oberhalb des Transportkarussells 3 ist an der Welle 2 eine Trägerscheibe (nicht gezeigt) drehbar gelagert, in der mehrere drehbare Zen­ trierstempel bzw. Tulpen 5 gesteuert heb- und senkbar angeordnet sind. Die Trägerscheibe wird mit der gleichen Geschwindigkeit angetrieben wie das Transportkarussell 3, wobei sich immer eine Tulpe 5 über einem zugehörigen Drehteller 4 befindet.

An der Oberseite 1 des Maschinengehäuses ist außerdem eine als Steuerkurvenkranz ausgebildete Steuerkurve vorgesehen, die mehrere einzeln abnehmbare Steuerkurvensegmente 6 aufweist. Jedes Steuerkurvensegment 6 enthält eine Steuerkurve 7 in Form von zwei übereinanderliegenden Kurven 7a und 7b zur Steuerung der Winkelgeschwindigkeit des Drehtellers 4 und eine weitere Steuerkurve 8 zum Umschalten eines Getriebes 9, dessen Funktion nachfolgend detailliert beschrieben wird.

Bei Betrieb der Etikettiermaschine werden zu etikettierende Gefäße 10 über eine Fördereinrichtung dem Transportkarussell 3 zugeführt und einzeln in einer bestimmten Ausrichtung auf einen Drehteller 4 geschoben. Anschließend wird die sich über dem Drehteller 4 befindliche Tulpe 5 abgesenkt, um die Gefäße 10 fest zwischen dem Drehteller 4 und der Tulpe 5 einzuspannen.

An der Unterseite des Transportkarussells 3 ist für jeden Drehteller 4 ein Getriebe 9 zur Drehrichtungsumschaltung vorge­ sehen, das eine vertikal nach unten zeigende Eingangswelle 12 und eine vertikal nach oben führende Ausgangswelle 11 hat, die drehbar in dem Transportkarussell 3 gelagert und starr mit dem jeweiligen Drehteller 4 verbunden ist. Die Eingangswelle 12 ist starr mit einem Rollenkreuz 13 verbunden, dessen Rollen jeweils auf den beiden Kurven 7a und 7b der Steuerkurve 7 abrollen. Das Getriebe 9 enthält außerdem einen in horizontaler Richtung hin- und herbewegbaren Schaltzapfen 14, dessen aus dem Getriebe nach außen zeigendes Ende mit der Steuerkurve 8 in Eingriff steht. Wie in Fig. 1 zu sehen ist, erfolgt die Drehrichtungsumschal­ tung des Getriebes 9 durch Hin- und Herbewegen des Schaltzapfens 14, wobei die Steuerung dieser Hin- und Herbewegung mit Hilfe der Steuerkurve 8 erfolgt.

Für den Etikettiervorgang, das heißt zum Aufbringen und Anbürsten der Etiketten, muß das zu etikettierende Gefäß 10 bezüglich einer Etikettierstation in einem bestimmten Winkel ausgerichtet sein und mit einer ganz bestimmten Winkelgeschwin­ digkeit an der Etikettierstation vorbeigeführt werden. Gerade bei langen Etiketten kann es zum Beispiel erforderlich sein, ein Gefäß zunächst mit einer Linksdrehung und direkt anschließend mit einer Rechtsdrehung an der Etikettierstation vorbeizuführen. Dabei ist es unbedingt erforderlich, daß beim Aufbringen und Anbürsten der Etiketten sowohl die Winkelausrichtung als auch die Winkelgeschwindigkeiten sehr präzise eingehalten werden und reproduzierbar sind.

Bei Drehung des Transportkarussells 3 laufen die Rollen des Rollenkreuzes 13 auf den verdrehfest angeordneten Kurven 7a und 7b der Steuerkurve 7, wodurch die mit dem Rollenkreuz 13 starr verbundene Eingangswelle 12 des Getriebes 9 in Drehung versetzt wird. Die Winkelgeschwindigkeiten des Rollenkreuzes 13 bzw. der Eingangswelle 12 werden dabei durch das Bewegungsgesetz in den beiden Kurven 7a und 7b bestimmt.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Stellung des Schaltzapfens 14 kämmt das mit der Eingangswelle 12 starr verbundene Kegelrad 12a mit dem rechten Kegelrad 14a des Getriebes 9, was zur Folge hat, daß die Ausgangswelle 11 des Getriebes 9 in einer zur Drehrich­ tung der Eingangswelle 12 entgegengesetzten Richtung angetrieben wird. Wenn der Schaltzapfen 14 durch Wirkung der Steuerkurve 8 in seine linke Position verschoben wird, so kämmt das starr mit der Eingangswelle 12 verbundene Kegelrad 12a mit dem linken Kegelrad 14b des Getriebes, wodurch die Ausgangswelle 11 in der gleichen Drehrichtung angetrieben wird wie die Eingangswelle 12.

Während des Umschaltvorgangs des Getriebes 9 kämmt das mit der antreibenden Eingangswelle 12 starr verbundene Kegelrad 12a für eine kurze Zeitdauer weder mit dem Kegelrad 14a noch mit dem Kegelrad 14b, was zur Folge hat, daß die Ausgangswelle 11 und somit auch der Drehteller 4 während dieser Zeitdauer frei und unkontrolliert verdrehbar sind. Dadurch ist es möglich, daß sich die Winkelausrichtung des Drehtellers 4 bezüglich des Transport­ karussells 3 unkontrolliert ändert, was bei einem nachfolgenden Etikettiervorgang zu Ungenauigkeiten führen kann. Um dies zu verhindern, ist neben dem Drehteller 4 eine kurvengesteuerte Arretiereinrichtung 15 vorgesehen. Diese Arretiereinrichtung 15 enthält eine an dem Transportkarussell 3 befestigte Halterung 16, in der ein Arretierstift 17 horizontal verschiebbar ist. Das eine Ende des Arretierstiftes 17 ist dazu ausgestaltet, um mit in der Umfangsfläche des Drehtellers 4 ausgebildeten Bohrungen einzugreifen, während das andere Ende des Arretierstiftes 17 mit einer bezüglich des Transportkarussells 3 verdrehfest angeord­ neten Steuerkurve 18 in Eingriff steht. Die Steuerkurve 18 ist dabei so ausgestaltet, daß der Arretierstift 17 während des Umschaltens des Getriebes 9 radial nach außen bewegt wird, um in eine der Bohrungen des Drehtellers 4 einzugreifen und den Dreh­ teller 4 an einer unkontrollierten Drehbewegung zu hindern. Sobald das Kegelrad 12a wieder mit einem der Kegelräder 14a oder 14b kämmt, wird der Arretierstift 17 zurückgezogen, damit der Drehteller 4 wieder über das Rollenkreuz 13 angetrieben werden kann.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Steuerung der Drehbewegung von Gefäßen (10) mit einem drehbaren Transportkarussell (3), in dessen Rand­ bereich eine Anzahl drehbar gelagerter Drehteller (4) vor­ gesehen ist, einer Zentriereinrichtung (5) über jedem der Drehteller (4), mittels derer ein Gefäß (10) zwischen einem Drehteller (4) und der zugehörigen Zentriereinrichtung (5) eingespannt wird, einer bezüglich des Transportkarussells (3) verdrehfest angeordneten Steuerkurve (7), einer Führungsein­ richtung (13) an jedem Drehteller (4), die dazu ausgestaltet ist, um mit der Steuerkurve (7) einzugreifen und um den Dreh­ teller (4) bei einer Relativbewegung zwischen dem Transport­ karussell (3) und der Steuerkurve (7) bezüglich des Transport­ karussells (3) in einer ersten Drehrichtung zu verdrehen, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen einer Führungseinrichtung (13) und einem zugehörigen Drehteller (4) jeweils eine Umschalteinrichtung (9) vorgesehen ist, um die Drehrichtung des Drehtellers (4) von der ersten Drehrichtung in eine zu der ersten Drehrich­ tung entgegengesetzte zweite Drehrichtung umzuschalten, und
daß die Steuerung der Umschalteinrichtung (9) mittels einer bezüglich des Transportkarussells (3) verdrehfest ange­ ordneten Steuerkurve (8) erfolgt, die mit einem Schaltelement (14) der Umschalteinrichtung (9) in Eingriff steht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung (13) ein Rollenkreuz (13) enthält, das mit der in Form zweier übereinanderliegender Kurven (7a und 7b) ausgebildeten Steuerkurve (7) eingreift.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalteinrichtung (9) ein umschalt­ bares Getriebe (9) ist, dessen Getriebestellung durch Betäti­ gung eines kurvengesteuerten Schaltzapfens (14) erfolgt.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Steuerkurven (7 und 8) inte­ griert gebildet sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Steuerkurven (7 und 8) in ein­ zelne, auswechselbare Segmente (6) unterteilt sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Arretiereinrichtung (15) vorgesehen ist, um während des Umschaltvorgangs der Umschalteinrichtung (9) eine Drehbewegung des jeweiligen Drehtellers (4) zu ver­ hindern.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Arretiereinrichtung (15) mit Hilfe einer auswechselbaren Steuerkurve (18) steuerbar ist.