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Die Erfindung betrifft eine Halte- und Zentriervorrichtung für Behälter, insbesondere für Flüssigkeitsbehälter, wie Flaschen, Becher, Gläser und dergleichen.
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Behälter wie bspw. Getränkeflaschen aus Glas oder Kunststoff durchlaufen in einer Behälterbehandlungsanlage unterschiedliche Arbeitsstationen. Zum Bearbeiten in den einzelnen Arbeitsstationen werden die Behälter eingespannt und in einer vorgegebenen Stellung positioniert, um bspw. Inspektions-, Etikettier-, Bedruck- oder weitere Arbeitsschritte exakt durchführen zu können.
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Aus der
WO 2005/007556 A1 und der
DE 10 2009 005 181 A1 sind Haltevorrichtungen für Getränkeflaschen mit Greifarmen bekannt, die die Getränkeflaschen am Flaschenhals fixieren. Die
DE 10 2011 112 106 B3 beschreibt eine Haltevorrichtung, bei der eine Getränkeflasche zwischen einem Greifarm, der an einem Flansch am Flaschenhals positioniert wird, und einer in die Öffnung des Behälters eingeführten Zentriertulpe eingespannt wird.
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Bei allen bekannten Haltevorrichtungen ist eine genaue Zentrierung des Behälters in der Haltevorrichtung schwierig. Zudem sind die bekannten Haltevorrichtungen jeweils nur für eine oder wenige Sorten von Behältern verwendbar, so dass bei einem Behälterwechsel auch die Haltevorrichtung in der Behälterbehandlungsanlage ausgetauscht werden muss.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Haltevorrichtung bereitzustellen, die für eine Vielzahl von unterschiedlichen Behältersorten verwendbar ist.
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Die Erfindung löst die Aufgabe durch eine Halte- und Zentriervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Dabei sind alle beschriebenen Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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Die erfinderische Halte- und Zentriervorrichtung für Behälter weist einen Zentrierkopf mit einer Ausnehmung zum Einführen des Behälters und eine am Zentrierkopf angeordnete Spannvorrichtung zum Einspannen des Behälters auf, wobei die Spannvorrichtung mindestens drei um die Ausnehmung angeordnete Spannkörper aufweist, die in einer radialen Richtung zwischen einer Spannposition, in der die Spannkörper symmetrisch in die Ausnehmung ausgefahren, und einer Freigabeposition, in der die Spannkörper eingefahren sind, bewegbar gelagert sind.
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Die Halte- und Zentriervorrichtung ist als Universalhalterung, in der eine Vielzahl von unterschiedlichen Behältern bzw. Behältersorten eingespannt werden können, ausgebildet. Die Besonderheit der erfinderischen Vorrichtung ist, dass sie jeden Behälter, der in die Ausnehmung eingeführt wird, unabhängig von seiner Größe, insbesondere seines Durchmessers, in einer zentralen Position, d.h. zentriert zur Vorrichtung, einspannt. Die Vorrichtung ist somit nur über die Größe der Ausnehmung limitiert, d.h. sie kann jeden Behälter aufnehmen und zentriert einspannen, der in die Ausnehmung zumindest abschnittsweise einführbar ist. Aufgrund der automatischen Zentrierung entfällt eine weitere Ausrichtung der Behälter weitestgehend.
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Die automatische Zentrierung erfolgt durch ein gleichmäßiges Erfassen des Behälters von mindestens drei Seiten durch die Spannvorrichtung. D.h., in der zentralen Position liegen die Spannkörper in Umfangsrichtung in einem gleichmäßigen Abstand zueinander an dem Behälter an und eine Längsachse des Behälters ist deckungsgleich mit einer Mittelachse der Ausnehmung angeordnet.
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Die Spannvorrichtung kann als separates Bauteil außen am Zentrierkopf angeordnet sein, wodurch diese besonders einfach erreichbar ist. Bevorzugt ist die Spannvorrichtung als integrales Bauteil des Zentrierkopfes ausgebildet. Insbesondere können Spannvorrichtung und Zentrierkopf Teil eines gemeinsamen Halte- und Zentrierpucks sein, der mindestens mit dem die Spannvorrichtung und Zentrierkopf tragendenden Teil um eine vertikale Achse drehbar gelagert und antreibbar ist.
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Die Spannkörper führen vorteilhafterweise zwischen der Freigabe- und der Spannposition eine synchrone Bewegung durch, wobei unter synchron verstanden wird, dass sie in Radialrichtung mit der gleichen Geschwindigkeit in die Ausnehmung ausfahren und/oder die Ausnehmung freigebend einfahren. Dabei sind die Spannkörper derart ausgebildet, dass sie in der Spannposition in einem gleichmäßigen Abstand zueinander am Behälter anliegen, so dass dieser automatisch in die zentrale Position geführt wird.
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Die Spannkörper sind um die Ausnehmung herum, d. h. in Umlaufrichtung um die Ausnehmung, angeordnet. Dabei sind die Spannkörper vorzugsweise in einem gleichmäßigen Abstand zueinander – bspw. symmetrisch – angeordnet.
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Die Form der Spannkörper ist dabei beliebig ausbildbar, wobei sie insbesondere ebenfalls flächig ausgebildet sind. Die Spannkörper können korrespondierend zueinander ausgebildet sein, so dass sie in der Verschlussposition einen Formverschluss ausbilden bei dem sie mit einer oder mehreren Seitenkanten aneinander liegen und ggf. gemeinsam eine verschlossene oder zumindest teilweise verschlossene Ebene bilden. Insbesondere weisen die Spannkörper dafür zueinander korrespondierend ausgebildete nach innen gerichtete Außenkanten auf, die bspw. kurvenförmig ausgebildet sind. Alternativ können die Spannkörper einen Zentralverschluss ausbilden. Dabei sind sie lamellenartig ausgebildet und entsprechend einer Irisblende, zumindest teilweise überlappend angeordnet, so dass sie bei der radialen Bewegung abschnittsweise übereinander gleiten.
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Die radiale Richtung erstreckt sich zwischen einer Außenkante des Zentrierkopfes und der Mittelachse der Ausnehmung. Die Bewegung der Spannkörper kann dabei unterschiedlich erfolgen. Die Spannkörper können bspw. mittels einer geraden Bewegung vor und zurück bewegbar sein. Auch können die Spannkörper bspw. über eine Drehbewegung in radialer Richtung bewegbar sein, so dass zumindest Teile des Spannkörpers eine bogenförmige Bewegungsbahn durchlaufen.
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In der Freigabeposition haben die Spannkörper eine Position eingenommen, in der der Behälter in die Ausnehmung einführbar ist. Die Freigabeposition kann somit insbesondere eine Position sein, in der die Spannkörper die Ausnehmung nicht oder nur abschnittsweise verschließen. In der Spannposition sind die Spannkörper dagegen aus der Freigabeposition so weit in die Ausnehmung ausgefahren, dass sie mit dem Behälter in Kontakt sind und bspw. eine Druckspannung auf den Behälter ausüben. Alternativ können die Spannkörper auch noch eine Verschlussposition einnehmen, in der sie so weit ausgefahren sind, dass sie die Ausnehmung vollständig oder annähern vollständig verschließen. Die Spannkörper können stufenlos einfahrbar und/oder ausfahrbar ausgebildet sein.
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Die Ausnehmung ist insbesondere als Loch im Zentrierkopf ausgebildet und weist bevorzugt einen runden Querschnitt auf. Die Ausnehmung ist dabei derart ausgebildet, dass unterschiedliche Größen von Behältern, insbesondere Behälter mit unterschiedlichen Durchmessern, in die Ausnehmung einführbar ggf. sogar durch die Ausnehmung durchführbar sind. In jedem Fall ist der Behälter zumindest abschnittsweise mit einem Hals- oder Mündungsbereich, bspw. mit einem Flaschenhals, durch die Ausnehmung durchführbar ausgebildet. Insofern wird unter dem Einführen in die Ausnehmung auch das zumindest abschnittsweise Durchführen einzelner Behälterabschnitte verstanden.
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Der Zentrierkopf ist scheiben- oder ringförmig ausgebildet und weist eine zentrale, d.h. mittige Ausnehmung auf, die bspw. in der Art eines Ringlochs, ausgebildet ist. Der Zentrierkopf bildet dementsprechend eine Ebene aus. Die Ausnehmung und die Spannvorrichtung sind insbesondere derart angeordnet, dass der Behälter in eine Richtung quer zur Ebene (senkrecht) des Zentrierkopfes einführbar ist und mittels einer Bewegung der Spannkörper quer zur Einführrichtung eingespannt wird.
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So ist die Ausnehmung bspw. derart ausgebildet, dass eine standardisierte Getränkeflasche mit ihrem Flaschenhals durch die Ausführung durchgeführt und von der Haltevorrichtung am Flaschenhals zentriert erfasst werden kann. Der Zentrierkopf ist somit auch dazu ausgebildet, bspw. auf einen Flaschenhals gesteckt zu werden, so dass der Zentrierkopf in einer Betriebsposition um den Flaschenhals herum angeordnet ist und die Spannkörper am Flaschenhals anliegen und diesen einspannen.
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Unter Behältern werden insbesondere Packmittel zum Abfüllen von Trinkflüssigkeiten verstanden. Als Behälter werden daher insbesondere Getränkedosen und Getränkeflaschen, bspw. aus Glas, Kunststoff oder Metall, verstanden. Die Haltevorrichtung ist insbesondere für Behälter geeignet, die zumindest in dem Bereich, an dem die Spannkörper angreifen, einen runden Querschnitt oder zumindest den Querschnitt eines regelmäßigen Vielecks aufweisen, da so die Zentrierung besonders einfach erfolgen kann.
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Bei einem Behälter, der im Erfassungsbereich der Haltevorrichtung einen regelmäßig geformten Querschnitt, bspw. einen runden Querschnitt oder einen Querschnitt in Form eines gleichmäßigen Vielecks aufweist, ist in der zentralen Position die Mittelachse des Behälters und die Mittelachse der Ausnehmung deckungsgleich aufeinander angeordnet.
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Die Haltevorrichtung ist in verschiedenen Arbeitsstationen einer Behälterbehandlungsanlage einsetzbar. Insbesondere eignet sich die Haltevorrichtung zum Einsatz in einer Etikettiervorrichtung oder in einer Arbeitsstation zum Bedrucken der Behälter. Auch kann die Haltevorrichtung bspw. in einer Inspektionsvorrichtung oder Abfüllstation eingesetzt werden.
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Für eine gleichmäßige Zentrierung des Behälters zwischen den Spannkörpern sind mindestens drei Spannkörper vorteilhaft. Dabei bildet jeder Spannkörper in der Spannposition einen Kontaktpunkt mit dem Behälter aus. Um die Zentrierung zu verbessern und eine größere Anlagefläche/mehr Kontaktpunkte der Spannvorrichtung an dem Behälter zu erreichen, ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass mindestens vier, fünf oder mehrere Spannkörper angeordnet sind. Je mehr Spannkörper angeordnet sind, desto mehr Kontaktpunkte liegen zwischen der Spannvorrichtung und dem Behälter vor.
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Unabhängig von der Anzahl der Spannkörper greifen diese in der Spannposition symmetrisch am Behälter an, sind bspw. auch symmetrisch um die Ausnehmung angeordnet und insbesondere derart zueinander gesteuert, dass sie sich synchron zwischen der Freigabeposition und der Spannposition ggf. der Verschlussposition in radiale Richtung bewegen.
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Für eine besonders stabile Ausführung des Zentrierkopfes weist dieser mindestens zwei parallel zueinander angeordnete Gehäusekörper auf, wobei sich die Ausnehmung durch beide Gehäusekörper erstreckt und die Spannkörper zwischen den Gehäusekörpern angeordnet sind. Die Gehäusekörper sind bevorzugt flächig ausgebildet und können entsprechend dem Zentrierkopf scheiben- oder ringförmig sein, wobei bspw. das Ringloch die Ausnehmung bildet.
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Die Gehäusekörper können zueinander beabstandet sein, um bspw. die Spannkörper zwischen den Gehäusekörpern anzuordnen. Abhängig von der Ausführungsform sind die Spannkörper zwischen den Gehäusekörpern nebeneinander und parallel (Formverschluss) zu den beiden Gehäusekörpern oder alternativ abschnittsweise überlappend angeordnet (Zentralverschluss) und bilden eine Ebene, die parallel zu den Gehäusekörpern ausgerichtet ist.
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Wie bereits ausgeführt können die Spannkörper über unterschiedliche Bewegungsabläufe zwischen der Freigabeposition in die Spannposition hin- und hergefahren werden. Neben einer geraden Bewegungsbahn ist auch eine bogenförmige Bewegungsbahn der Spannkörper möglich. Hierfür ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass jeder Spannkörper um eine in Längsachsenrichtung angeordnete Drehachse drehbar gelagert ist.
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Die Längsachsenrichtung kann der Einführrichtung des Behälters entsprechen und ist insbesondere senkrecht zur der Ebene des Zentrierkopfes (der Gehäusekörper) ausgerichtet. Die Drehachsen können bspw. als Drehbolzen ausgebildet sein, die jeweils mit einem Spannkörper verbunden sind. Die Drehachsen sind am Spannkörper bspw. außerzentrisch gelagert, wodurch bei einer Drehbewegung die bogenförmige Bewegungsbahn der Spannkörper zwischen der Freigabeposition, in der sie bspw. von den Gehäusekörpern vollständig oder weitestgehend vollständig verdeckt sind, und der Spannposition, in der sie die Ausnehmung zumindest abschnittsweise überdecken, erfolgt. Zusätzlich können die Spannkörper bspw. auch derart ausgebildet sein, dass sie die Ausnehmung in einer Verschlussposition vollständig verschließen.
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Um die Spannkörper zwischen der Freigabeposition und der Spannposition ggf. der Verschlussposition, bewegen zu können, kann eine entsprechende Antriebsvorrichtung angeordnet sein, die auf die Spannkörper wirkt.
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Alternativ kann die Bewegung der Spannkörper auch über eine Bewegung der Gehäusekörper erzeugt werden, so dass die Spannkörper nicht direkt angetrieben werden, sondern ein Gehäusekörperantrieb angeordnet ist, über den die Spannkörperbewegung durchgeführt wird. Hierfür sind die Spannkörper mit mindestens einem der Gehäusekörper gekoppelt. Die Gehäusekörper sind besonders bevorzugt gegeneinander verdrehbar angeordnet, wobei die Spannkörper aufgrund der Verdrehbewegung zwischen der Freigabeposition und der Spannposition bewegt werden.
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Insbesondere sind die Gehäusekörper derart zueinander angeordnet und mit dem Spannkörper gekoppelt, dass aufgrund der Verdrehbewegung der Gehäusekörper gegeneinander um die Mittelachse der Ausnehmung die radiale Bewegung der Spannkörper erfolgt. Gegeneinander verdrehbar bedeutet dabei, dass einer der Gehäusekörper rechts und der andere Gehäusekörper links um die Drehachse (bspw. die Mittelachse der Ausnehmung) verdreht werden können. Alternativ ist einer der Gehäusekörper starr ausgebildet und der andere Gehäusekörper ist rechts und/oder links um die Drehachse drehbar am starren Gehäusekörper gelagert.
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Die Kopplung zwischen den Gehäusekörpern und der Spannvorrichtung kann somit derart ausgebildet sein, dass aufgrund der Drehbewegung mindestens einer der Gehäusekörper die Spannkörper von der Freigabeposition in die Spannposition bzw. in die Verschlussposition ausgefahren werden und bei der Bewegung des Gehäusekörpers in die entgegensetzte Richtung, d.h. bei einer gegenläufigen Bewegung, die Spannkörper von der Verschluss-/Spannposition wieder in die Freigabeposition eingefahren werden.
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Die Kopplung der Spannvorrichtung bzw. der Spannkörper mit den Gehäusekörpern erfolgt insbesondere über die Drehachse der Spannkörper, so dass nach einer Weiterbildung der Erfindung die Drehachsen mit einem ersten Ende in einem der Gehäusekörper ortsfest und mit einem zweiten Ende in dem anderen Gehäusekörper verschiebbar gelagert sind.
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Unter ortsfest wird dabei verstanden, dass die Drehachse ggf. im Gehäusekörper drehbar gelagert, jedoch ihre Relativposition gegenüber dem Gehäusekörper nicht veränderbar ist. Sie ist mit einem Abschnitt, bspw. mit einer seitlichen Flanke oder einem Endbereich am Gehäuseköper, angeordnet. In dem anderen Gehäusekörper, d.h. in dem Gehäusekörper, in dem die Drehachse nicht ortsfest gelagert ist, ist die Drehachse verschiebbar gelagert. Hierfür ist bspw. eine Schubvorrichtung angeordnet, in der die Drehachse gelagert ist. Die Schubvorrichtung kann als Kulissenführung ausgebildet sein, in der die Drehachse vor- und zurückschiebbar gelagert ist. Auch kann die Drehachse bspw. mittels eines Drehrings in der Schubführung gelagert sein. Die Schubführung kann bogenförmig verlaufen und bspw. an den Radius der Gehäusekörper angepasst sein. So kann jede Schubführung bspw. als Kreisbogenabschnitt ausgebildet und um die Ausnehmung angeordnet sein. Entsprechend der ortsfesten Lagerung kann die Drehachse im Bereich der Schubführung zusätzlich drehbar gelagert sein.
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Besonders bevorzugt weist die Spannvorrichtung an jedem Spannkörper eine Führungseinheit mit einem am Spannkörper angeordneten Kulissenbolzen auf, der mit einem ersten Abschnitt in einer Kulissenführung des ersten Gehäusekörpers gelagert ist. Bevorzugt ist der erste Gehäusekörper dabei in einer Betriebslage der untere Gehäusekörper. Die Kulissenführungen können in Umlaufrichtung um die Ausnehmung in einem gleichmäßigen Abstand (bspw. symmetrisch) zueinander im Gehäusekörper angeordnet sein. Dabei können die Kulissenführungen (ihre Längsachsen) bspw. gerade ausgebildet und schräg zum Radius angeordnet sein.
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Jeder Kulissenbolzen ist in dem jeweiligen Spannkörper ortsfest ggf. drehbar gelagert und so angeordnet, dass er bei der Verdrehbewegung der Gehäusekörper gegeneinander in der Kulissenführung vor- und zurückbewegt wird. Die Kulissenführung mit Kulissenbolzen sind derart angeordnet, dass aufgrund der Verdrehbewegung des Gehäusekörpers die Spannkörper in die Ausnehmung ausfahren bzw. zurück in die Freigabeposition einfahren, d. h., bspw. eine Drehbewegung um die jeweilige Drehachse erfahren.
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Für eine besonders sichere Führung des Spannkörpers und um bspw. auch eine spielfreie Führung zu gewährleisten, ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der Kulissenbolzen mit einem dem ersten Abschnitt gegenüberliegenden zweiten Abschnitt in einer Kulissenführung des zweiten Gehäusekörpers geführt wird. Der zweite Gehäusekörper ist dabei bevorzugt der in der Betriebslage der obere Gehäusekörper.
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Die Kulissenführung des zweiten Gehäusekörpers ist insbesondere abschnittsweise bogenförmig ausgebildet und erstreckt sich bspw. ebenfalls schräg zum Radius. Durch den geraden und bogenförmigen Verlauf der beiden Kulissenführungen wird ein unbeabsichtigtes Verstellen der Gehäusekörper zueinander, bspw. durch auftretende Vibrationen im Betrieb, verhindert.
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In einer alternativen Aufführungsform erfolgt die Betätigung durch Einwirkung auf die radial außen liegenden und aus den Gehäusekörpern heraus ragenden Enden eines oder mehrerer Spannkörper. Die Einwirkung erfolgt dabei idealerweise radial nach innen, also senkrecht zur Mittelachse.
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Wesentlich ist hierbei, dass einer der Gehäusekörper an dem jeweiligen Aufnahmeteil, bspw. einem Halte- und Zentrierpuck, hinsichtlich der relativen Lage fest verbunden ist, und nur der andere Gehäusekörper um eine vertikale Hochachse frei beweglich ist. Das Verschwenken bzw. Verschieben eines oder mehrerer Spannkörper sorgt für die Drehbewegung des frei beweglichen Gehäusekörpers und somit auch für eine Bewegung der anderen Spannkörper. Für einen besonders einfachen Betrieb der Haltevorrichtung ist zudem besonders bevorzugt eine Feder angeordnet, die zwischen dem Kulissenbolzen und einem am Gehäuse angeordneten Lagerelement eine Vorspannung erzeugt. Der Lagerbolzen ist dabei fest mit dem Zentrierkopf bzw. mit einem der Gehäusekörper verbunden. Die Feder kann derart ausgebildet sein, dass sie über die Verbindung des Kulissenbolzens mit dem Spannkörper eine Druckspannung an den Spannkörper anlegt, aufgrund dessen der Spannkörper in der Freigabeposition gehalten wird. Besonders bevorzugt ist die Feder jedoch als Zugfeder ausgebildet, so dass die Spannkörper aufgrund der Zugspannung der Feder auf den Kulissenbolzen in einem ausgefahrenen Zustand, bspw. in der Spannposition oder ggf. in der Verschlussposition, gehalten werden. Mittels der Feder kann somit auch die Stärke der Druckspannung auf den eingespannten Behälter gesteuert werden.
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Insbesondere bei der Verwendung der Haltevorrichtung bei Kunststoffflaschen, die teilweise extrem dünnwandig sind, liegt das Problem vor, dass die Flaschen beim Bedrucken oder Etikettieren nachgeben. Um hier eine stabile Form der Getränkeflasche zu gewährleisten, ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass eine Verschlusseinheit angeordnet ist, die eine Behälteröffnung verschließt. Die Verschlusseinheit verhindert das Ausdringen des in dem Behälter vorhandenen Mediums (bspw. Gas, Luft), wodurch die Formstabilität der Behälteraußenwand gewährleistet wird. Die Verschlusseinheit ist daher dazu ausgebildet, die Behälteröffnung insbesondere gasdicht zu verschließen.
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Besonders bevorzugt ist die Verschlusseinheit zusätzlich zum Einleiten eines Mediums in den Behälter ausgebildet. Hierdurch ist es möglich, die Behälteröffnung zu verschließen und bspw. ein Gas in den Behälter einzuleiten, um einen Überdruck im Behälter zu erzeugen. Aufgrund des Überdrucks erreicht die Behälteraußenwand eine besondere hohe Formstabilität, so dass die weitere Bearbeitung der Behälteraußenwand bspw. das Etikettieren oder Bedrucken der Behälteraußenwand besonders einfach ist.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigt:
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1a–1c: perspektivisch eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Haltevorrichtung mit Spannkörpern in unterschiedlichen Positionen;
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1d: perspektivisch eine schematische Darstellung der Haltevorrichtung aus 1a–1c mit einer Zentriertulpe und Spannkörpern in einer Freigabeposition;
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1e: im Querschnitt schematisch dargestellt, die Haltevorrichtung mit der Zentriertulpe aus 1d mit einem in einer zentralen Position fixierten Behälter;
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2a: perspektivisch und schematisch dargestellt eine weitere Ausführungsform der Haltevorrichtung mit Spannkörpern in der Verschlussposition;
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2b: eine schematisch dargestellte Ansicht der Unterseite der Haltevorrichtung aus 2a;
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2c: die Ausführungsform der Haltevorrichtung aus 2a und 2b in einer Ansichtsdarstellung mit einer in einer zentralen Position fixierten Getränkeflasche;
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2d: perspektivisch und schematisch dargestellt die Haltevorrichtung aus 2c von der Unterseite.
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1a–1c zeigen eine erste Ausführungsform einer Haltevorrichtung 1 zum Einspannen von Behältern 2 (siehe 1d). Die Haltevorrichtung 1 weist einen Zentrierkopf 3 mit einem ersten und einem zweiten Gehäusekörper 4, 5 auf. Die beiden Gehäusekörper 4, 5 sind parallel zueinander angeordnet, flächig ausgebildet und weisen eine ringförmige Form auf. In beiden Gehäusekörpern 4, 5 ist mittig ein zentrales Ringloch angeordnet. Die Ringlöcher bilden die Ausnehmung 6 zum Einführen des Behälters 2. Die Haltevorrichtung 1 ist dazu ausgebildet, dass der Behälter 2 senkrecht zur Ebene der Gehäusekörper 4, 5 in Richtung der Mittelachse A in die Ausnehmung 6 einführbar ist.
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Zwischen den Gehäusekörpern 4, 5 ist eine Spannvorrichtung 7 mit drei Spannkörpern 8a–8c angeordnet. Alternativ können auch mehr als drei Spannkörper 8a–8c, bspw. vier, fünf oder sechs Spannkörper 8a–8c, angeordnet sein. Die Spannkörper 8a–8c sind symmetrisch um die Ausnehmung 6 angeordnet. Jeder Spannkörper 8a–8c ist flächig ausgebildet und weist eine Anlagefläche 9a–9c auf, die zur Anlage an dem in die Ausnehmung 6 eingeführten Behälter 2 (siehe 1e) vorgesehen ist.
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Jeder Spannkörper 8a–8c ist um eine Drehachse 10a–10c drehbar gelagert und kann von einer Freigabeposition (1a), in der die Spannkörper 8a–8c eingefahren sind, in eine Spannposition (1b), in der die Spannkörper 8a–8c in radialer Richtung in die Ausnehmung 6 symmetrisch ausgefahren sind, und ggf. bis in eine Verschlussposition (1c), in der die Spannkörper 8a–8c die Ausnehmung 6 verschließen, bewegt werden.
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Bei der Bewegung zwischen der Freigabeposition und der Spannposition/Verschlussposition durchläuft jeder Spannkörper 8a–8c eine bogenförmige Bewegungsbahn. In der Verschlussposition verschließen die Spannkörper 8a–8c gemeinsam die Ausnehmung 6.
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Die Drehachsen 10a–10c sind als Drehbolzen ausgebildet und in eine Längsachsenrichtung angeordnet. D.h., die Drehachsen 10a–10c stehen senkrecht auf der Ebene der Gehäusekörper 4, 5 und sind parallel zur Mittelachse A angeordnet. Jede Drehachse 10a–10c ist ortsfest und dezentral an einem Spannkörper 8a–8a angeordnet.
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Zudem ist jede Drehachse 10a–10c mit einem ersten Ende 11a–11c ortsfest und drehbar im zweiten Gehäusekörper 5 gelagert. Ihre Relativposition zum zweiten Gehäusekörper 5 ist nicht veränderbar.
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Mit einem dem ersten Ende 11a–11c gegenüberliegenden zweiten Ende 12a–12c (1d) sind die Drehachsen 10a–10c am ersten Gehäusekörper 4 verschiebbar gelagert. Hierfür ist jeweils am zweiten Ende 12a–12c der Drehachsen 10a–10c ein Lagerring 13a–13c angeordnet, der in einer im ersten Gehäusekörper 4 eingebrachten Schubführung 14a–14c gelagert ist.
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Die Schubführung 14a–14c ist bogenförmig ausgebildet und an den Radius der Gehäusekörper 4, 5 angepasst. Der erste und zweite Gehäusekörper 4, 5 sind somit beabstandet zueinander angeordnet und über die Drehachsen 10a, 10c miteinander verbunden. Die Schubführung 14a–14c ermöglicht eine Verdrehbewegung der beiden Gehäusekörper 4, 5 gegeneinander.
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Jeder Spannkörper 8a–8c ist über eine Führungsvorrichtung 25a–25c mit den Gehäusekörpern 4, 5 gekoppelt, wodurch die Spannkörper 8a–8c mittels der Verdrehbewegung aus- bzw. eingefahren werden können. Die Führungsvorrichtungen 25a–25c sind identisch.
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Jede Führungsvorrichtung 25a–25c weist einen in einer Kulissenführung 17a–17c, 18a–18c gelagerten Kulissenbolzen 15a–15c auf. Die Kulissenbolzen 15a–15c sind jeweils ortsfest und ggf. drehbar um eine Längsachse an einem Spannkörper 8a–8c gelagert. Die Längsachse der Kulissenbolzen 15a–15c ist parallel zur Mittelachse A ausgerichtet. Die Kulissenbolzen 15a–15c sind mit einem ersten Abschnitt 16a–16c jeweils in einer im oberen (zweiten) Gehäusekörper 5 angeordneten Kulissenführung 17a–17c, die bogenförmig ausgebildet ist, und mit einem den ersten Abschnitt 16a–16c gegenüberliegenden zweiten Abschnitt 19a–19c in einer im unteren (ersten) Gehäusekörper 4 angeordneten Kulissenführung 18a–18c, die gerade ausgebildet ist, gelagert. Beide Kulissenführungen 17a–17c, 18a–18c sind schräg zur radialen Richtung angeordnet.
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Zusätzlich liegt eine Vorspannung an den Spannkörpern 8a–8c an. Hierfür ist an dem ersten Abschnitt 16a–16c des Kulissenbolzens 15a–15c jeweils eine Feder 21a–21c angeordnet, die mit einem Lagerelement 20a–20c am oberen Gehäusekörper 5 verbunden ist. Die Federn 21a–21c sind als Zugfedern ausgebildet, so dass die Spannkörper 8a–8c über die wirkende Federkraft in der Verschlussposition (1c) gehalten werden. D.h., an den Spannkörpern 8a–8c liegt eine Vorspannung an, die die Spannkörper 8a–8c in der Verschlussposition (1c) hält.
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Um die Spannkörper 8a–8c von der Verschlussposition in die Freigabeposition (Pos. 1a) zu bewegen, sind die Kulissenführungen 17a–17c im oberen Gehäusekörper 5 und die Kulissenführungen 18a–18c im unteren Gehäusekörper 4 derart aufeinander abgestimmt, dass bei einer Drehbewegung der Gehäusekörper 4, 5 gegeneinander die Führungsbolzen 15a–15c in den Kulissenführungen 17a–17c, 18a–18c bewegt werden, wobei die mit den Kulissenbolzen 15a–15c verbundenen Spannkörper 8a–8c sich um die Drehachse 10a–10c nach außen drehen, d.h. eingefahren werden und die Ausnehmung 6 freigeben.
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Aufgrund dessen, dass die Spannkörper 8a–8c in Umlaufrichtung der Gehäusekörper 4, 5 in einem gleichmäßigen Abstand zueinander angeordnet sind, erfolgt auch die Bewegung der Spannkörper 8a–8c von der Freigabeposition in die Spannposition bzw. in die Verschlussposition bzw. die umgekehrte Bewegung gleichmäßig (synchron), so dass beim Einspannen eines Behälters 2 zwischen die Anlageflächen 9a–9c automatisch eine Zentrierung des Behälters 2 in der Haltevorrichtung 1 erfolgt.
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Ferner zeigen die 1d und 1e zusätzlich eine Verschlusseinheit 22 zum gasdichten Verschließen einer Behälteröffnung 23. Die Verschlusseinheit 22 weist eine Zentriertulpe 24 einen inneren Kanal mit einer Gasaustrittsöffnung 26 auf. Dabei sind der Zentrierkopf 3 mit den beiden Gehäusekörper 4, 5 und den sonstigen vorgenannten Elementen sowie die Verschlusseinheit 22 mit der dazugehörigen Zentriertulpe 24 Teile einer gemeinsamen Baugruppe, die in der Art eines Halte- und Zentrierpucks aufgeführt ist. Dies ist mit den gestrichelt ausgeführten Wänden angedeutet. Der Gehäusekörper 5 ist hierbei ortsfest am gestrichelten Halte- und Zentrierpuck befestigt, wobei der erste Gehäusekörper 4 wie oben beschrieben, verdrehbar am zweiten Gehäusekörper 5 gelagert ist und mit diesem zusammenwirkt. Die Zentriertulpe 24 bzw. der tragende Rohrabschnitt ist in dem Halte- und Zentrierpuck axial verschiebbar gelagert. Der Halte- und Zentrierpuck besteht aus zwei nicht im Detail darstellten Bauteilen, von denen das den Gehäusekörper 5 tragende Bauteil um eine Hochachse rotierbar gelagert ist. Dabei ist das rotierbare Bauteil insb. motorisch antreibbar oder auch Rotor eines elektromagnetischen Direktantriebs.
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Ein Vorteil der Einheit ist insb. in den 1d und 1e zu sehen, nämlich dass zum einen der Behälter- bzw. die Behältermündung vor Schmutz geschützt wird, andererseits dass auch das Innere des Halte- und Zentrierpucks beim Leerlauf ohne Behälter geschützt wird.
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1e zeigt die Haltevorrichtung 1 aus 1a–1d. In die Ausnehmung 6 ist der Behälter 2, hier eine Kunststoffgetränkeflasche, eingeführt. Dabei ist der Mündungsbereich 2a der Getränkeflasche 2 durch die Ausnehmung 6 durchgeführt.
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Die Spannkörper 8a–8c sind in der Spannposition und liegen mit den Anlageflächen 9a–9c unterhalb eines Flansches 26 symmetrisch an der Außenseite 2c des Behälters 2 an. Aufgrund der Vorspannung durch die Federn 21a–21c wird eine Druckspannung auf den Behälter 2 ausgeübt.
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Aufgrund der in Umlaufrichtung gleichmäßigen Anordnung der Spannkörper 8a–8c ist der Behälter 2 automatisch in der zentralen Position, d. h. die Behälterlängsachse und die Mittelachse A der Ausnehmung 6 liegen übereinander.
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Die Spannkörper 8a–8c sind in dieser Ausführungsform (1a–1e) als Zentralverschluss ausgebildet, bei dem sich die Spannkörper 8a–8c lamellenartig zwischen der Freigabeposition und der Verschlussposition übereinander, einem Irisblendenverschluss ähnlich, verschieben. Ein Kontakt der Anlageflächen 9a–9c der Spannkörper 8a–8c gegeneinander erfolgt nicht. Die abschnittweise übereinander liegenden Spannkörper 8a–8c bilden somit eine parallel zu den Gehäusekörpern 4, 5 ausgerichtete Ebene aus. Alternativ können die Spannkörper 8a–8c auch als Formverschluss mit zueinander korrespondieren ausgebildeten Anlageflächen 9a–9c ausgebildet sein.
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Die Verschlusseinheit 22 ist mit ihrer Zentriertulpe 24 in die Behälteröffnung 23 abschnittsweise eingeführt und verschließt diese gasdicht. Über die Gasaustrittsöffnung 26 kann ein Medium, bspw. ein gasförmiges Medium, in den Behälter 2, hier in die Kunststoffflasche, eingeleitet werden, um einen Überdruck in der Kunststoffflasche zu erzeugen und eine Formstabilität der Außenwand zu erreichen.
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2a–2d zeigen eine zweite Ausführungsform der Haltevorrichtung 1 für Behälter 2 mit fünf Spannkörpern 8a–8e und jeweils dazugehörender Drehachse 10a–10e und Führungsvorrichtung 25a–25e.
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2a zeigt die zweite Ausführungsform der Haltevorrichtung 1 mit Spannkörpern 8a–8e in einer Verschlussposition. Die Spannkörper 8a–8e liegen mit ihren Anlageflächen 9a–9e aneinander und sind vollständig in die Ausnehmungen 6 ausgefahren, so dass sie diese verschließen. Die Spannkörper 8a–8e weisen kurvenartig ausgebildete Anlageabschnitte 9a–9e auf, die in der Verschlussposition aneinander liegen.
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Aufgrund der angeordneten Federn 21a–21d liegt eine Vorspannung an den Spannkörpern 8a–8e an, die diese in der gezeigten Verschlussposition hält.
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2b zeigt die Haltevorrichtung 1 aus 2a von der Unterseite. In Umlaufrichtung um die Ausnehmung 6 sind in einem gleichmäßigen Abstand zueinander kreisbogenabschnittförmige Schubführungen 14a–14e angeordnet. In den Schubführungen 14a–14e sind die Drehachsen 10a–10e vor- und zurückschiebbar gelagert. Die Schubbewegung der Drehachsen 10a–10e wird über eine Verdrehbewegung des unteren Gehäusekörpers 4 gegenüber dem oberen Gehäusekörper 5 erzeugt. In dem unteren Gehäusekörper 4 sind zudem gerade ausgebildete Kulissenführungen 18a–18e dargestellt, die symmetrisch zueinander und schräg zur Radialrichtung im Gehäusekörper 5 angeordnet sind. Die Kulissenführungen 17a–17e im oberen Gehäusekörper 4 (2) sind bogenförmig ausgebildet und ebenfalls symmetrisch zueinander und schräg zur Radialrichtung im Gehäusekörper angeordnet.
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Die Radialbewegung der Spannkörper 8a–8e erfolgt bei der Verdrehbewegung der Gehäusekörper 4, 5 aufgrund der in der Kulissenführung 17a–17e, 18a–18e gelagerten und mit den Spannkörpern 8a–8e verbundenen Kulissenbolzen 15a–15e. Die Kulissenbolzen 15a–15e werden bei der Verdrehbewegung in den Kulissenführungen 17a–17e, 18a–18e verschoben.
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Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich gegenüber der ersten Ausführungsform dahin gehend, dass anstelle von drei Spannkörpern 8a–8c fünf Spannkörper 8a–8e angeordnet sind und die Spannkörper 8a–8e nicht als irisblendenartiger Zentralverschluss, sondern als Formverschluss ausgebildet sind, bei dem die Spannkörper 8a–8e zueinander korrespondierend ausgebildete Anlageflächen 9a–9e aufweisen. In der Verschlussposition sind die Spannkörper 8a–8e somit nicht abschnittsweise übereinander angeordnet, sondern sie stoßen mit ihren Anlageflächen 9a–9e gegeneinander und verschließen dabei die Ausnehmung 6 abschnittsweise oder vollständig.
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Aufgrund der zwei zusätzlichen Spannkörper 8d–8e wird der Behälter 2 zwischen fünf synchron an dem Behälter 2 anliegenden Anlageflächen 9a–9e eingespannt, wodurch eine deutlich stabilere Fixierung des Behälters 2 in der zentralen Position erreicht wird. Zum anderen kann aufgrund der Ausbildung der Spannkörper 8a–8e als Formverschluss jeder Spannkörper 8a–8e deutlich dicker und somit stabiler ausgebildet werden, ohne die Gesamthöhe der Haltevorrichtung 1 wesentlich zu verändern.
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Entsprechend der Ausführung als Formverschluss sind die Spannkörper 8a–8e jeweils für sich parallel zu den Gehäusekörpern 4, 5 angeordnet, während die Spannkörper 8a–8c aus der ersten Ausführungsform (1a–1e) ausschließlich eine parallel zu den Gehäusekörpern 4, 5 angeordnete Ebene ausbilden.
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Grundsätzlich sind auch Haltevorrichtungen 1 mit drei Spannkörpern 8a–8c als Formverschluss bzw. fünf Spannkörper 8a–8e aufweisende Haltevorrichtungen 1 als Zentralverschluss ausbildbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Halte- und Zentriervorrichtung
- 2
- Behälter
- 2a
- Mündungsbereich
- 3
- Zentrierkopf
- 4
- erster Gehäusekörper
- 5
- zweiter Gehäusekörper
- 6
- Ausnehmung
- 7
- Spannvorrichtung
- 8a–8e
- Spannkörper
- 9a–9e
- Anlagefläche Spannkörper
- 10a–10e
- Drehachse
- 11a–11e
- erstes Ende Drehachse
- 12a–12e
- zweites Ende Drehachse
- 14a–14e
- Schubführung
- 15a–15e
- Kulissenbolzen
- 16a–16e
- erster Abschnitt Kulissenbolzen
- 17a–17e
- Kulissenführung
- 18a–18e
- Kulissenführung unten
- 19a–19e
- zweiter Abschnitt Kulissenbolzen
- 20a–20e
- Lagerelement
- 21a–21e
- Feder
- 22
- Verschlusseinheit
- 23
- Behälteröffnung
- 24
- Zentriertulpe
- 25a–25e
- Führungsvorrichtung
- 26
- Flansch
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2005/007556 A1 [0003]
- DE 102009005181 A1 [0003]
- DE 102011112106 B3 [0003]