-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsmechanik für einen
Ausnehmerarm eines IS-Glasformmaschine.
-
Im
allgemeinen werden Glasflaschen und ähnliche Artikel in Vorrichtungen
hergestellt, die als IS-Formmaschinen bekannt sind. Eine derartige
Maschine weist eine Vielzahl unabhängig voneinander arbeitender
Formabschnitte sowie einen Förderer auf,
der die fertigen Flaschen abführt.
Jeder Formabschnitt hat eine Rohlingsform, eine Blasform und einen
Ausnehmerarm, mit dem das fertige Glasprodukt von der Blasform einer
Totplatte oder einem Förderer
zugeführt
wird.
-
Der
Aufnehmerarm ist auf dem Maschinengestell schwenkbar und weist ein
Gehäuse
mit drei internen, in Reihe kämmenden
Zahnrädern
oder eine Kette auf, die um zwei beabstandete Zahnräder läuft. Am äußeren Endzahnrad
des Aufnehmerarms befindet sich eine Zange, mit der eine Flasche
am Hals ergreifbar ist; dabei ist das Innere der Endzahnräder mittels
einer in der Gehäusewand
gelagerten Rückhaltwelle
relativ zum Maschinengestell ortsfest gehaltert. Das Gehäuse wird
mit einem geeigneten Antrieb hin und her transportiert; infolge
der internen Zahnradanordnung behalten die Zangen ihren sich abwärts erstreckenden
Zustand bei, während
sie die frisch geformte Flasche in einem Bogen der Totplatte oder
dem Förderer
zuführen.
-
Das
Maschinengestell weist eine Reihe verhältnismäßig massiver Gussstücke auf; üblicherweise
wird eher ein vorhandenes (ggf. ziemlich altes) Maschinengestell
nachgerüstet
als eine völlig
neue Maschine hergestellt. Weiterhin werden im Interesse der Austauschbarkeit
neue Maschinen tendenziell auf die allgemeinen Gestellmaße alter
Maschinen hergestellt. Da die Maschinerie weiterhin modular ist, unterliegt
jeder einzelne Maschinenabschnitt in Folge der Gestellmaße der vorhandenen
Maschine strengen Raumbeschränkungen.
Daher muss der Antrieb für
den Ausnehmerarm gedrängt
aufgebaut sein. Eine typische Anordnung weist eine vertikal im Maschinengestell
angeordnete Zahnstange auf, mit der ein auf dem Ausnehmerarmgehäuse befestigtes
Ritzel kämmt.
Das Ritzel ist auf der Rückhaltewelle
mit einem Gleitlager gelagert und über eine Hülse mit dem Gehäuse des
Aufnehmerarmantriebs verbunden; die Welle selbst kragt im Maschinengestell
frei aus.
-
Die
Zahnstange wird von einem darunter sitzenden, doppelt wirkenden
Druckluftzylinder angetrieben. In Folge der Raumeinschränkungen
im Maschinengestell und der Länge
der Zahnstange lässt der
Zylinder sich nicht darüber
anordnen.
-
Der
Ausnehmerarm soll sich glatt und gleichmäßig bewegen, da beim schnellen
Beschleunigen oder Verlangsamen eine frisch geformte Flasche sich im
Ausnehmer verformen kann. Weiterhin muss die Bewegung vorhersehbar
und präzise
sein, um zu gewährleisten,
dass die Ausnehmerzange den Flaschenhals an genau der richtigen
Stelle erfasst. Ein ungenauer Zugriff kann die frisch geformte,
noch verhältnismäßig weiche
Flasche beschädigen
oder Spannungen hervorrufen, die die Flasche schwächen und
sie später
brechen lassen.
-
Ein
Zahnstangentrieb mit Ritzel führt
Spiel und toten Gang in die Mechanik ein. Weiterhin müssen die
Zahnräder
separat an das Maschinengestell angebaut werden, wodurch ein Satz
aus aneinander angepassten Zahnrädern
gestört
werden kann. Das Betätigungssystem
ist nicht ideal, da Luft komprimierbar und daher das System elastisch
ist. Daher ist die Bewegung eines typischen Ausnehmer-Zangenarms
weder präzise
noch lässt
sie sich problemlos steuern; es kann daher vorkommen, dass frisch
geformte Flaschen grob erfasst, ruckend übergeführt und hart aufgesetzt werden.
-
Eine
aus der oben genannten Problematik folgende Modifikation war der
Einsatz eines Proportionierventils und eines Positionswandlers in
einem einfachen Luftdruck-Proportionalregelkreis zur besseren Regelung
der Beschleunigungen und Verlangsamungen der Zahnstange. Da Luft
jedoch komprimierbar ist, ist die Bewegung des Aufnehmerarms immer
noch nicht präzise
genug.
-
Eine
Alternative ist, am Ende der Zahnstange eine Kugelumlaufspindel
zusammen mit einem elektrischen Schrittschaltmotor vorzusehen. Damit wird
das "Rückprallen" eines Druckluftsystem
zwar eliminiert, aber zusätzliches
Spiel und weiterer toter Gang eingeführt.
-
Um
das Spiel im System zu reduzieren, könnte man Präzisionszahnungen verwenden;
diese sind jedoch teuer. Damit auch, wie oben erwähnt, die Teile
leicht montierbar sind, werden die Stangen- und die Ritzelzahnung
zu zwei Einheiten aufgeteilt. Dabei wird die Zahnstange im Zahnstangengehäuse vorgehalten
und das Ritzel mit dem Gehäuse
des Aufnehmerarms verschraubt. Nach einer solchen Trennung kann
der gegenseitige Abgleich feinbearbeiteter Zahnräder auf ein Minimalspiel schwierig
sein. Eine genauere Ansteuerung erhielte man u.U. mit einem größeren Ritzel;
dieses würde
aber die Stangenzahnung verlängern, die
sich dann innerhalb der Raumbeschränkungen im Maschinengestell
nur noch schwer unterbringen ließe.
-
Ein
weiterer Nachteil der vorhandenen Zahnstangen-Ritzel-Anordnung ist
die extrem schwierige Wartung in Folge der Lage des Antriebs im
Förderer und
der des Luftzylinders/Schrittschaltmotors tief im Maschinengestell.
-
Erfindungsgemäß und als
ein Ziel der vorliegenden Erfindung wird eine verbessert Mechanik
bereit gestellt, die viele der oben beschriebenen Schwierigkeiten
verbessert. Dabei weist diese ein Getriebe für den Ausnehmerarm einer IS-Glasformmaschine
auf, deren Ausnehmerarm aufweist: ein Antriebsgehäuse, Ausnehmer
(Greifzangen) und Positionierzahnräder bzw. Zahnungen, die ein
Justieren der Ausrichtung der Ausnehmer relativ zum Gehäuse erlauben,
wobei das Getriebe einen 90°-Winkeltrieb hat
und ein Gehäuse,
ein im Gehäuse
drehbar gelagertes Eingangsantriebszahnrad, ein mit dem Eingangszahnrad
kämmendes
Ausgangsantriebszahnrad, das im Gehäuse rechtwinklig zum Eingangsantriebszahnrad
drehbar gelagert ist, eine Ausgangshülse, die drehfest mit dem Ausgangsantriebszahnrad
verbunden und an das Antriebsgehäuse
ansetzbar ist, und eine Stellungs-Arretierwelle aufweist, die im
Gehäuse
drehbar gelagert ist und axial durch das Ausgangszahnrad und die
Hülse verläuft und
an ein Positionierzahnrad für
die Ausnehmer des Ausnehmerarm-Antriebsgehäuses ansetzbar
ist, wodurch die Anfangsausrichtung der Ausnehmer relativ zum Ausnehmerarm-Antriebsgehäuse verstellbar
ist.
-
Eine
solche Anordnung ist dahingehend vorteilhaft, dass das Ausnehmerarm-Antriebsgehäuse zu seiner
Bogenbewegung auf dem Gehäuse,
nicht auf der Welle abgestützt
wird. So lassen sich massivere Lager vorsehen, die den Ausnehmerarm
besser abstützen
und weniger Gelegenheit für
Verformungen lassen. Dadurch ergibt sich weiterhin, dass eine präzisere Bewegung
der Ausneh merarme möglich ist.
Ein anderer Vorteil ist das separate Getriebe, das sich als Einheit
an das Maschinengestell ansetzen und von ihm abnehmen lässt, so
dass im Vergleich mit bekannten Zahnstangentrieben die Wartung verhältnismäßig einfach
wird.
-
Das
Gehäuse
weist vorzugsweise einen ringförmigen
Lagerdeckel oder einen Kragen auf, in dem die Welle drehbar gelagert
ist, wobei der Deckel einen hohlen Wellenteil und einen radialenFlanschteil an
einem seiner Enden aufweist, der an das Gehäuse ansetzbar ist und eine
Stützfläche für ein Lager des
Ausgangszahnrads bereit stellt. Der Lagerdeckel weist weiterhin
eine Rückhalteeinrichtung
auf, die die Welle gegen eine Drehung relativ zu ihm festhält. Die Rückhalteeinrichtung
kann eine Stirnfläche
des Lagerdeckels zur Anlage an einem Absatz auf der Welle sowie
eine Sperreinrichtung aufweisen, die die Stirnfläche in den klemmenden bzw.
blockierenden Kraftschluss auf dem Absatz drückt.
-
Die
Welle kann einen axial durch sie verlaufenden Fluidkanal enthalten,
um ein Ansteuern der Aufnehmer bzw. Zangen durch Luftdruck zu ermöglichen.
Der Deckel kann einen Fluidkanal enthalten, der im hohlen Wellenteil
von der Außenfläche des Flanschteils
zum Inneren des Wellenteils verläuft
und eine Verbindung zu einem Querkanal der Welle herstellt, der
seinerseits mit dem Fluidkanal verbunden ist.
-
Das
Eingangszahnrad ist vorzugsweise eine Schnecke und das Ausgangszahnrad
ein Schneckenrad, dass direkt mit der Schnecke kämmt. Die Schnecke kann ein
konkaves Axialprofil aufweisen. Das Schneckenrad kann ebenfalls
ein konkaves Axialprofil aufweisen, das dem der Schnecke entspricht. Das
konkave Profil erlaubt einen größerflächigen Kontakt,
so dass das Schneckenrad bessere Übertragungseigenschaften haben
kann. Ein weiterer Vorteil eines Schnecken triebs ist, dass er sich
nicht in umgekehrter Richtung, d.h. durch die Bewegung des Aufnehmerarms
durchdrehen lässt.
Das Aufnehmerarmgehäuse
ist natürlich
mit dem Antrieb durch die Schnecke in beiden Richtungen auf einer
Bogenbahn antreibbar.
-
Eine
solche Anordnung reduziert das Spiel erheblich, da nur ein einziger
Präzisions-Winkeltrieb vorliegt.
Da die Welle nicht zum Lagern der Aufnehmerarmanordnung dient, reduzieren
sich auch die Verformungen, so dass mit geringeren Toleranzen gearbeitet
werden kann.
-
Das
Getriebe wird vorzugsweise mit einem Elektromotor angetrieben. Dabei
kann es sich um einen Schrittschaltmotor handeln, so dass die Bewegung
des Aufnehmerarms sich auch ohne Regelung präzise steuern lässt. Innerhalb
der durch ein vorhandenes Maschinengestell erzwungenen Einschränkungen
kann der Motor über
dem Getriebe und so für die
Wartung leicht zugänglich
angeordnet sein.
-
Weitere
bevorzugte Besonderheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung einer speziellen Ausführungsform der Erfindung, die
die beigefügten
Zeichnungen zeigen.
-
1 ist
eine schaubildliche Darstellung einer erfindungsgemäß ausgerüsteten IS-Formmaschine;
-
2 zeigt
im Frontalaufriss ein erfindungsgemäßes Getriebe; und
-
3 zeigt
das Getriebe der 2 im Schnitt der Ebene II-II.
-
Die 1 zeigt
eine typische IS-Formmaschine mit einer zweiteiligen Blasform 2 sowie
einer Totplatte 3. Die 1 zeigt
die Blasform offen; das Maschinengestell und andere Teile der IS-Formmaschine
sind fortgelassen, um die Zeich nung nicht zu überlasten. Ein Ausnehmerarm 4 schwenkt über einen
Bereich von 180°,
um zwei soeben geformte Flaschen 5 aus der Form 2 auf
die Totplatte 3 zu überführen. Dabei
werden die Flaschen 5 an den Hälsen durch Ausnehmer (Zangen) 6 erfasst,
die über
einen Kanal im Ausnehmerarm 4 mit Druckluft gespeist werden.
-
Eine
Säu1e 7 trägt ein Getriebe 10 und
einen elektrischen Schrittschaltmotor 8, der von oben über Kabel 9 mit
Strom gespeist wird. Wie unten ausführlicher erläutert, ist
der Ausnehmerarm 4 im Gehäuse des Getriebes 9 schwenkbar
gelagert; er wird über eine
Winkeltriebanordnung durch den Motor 8 angetrieben, der
in der bevorzugten Ausführungsform eine
vertikale Achse hat. Die Säule 7 kann
beliebig so ausgeführt
sein, dass sie den im Maschinengestell verfügbaren Platz in geeigneter
Weise ausnutzt.
-
Das
Getriebe 10 hat ein allgemein quaderförmiges Gehäuse 12 mit einer Frontfläche 14,
einer rückseitigen
Fläche 16 und
einem Innenraum 17. Ein kreisförmiger vorderseitiger Deckel 20 ist
in eine komplementäre
Ausnehmung 22 in der Vorderseite 14 des Gehäuses 12 mit
radial beabstandeten Schrauben 24 eingeschraubt.
-
Die
Einzelheiten des vorderseitigen Deckels 20 sind am besten
in der 2 dargestellt. Der Deckel 20 weist einen
Radialflansch 25, einen radial einwärts von den Schrauben 24 beabstandeten,
axial vorstehenden ringförmigen
Flansch 26 und einwärts des
ringförmigen
Flansches 26 einen konzentrischen rohrförmigen Teil 28 auf.
Diese Teile erstrecken sich durch eine Öffnung im Gehäuse 12 in
den Innenraum 17 hinein. Der rohrförmige Teil 28 umschließt eine Durchgangsbohrung 30 im
Deckel 20. Die Durchgangsbohrung 30 ist allgemein
gleichmäßig ausgeführt, weist
aber an dem der Vorderseite 14 zugewandten Ende einen auswärts aufgeweiteten
Bereich 32 auf. Der Deckel 20 ist im Gehäuse 12 vom Flansch 26 in
der Solllage gehalten, wie dargestellt.
-
Auf
einer Seite des rohrförmigen
Teils 28 des vorderseitigen Deckels ist eine Schnecke 40 im
Gehäuse
rechtwinklig zur Achse des rohrförmigen
Teils 28 gelagert. Die Schnecke 40 wird im Einsatz
vom Schrittschaltmotor 8 angetrieben und liefert so dem Getriebe
die Eingangsdrehung. Die Schnecke 40 hat ein allgemein
konkaves Profil, um effektiver mit einer entsprechend profilierten
Zahnung zu kämmen.
Der Schrittschaltmotor 8 ist verhältnismäßig kurz und lässt sich
in einem vorhandenen Maschinengestell unterbringen. Zwischen dem
Motor 8 und der Schnecke 40 lässt sich ggf. ein Untersetzungsgetriebe
anordnen.
-
Eine
kreisförmige
rückseitige
Schutzplatte 34 ist mit Schauben 35 in eine Vertiefung
in der rückseitigen
Fläche 16 des
Gehäuses
und koaxial mit dem rohrförmigen
Teil 28 festgelegt. Die rückseitige Schutzplatte 34 hat
einen auswärts
sich erstreckenden, ringförmig
umlaufenden Flansch 36. Darüberhinaus hat die rückseitige
Schutzplatte 34 einen einwärts sich erstreckenden ringförmigen Flansch 38 (entsprechend
dem ringförmigen
Flansch 26 des Deckels 20); er legt die Schutzplatte 34 in
der Sollage relativ zum Gehäuse 12 fest.
-
Eine
allgemein rohrförmige
Antriebshülse 41 ist
um den rohrförmigen
Teil 28 drehbar. Mit der Antriebshülse 41 ist ein Zahnrad 42 verkeilt,
das mit der Schnecke 40 im Eingriff steht und ein allgemein
konkaves Profil hat, um mit dieser effektiver zu kämmen.
-
Die
Antriebshülse 41 wird
von zwei Rollenlagern jeweils mit einem inneren und einem äußeren Laufring 44, 46 getragen,
zwischen denen sich Rollen 48 befinden. Die äußeren Laufringe 46 sitzen
auf den Flanschen 26, 38, die inneren Laufringe 44 auf der
Antriebshülse.
Indem man die äußeren Laufringe an
die Flansche 26, 38 ansetzt, werden sie direkt
in ihre Solllage relativ zur Durchgangsbohrung 30 gebracht.
Dadurch bleibt die Möglichkeit
eines Fehlers durch Toleranzaddition so gering wie möglich. Die
Lager sind allgemein zu einander hin gerichtet, um die Antriebshülse im Gehäuse 12 abzustützen. Eine Ringdichtung 50 ist
an einen Absatz 52 in der Antriebshülse 41 zwischen diese
und den rohrförmigen Teil 28 gelegt.
-
Die
Antriebshülse 41 erstreckt
sich allgemein rechtwinklig zur Ebene der rückseitigen Fläche 16 des
Gehäuses 12.
Ein Kragen 54 ist bspw. mit einem Gewinde auf das Ende
der Antriebshülse 41 der
rückseitigen
Fläche 16 aufgesetzt.
Zwischen dem Kragen 54 und der Schutzplatte 34 sitzt
eine Ringdichtung 56.
-
An
den Kragen 54 ist ein Antriebskragen 58 angesetzt,
der an ein herkömmliches
Aufnehmerarmgehäuse 60 ansetzbar
ausgeführt
ist.
-
Eine
Welle 64 verläuft
im Einsatz vom Aufnehmerarm-Antriebsgehäuse her durch die Durchgangsbohrung 30 im
Deckel 20. Die Welle hat einen Absatz 66, der
an einer Stirnfläche 67 des
rohrförmigen
Teils 28 anliegt. Die Welle verläuft durchgehend zur vorderseitigen
Fläche 14,
wo auf sie ein Konusring 68, der mit dem aufgeweiteten
Bereich 32 der Bohrung 30 zusammenwirken soll,
aufgesetzt sowie ein Griff 70 aufgeschraubt sind. Die Welle
ist gegen eine Bewegung relativ zum rohrförmigen Teil 28 und so
auch relativ zum Gehäuse 12 durch
das Anliegen des Absatzes 66 am rohrförmigen Teil 28 und
durch den Sitz des Konus in der Aufweitung festgelegt. Auf diese
Weise lässt
sich die anfängliche
Position der Zangen des Aufnehmerarms fixieren und auch lösen, indem
man den Griff 70 löst
und die Welle 64 relativ zum Gehäuse 12 dreht. Eine
Verstellung in kleinen Schritten erreicht man mit der in 1 gezeigten Justierspindel 80.
-
Die
Welle 64 hat eine Axialbohrung 72, die vom Aufnehmerarm
zu einer Stelle nahe ihres Griffendes verläuft. Diese Bohrung wird von
einer Querbohrung 74 geschnitten, die radial zur Außenfläche der
Welle verläuft.
Ein die Öffnung 76 umgebender Teil
der Welle 64 ist einwärts
zu einem Radius abgesetzt, der kleiner ist als der der Durchgangsbohrung 30.
Dadurch entsteht zwischen der Welle 64 und dem rohrförmigen Teil 28 eine
ringförmige
Kammer 77.
-
Ein
Eingangskanal 78 verläuft
von einer Öffnung 79 in
der Vorderfläche
des Deckels 20 in den rohrförmigen Teil 28 zur
Ringkammer 77. Auf diese Weise lässt sich Speiseluft von der Öffnung 79 im
Deckel zur Bohrung 72 und der Welle 64 und von
dort zum Aufnehmerarm führen.
Mit dieser Speiseluft lassen sich die Zangen des Aufnehmerarms auf
herkömmliche
Weise betätigen.
-
Im
Einsatz dient ein Schrittschaltmotor zum Antrieb der Schnecke 40.
Die Schnecke dreht das Zahnrad 42, was bewirkt, dass die
Antriebshülse 41, der
Kragen 54, der Antriebskragen 58 und das Aufnehmerarmgehäuse 60 gemeinsam
relativ zum Gehäuse
drehen. Da die Welle 64 im Gehäuse ortsfest gehalten wird,
schwenkt der Aufnehmerarm in einem Bogen durch, wie bereits beschrieben,
während
die Aufnehmer 6 in ihrer vorbestimmten Ausrichtung gehalten
werden. Die Aufnehmer 6 werden herkömmlich mit durch die Öffnung 79 im
Deckel 20 eingespeister Luft betätigt.
-
Der
Schrittschaltmotor ist relativ kurz und lässt sich über dem Aufnehmerarm unterbringen,
so dass die Wartung erleichtert wird. Weiterhin kann das Getriebe
in einer beliebigen Winkellage um die Achse der Welle 64 herum
angeordnet sein, so dass es erleichtert wird, den Motor in einer
beliebigen Orientierung anzubringen.
-
Wie
in 1 gezeigt, sind zur Wartung und zum Austausch
der Motor und das Getriebe von der Seite her problemlos zugänglich.
Typischerweise wird die Gruppe Getriebe/Aufnehmerarm/Motor an der
Säule 7 mit
einigen Schrauben befestigt und lässt sich folglich nach dem
Abnehmen der Luftspeisung und der elektrischen Kabel – ggf. mit
Schnellkupplungen – als
Einheit austauschen. Ein Zerlegen des Getriebes vor Ort ist nicht
erforderlich; so braucht die vorbestimmte Zuordnung der Zahnungen 40, 42 zueinander
nicht gestört
zu werden.
-
Weiterhin
lassen sich der Motor 8 vom Getriebe oder der Aufnehmerarm 4 vom
Antriebskragen 58 problemlos vor Ort abnehmen, so dass
die Ausfallzeit für
Reparaturen oder den Austausch kürzestmöglich bleibt.
-
Schließlich verlaufen
die Luftspeise- und elektrischen Leitungen über der Form und werden daher
durch Abfall, Schmierstoffe od. dergl. aus der Nähe der Form nicht beschädigt.