直接驅動的回轉的制造方法
【專利摘要】一種回轉機，特別是容器處理機，其包括轉動部和固定部，該轉動部包括幾個處理站，其特征在于，所述轉動部和所述固定部被實施成它們共同形成所述回轉機的驅動，所述轉動部形成電動馬達的轉子且所述固定部形成電動馬達的定子。
【專利說明】直接驅動的回轉機

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種回轉機，特別涉及回轉機的驅動。

【背景技術】
[0002]回轉機(例如飲料加工工業(yè)中的回轉機)是廣為人知的。例如，存在實施為回轉機且因此可連續(xù)操作和/或非連續(xù)操作的、用于處理容器的拉伸吹塑成型機或者貼標機以及直接打印機。通常通過滾珠軸承旋轉底盤(ball bearing slewing rim)實現各回轉機的回轉部或轉動部之間的連接。滾珠軸承旋轉底盤包括齒連接(toothing)，從而例如可以通過小齒輪(pin1n)建立到伺服馬達的連接,之后將驅動相應的轉盤(carousel)。然而，由于在很多情況下使用非常復雜的傳動系統(tǒng)，并且對于轉盤來說，有時甚至設置多個用于驅動的伺服馬達，因此特別是由于齒輪齒隙可能會產生錯位。這使得特別是在容器的貼標和打印期間難以滿足高精度需求。此外，其中引導轉盤的軸承的潤滑以及齒連接的潤滑非常復雜，且需要用于容納整個驅動系統(tǒng)的大的安裝空間。


【發(fā)明內容】

[0003]發(fā)明要解決的問題
[0004]因此，從現有技術出發(fā)，本發(fā)明的目的在于提供一種用于回轉機的精密且同時高柔性的驅動系統(tǒng)。
_5] 用于解決問題的方案
[0006]根據本發(fā)明，通過根據方案I的回轉機實現該目的。在從屬方案2-14中給出了本發(fā)明的有利的其他展開。
[0007]根據本發(fā)明的回轉機的特征在于:所述轉動部和所述固定部被實施成它們共同形成所述回轉機的驅動(驅動部)，所述轉動部形成電動馬達的轉子，且所述固定部形成電動馬達的定子。利用這種直接驅動(直接驅動器)，容器處理器或者回轉機的轉動部的驅動可以以技術上簡單的方式實現，且可消除需要特別維護的傳動裝置。此外，可以更精密地調整轉動，因此明顯地提高了獲得的處理結果。
[0008]在上述實施方式中，定子是支撐回轉機的構造的一部分。根據其他的實施方式，定子可因此被配置到更內側，更靠近回轉機的中心軸線，因此與支撐回轉機的構造分離的設置。其次，本實施方式中的支撐構造優(yōu)選布置在徑向外側-即徑向上比定子遠離回轉機的中心軸線。該支撐回轉機的構造可等同地被實施成中空圓筒，或者其可被實施成圍繞回轉機的中心軸線配置的單個段/支撐件。由于在這種情況下的定子不再具有支撐功能，因此其更容易例如通過轉子從上方被移除，特別地，定子的整個構造可被實施成更輕。此處，特別有利的是定子具有多部分設計，從而不需要太費力就可實現定子的各個部分的移除。
[0009]然而，在另一個實施方式中，還可將支撐回轉機的構造設置到更靠近回轉機的中心軸線的內側，由此與定子分離地設置。其次，在該實施方式中，定子優(yōu)選配置于相同的位置。其次，在該實施方式中，定子優(yōu)選配置于徑向外側-即徑向上比支撐回轉機的構造更遠離回轉機的中心軸線。支撐回轉機的構造可等同地被實施為中空圓筒，或者其可被實施為圍繞回轉機的中心軸線配置的單個段/支撐件。由于在這種情況下定子不再具有支撐功能，因此其更容易例如通過轉子從上方被移除，特別地，定子的整個構造可被實施成更輕。此處，特別有利的是定子具有多部分設計，從而不需要太費力就可實現定子的各個部分的移除。
[0010]在一個實施方式中，固定部和轉動部均包括形成為圓筒形的圓筒形區(qū)域，該圓筒形區(qū)域被實施成彼此接合，圓筒形區(qū)域中的固定部包括至少一個電磁體，圓筒形區(qū)域中的轉動部包括至少一個磁體。通過選擇相應的圓筒形區(qū)域的尺寸，一方面可以實現(兩個)圓筒形區(qū)域的尺寸之間的理想比率，另一方面可以實現回轉機轉動時可獲得的定位精度。
[0011]此外，轉動部可通過軸承連接于固定部，軸承是或者包括薄壁軸承、滾絲軸承(wire bearing)、優(yōu)選無間隙的預張軸承或者沒有任何軸承圈的四點力矩軸承元件。根據這些實施方式中的一些實施方式的軸承的實施方式實現了相應的優(yōu)點?？梢允褂眯枰獫櫥瑒┑妮S承或者無需潤滑劑的軸承。
[0012]用于向電磁體供電的電力供給件可在固定部中被引導至電磁體。因此，電力供給件可被引導通過回轉機且因此不受環(huán)境-例如濕氣影響。
[0013]根據回轉機的一個實施方式，電磁體被實施為圍繞定子的整個外周延伸的線圈。盡管所述線圈可能由此是非常大的組件，但是由于整個線圈可作為一個組件被移除，因此在故障的情況下，線圈可相對容易地被替換。
[0014]根據回轉機的一個實施方式，電磁體由至少一個局部段構成，其中可在定子的整個外周實施多個單獨局部段。各個段的電連接例如可通過插塞連接器實現。由于各個段可在徑向上朝向外側被移除，因此在故障的情況下，替換相對容易。
[0015]在一個實施方式中，回轉機的特征在于:所述轉動部包括蓋，所述蓋至少延伸過所述磁體，且至少部分地將所述圓筒形區(qū)域與周圍區(qū)域隔絕。因此可確保軸承和電動組件均不受環(huán)境影響，且進行維護和清潔操作的頻率勢必更小。
[0016]在另一個實施方式中，設置軸端編碼器，所述軸端編碼器適于測量所述回轉機的所述轉動部處的速度和/或轉動速度和/或轉動位置。由于所述軸端編碼器可直接測量轉動部的速度或轉動速度，因此相對于現有技術已知的測量方法，產生了更精密的速度測定和位置測定。
[0017]在一個有利的其他展開中，設置潤滑管線，其連接于軸承且適于向軸承供給潤滑齊U。因此確保了軸承處的磨損盡可能最小。
[0018]在回轉機的一個實施方式中，圓筒形區(qū)域被實施為中空圓筒套。以這種方式，可以實現經濟且明顯較輕的回轉機構造。
[0019]有利的是提供冷卻單元，該冷卻單元適于利用冷卻介質通過熱交換冷卻軸承和/或電磁體和/或磁體。如果定子和轉子均被一直冷卻，且如果軸承也被冷卻，則可以避免始終恒定溫度導致的各個組件的不期望的故障或磨損或破壞。
[0020]冷卻介質可以為氣體或液體。盡管氣體冷卻便宜且并不非常容易失效，但是由于液體的高熱容和較好的熱交換，因此液體冷卻具有可實現更有效冷卻的優(yōu)點。
[0021]此外，還可設置被動冷卻，例如冷卻肋/葉片-即幾何形狀具有大表面和通過對流和/或輻射冷卻的良好熱導材料。
[0022]此外，回轉機的特征可在于:轉動部的圓筒形區(qū)域包括圓盤，在該圓盤上配置至少一個磁體。在該實施方式中，可減小轉動部的圓筒形區(qū)域的整個尺寸，且轉動部可例如被載置于固定部上。可通過相應的軸承實現轉子的所需要的可轉動的軸承。
[0023]在回轉機的一個實施方式中，轉動部被實施成與固定部接合，或者固定部被實施成與轉動部接合。
[0024]根據一個實施方式，回轉機可以是貼標機、拉伸吹塑成型機、直接打印機、或者灌裝機。這些可以是生產容器(預制體注射成型機)并處理容器的機器。作為這種機器的其中一個的回轉機的實施方式允許在容器的相應的制造和處理步驟中受益于上述優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1a和Ib:根據本發(fā)明的回轉機(特別是定子和轉子)的示意圖。
[0026]圖2:定子和轉子之間的連接的示意圖。
[0027]圖3:根據其他實施方式的回轉機的示意圖。

【具體實施方式】
[0028]圖1a示出了根據本發(fā)明的回轉機100。其包括固定部101和轉動部102。典型地，容器處理站或容器夾持站或者用于固定容器的元件或者容器傳輸元件被配置在轉動部102上。根據回轉機100的實施方式，這些可以極其不同。作為示例，直接打印機中的轉動部包括幾個容器處理站或容器夾持站。后者例如可包括各自的回轉盤和與其相關的打印模塊。取決于回轉機的設計，可在回轉機的固定部101處配置其他組件，例如儲墨盒、貼標或打印單元等。此處，已知可取決于容器處理機的類型的各種不同實施方式。
[0029]基本上，固定部101和轉動部102通過軸承互連，從而轉動部102載置于固定部101。之后通過相應的驅動單元，可使得轉動部102相對于固定部101轉動。
[0030]圖1示出了根據本發(fā)明的固定部101和轉動部102的設計。根據本發(fā)明，回轉機的固定部形成定子，且回轉機的轉動部102形成電動馬達的轉子。這例如通過在定子101中配置電磁體實現，這些電磁體可通過相應控制產生電磁交變場。在轉動部102中設置磁體。通過定子中的電磁體和轉子102中的磁體之間的電磁相互作用，從而使得轉子102相對于定子101轉動。此處，有利的是，可去除任何其他齒輪或傳動裝置，且可通過改變供給至定子101中的電磁體的電力直接實現轉子102(等同于轉動部102)的速度或轉動速度。由于電磁力的傳輸與直接物理接觸無關，因此定子和轉子中的電磁體和磁體在原理上可以按需配置。因此，電磁體和磁體不必須直接彼此相鄰配置。然而，可能有利的是，將這些組件配置成盡可能離軸承近，在該軸承中，圍繞定子101引導轉子102。軸承103可具有多種不同的設計。有利地，軸承被實施為薄壁軸承(thin sect1n bearing)。等同地,可使用優(yōu)選無間隙(backlash)的預張軸承(pretens1ned bearing)或者滾絲軸承(wire bearing)。沒有任何軸承圈的四點力矩軸承元件是特別有利的。這里，軸承的內圈和外圈通過輥體-特別是滾珠分離。在這種情況下，為這些滾珠設置四個分離軌道，可在該四個軌道中引導這些滾珠。由于該具有滾珠的軸承，使得由于產生較少磨損，因此特別優(yōu)選使用這種四點力矩軸承元件。
[0031]如圖1b所示，定子101和轉子102均被實施為至少局部圓筒形組件或者被實施為包括圓筒形區(qū)域的組件。如圖1b所示，在一個實施方式中，所述組件直接彼此接合。因此，由于此處定子101的外表面和轉子102的內表面(對應的表面區(qū)域)確保限制的自由運動，因此設置了軸承103以外的其他固定(addit1nal fixing beyond the bearing)。此外，該實施方式可有利地用于防止該直接驅動的敏感組件(特別是電磁體)受到不利環(huán)境-例如濕氣影響。這里，在圖1所示的實施方式中圍繞定子101實施夾持的轉子102被用作相應的屏蔽。轉子102還可被實施成其與定子101接合。
[0032]然而，能夠在定子101內側走線，因此優(yōu)選轉子102圍繞定子101實施夾持的實施方式。例如，軸端編碼器104可被配置于內部且連接于轉子102或者至少實施成能夠測量轉子102的回轉運動。以這種方式，可在不需要任何間接測量的情況下，通過軸端編碼器104在任何時候直接測量轉子102的速度或轉動速度和/或轉動位置，所述間接測量通過另外連接的馬達的速度測量或者通過傳動裝置的速度測量進行。由此，利用軸端編碼器104的直接測量允許轉子102的運動參數的非常精密的測量。此外，例如潤滑劑供給件105和/或電力供給件107還可被引導通過定子101的內部區(qū)域，因此定子101的電磁體可被供給電力且軸承被供給潤滑劑。在這種背景下，定子101有利地被實施為空心圓筒或者被實施為空心圓筒套且優(yōu)選具有薄壁，但是不顯著地影響定子101的承載能力。定子101的空閑內部越大，越多的敏感組件可容納于此。由于該區(qū)域被轉子102保護免于受到環(huán)境影響，因此，可確保對敏感組件的節(jié)約空間的容納。
[0033]在代表性實施方式中，定子101是支撐該機器的構造的一部分。因此，定子處的問題-例如電磁體的故障需要完全重構該機器以替換或者修理相應的組件。根據一個實施方式，定子101可因此被配置到更內側，更靠近軸端編碼器104或者回轉機的中心軸線，由此與支撐機器的構造分離地設置。其次，本實施方式中，支撐構造優(yōu)選配置于相同的位置(因此，配置于圖1a和圖1b中示出的定子的位置)。然而，類似的，支撐機器的構造可被配置到更內側，更靠近軸端編碼器104或者回轉機的中心軸線，由此與定子101分離地設置。其次，在本實施方式中，定子101優(yōu)選配置于(圖1a和圖1b的)相同的位置。由于兩個變型中的定子101不再具有任何支撐功能，因此其可更容易地例如通過轉子102從上方移除，特別地，定子的整個構造可被實施為更輕。這里，定子101特別有利地具有多部分設計，從而可不費力地完成定子101的各個部分的移除。
[0034]在另一個實施方式中，還可以通過將電磁體安裝于例如連接至回轉機的固定部(特別固定臺)的圍繞轉子102的臺柱(pylon)中，在轉子102外側實現定子101。其次，轉子102被配置于所述定子中，由此定子的各個組件可被更好地訪問。由于可以可選擇地安裝具有電磁體的其他臺柱，因此該實施方式還允許容易適應設備的效率。例如，在一個實施方式中，可設置四個臺柱，其對稱配置于圍繞轉子102的同心區(qū)域中。在另一個實施方式中，可以設置8、12或16個臺柱或者任何其他數量的臺柱。
[0035]盡管這里轉動部102整體與轉子相同，且固定部101與定子相同，但是還可以實現兩部分或多部分設計。在這種實施方式中，轉動部102可包括轉子或轉子區(qū)域102a以及軸承區(qū)域102b，在軸承區(qū)域中例如配置了用于軸承103的引導的一部分。這些可被實施為單獨的但是互連的組件。例如，轉子102a可被設置為例如通過螺絲接合連接于轉動部102的軸承區(qū)域102b或其他部分的環(huán)。這提供了如下優(yōu)點:在維護或者修理操作的情況下，不需要替換回轉機100的整個轉動部102，而將轉子102a拆下可能就足夠了。類似地，固定部101還可被設計成兩個或多個部分，其中定子1la可被設置成單獨的組件，該單獨的組件可與固定部101的與軸承區(qū)域102b對應的軸承區(qū)域1lb連接。固定區(qū)域的兩部分設計還提供了如下優(yōu)點:電力供給件107和潤滑劑供給件105可被引導至相應的區(qū)域。因此，在維護操作的情況下，例如不需要移除軸承以拆下電磁體的整個電力供給件，反之亦然。那么，當軸承必須被替換或者必須進行相應的維護操作時，選擇地中斷潤滑劑供給件105就足夠。
[0036]此外，冷卻系統(tǒng)106可與定子101關聯，冷卻系統(tǒng)可將冷卻介質導入定子101中，或者至少以定子101的電磁體、轉子102的磁體和軸承103被冷卻的方式進行冷卻。有利的是，冷卻系統(tǒng)被實施成該三個組件可被同時冷卻。為此，特別有利的是，磁體和電磁體被配置成離軸承盡可能地近。然而，冷卻系統(tǒng)還可由三個獨立的冷卻系統(tǒng)(電磁體冷卻、磁體冷卻、軸承冷卻)構成，在這種情況下，優(yōu)選單獨實施及啟動這些冷卻系統(tǒng)。
[0037]冷卻系統(tǒng)原則上可具有任何設計,然而,氣體冷卻或者例如利用水的液體冷卻是優(yōu)選的。因此，相應的管線和通道可被引導通過定子101，這些管線和通道將冷卻介質分散到定子101中。由于用于冷卻電子組件時，液體冷卻必須符合特別的需求，因此如果使用液體冷卻，只能通過間隔件(例如，鋁或者相似材料的薄壁)實現間接熱交換。因此，可實現電磁體和冷卻單元106之間的熱交換，且同時可以減小-優(yōu)選避免損壞和短路的風險。除了該冷卻單元，可設置其他冷卻單元或者相同的冷卻單元，從而還冷卻定子101的內部，在定子的內部中，如上述，可以配置諸如控制單元或電子器件等敏感組件。此外，潤滑劑可通過相應的導管持續(xù)地供給至軸承103，從而最小化了產生的磨損和摩擦效應，因此增大了回轉機的能量效率。
[0038]盡管定子和轉子中的磁體和電磁體的配置基本是隨意的，但是可能有利的是將磁體和電磁體配置成彼此盡可能地近。這方面，圖2示出了回轉機的定子和轉子或者固定部101和轉動部102的可能的實施方式。在此處的實施方式中，定子101包括一個或多個電磁體210，該電磁體例如沿著圖1示出的定子101的圓筒部分的外周配置。此處，多個單獨且單獨驅動的電磁體210可被分散至定子101的整個外周。然而，還可以插入圍繞定子的整個外周或一區(qū)域延伸的線圈。如圖2所示，轉子102的磁體220與電磁體210直接相鄰。由于電磁場的磁場強度隨著距離增加而減小，因此當磁體和電磁體之間的距離僅有幾毫米時幾乎不產生任何損耗，因此特別優(yōu)選磁體和電磁體的這種配置。圖2的實施方式的特征還在于:定子101的電磁體210或者軸承103的轉子102的磁體220直接相鄰。此外，示出了向電磁體210供給電力的電力供給件230。如果只設置了一個固定于定子101的連續(xù)線圈，則一個單獨的電力供給件230就足夠。如果設置了多個單獨的電磁體210，則多個線路可從一個中央電力供給件出發(fā)且向單獨的電磁體供給電力，或者可通過電流承載線路在單獨的電磁體之間實現一個連接，在這種情況下，來自只有一個中央電源的電力供給也是可以想象的。磁體220和電磁體210之間的區(qū)域221優(yōu)選填充空氣。由于設置為單獨的組件，定子101和轉子102不需要以氣密的方式與周圍區(qū)域分離，因此該空氣還可以為環(huán)境大氣。然而，如果使用氣體冷卻，還可能有利的是適于用冷凍機將空氣引導至該中間區(qū)域以進行冷卻。因此，磁體和電磁體的表面還可以在該側被冷卻。
[0039]圖3示出了另一個實施方式，在該實施方式中，定子101不完全由轉子102包圍，且在該實施方式中，轉子102被實施為圓盤。在這種情況下，定子101的電磁體310不側向配置，而是配置于定子101的上緣。同樣的配置應用于引導件303，盡管其還可以側向安裝且可通過轉子102的相應的延伸形成到定子101的連接。轉子102的磁體320配置于面向定子101的一側。為了保護軸承和電磁體和磁體均不受到有害環(huán)境影響，可將環(huán)密封件350設置于外側，其將定子101的內部區(qū)域與周圍區(qū)域屏蔽。然而，如之前實施方式所示，可設置從外側圍繞定子101實施夾持的圓筒套形式的轉子102的延伸部。通常優(yōu)選這種不接觸的屏蔽。
[0040]在所有的實施方式中，由于軸承引起的摩擦損耗相對低且產生的電磁場可直接用作驅動轉子102，因此對于定子101中的電磁體來說，形成具有IT的最大通量密度的交變磁場是足夠的，從而可使得轉子102轉動。為了減小需要的通量密度，多個組件可配置于定子或者固定臺或者其他的組件上，從而轉子102可被設計成盡可能的輕，由此減小驅動轉子所需要的能量值。
[0041]此處介紹的用于回轉機的驅動基本上可以用于所有的容器處理機，特別還可用于預制體注射成型機和拉伸吹塑成型機，通過注射成型機可生產制造容器用的塑料預制體，該拉伸吹塑成型機可將這些預成型體例如加工成瓶子。此外，相應的驅動可在灌裝機、封口機、沖洗機和空和/或被填充的瓶子用的檢查機中使用。由于使用的直接驅動允許對轉子的運動進行非常精密的控制，因此對貼標機和容器分布和/或定向機和直接打印機來說，這些驅動的使用是特別有利的。在容器的直接打印中這是十分有利的，原因是在這種情況下，容器必須非常精密地與各個打印模塊對準。通過根據本發(fā)明的直接驅動，可實現幾毫米至幾百分之一毫米或幾十分之一毫米的相應定位，這明顯提高了所附著的打印的圖像的質量。
【權利要求】
1.一種回轉機(100),所述回轉機(100)特別地是容器處理機，所述回轉機(100)包括轉動部(102)和固定部(101),該轉動部包括至少一個處理站，其特征在于，所述轉動部(102)和所述固定部(101)被實施成它們共同形成所述回轉機的驅動，所述轉動部(102)形成電動馬達的轉子，且所述固定部(101)形成電動馬達的定子。
2.根據權利要求1所述的回轉機(100),其特征在于，所述固定部(101)和所述轉動部(102)均包括形成為圓筒形的圓筒形區(qū)域，所述圓筒形區(qū)域被實施成彼此接合，其中，所述圓筒形區(qū)域中的所述固定部包括至少一個電磁體(210)且所述圓筒形區(qū)域中的所述轉動部包括至少一個磁體(220)。
3.根據權利要求1或2所述的回轉機(100),其特征在于，所述轉動部(102)通過軸承(103)連接于所述固定部(101),所述軸承是或者包括薄壁軸承、滾絲軸承、預張軸承或沒有軸承圈的四點力矩軸承元件。
4.根據權利要求2或3所述的回轉機(100)，其特征在于，電力供給件(107)在所述固定部(101)中被引導至所述電磁體(210)以向所述電磁體(210)供電。
5.根據權利要求2-4中的任一項所述的回轉機(100),其特征在于，所述電磁體(210)被實施為圍繞所述定子的至少局部外周延伸的線圈。
6.根據權力要求1-4中的任一項所述的回轉機(100),其特征在于，所述電磁體(210)包括至少一個局部段，其中，可在所述定子的整個外周實施幾個單獨的局部段。
7.根據權利要求2-6中的任一項所述的回轉機(100),其特征在于，所述轉動部(102)包括蓋，所述蓋至少延伸過所述磁體(220)，且至少部分地將所述圓筒形區(qū)域與周圍區(qū)域隔絕。
8.根據權利要求1-7中的任一項所述的回轉機(100),其特征在于，設置軸端編碼器(104),所述軸端編碼器適于測量所述回轉機的所述轉動部(102)處的速度和/或轉動速度和/或轉動位置。
9.根據權利要求1-8中的任一項所述的回轉機(100)，其特征在于，設置潤滑劑供給件(105)，所述潤滑劑供給件連接于所述軸承(103)，且所述潤滑劑供給件適于向所述軸承供給潤滑劑。
10.根據權利要求2-9中的任一項所述的回轉機(100),其特征在于，所述圓筒形區(qū)域被實施為中空圓筒套。
11.根據權利要求2-10中的任一項所述的回轉機(100),其特征在于，設置冷卻單元(106),所述冷卻單元適于利用冷卻介質通過熱交換冷卻所述軸承(103)和/或所述電磁體(210)和/或所述磁體(220)0
12.根據權利要求11所述的回轉機(100),其特征在于，所述冷卻介質為氣體或液體。
13.根據權利要求2-12中的任一項所述的回轉機(100),其特征在于，所述轉動部(102)的所述圓筒形區(qū)域包括圓盤，在該圓盤上配置所述至少一個磁體(320).
14.根據權利要求1-13中的任一項所述的回轉機(100),其特征在于，所述轉動部(102)被實施成接合于所述固定部(101)中，或者所述固定部被實施成接合于所述轉動部中。
15.根據權利要求1-14中的任一項所述的回轉機(100),其特征在于，所述回轉機被實施成貼標機、拉伸吹塑成型機、直接打印機、封口機、沖洗機、檢查機或者灌裝機。
【文檔編號】B67B1/08GK104444981SQ201410465412
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年9月12日 優(yōu)先權日:2013年9月13日
【發(fā)明者】貝恩德·施羅爾, 羅蘭德·勞默, 海因茨·胡梅勒, 克里斯汀·斯多波, 安德魯斯·克勞斯, 奧古斯特·派特 申請人:克朗斯股份公司