(57)【要約】容器、特に飲料用びんにねじ栓を装着するためのキャップ締め手段（１）であって、トルクを駆動手段（３）からねじ栓に伝達するカップリング（５）を具備し、駆動手段は、駆動ロータおよび出力ロータ（２１）、更にトルク伝達手段（４９）を有し、このトルク伝達手段は、少なくとも１つの磁石（３１，３３，３５，３７）およびこの磁石と協働するヒステリシス材料製部材（５１）または少なくとも１つの他の磁石を有してなるキャップ締め手段が提案される。キャップ締め手段（１）は、駆動ロータ（２１）と出力ロータ（２３）の間の相対位置を検出する少なくとも１つのセンサ（９）を具備することを特徴とする。【選択図】      図１
2009506958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器、特に飲料用びんにねじ栓を装着するためのキャップ締め手段であって、トルクを駆動手段からねじ栓に伝達するカップリング（５）を具備し、前記駆動手段は、駆動ロータと、出力ロータしと、トルク伝達手段とを有し、このトルク伝達手段は、少なくとも１つの磁石およびこの磁石と協働するヒステリシス材料製部材または少なくとも１つの他の磁石を有してなるキャップ締め手段において、
前記駆動ロータ（２１）と前記出力ロータ（２３）との間の相対位置を検出する少なくとも１つのセンサ（９）を具備することを特徴とするキャップ締め手段。
【請求項２】
前記駆動ロータまたは前記出力ロータは、アウターロータ（２１）として形成されており、これに対応して、前記出力ロータまたは駆動ロータは、部分的に前記アウターロータ（２１）内に設けられたインナーロータ（２３）として形成されていることを特徴とする請求項１に記載のキャップ締め手段。
【請求項３】
前記駆動ロータおよび前記出力ロータは、ディスクとして形成されており、これらのディスクは、実質的に共軸にかつ互いに間隔をあけて、別個の軸に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のキャップ締め手段。
【請求項４】
前記駆動ロータ（２１）と前記出力ロータ（２３）との間の相対位置が、軸方向の整列および回転位置に対し検出可能であるように、少なくとも２つのセンサが設けられていることを特徴とする前記すべての請求項のいずれか１に記載のキャップ締め手段。
【請求項５】
前記少なくとも１つのセンサ（９）からのデータを処理する少なくとも１つの信号処理手段（１３）を有することを特徴とする前記すべての請求項のいずれか１に記載のキャップ締め手段。
【請求項６】
前記少なくとも１つのセンサ（９）からのデータを少なくとも１つの受信器（１７）に無線で伝送するための、少なくとも１つのデータ伝送手段、好ましくは少なくとも１つの送信器（１１）を有することを特徴とする前記すべての請求項のいずれか１に記載のキャップ締め手段。
【請求項７】
エネルギを前記キャップ締め手段に伝達することができるエネルギ伝達手段を有することを特徴とする前記すべての請求項のいずれか１に記載のキャップ締め手段。
【請求項８】
前記エネルギ伝達手段は、無接触のエネルギ伝達のためにデザインされていることを特徴とする請求項７に記載のキャップ締め手段。
【請求項９】
内部エネルギ供給手段を有することを特徴とする前記すべての請求項１ないし５のいずれか１に記載のキャップ締め手段。
【請求項１０】
前記内部エネルギ供給手段は、エネルギ発生手段、好ましくは発生器を有することを特徴とする請求項９に記載のキャップ締め手段。
【請求項１１】
バッテリおよび／またはコンデンサを有することを特徴とする請求項９または１０に記載のキャップ締め手段。
【請求項１２】
使用中止中にキャップ締めヘッドの電力消費型の要素にエネルギを供給する非常時エネルギ供給手段を有することを特徴とする前記すべての請求項のいずれか１に記載のキャップ締め手段。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのセンサ（９）は、磁界センサとして形成されていることを特徴とする前記すべての請求項のいずれか１に記載のキャップ締め手段。
【請求項１４】
前記少なくとも１つのセンサは、ストレーンケージとしてまたは光学センサとしてデザインされていることを特徴とする前記すべての請求項１ない１３のいずれか１に記載のキャップ締め手段。
【請求項１５】
前記少なくとも１つのストレーンケージまたは前記少なくとも１つの光学センサに関連して設けられている測定軸（７１）が設けられていることを特徴とする前記すべての請求項のいずれか１に記載のキャップ締め手段。
【請求項１６】
前記測定軸（７１）は、前記駆動手段（３）と前記アウターロータ（２１）との間にまたは前記インナーロータ（２３）と出力フランジ（７）との間に設けられていることを特徴とする請求項１５に記載のキャップ締め手段。
【請求項１７】
前記アウターロータ（２１）は、部分的に前記インナーロータ（２３）に係合することを特徴とする前記すべての請求項のいずれか１に記載のキャップ締め手段。
【請求項１８】
前記測定軸（７１）は、前記アウターロータ（２１）の内部に設けられていることを特徴とする請求項１５に記載のキャップ締め手段。
【請求項１９】
前記測定軸（７１）は、前記インナーロータ（２３）の内部に設けられていることを特徴とする請求項１８に記載のキャップ締め手段。
【請求項２０】
前記測定軸（７１）は、中実軸または中空軸として形成されていることを特徴とする前記請求項１５ないし１９のいずれか１に記載のキャップ締め手段。
【請求項２１】
前記中空軸の壁部は、少なくとも１つの脆弱区域（７７）、好ましくはリセスを有することを特徴とする請求項２０に記載のキャップ締め手段。
【請求項２２】
前記トルク伝達手段（４９）の前記少なくとも１つの磁石と前記ヒステリシス材料製部材との間の軸方向の相対位置を調整するための調整手段を有することを特徴とする前記すべての請求項のいずれか１に記載のキャップ締め手段。
【請求項２３】
前記調整手段は、リング（５５）を有することを特徴とする請求項２２に記載のキャップ締め手段。
【請求項２４】
前記リング（５５）は、ねじ手段（５７）によって、前記アウターロータ（２１）または前記インナーロータ（２３）に結合されていることを特徴とする求項２３に記載のキャップ締め手段。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器、特に飲料用びんにねじ栓を装着するための、請求項１の前提部分に記載のキャップ締め手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
ここに記述したタイプのキャップ締め手段、すなわち、トルクを駆動手段からねじ栓に伝達するための磁気カップリングを有するキャップ締め手段は、知られている。特に、飲料用びんとして形成された容器にねじ栓を装着する際に、最高の製品安全の保証が重要である。キャップ締め技術の分野では、キャップ締めの全工程の制御、モニタリングおよび文書化を可能にするサーボ駆動装置が用いられた。しかしながら、このような駆動装置の購入、調整および保守が非常に高いコストを要することが明らかになった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、本発明の課題は、より確かなキャップ締め工程を保証し、かくして、プロセス制御による高い製品安全を保証するために、キャップ締めの全工程を最適に制御しかつ文書化する可能性を供するキャップ締め手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題は、請求項１に記載した特徴を有し、キャップ締め手段の磁気カップリングの駆動ロータと出力ロータの間の相対位置を検出する少なくとも１つのセンサが設けられており、それ故に、キャップ締め工程に関する情報を比較的容易に得ることができることを特徴とするキャップ締め手段によって、解決される。
【０００５】
駆動ロータと出力ロータの間の相対位置が、軸方向の整列に対しおよびロータ同士の回転位置に対し検出可能であるように、少なくとも２つのセンサが設けられていることを特徴とする、キャップ締め手段の実施の形態が特に好ましい。かくして、キャップ締め工程の多くのデータが正確に検出される。
【０００６】
更に、少なくとも１つのセンサからのデータを処理する信号処理手段を有することを特徴とする、キャップ締め手段の実施の形態が好ましい。かくして、後の使用のために直接発生の箇所でデータを準備する可能性が与えられている。
【０００７】
受信器への伝送を可能にする少なくとも１つのセンサからのデータを無線で伝送するための送信器を有することを特徴とする、キャップ締め手段の実施の形態が特に好ましい。かくして、少なくとも１つのセンサから得られたデータを、無接触で、キャップ締め手段からデータ評価手段へ伝送することができる。
【０００８】
他の好ましい実施の形態では、キャップ締め手段がエネルギ伝達手段を有することが提案されている。このエネルギ伝達手段は、エネルギを、好ましくは無接触で、キャップ締め手段に伝達し、かくて、キャップ締め手段の構成部材にエネルギを供給することを可能にする。
【０００９】
キャップ締め手段へ、好ましくはキャップ締め手段のカップリングへ組み込まれている発生器を有する複数の電子素子の内部エネルギ供給手段を有することを特徴とする、キャップ締め手段の実施の形態が特に好ましい。特に、内部エネルギ供給手段がコンデンサまたはより好ましくはバッテリを有するときに、エネルギが蓄えられることが可能である。かように形成された自律的なキャップ締め手段が、キャッピングマシンとの関連で用いられるとき、評価ユニットが、既に静止状態にあり従ってカップリングの区域で回転しないキャップ締め手段を検出することができる。何故ならば、内部エネルギ供給手段からキャップ締め手段の送信器にエネルギが供給され、外部エネルギの伝達なしに信号が評価ユニットへ伝送されることが可能だからである。
【００１０】
更に、少なくとも１つのセンサが磁界センサとして形成されていることを特徴とする、キャップ締め手段の実施の形態が特に好ましい。このようなセンサは特にコンパクトな構造を可能にする。
【００１１】
キャップ締め手段の他の好ましい実施の形態では、センサが、機械的なひずみの検出のために用いられ、好ましくはストレーンケージとしてデザインされていることが提案されている。
【００１２】
キャップ締め手段の他の好ましい実施の形態では、キャップ締め手段が光学センサを有することが提案されている。このセンサは、無接触で、変形を高い解像度で検出し、従って、正確なデータを提供することが可能である。
【００１３】
他の実施の形態は、他の従属請求項から明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明を詳述する。図１に示す概略図からは、駆動手段３と、カップリング５と、出力フランジ７とを有するキャップ締め手段１が見て取れる。この出力フランジは、容器の、特に飲料用びんの種々に構成されたねじ栓を把持することができるアダプタを保持するために用いられる。しかしまた、出力フランジが、ねじ栓を容器に装着するために直接用いられるように、従って、アダプタなしにねじ栓を把持するように、出力フランジ７を形成することも考えられる。
【００１５】
キャップ締め手段１は、更に、少なくとも１つのセンサ９と、少なくとも１つの送信器１１と、最後に信号処理手段１３とを有する。
【００１６】
しかしながら、キャップ締め手段１のここに挙げたすべての要素が、通常、駆動手段３なしにキャップ締め手段１１に組み込まれていることは好ましい。キャップ締め手段は、個々の要素、センサ９と、送信器１１と、信号処理手段１３との、今日では可能な小型化に基づいて、非常にコンパクトに構成されていることが可能である。
【００１７】
キャップ締め手段１において検出されたデータは、送信器１１によって、無接触のデータ伝送区間１５を介して、データ評価手段の受信器１７に伝送される。このデータ評価手段は、制御パネルに収納されており、あるいは、ＰＣの部分であってもよい。各々のセンサに関連して、少なくとも１つの送受信ユニットを設け、更に、各々の送受信ユニットに関連して少なくとも１つのセンサを設けることができる。
【００１８】
図１から見て取れるのは、ここに図示した実施の形態では、カップリング５は、アウターロータ２１としてデザインされている駆動ロータと、インナーロータ２３としてデザインされている出力ロータとを有することである。インナーロータとアウターロータの配置は交換することができる。ここに示された実施の形態では、アウターロータ２１は、駆動軸２５を介して、駆動手段３に結合されている。キャップ締め手段１へ駆動ユニットを組み込むことも考えられる。インナーロータ２３は、ここでは、出力軸２７を介して、出力フランジ７に結合されている。
【００１９】
カップリング５は磁気カップリングとして実現されているので、アウターロータ２１に導入されるトルクは、磁気力によって、インナートルク２３へ伝達される。磁気カップリングは、ヒステリシス型カップリングとしてのみならず、同期型カップリングとしてもデザインされていてもよい。キャップ締め手段１の振動を回避するために、ヒステリシス型カップリングが設けられていることは好ましい。すなわち、飲料用びんのキャップを液密に締めるために必要な締付けトルクを得るべく磁気的なキャップ締めヘッドを使用する際に、振動が生じることが明らかになった。この現象は、特に、磁気的な同期型カップリングの場合に、生じる。同期型カップリングは、用いられた磁極数に応じて、トルクを伝達するために、磁気力を、キャップが締められる飲料用びんへ伝達する。磁気力がキャップ締め工程の間に途切れるとき、振動が生じる。特に、プラスチックのびんがＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）からなる場合、このようなキャップ締め手段を有するキャッピングマシンが不都合であることが明らかになった。このような振動を回避するために、いわゆるヒステリシス型カップリングが開発された。ヒステリシス型カップリングは、同様に、磁気的なパワーカップリングに基づいているが、ヒステリシス型カップリングが一定のキャップ締めトルクを掛け、それ故に、磁気力が途切れても、振動が生じないことを特徴とする。
【００２０】
少なくとも１つのセンサ９は、インナーロータ２３に対するアウターロータ２１の位置を検出するように、デザインされている。この場合、センサ９がアウターロータ２１に対するインナーロータ２３の軸方向の整列のみを検出することが考えられる。軸方向の整列は、ここでは、アウターロータ２１に対するインナーロータ２３の配列が、駆動軸２５または出力軸２７の方向に観察されることを意味する。
【００２１】
少なくとも１つのセンサ９は、このセンサが、アウターロータ２１に対するインナーロータ２３の回転位置を検出するように、デザインされていてもよい。
【００２２】
２つのロータ同士の軸方向の整列のみならず回転方向も検出されることが考えられていることは好ましい。
【００２３】
図1に示す概略図からは、インナーロータ２３を、少なくとも部分的に、アウターロータ２１に挿入することができることが、明らかである。
【００２４】
磁気カップリングとしてデザインされたカップリング５は、従って、トルクを、駆動手段３から出力フランジ７従ってまた容器のねじ栓に伝達する。このカップリングは、ヒステリシス型カップリングを実現するために少なくとも１つの磁石およびこの磁石と協働するヒステリシス材料製部材とを有するトルク伝達手段を具備する。この場合、少なくとも１つの磁石が、アウターロータ２１に設けられており、ヒステリシス材料製部材が、インナーロータ２３に設けられていてもよい。少なくとも１つの磁石がアウターロータの内側に設けられており、ヒステリシス材料製部材はインナーロータの外側に設けられている。ここに、インナーロータ２３の周面方向に延びているヒステリシス材料製のリングを設けることも考えられる。軸方向に見た、少なくとも１つの磁石およびヒステリシス材料製部材の長さを、伝達される力に、従って、ねじ栓に作用するトルクに適合させることができる。
【００２５】
ヒステリシス型カップリングの説明からは、少なくとも１つの磁石がアウターロータまたはインナーロータが設けられているかが、ヒステリシス型カップリングの機能にとって重要ではないことは明らかである。これに対応して、ヒステリシス材料製部材は、インナーロータまたはアウターロータに設けられている。更に、ヒステリシス材料製部材を少なくとも１つの磁石と取り替えることによって、ヒステリシス型カップリングを、同期型カップリングとしても形成することができる。
【００２６】
ヒステリシス型カップリングおよび同期型カップリングは、基本的に知られている。それ故に、両者については、これ以上、立ち入る必要はない。
【００２７】
インナーロータ２３の、アウターロータ２１に対する、軸方向の整列を調整することができる。カップリング５の好ましい実施の形態では、インナーロータ２３が、トルク伝達手段の一部分であるリングを有し、従って、少なくとも１つの磁石またはヒステリシス材料製部材、ここに述べた実施の形態では、ヒステリシスリングを有する。このリングは、軸方向に見て、インナーロータ２３に沿って移動可能である。リングが、インナーロータ２３の本体に形成された雄ねじと噛み合う雌ねじを有することは好ましい。リングの回転の際に、リングは、インナーロータの本体に対し軸方向に移動され、従って、ヒステリシスリングは、アウターロータの少なくとも１つの磁石に対しリングに沿って移動される。
【００２８】
インナーロータ２３の、すなわちここでは、インナーロータ２３のリングの、インナーロータに対しての、軸方向の移動によって、インナーロータのヒステリシスリングに対する、アウターロータに設けられた少なくとも１つの磁石の重なり合いを変化させる。それ故に、有効な、磁気的な、力の結合、およびカップリング５によって伝達可能なトルクも変化される。
【００２９】
ここでの説明からも、少なくとも１つの磁石が、インナーロータ２３の外側に設けられているか、またはこのインナーロータに関連して設けられたリングに設けられているか、あるいは、ヒステリシスリングが、アウターリング２１の内側に設けられているか、またはその逆も可能であるかが、カップリングの機能にとって重要ではないことは明らかである。
【００３０】
アウターロータ２１に対する、インナーロータ２３の、軸方向に見た位置は、少なくとも１つのセンサ９によって検出される。このセンサによって発生された信号を、信号処理手段１３によって処理することは好ましい。送信器１１は、センサ９３からの出力信号、または信号処理手段１３からの信号を、無接触で受信器１７に送信する。それ故に、再処理をデータ評価手段１９で行なうことができる。
【００３１】
駆動手段３によってトルクが生起され、カップリング５によって、出力フランジ７に伝達されるとき、ねじ栓を容器の口に装着することができる。ねじ栓が、容器の口に関連して設けられた雄ねじ上で、所定の位置に達したとき、例えば、容器の口がねじ栓の密封を達成したとき、ねじ栓と容器との間のねじ結合部で、トルクが高まる。トルクが、カップリング５内で予め調整された値を上回るとき、カップリングの、磁気的な、力の結合が失われる。それ故に、駆動ロータとして作用するアウターロータ２１が、ねじ栓の回転なしに、出力ロータとして作用するインナーロータ２３よりも更に回転することができる。カップリング５の予め調整されたトルクは、更に、一定の割合で作用している。ヒステリシス型カップリングの使用の際に振動が生じないことが、特に強調されねばならない。カップリングの機械的なロスが、熱に変換され、周囲に放出される。
【００３２】
図２は、キャップ締め手段１の実施の形態のカップリング５の1部分の概略図を示す。シリンダ側面２９によって、ここでは、アウターロータ２１の内側またはインナーロータ２１の外側が示されている。シリンダ側面２９の区域には、少なくとも１つの第１の磁石３１が設けられている。この磁石は、ここでは、シリンダ側面２９の縦軸の方向に整列された矩形によって示されている。ここでは、第２の磁石３３が、第1の磁石３１に対し、シリンダ側面２９の軸方向に見て間隔Ｌをあけて設けられている。
【００３３】
カップリング５の部分の、ここに示された実施の形態は、第３の磁石３５を有する。この磁石は、第1の磁石３１に対し、シリンダ側面２９の周方向に見て間隔をあけて設けられている。第４の磁石３７は、第３の磁石３５に対し、シリンダ側面２９の軸方向に見て間隔Ｌをあけて設けられており、周方向に見て、第２の磁石３３に対し同一の間隔を有する。第１の磁石３１と、第３の磁石３５とのおよび第２の磁石３３と、第４の磁石３７との、周方向に測定された間隔は、シリンダ側面２９の端面３９で、角度αによって示されている。
【００３４】
複数の磁石３１，３３，３５および３７の、周方向および縦方向に測定された間隔および数を、種々の使用例に、すなわち、カップリング５によって伝達されるトルクに、適合させることができる。
【００３５】
４つの磁石は、仮想の環状面４１の区域にある。シリンダ側面２９上に設けられた磁石３１，３３，３５，３７は、カップリング５の、対応の他方のロータのヒステリシス材料製部材と協働する。ヒステリシス材料製部材が、上述のように、アウターロータ２１の内側に、またはインナーロータ２３の外側にすなわち対応のリングの外側に環状に設けられていることは好ましい。環状面４１の高さの、軸方向に測定された延在は、環状に設けられたヒステリシス材料製部材の、相応に測定された高さに調節されている。アウターロータ２１の内側に向かい合っての、インナーロータ２３のリングの、軸方向の移動の際に、環状に設けられたヒステリシス材料製部材の環状面４１の重なり合いの変化、すなわち、磁力の、およびカップリング５によって伝達される所望のトルクの変化が生じることが提案されていることは好ましい。
【００３６】
環状に設けられたヒステリシス材料製部材の区域には、少なくとも１つのセンサが設けられている。このセンサは、磁石３１ないし３７の磁界に基づいて応動する。このタイプのセンサは、磁石３１，３３，３５および３７に関連して設けられた磁界での位置および磁界での変化を検出することができる。校正過程を経て、センサの、認識された位置に、トルク値が割り当てられる。少なくとも１つのセンサによって、同様に、環状のヒステリシス材料製部材に対する、少なくとも１つの磁石の、軸方向または周方向に見た位置のみが、検出されることが可能である。センサの適切な実施の形態ではおよび／または少なくとも２つのセンサの使用の際には、少なくとも１つの磁石の、環状のヒステリシス材料製部材に対する、軸方向のみならず周方向に見た相対位置を、検出することができる。
【００３７】
環状のヒステリシスリングに対する、磁石３１，３３，３５および３７を有する環状面４１の重なり合いが変化されるとき、このことは、少なくとも１つのセンサによって検出可能である。キャップ締め工程の最中に、少なくとも１つの磁石と、環状のヒステリシス材料製部材との間の相対回転が生じるとき、このことも、少なくとも１つのセンサによって検出可能である。前述のように、軸方向および周方向に見た２つの相対位置も検出することが可能である。この場合、ヒステリシス材料製部材が必ずしも環状に設けられている必要がないことを、ここで再度明確に指摘しておく。少なくとも１つの磁石によって磁力を生起するために、面を、ヒステリシス材料からなる個々の要素で構成することも考えられる。
【００３８】
図３は、キャップ締め手段１のカップリング５の第１の実施の形態の縦断面を示す。同一の部材には、同一の参照符号が付されている。従って、前記の記述を参照するよう指摘しておく。
【００３９】
図３に示したカップリング５は、駆動ロータとして用いられるアウターロータ２１と、出力ロータとして用いられるインナーロータ２３とを有する。図１に示す概略図から既に見て取れるように、アウターロータ２１は円筒シェル４３を有する。この円筒シェルは、インナーロータ２３を、軸方向に部分的に包摂している。このインナーロータは、部分的に、ここでは実際に全体的にアウターロータ２１へ押し込まれている。上述のように、カップリング５の場合に、駆動側と出力側を取り替えることができる。
【００４０】
シェル４３の内面４５には、少なくとも１つの磁石またはヒステリシス材料製部材が設けられている。これに対応して、インナーロータ２３の外面４７には、ヒステリシス材料製部材または少なくとも１つの磁石が設けられている。いずれにせよ、シェル４３およびインナーロータ２３の外面４７の区域に、上で詳述したトルク伝達手段４９が実現される。
【００４１】
以下、シェル４３の内面４５には少なくとも１つの磁石が設けられていることが、例として前提とされる。ここで、図２を参照して説明した第１の磁石３１および第２の磁石３３が、例示されていることが意図される。これらの磁石３１，３３に向かい合っているのは、ヒステリシス材料製部材５１である。ここでは、アウターロータ２１からインナーロータ２３へトルクが伝達されるように、少なくとも１つの磁石およびヒステリシス材料製部材が設けられていてなる複数の区域の、その重なり合いが明瞭に見られる。
【００４２】
トルク伝達手段４９の複数の要素の、カップリングの軸方向従って中心軸５３の方向に見た重なり合いを、変えることができるように、ヒステリシス材料製部材５１は、インナーロータ２３にしっかり結合されるのではなく、軸方向に可動に取り付けられていて、調整手段が実現化される。ここでは、既に上述したリング５５が明瞭に認められる。このリングは、ねじ手段５７によって、インナーロータ２３の本体５９に結合されている。リング５５が本体５９に対し回転されるとき、リングは、本体５９の周面６１に沿って、中心軸５３の方向従って軸方向に移動される。
【００４３】
リング５５の所望の回転後に、このリングを、固定要素によって、ここではねじ６３によって固定することができる。それ故に、誤った回転が回避される。
【００４４】
アウターロータ２１は、スリーブ状に形成されたインナーロータ２３に突入している軸受ジャーナル６５を有する。軸受ジャーナル上には、インナーロータ２３が回転自在に、軸方向にすなわち中心軸５３の方向に取り付けられているが、しっかり取り付けられてもいる。
【００４５】
インナーロータ２３の本体５９は、軸方向に見て、アウターロータ２１に対し位置固定されている。これに対し、リング５５の回転の際に、リングが、アウターロータ２１のシェル４３に対して軸方向に移動する。軸方向の相対移動によって、トルク伝達手段４９の複数の要素同士の重なり合い、従ってカップリング５によって伝達可能な最大限のトルクが変化する。
【００４６】
ここに示した実施の形態では磁界センサとして形成されている少なくとも１つのセンサによって、少なくとも磁石３１の磁界に対するセンサの位置を検出することができる。センサからの出力信号は、リング５５が回転されかつ軸方向に移動されるとき、変化する。このようなセンサは、カップリング５によって伝達可能な最大限のトルクを調整かつ事前設定するために用いられることができる。
【００４７】
ここに記述したカップリング５の使用の際に、インナーロータ２３は、ねじ栓が容器の口の区域にしっかり螺着されているまで、回転される。最大限に伝達可能なトルクの達成の際に、インナーロータ２３は、アウターロータ２１が回転し続けても、停止している。この場合、磁界センサとして形成された少なくとも１つのセンサによって、インナーロータ２３に対するアウターロータ２１の相対回転、従って、２つのロータ同士の、周方向に見た相対位置を検出することができる。
【００４８】
特別に形成された複数のセンサによって、あるいは２つの磁界センサの選択によって、軸方向のみならず周方向にも、２つのロータ同士の相対位置を検出することができる。
【００４９】
ここに図示しない駆動手段３のトルクは、左側で、アウターロータ２１に導入され、トルク伝達手段４９によってインナーロータ２３へ、従って、インナーロータの出力フランジ７へ伝達される。この出力フランジがねじ栓に係合しないとき、あるいは、ねじ栓が容器の口の区域に螺着されたばかりのとき、アウターロータ２１およびインナーロータ２３は、互いに同期的に回転する。カップリング５によって最大限に伝達可能なトルクの達成の際に、前述のように、インナーロータ２３が停止しており、他方、アウターロータ２１は回転し続ける。
【００５０】
図３に示した例では、簡略化の理由から、図１および２を参照して上述した少なくとも１つのセンサの、送信器１１のおよび信号処理手段１３の表示を省略する。
【００５１】
キャップ締め手段１、特にカップリング５に、エネルギ伝達手段を設けることができる。このエネルギ伝達手段によって、エネルギを、キャップ締め手段１またはカップリング５に伝達することができる。エネルギを複数の回転部材に伝達することができる誘導ループ、ソーラセル等が知られている。無接触のエネルギ伝達が実現されることは好ましい。エネルギは、カップリング５の複数の電気的なまたは電子的な構成部材にエネルギを供給し、およびデータ評価手段１９への無接触のデータ伝送を可能にするために、用いられる。
【００５２】
しかしまた、内部エネルギ供給手段を設けることも可能である。例えばバッテリをカップリング５に組み込むことができる。その目的は、複数の電気的なおよび／または機械的な構成部材にエネルギを供給するためであり、および、キャップ締め手段１の長時間の不使用(Lagerung)の際でも、データの、例えば、キャップ締め手段１に好ましくは明確に割り当てられている識別データの伝送を可能にするためである。
【００５３】
内部エネルギ供給手段は、発生器を形成するコイルが、一方ではアウターロータ２１におよび他方ではインナーローラ２１に設けられていることによっても、実現することが可能である。２つのロータの間に相対回転が生じるとき、アウターロータ２１が、キャップ締め工程中に、固定式のインナーロータ２３に対して回転し続けるとき、エネルギが発生される。このエネルギは、適切なエネルギ貯蔵器に、例えば、コンデンサに、好ましくはバッテリに貯蔵され、キャップ締め手段が長時間用いられなかったとしても、キャップ締め手段１の作動のために用いられる。この場合でも、外からのエネルギ供給を省略することができる。実際また、消耗したバッテリの交換も省略される。短い変換時間の間のみに、エネルギが用いられることが意図されるとき、内部エネルギ供給手段がコンデンサに充電することで十分である。
【００５４】
纏めれば、カップリング５の、ここに記載した実施の形態では、トルク伝達手段４９の複数の要素の、軸方向移動のみならず、アウターロータ２１と、リング５５従ってインナーロータ２３との間の相対回転も、リング５５によって検出することができることを書き留めねばならない。
【００５５】
図４は、キャップ締め手段のカップリング５の他の実施の形態を示す。ここでも、同一の部材には、同一の参照符号が付されている。それ故に、前記の記述を参照されたい。
【００５６】
カップリング５は、同様に、アウターロータ２１およびインナーロータ２３を有する。インナーロータは、調整手段用の上記リング５５を有する。このリングは、上述のように、トルク伝達手段４９の複数の要素を、軸方向にすなわち中心軸５３の方向に見て重ね合わせるために用いられる。
【００５７】
アウターロータ２１は、インナーロータ２３を部分的に収容し、インナーロータを、シリンダ状のシェル４３で包摂する。更に、軸受ジャーナル６５は、インナーロータ２３の内部に突入している。インナーロータは、適切な軸受によって、軸受の外側に回転自在に取り付けられている。
【００５８】
ここに示した実施の形態は、図３に示した実施の形態とは、ここには図示しない駆動手段３によってアウターロータ２１に導入されるトルクが、軸受ジャーナル６５およびシェル４３に直接には伝達されない点で、異なる。ここでは、駆動トルクが導入される相手である駆動ジャーナル６７は、一定の範囲で、軸受ジャーナル６５に対し回転自在に取り付けられている。ここでは、適切な軸受手段６９が、軸受ジャーナル６５の内部で終わる、駆動ジャーナル６７の端部と、軸受ジャーナルとの間に設けられている。駆動ジャーナル６７へ導入されるトルクは、駆動ジャーナルの端部に回転不能に取り付けられた測定軸７１へ導入される。測定軸の対向端部７３は、軸受ジャーナル６５の、駆動ジャーナル６７に離隔した端部７５に回転不能に結合されている。
【００５９】
トルクが駆動ジャーナル６７を介して測定軸７１に導入されるとき、軸受ジャーナル６５は、この軸受ジャーナルに回転不能に結合されたシェル４３と共に回転する。トルク伝達手段４９によって、インナーロータ２３は、アウターロータ２１と同期で回転する。ただし、出力フランジ７には、カップリング５によって最大限伝達可能なトルクよりも大きいカウンター・トルクが発生しない場合に限る。
【００６０】
カウンター・トルクが出力フランジ７にあるとき、測定軸７１は元へ逆転される。ここでは中空軸として形成されている測定軸７１が、脆弱になっていることは好ましい。この測定軸は、ここでは、更に、長手方向に延びている脆弱区域７７、ここでは開口部またはリセスを有する。このことは、所与のトルクの場合に、測定軸７１の両端を相対して回転させる。それ故に、測定軸７１の機械的変形はより良く検出可能であることをもたらす。
【００６１】
測定軸７１の回転は、機械的な変形を検出するセンサによって、あるいは、光学センサによって検出される。ここに示した実施の形態では、長手方向に従って中心軸５３の方向に延びている少なくとも１つの溝８１が、測定軸７１の周面７９に形成されている。環状溝を設けることも考えられる。少なくとも１つの溝８１には、少なくとも１つのストレーンケージが挿入されている。２つの向かい合っているストレーンケージが設けられていることは好ましい。
【００６２】
図４からは、測定軸７１が、軸受ジャーナル６５の内部に、従ってまたインナーローラ２３の内部に設けられていることが明らかである。従って、カップリング５は、特に長手方向に見て、非常にコンパクトに構成されている。更に、測定軸７１は、保護されるように、カップリング５の内部に設けられている。
【００６３】
結局明らかであるのは、カップリング５の駆動側および出力側を交換しおよび／またはカップリング５を、従来のカップリングのように、同一であるように、駆動側および出力側に形成することが容易に可能であることである。かくして、現存のキャッピングマシンには、ここに記載したキャップ締め手段を容易に追加装備することができる。図１を参照して説明したデータ処理手段１９を用いさえすればよい。データ伝送が、無接触で、無線データ伝送区間１５に亘ってなされるので、追加装備されたキャッピングマシンとデータ評価手段１９との間の配線は不要である。
【００６４】
無接触のデータ伝送は、電磁波によるほかに、基本的には、光学信号または音響信号によって、例えば赤外線、超音波等によって、例えばブルートゥース技術によってもなされることが可能である。
【００６５】
キャップ締め手段１が、キャップ締め手段が明確なコードを送信して、データ評価手段１９に送られたデータが、明確に割り当て可能であるように、キャップ締め手段１が形成されていることは好ましい。データ評価手段１９が適切にデザインされている場合には、複数の、例えば、３０またはそれより多いキャップ締め手段が用いられ、データ処理手段１９によって区別されることが可能である。
【００６６】
ここでは、複数のキャップ締め手段およびデータ評価手段からなる全システムが大いに可変であることが明らかである。キャップ締め手段は、センサと、信号処理手段と、送信器とを有するが、信号処理手段に関連して設けられた複数のセンサあるいは、複数の信号処理手段および複数の送信器を有することもできる。従って、センサと、信号処理手段と、送信器との数の自由な割り当てが可能である。実際また、一群のキャップ締め手段が割り当てられている複数のデータ評価手段を用いることができる。
【００６７】
ここに記載したタイプのキャップ締め手段１を使用する際には、磁界センサまたはストレーンケージ、光学センサ等として形成されている少なくとも１つのセンサによって、既に、静止状態で、すなわちカップリング５が静止している状態で、データをデータ評価手段１９に伝送することができる。何故ならば、バッテリによってであろうと、内部発生器によってであろうと、内部エネルギ供給手段によって、蓄積装置に蓄えられるエネルギが発生されかつ保たれるからである。このエネルギは、送信器１１による信号の送信を可能にする。
【００６８】
インナーロータ２３のリング５５によってトルク伝達手段４９の或る要素を軸方向に見て移動させることによって、カップリング５によって最大限に伝達可能なトルクが調整され、カップリング５の停止状態であっても応答されることができる。トルク伝達手段４９の複数の要素の異なった重なり合いを、図４を参照して説明したストレーンケージによってではなく、ここに記載した複数の磁界センサによって検出することできる。しかしまた、基本的には、これらの磁界センサを、図４を参照して説明したカップリング５にも用いることができる。このカップリングはストレーンケージを有する。
【００６９】
キャップ締め手段１が用いられるとき、図３および４を参照して説明した２つの実施の形態では、アウターロータ２１とインナーロータ２３の間の相対移動を検出し、データ評価手段１９に伝送することができる。
【００７０】
データ評価手段１９は、従って、カップリング５の調整されたトルク、すなわち、トルク伝達手段４９の複数の要素の軸方向相対位置を容易に検出することが可能である。従って、インナーロータ２３のシェル４３に対するインナーロータ２３のリング５５の位置を検出することが可能である。
【００７１】
更に、インナーロータ２３に対するアウターロータ２１の回転移動、あるいはその逆の回転移動を、複数の磁界センサによって検出することができるので、キャップ締め工程中に駆動手段３から出力フランジ７へ伝達される実際のトルクを確定することができる。
【００７２】
最後に、アウターロータ２１に対する、出力フランジ７に設けられたキャップ締めヘッドの角度位置を、容器のキャップ締めの最中に、しかしまた、既に容器へのねじ栓の装着の際に確定することが可能である。
【００７３】
ここに記述したタイプのキャップ締め手段１の場合に、実際のトルク、従って、実際に伝達されたトルク、カップリング５のロータ相互の回転角度位置を確定することができ、時間に亘って格納することができる。キャップ締めの全工程中に、多数のデータを格納しかつ文書化することが可能である。それ故に、非常に高い製品安全が調整される。
【００７４】
キャップ締め工程中に、所定の時間ウィンドウ内に、トルクを検出することができる。すなわち、高いトルク、すなわち、出力ロータに対する駆動ロータの過回転が、万一、既にキャップ締め工程の全く初めに確定されるならば、このことは、誤って傾いたねじ栓、あるいは、ねじ栓が装着されるべき相手である容器における欠陥のある雄ねじを推論する。更に、カウンター・トルクが、万一、所定の時間間隔後に、検出可能でないときには、従って、アウターロータ２１とインナーロータ２３の間の相対回転が万一確定されないときには、このことは、以下の結論を可能にする。すなわち、出力フランジ７、またはその位置に結合されたキャップ締めヘッドによって栓が把持されなかった、あるいは、キャップ締めされる容器がないか、倒されているのである。
【００７５】
データ評価手段１９から得られた結果によって、キャップ締め工程中に、機能不良を検出し、しかしまた、カップリングの故障を検出することも可能である。
【００７６】
更に、特に、複数の磁界センサの使用が、トルク検出手段４９の複数の要素の軸方向移動およびこれらの要素相互の回転移動を検出するためになされることが明らかである。
【００７７】
キャップ締め手段１および関連のカップリング５に関する記述からは、カップリングが駆動ロータおよび出力ロータを有することが明らかである。図に示した実施の形態は、インナーロータ２３を少なくとも部分的に包摂するアウターロータ２１を有するカップリング５を具備する。
【００７８】
しかしまた、カップリングは、マルチディスク・クラッチ、ディスククラッチ等として形成されていてもよい。例えば、２つのディスクを備えることができる。これらのディスクは、互いに間隔をあけて実質的に共軸に設けられており、一方のディスクは駆動ロータとして、他方のディスクは出力ロータとして用いられる。これらのディスクのうちの一方には、少なくとも１つの磁石が、他方には、ヒステリシス材料製部材または少なくとも１つの他の磁石が設けられていてもよい。少なくとも１つの磁石およびヒステリシス材料製部材が、これらのディスクの互いに向いた表面に設けられていることは好ましい。これにより、ヒステリシス材料製部材が、ディスクの表面に環状に設けられていてもよい。適切な調整装置によって、対向するディスクの少なくとも１つの磁石が、径方向に調整可能である。その目的は、ヒステリシス材料製部材と、少なくとも１つの磁石との間の重なり合いを従って伝達可能なトルクを変化させるためである。
【００７９】
当然ながら、ヒステリシス材料からなりかつディスクの表面に共軸に設けられている複数のリングも、１つのディスクに設けることができる。このとき、向かい合っているディスクには、少なくとも１つの磁石が、各々のリングに関連して設けられている。最後に、両方のディスクに、夫々少なくとも１つの磁石を設けることも考えられる。この場合、ここでも、これらのディスクの少なくとも１には、磁石を径方向に調整することができる。その目的は、伝達可能なトルクを事前設定することができるためである。
【００８０】
複数の適切なセンサによって、これらのディスク同士の間隔および／またはディスクの相対回転を検出することができる。ここでも、上述した複数の磁界センサを用いることが可能である。
【００８１】
これらのディスクは複数の軸に結合されている。それ故に、駆動トルクが一方のディスクへ導入可能であり、他方のディスクによって、駆動トルクを加えることができる。これらの軸に複数のセンサを組み込むことができるのは、駆動トルクおよび／または出力トルクを検出することができるためである。複数の脆弱区域も有することができる中空軸を用いることも考えられる。この点に関しては、図４に関する説明を参照されたい。
【００８２】
更に、説明から明らかになるのは、駆動ロータと出力ロータの間の相対位置の検出のために用いられおよび／または駆動トルクまたは出力トルクを検出する、ここに記載したセンサのほかに、他の物理的な変数、例えば、温度、駆動ロータおよび／または出力ロータの回転数、キャップ締め手段に作用する圧力、例えば、出力フランジの押圧力等を検出する複数のセンサも用いることができることである。最後に、キャップ締め手段の内部にまたは外部にあるガスの化学組成物を検出するセンサも用いることが可能である。
【００８３】
ここでも、上記センサの場合のように、必要な場合には、複数の信号処理手段を設けることができる。このような手段は、各々のまたは複数のセンサに関連して設けることが可能である。実際また、各々のセンサまたは複数のセンサに関連して、データを１つまたは複数の適切なデータ評価手段に伝送するセンサを設けることも考えられる。
【００８４】
キャップ締め手段１の実現の際には、種々の電気的なおよび／または電子的な構成部材、従って、センサ、信号処理手段、送信器等が、同一のロータに位置していること、および、これらの構成要素には、複数の回転する部材の間でエネルギ伝達を回避するように、エネルギ供給手段も設けられていることが提案されていることは、特に好都合である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】無接触のデータ伝送機能およびデータ評価機能を有するキャップ締め手段の概略図を示す。
【図２】キャップ締め手段の第１の実施の形態のカップリングの一部分の概略図を示す。
【図３】キャップ締め手段のカップリングの第１の実施の形態の縦断面図を示す。
【図４】キャップ締め手段のカップリングの第２の実施の形態の縦断面図を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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