用于生产玻璃容器的机器的固定卡盘的制作方法

本发明要求于2018年2月15日申请的德国专利申请号102018103441.5、“用于生产玻璃容器的机器的固定卡盘”的优先权，其全部内容通过引用明确地结合在本文中。

本发明总体上涉及玻璃容器、尤其是用作药物活性成分的初级包装工具(例如用作玻璃瓶(小瓶)、药筒或注射器主体)的玻璃容器的制造，并且尤其涉及一种用于机器的保持卡盘，该机器上可以配备有用于制造这种玻璃容器的玻璃管。

背景技术：

用于管或圆柱形对称工件的固定卡盘在现有技术中是众所周知的。但是，由于玻璃管仅能承受很小的径向夹紧力并且在施加过大的力时会破裂，因此对玻璃管的固定卡盘提出了特殊的要求。用于由玻璃管制造小瓶的常规热成型机中的固定卡盘还要求必须能够非常快速地打开和关闭，并且要求固定卡盘在夹紧之后能够可靠地夹紧玻璃管，而无需从外侧对固定卡盘施加力。

由同一申请人从ep0469297a2中已知一种固定卡盘，该固定卡盘具有：用于玻璃管的中央供应通道；多个可调节的夹爪，其位于供应通道的下端且围绕供应通道的开口分布，其中，夹爪与供应通道的中心线之间的间距可以调节；致动元件，其用于联合调节夹爪；齿轮机构，其将可调节的夹爪联接到致动元件；以及引导件，以便相对于供应通道的中心线垂直地、径向向内引导夹爪的调节运动。由于这种构造，在夹紧玻璃管时，夹爪不会纵向运动，因此可以夹住玻璃管，使其在纵向上不发生移位。因此，可以安全、集中地夹住玻璃管。

为此，提供了一种强制引导装置，该强制引导装置由压力套筒中的开槽引导构件和在该开槽引导构件中被引导并且布置在每个夹爪上的托架形成。强制引导装置相对于供应通道的纵轴以恒定角度延伸。但是，在这种情况下，夹住不同外径的玻璃管时的夹紧作用力始终是恒定的。

在de102008058211a1中公开了另一种固定卡盘。在该固定卡盘中，沿着引导件引导夹爪，该引导件以相对于中心线且朝向供应通道下端的开口倾斜的方式延伸。因此，玻璃管的夹持可能在纵向方向上发生位移，这可能对可达到的玻璃管的定位精度水平产生不利影响。

例如从cn103073177a中已知另一种用于在高温下进一步处理玻璃管的固定卡盘。但是，在这种情况下，没有设置中央供应通道。取而代之的是，设置了两个带有v形槽的夹爪，通过偏心致动元件调节这些夹爪。这种布置不适合在需要快速打开和关闭夹爪的高循环率的机器中制造玻璃瓶(小瓶)、药筒或注射器主体。

jp2001019451a1公开了一种用于夹紧玻璃棒的装置，该装置在重拉伸工艺中用于再次拉伸玻璃棒，该玻璃棒由于夹紧而不会发生弯曲。在这种情况下，在加热炉的上方和下方依次夹紧玻璃棒，以便重新加热玻璃棒。为了防止第二次夹紧操作中的位置变化，在第一阶段中，在没有施加较大力的情况下使夹爪抵靠挡块运动，然后在第二阶段中，肘形杠杆元件随后以较大的作用力运动。然而，肘形杠杆元件不用于传递联接元件意义上的运动。

因此，针对用作药物活性成分的初级包装工具的玻璃容器的产品质量的要求进一步提高，还存在进一步改进的空间。

技术实现要素：

本发明的总体目的是提供一种用于机器的改进的固定卡盘，该机器可以配备有用于制造玻璃容器的玻璃管，通过该固定卡盘可以以简单的方式可靠地固定大范围的直径的玻璃管。

该目的通过根据权利要求1所述的固定卡盘得以实现。其他有利的实施方式在参阅从属权利要求时给出。

根据本发明，提供了一种用于机器的固定卡盘，该机器可以配备有用于制造玻璃容器、特别是用于制造玻璃瓶(小瓶)、药筒或注射器主体的玻璃管，该固定卡盘具有：用于玻璃管的中央供应通道；多个可调节的夹爪，其位于供应通道的下端并且围绕供应通道的开口分布，并且夹爪与供应通道的中心线之间的间距可以调节；致动元件，其用于调节夹爪；联接元件或齿轮机构，其将可调节的夹爪联接到致动元件；以及引导件，以便相对于供应通道的中心线垂直地、精确地径向向内引导夹爪的调节运动。

根据本发明，联接元件或齿轮机构具有杠杆或者由杠杆形成，所述杠杆分别以铰接的方式连接至致动元件和相关的夹爪。杠杆及其支腿长度提供了参数，借助该参数，可以对大范围的直径的玻璃管以合适的方式调节固定卡盘的夹紧力的特征线。同时，无需更换夹爪即可将固定卡盘用于大范围的直径的玻璃管。特别地，爪套件可以覆盖的玻璃管的直径范围适合于制造用于药物活性成分的所有市售初级包装工具，特别是可以覆盖外径为6mm至32mm的玻璃管。

根据大范围的管径调节保持力，便可以可靠地防止玻璃管破裂或玻璃管损坏和滑动。由于夹爪是精确径向向内调节的，没有任何轴向偏移，因此在打开和关闭固定卡盘时，玻璃管不会产生轴向偏移。因此，也可以非常快速地打开和关闭根据本发明的固定卡盘。

根据另一个实施方式，致动元件借助于弹簧弹性地预紧在固定卡盘的基部构件上，其中，随着夹爪的开口宽度减小，联接元件或齿轮机构连续地减小了夹爪的径向作用夹紧力与弹簧的弹性回复力之间的比例。因此，固定卡盘的特别有利的特性线是可能的，因为外径较小的玻璃管通常具有较低的机械稳定性和抗断裂性，因此其所需要的夹紧力相对较小；同时，具有较大外径的玻璃管具有较高的机械稳定性和抗断裂性，因此其所允许的夹紧力也较大，而较大的夹紧力也是较重的玻璃管所需的。通过由杠杆形成的肘形杠杆的适当构造，根据本发明的固定卡盘可以以简单的方式适应于这些关系。为此，特别是杠杆的支腿长度、由支腿限定的角度和杠杆的旋转轴的位置可用作参数。

在这种情况下，联接元件用作齿轮机构，该齿轮机构用于将致动元件的调节力(优选地，平行于供应通道的纵轴定向该调节力)转换为所有夹爪的适当平移且精确地径向向内定向的调节力，为此可以径向向内同步调节夹爪。在这种情况下，该平移优选地以如下方式调节：相对较小的玻璃管直径的主要夹紧力相对较小，较大的玻璃管直径的夹紧力逐渐增加，其中，在调节力的特征线中优选不存在不连续的点或转折点。

根据另一个实施方式，弹簧围绕固定卡盘的基部构件同心地布置，并支撑在致动元件的凸缘部上和固定卡盘的基部构件的凸缘部上。这使得具有相对较少功能部件的固定卡盘的结构特别节省空间。为了调节弹性力，在这种情况下，可以例如通过旋转螺母或调节固定卡盘的基部构件上的凸缘部来调节两个凸缘部之间的间隔。

根据另一个实施方式，杠杆被构造为具有第一支腿和第二支腿的角形杠杆，其中，其中第一支腿以铰接的方式连接到致动元件，第二支腿以铰接的方式连接至相关的夹爪。由此实现的肘形杠杆原理以特别简单的方式能够在较大的范围内使夹紧力和调节路径适应玻璃管的外径。

根据另一个实施方式，当将夹爪径向向内调节几乎到中心线时，第一支腿基本上垂直于中心线延伸，其中，当夹爪被最大程度地打开时，第一支腿相对于供应通道的下端以锐角倾斜的方式延伸。在夹爪的调节运动结束时，也就是说，当夹爪调节为相对靠近致动通道的中心线时，当调节角形杠杆时，因此可通过比较小的调节路径来调节夹爪。这对应于较小的玻璃管直径的范围。相反，对于较大的玻璃管直径，在调节角形杠杆时，在相对较大的调节路径上调节夹爪，然而，由于外径较大的玻璃管具有较高的机械稳定性和耐断裂性，因此，这可能会相应地产生更大的夹紧力。

根据另一个实施方式，当将销设置在每个第一支腿的前端处时，可以有利地实现简单的构造，该销在致动元件的凹槽中被可滑移地引导，当将销设置在每个第二支腿的前端处时，该销在相关的夹爪的凹槽中被可滑移地引导。

根据另一个实施方式，致动元件中的凹槽垂直于致动元件的中心线延伸。对于开口宽度较大的夹爪来说，在这种情况下，优选地，角形杠杆的第一支腿相对于供应通道的中心线以锐角倾斜的方式延伸，并且在供应通道的下端沿开口的方向延伸，因为在调节致动元件的情况下，能够实现较大的调节路径。相反，对于开口宽度较小的夹爪来说，优选地，角形杠杆的第一支腿基本上垂直于供应通道的中心线水平地延伸，因为在调节致动元件的情况下仅能够实现相对较小的调节路径。

根据另一个实施方式，相关的夹爪的凹槽平行于致动元件的中心线延伸。因此，当调节相应的夹爪时，滑动销在该凹槽中的滑移仅产生很小的倾斜力。

根据另一个实施方式，在引导臂的致动元件中形成凹槽，该引导臂从致动元件径向向外突出，由此，滑动销在角形杠杆的第一支腿的前端处的位置可以有利地径向向外移位。

根据另一个实施方式，杠杆的旋转轴被支撑在引导块上，该引导块被设置成固定到致动元件的下端，特别是在围绕或直接形成供应通道的可旋转运动的支撑轴的下端处。因此，当调节固定卡盘时，杠杆的旋转轴与供应通道的中心线的间距不会改变，这使得能够更精确地夹紧玻璃管。

根据另一个实施方式，致动元件中形成有凹槽的部分被构造成旋转对称的构件，其中，在该凹槽中在杠杆的第一支腿的前端处可滑移地引导所述销，其中，通过转动致动元件进行机械加工操作来形成上述凹槽。因此，在该部分中可能存在公差，这对于更精确地符合的杠杆的调节而言是至关重要的，从而可以以更加精确的方式调节作为整体的杠杆。这是因为已经发现，可以通过自动旋转致动元件进行这种凹槽的机械生产操作来确保公差具有高精度水平，并且可以精确地调节所有杠杆。

根据另一个实施方式，引导件在引导块的下端处形成为圆柱形或多边形的引导套筒，其中，以圆柱形或多边形的方式构造夹爪以对应于圆柱形或多边形的引导套筒，并在圆柱形或多边形的引导套筒中滑移地引导夹爪。在这种情况下，特别优选的是圆柱形的横截面形状，其可以通过旋转工件进行简单的机械加工操作以划算且精确的方式来制造。

根据另一个明确地被认为是本发明的独立方面且可以被独立地要求保护的实施方式，本发明还提出了与每个固定卡盘相关联的是驱动马达，该驱动马达被直接布置在围绕供应通道的轴上，以便旋转上面设置有固定卡盘的轴。因此，热成型机的固定卡盘的加速甚至可以更快，这使得根据本发明的热成型机的循环率非常高。

附图说明

下面将通过示例的方式并参考附图来描述本发明，从附图中可以得出预期要实现的其他特征、优点和目的。其中：

图1是根据本发明的固定卡盘的示意图，其中示出了优选的杠杆比；

图2a和图2b是夹爪区域的剖视图，以及在夹紧外径较小的玻璃管时根据图1的固定卡盘的示意图；

图2c和图2d是夹爪区域的剖视图，以及在夹爪的开口宽度较大的位置的根据图1的固定卡盘的示意图；

图3是根据本发明的固定卡盘的示意性纵向截面图；

图4a和图4b是在夹爪的开口宽度相对较大的位置和夹爪的开口宽度相对较小的位置的根据图3的固定卡盘的下部的示意性纵向截面图；以及

图5示出了根据本发明的固定卡盘针对不同的弹簧预紧力的典型特征线。

在附图中，相同的附图标记指代相同的或具有基本相同效果的元件或元件组。

具体实施方式

首先，将参照图3描述根据本发明的固定卡盘的总体构造。

固定卡盘50布置在玻璃加工机(未示出)中，例如，布置在旋转板的接收构件中。固定卡盘50包括基部构件51，通常以旋转对称的方式来构造该基部构件，并且在该基部构件中形成有供应通道52，该供应通道52在纵向方向上延伸用于待被固定的玻璃管9，并且延伸到引导块2，在引导块2中，用于以摩擦接合的方式容纳并引导固定玻璃管(未示出)的夹爪4。在基部构件51的上端，设置有驱动马达以移动固定卡盘，从而以围绕供应通道52的纵向轴线快速旋转运动的方式热成型所固定的玻璃管。更具体地，驱动马达57被容纳在马达壳体56中，该马达壳体56直接布置在基部构件51的外侧上，特别是布置在轴上。在实际应用中，马达壳体56借助于固定凸缘58等被直接固定到热成型装置(未示出)的旋转环上。轴承59、60被设置在驱动马达57与基部构件51或轴之间，使得基部构件51或轴直接通过驱动马达57的旋转运动而移动。由于移动的物体的质量小，因此可以快速加速旋转运动并再次制动，这使得根据本发明的热成型装置的循环率非常高。

在被设置成固定在供应通道52或基部构件51的下端的引导块的上方，布置有致动元件1，总体上以旋转对称的方式构造该致动元件1，并且可在基部构件51上沿致动方向b调节该致动元件1。如双向箭头所示，致动方向b平行于供应通道52的纵轴或中心线。

如图4a和图4b所示，致动元件1包括圆柱形构造的上套筒10和下套筒11。在上套筒10和下套筒11之间形成有径向突出的凸缘12。弹簧54的下端被支撑在该径向突出的凸缘12上，该弹簧的另一端被支撑在基部构件51上的弹簧挡块53上，以便将致动元件1弹性地预紧在基部构件51上。如果需要，可以根据产品来调节弹簧54的弹性力，例如，使用螺母并通过轴向调节基部构件51上的弹簧挡块53来调节弹簧54的弹性力。总体上以圆柱形方式构造引导块20。

将至少两个夹爪4布置在引导块20的下端，彼此成等角度间隔。优选地，设置至少三个夹爪4，以便以均匀的方式至少在三个点状区域处夹紧玻璃管。

以可滑移的方式将夹爪4支撑在引导块下端的相应构造的引导套筒21中。引导套筒21以这样的方式定向：即，调节夹爪4，以便精确地径向向内朝着供应通道的中心线55引导夹爪4。根据本发明，在夹爪4的径向调节期间，没有发生轴向位移。通过启动致动元件1来同步地调节夹爪4。为了均匀地夹紧玻璃管，应确保所有的夹爪4的长度相同。

为了精确地引导夹爪4，夹爪4具有圆柱形的横截面，并且在引导块20的相应构造的圆柱形引导套筒21中引导夹爪4。这样的好处是，可以通过机械车削操作来精确地制造夹爪4，并且还可以精确地钻削或铣削引导套筒21。然而，原则上，夹爪4也可以具有其他形状的横截面，特别是可以具有多边形的横截面。

引导套筒21精确地以水平的方式延伸，也就是说，垂直于供应通道的中心线55延伸，因此，在调节期间，精确水平地、径向向内引导夹爪4并且没有任何轴向偏移，以通过摩擦接合的方式保持玻璃管而无纵向移位。通过精确地径向向内引导夹爪4，当夹紧玻璃管时，不会产生破坏性的轴向偏移。

夹爪4通过相关的杠杆3以铰接的方式连接至致动元件1。更具体地，在杠杆2的第一支腿30的前端处设置有滑动销33，该滑动销33被可滑移地支撑在引导槽14中，其中，在致动元件1的下端处的引导臂13内形成了引导槽14。此外，在杠杆3的第二支腿31的前端处设置有滑动销34，在引导槽21中滑移地引导该滑动销34，该引导槽21形成在相应的夹爪4内。

通过借助于外力在弹簧54的方向上压紧夹紧环凸缘12，可以克服弹簧54的预紧力。然后，致动元件1在基部构件51上沿向上的方向滑动并且同时承载三个杠杆3。杠杆3通过滑动销34连接至引导块20。又可滑移地在致动元件1中引导引导块20。杠杆3围绕引导块20旋转。因此，调节旋转轴承和夹爪4，以便调节夹爪4的开口宽度。

为了补偿线性运动和旋转运动之间的纵向差异，部件(致动元件1和夹爪4)设有引导槽，有利地，该引导槽构造为细长孔。这些引导槽或细长孔的定向取决于是否必须阻挡或不存在径向或轴向运动分量。

优选地，引导槽14精确地沿着水平方向、垂直于供应通道的中心线55在引导臂13中延伸。此外，引导槽41优选以精确垂直的方式平行于供应通道的中心线55在相应的夹爪4中延伸。然而，原则上，引导槽14、41的其他定向也是可行的，因为在任何情况下，由于引导套筒21的定向，都确保了夹爪4的精确的水平调节运动。然而，图4a和图4b中所示的引导槽14、41的定向使得能够以相对省力的方式对夹爪4进行调节。

杠杆3的旋转轴32被支撑在引导块20中，由于引导块20固定布置在供应通道的下端，且该位置存在径向对称力，因此引导块20通常支撑旋转轴32使其与供应通道的中心线55保持恒定间隔。如图3所示，旋转轴32可以被支撑在引导块20的孔中。

然而，为了实现更精确地固定杠杆3的位置及其围绕旋转轴32的枢转运动，优选地，引导槽14被构造成通过致动元件1的机械旋转来引导滑动销30。这是因为，通过致动元件1的机械旋转，可以确保制造的所有的引导槽公差很小，并且，所有的引导槽可以精确地径向向内或向外引导滑动销30。杠杆3的滑动销30、31可以构造为圆柱形的固定销，以固定的方式通过相关的引导槽14、41中的固定环引导该圆柱形的固定销。

从图4a和图4b中可以看出，杠杆3被构造为角形杠杆，其中，杠杆3的两个支腿30、31共同限定出角度，有利地，该角度在45°至135°之间的范围、并且优选地在60°至120°之间的范围、甚至更优选地为90°、或者与90°仅差几度。

杠杆3使得根据肘形杠杆原理的致动元件1在致动方向b上的调节能够有利地传递为夹爪4在水平方向上(垂直于供应通道的中心线)的调节。肘形杠杆原理的特定特征涉及在能够连续移位的运动期间施加到合力上的力或初级行程与次级行程的力的平移比。根据本发明，这使得夹爪4在其调节期间首先能够快速移动并且以较大的行程朝向玻璃管移动，在中央区域中的夹爪3能够以中等速度和中等行程朝向玻璃管移动，而用于较小玻璃管直径的夹爪4最终能够以低速和非常小的行程朝向玻璃管移动。

这对应于上述区域中的主要夹紧力：对于较大的玻璃管外径，由夹爪4产生的夹紧力比较大；对于中等尺寸的玻璃管外径，由夹爪4产生的夹紧力为中等大小；对于较小的玻璃管外径，由夹爪4产生的夹紧力较小。因此，在大的直径范围内，主要的夹紧力可以以最佳的方式与玻璃管的稳定性适配，因为较大直径的玻璃管具有较高的稳定性，而较小直径的玻璃管具有较低的稳定性。

如图4a和图4b所示，在较大的玻璃管直径范围内(图4a)杠杆3以这样的方式定向：第一支腿30相对于供应通道的下端以锐角倾斜的方式延伸，而杠杆3则在相对较小的玻璃管直径范围内(图4b)定向，以使第一支腿30基本上垂直于中心线55延伸。同时，在较大的玻璃管直径范围内(图4a)，位于第一支腿30的前端处的滑动销23布置在引导槽14内相对较远的位置处，而在引导槽41的上部或中央区域中第二腿31的前端处的滑动销34则布置在夹爪4中；同时在相对较小的玻璃管直径范围内(图4b)，第一支腿30的前端处的滑动销23位于引导槽14内朝外相对较远的位置处，而在引导槽41的下部区域中的第二支腿31的前端处的滑动销34则位于夹爪4中。通过这种方式，利用固定卡盘，可以覆盖很大范围的玻璃管直径。理想地，通过这样的方式选择杠杆比：即，用于制造药物活性成分的初级包装工具、特别是玻璃瓶(小瓶)、药筒或注射器主体的所有常规玻璃管的直径(特别是约6毫米到32毫米之间的范围)均被覆盖。

图1示出了根据本发明的固定卡盘的优选杠杆比的示意图：其中，列出了以下变量：

k:弹簧常数

s0:弹簧预紧力

s1:弹簧路径

a1:第一支腿30的支腿长度

a2:第二支腿31的支腿长度

夹紧力与弹簧路径s的关联性：

对于相同的支腿长度的优选情况，此关联性可以简化为a1＝a2：

此外，同样适用于支腿长度相同的优选情况：

因此，通过适当地选择支腿长度，可以根据本发明以适当的方式对不同范围的玻璃管直径调节力比。

对于肘形杠杆的优选实施方式，图2a至图2d组合了在夹紧期间夹爪的相对较小和相对较大的开口宽度的角度比和几何形状。

图5示出了根据本发明的针对不同弹簧预紧力的固定卡盘的典型特征线。可以看出，较小的玻璃管直径的主要夹紧力相对较小，较大的玻璃管直径的夹紧力连续增大，优选在特征线上看不到不连续点或转折点。

如本领域技术人员将容易看到的那样，根据本发明的固定卡盘还可以用于制造其他类型的玻璃容器，这些玻璃容器是由玻璃管(特别是通常用于制造玻璃包装工具)通过热成型制成的，其尺寸也比通常用于存储药物活性成分的容器的尺寸大。

附图标记列表

1致动元件

2引导块

3角形杠杆

4夹爪

9玻璃管

10上套筒

11下套筒

12凸缘

13引导臂

14引导槽

15孔

20引导块

21引导套筒

25固定槽

30第一杠杆臂

31第二杠杆臂

32旋转轴

33第一滑动销

34第二滑动销

40夹爪气缸

41引导槽

50固定卡盘

51基部构件

52供应通道

53弹簧挡块

54夹紧弹簧

55中心线

56马达壳体

57驱动马达

58固定凸缘

59轴承

60轴承

b致动方向