DE102006019518A1

DE102006019518A1 - Containers filling device e.g. for filling mechanism, has filling mechanism which by way of filling needle provides liquid to container which can be filled

Info

Publication number: DE102006019518A1
Application number: DE102006019518A
Authority: DE
Inventors: Frank Müller; Ulrich Krauss
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Syntegon Technology GmbH
Priority date: 2005-07-15
Filing date: 2006-04-27
Publication date: 2007-01-18

Abstract

The device has a filling mechanism (12), which by way of a filling needle (14) provides a liquid to a container (20) which can be filled. The filling needle is used for complete filling of the container with a sensor (18) monitoring the level of supplied liquid. The filling mechanism provides an output signal which is a function of the sensor facility. A driver (16) is provided which induces the filling needle during the filling procedure. An independent claim is included for a method for filling containers.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung und einem Verfahren zum Befüllen von Behältnissen nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche. Aus der DE 43 06 120 C1 ist bereits ein Getränkefüller für durchsichtige Behältnisse bekannt. Es sind Einrichtungen vorgesehen zur Messung des Füllpegels in den Behältern im Bereich des Füllstopps durch Einblick von außen und zur Abgabe von Schließsignalen an die Steuerorgane bei Erreichen eines Stopppegels, der unter Berücksichtigung eines eventuellen Nachlaufes zu dem gewünschten Sollpegel führt. Erfindungsgemäß ist hierzu eine Video-Kamera vorgesehen.The invention relates to a device and a method for filling containers according to the preamble of the independent claims. From the DE 43 06 120 C1 is already a beverage filler for transparent containers known. Means are provided for measuring the level of fill in the containers in the area of the fill stop by external inspection and for delivering closure signals to the controllers upon reaching a stop level which, taking account of eventual castering, leads to the desired target level. According to the invention, a video camera is provided for this purpose.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Füllvorgang hinsichtlich Schnelligkeit, aber auch Genauigkeit zu optimieren. Diese Aufgabe ist durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.It The object of the present invention is to provide the filling process in terms of speed, but also to optimize accuracy. This task is through the Characteristics of the independent claims solved.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren zum Befüllen von Behältnissen gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass eine schnelle Befüllung der Behältnisse in einem Schritt vorgenommen werden kann. Der Füllvorgang erfolgt relativ blasenfrei und sehr ruhig. Einerseits lässt sich dadurch die Geschwindigkeit optimieren, andererseits wird ein Überlaufen des zu befüllenden Behältnisses vermieden. Insbesondere kann ein Füllverfahren in zwei Schritten, bestehend aus einer oder mehrerer Vorfüllungen und einer in einer anderen Füllvorrichtung vorzunehmenden Vollfüllung, vermieden werden. Somit kann im Vergleich zu diesem Verfahren eine Füllstation wegfallen. Hierbei wird ebenfalls die Maschinenlänge reduziert. Zudem muss nur eine Füllstation in einen produktionsfertigen Zustand versetzt werden, einschließlich der Sterilisation von Teilen, Montage und Handling. Dadurch, dass nicht auf einen vorhandenen Füllspiegel gefüllt wird, erfolgen weder Blaseneintrag, Spritzen noch Verwirbelungen. Dadurch erhöht sich die Produktionssicherheit, und der Ausschuss wird verringert.The inventive device and the method according to the invention for filling of containers according to the characteristics of independent claims In contrast, the advantage of a fast filling of the containers can be made in one step. The filling process is relatively free of bubbles and very quiet. On the one hand leaves thereby optimizing the speed, on the other hand is an overflow of the container to be filled avoided. In particular, a filling process in two steps, consisting of one or more prefills and one in one other filling device to be completed, be avoided. Thus, in comparison to this method a filling station eliminated. This also reduces the machine length. In addition, only one has to filling station be put into a production ready state, including the Sterilization of parts, assembly and handling. By doing that, not up an existing filling level filled is done, carried out neither bladder entry, spraying or turbulence. This increases production safety and rejects are reduced.

Weitere zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.Further appropriate training arise from other dependent Claims and from the description.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben.One embodiment The invention is illustrated in the drawing and will be described below described in more detail.

Es zeigen die 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Befüllen von Behältnissen,It show the 1 a schematic representation of the device for filling containers according to the invention,

die 2 den genaueren Aufbau der Sensorvorrichtung sowiethe 2 the more accurate construction of the sensor device as well

3 ein Zeit-Weg-Diagramm der in vertikaler Richtung verfahrenen Füllnadel. 3 a time-distance diagram of the vertically traversed filling needle.

Beschreibung des Ausführungsbeispielsdescription of the embodiment

Eine Steuerung 10 steuert eine Fülleinrichtung 12 an, die abhängig von dem Ausgangssignal der Steuerung 10 Flüssigkeit über eine Füllnadel 14 an ein zu befüllendes Behältnis 20 abgibt. Die Füllnadel 14 lässt sich von einer Antriebsvorrichtung 16 vertikal in das Behältnis 20 ein- und ausfahren. Eine Sensoreinrichtung 18 überwacht die Füllung 22 des Behältnisses 20 und gibt bei Erreichen eines bestimmten Füllstandes ein Signal an die Steuerung 10 ab.A controller 10 controls a filling device 12 depending on the output signal of the controller 10 Liquid via a filling needle 14 to a container to be filled 20 emits. The filling needle 14 can be from a drive device 16 vertically in the container 20 move in and out. A sensor device 18 monitors the filling 22 of the container 20 and gives a signal to the controller when reaching a certain level 10 from.

In 2 ist die Sensoreinrichtung 18 in Draufsicht auf das Behältnis 20 dargestellt. Eine Laserstrahlquelle 28 gibt einen Laserstrahl auf das durchsichtige Behältnis 20, vorzugsweise am Hals des Behältnisses 20, in der Weise ab, dass es das Innere des Behältnisses 20 durchstrahlt und auf der anderen Seite auf zumindest einen der beiden Detektoren 30 auftrifft. Befindet sich noch keine Flüssigkeit auf der von der Laserstrahlquelle 28 abgetasteten Füllhöhe, so wird der Laserstrahl aufgrund des Übergangs Glas in Luft und umgekehrt nach rechts abgelenkt und trifft auf den Detektor 30a. Es liegt ein so genanntes „Leer-Signal" vor. Befindet sich jedoch die Flüssigkeit in Höhe des Laserstrahls, wird dieser wegen der Brechung des Laserstrahls beim Übergang von Glas in Flüssigkeit nach links abgelenkt und trifft auf den linken Detektor 30b auf. Es liegt ein so genanntes „Voll-Signal" vor. Empfängt dieser Detektor eine bestimmte Strahlung, so wird dies der Steuerung 10 zurückgemeldet. Die Steuerung 10 kann die Fülleinrichtung 12 in Abhängigkeit von der Sensoreinrichtung 18 im Sinne eines Stoppens ansteuern, wobei der Stoppzeitpunkt so bemessen ist, dass die zwischen Stellorgan und Füllnadel befindliche Flüssigkeit noch zur kompletten Füllung des Behältnisses 20 ausreicht.In 2 is the sensor device 18 in plan view of the container 20 shown. A laser beam source 28 puts a laser beam on the transparent container 20 , preferably on the neck of the container 20 in the way that it is the inside of the container 20 irradiated and on the other side on at least one of the two detectors 30 incident. There is still no liquid on the of the laser beam source 28 sampled filling level, so the laser beam is deflected due to the transition glass in air and vice versa to the right and hits the detector 30a , There is a so-called "blank signal", but if the liquid is at the level of the laser beam, it is deflected to the left because of the refraction of the laser beam as it passes from glass to liquid and strikes the left detector 30b on. There is a so-called "full signal." When this detector receives a certain amount of radiation, it becomes the controller 10 returned. The control 10 can the filling device 12 depending on the sensor device 18 trigger in the sense of a stop, wherein the stop time is dimensioned so that the liquid located between the actuator and filling needle nor to the complete filling of the container 20 sufficient.

In 3 ist ein Zeit-Weg-Diagramm der Füllnadel 14 dargestellt. Nach oben ist die Position x der Füllnadel 14 aufgetragen. Die Füllnadel 14 befindet sich über dem Behältnis 20 und wird von der Ruheposition V003 mit konstanter Geschwindigkeit in das Behältnis 20 gebracht. Dies kann beispielsweise über eine Zeitsteuerung erfolgen, sodass die Füllnadel 14 für die Dauer V004 mit konstanter Geschwindigkeit in das Behältnis 20 eingeführt wird. Die Füllnadel 14 verharrt während des Füllstarts (V010) insgesamt für die Zeit V006 in der unteren Position. Nach Ablauf dieser Zeitspanne V006 wird die Füllnadel 14 mit konstanter Geschwindigkeit aus dem Behältnis 20 heraus verfahren. Sie verharrt in Ruhe bei der Position V008 für eine Zeitspanne V015. Die Position V008 ist so gewählt, dass sich die Füllnadel 14 schon außerhalb des Behältnisses 20 befindet, um so noch die Vollfüllung des Behältnisses 20 zu erreichen. Dies lässt sich der Füllzeit V11 entnehmen. Erkennt nun die Sensoreinrichtung 18 das Erreichen des gewünschten Füllpegels, so wird die Fülleinrichtung 12 im Sinne eines Stoppens angesteuert. Obwohl der Füllvorgang bereits abgeschlossen ist, wartet jedoch die Füllnadel 14 bis zum Ablauf der Zeitspanne V015 in der Position V008 und fährt erst danach mit konstanter Geschwindigkeit für die Zeitspanne V016 wieder in die Warteposition V005. Das Warten in der Position V0008 hat den Sinn, dass sich beim Abschalten des Füllventils alle Nadeln 14 in der gleichen Position über dem Behältnis 20 befinden. Die abgeschnittene Flüssigkeitssäule, die in das Behältnis „fällt" ist somit für alle Füllstellen gleich groß (gleichmäßige Vollfüllung mehrerer Behältnisse). Nun kann sich ein neuer Füllvorgang anschließen.In 3 is a time-distance diagram of the filling needle 14 shown. Upwards is the position x of the filling needle 14 applied. The filling needle 14 is located above the container 20 and enters the container from steady state V003 rest position 20 brought. This can be done for example via a time control, so that the Füllna del 14 for the duration V004 at constant speed into the container 20 is introduced. The filling needle 14 remains during the fill start (V010) in total for the time V006 in the lower position. After this period V006 the filling needle 14 out of the container at a constant speed 20 move out. It remains idle at position V008 for a period of time V015. The position V008 is chosen so that the filling needle 14 already outside the container 20 so as to still complete the container 20 to reach. This can be taken from the filling time V11. Now recognize the sensor device 18 reaching the desired fill level, then the filling device 12 triggered in the sense of stopping. Although the filling process has already been completed, however, the filling needle is waiting 14 until the expiration of the period V015 in the position V008 and only then moves at a constant speed for the period V016 again in the waiting position V005. Waiting in position V0008 has the meaning that when switching off the filling valve all needles 14 in the same position above the container 20 are located. The cut-off column of liquid that "falls" into the container is therefore the same size for all filling stations (even full filling of several containers). Now a new filling process can follow.

Die Fülleinrichtung 12 steuert die Zufuhr der Flüssigkeit aus einem nicht dargestellten Vorratsbehälter. Die Flüssigkeitszufuhr könnte beispielsweise durch eine Pumpe realisiert werden. Um eine Veränderung des Volumenstroms zu erreichen, würde bei einer Pumpe die Kolbenbewegung entsprechend modifiziert. Die Zufuhr der Flüssigkeit könnte auch über ein Schlauchquetschventil realisiert werden. Eine Beeinflussung des zuzuführenden Volumenstroms erfolgt dann über die Querschnittsänderung des Schlauchquetschventils. Es gibt nun unterschiedliche Möglichkeiten, das Behältnis 20 in nur einem Schritt zu befüllen. So könnte das Behältnis 20 mit einem relativ hohen Volumenstrom bis zu einer bestimmten Grenze, beispielsweise 90 % der Vollfüllmenge, befüllt werden. Ab dieser Grenze wird der Volumenstrom der Fülleinrichtung reduziert und beim Erkennen des Füllspiegels die Füllung gestoppt. Die definierte Nachlaufmenge nach dem Abschalten der Füllung in Verbindung mit einer definierten Position aller Füllnadeln beim Abschalten des Füllventils, sorgt für die komplette und gleichmäßige Befüllung des Behältnisses 20. Das Umschalten von hohem Volumenstrom auf geringeren Volumenstrom könnte beispielsweise zeitabhängig von der Steuerung 10 vorgenommen werden. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann das Behältnis 20 mit einem relativ hohen Volumenstrom bis zur Erkennung des Füllpegels befüllt werden. Das Abschalten des Füllpegels erfolgt dann so schnell, dass die daraus resultierende Nachlaufmenge im optimalen Bereich geregelt werden kann.The filling device 12 controls the supply of liquid from a reservoir, not shown. The liquid supply could be realized for example by a pump. In order to achieve a change in the volume flow, the piston movement would be modified in a pump accordingly. The supply of liquid could also be realized via a pinch valve. An influencing of the volume flow to be supplied then takes place via the change in cross section of the pinch valve. There are now different options, the container 20 to fill in just one step. So could the container 20 be filled with a relatively high flow rate up to a certain limit, for example, 90% of the full capacity. From this limit, the volume flow of the filling device is reduced and the fill is stopped when detecting the filling level. The defined follow-up amount after switching off the filling in connection with a defined position of all filling needles when switching off the filling valve, ensures the complete and uniform filling of the container 20 , For example, switching from high flow to lower flow might be time dependent on the controller 10 be made. In an alternative embodiment, the container 20 be filled with a relatively high volume flow to the detection of the filling level. The shutdown of the filling level is then so fast that the resulting amount of follow-up can be controlled in the optimum range.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die Füllnadel 14, wie in 3 dargestellt, in definierter Art und Weise zu verfahren. So dient das Herausfahren der Füllnadel 14 während des Befüllvorgangs (Zeitspanne V007) der Verringerung der Blasenbildung. Vorzugsweise erfolgt die Bewegung der Füllnadel 14 mit der selben Geschwindigkeit, mit der der Füllpegel steigt. Es lässt sich experimentell abhängig von den verschiedenen Parametern des zu befüllenden Behältnisses 20 und der zu befüllenden Flüssigkeit etc. ermitteln. Die entsprechenden Parameter sind in der Steuerung 10 hinterlegt und dienen der Ansteuerung der Antriebsvorrichtung 16 in entsprechender Weise. An dem prinzipiellen Geschwindigkeitsprofil der Füllnadel 14 ändert sich jedoch dadurch nichts. Weiterhin wesentlich ist es, dass die Füllnadel 14 für eine bestimmte Zeitspanne V015 in der Position V008 oberhalb des zu befüllenden Behältnisses 20 verbleibt, um einerseits den Befüllvorgang abzuschließen, andererseits jedoch sicherzustellen, dass nicht doch von einer über dieser Ruheposition liegenden Position das Behältnis 20 befüllt wird. Dies wäre insbesondere denkbar, wenn parallel mehrere Behältnisse 20 mit jeweils zugeordneten Füllnadeln 14 befüllt würden, die alle zu unterschiedlichen Zeitpunkten fertig befüllt wären. Denn das Warten in der Position V0008 hat – wie bereits erwähnt – den Sinn, dass sich beim Abschalten des Füllventils alle Nadeln 14 in der gleichen Position über dem Behältnis 20 befinden. Die abgeschnittene Flüssigkeitssäule, die in das Behältnis „fällt" ist somit für alle Füllstellen gleich groß (gleichmäßige Vollfüllung mehrerer Behältnisse). Das entsprechende Zeitintervall V015 kann durch die Steuerung 10 insbesondere für solche Fülleinrichtungen optimiert werden. Zur Erkennung des gewünschten Füllpegels eignet sich insbesondere die in 2 dargestellte Sensoreinrichtung 18. Lediglich über die Ablenkung des Laserstrahls, der von der Laserstrahlquelle 28 abgegeben wird und von den Detektoren 30 ermittelt wird, wird das Erreichen des Füllpegels erkannt.According to the invention, the filling needle is provided 14 , as in 3 shown to proceed in a defined manner. So the removal of the filling needle serves 14 During the filling process (time period V007) the reduction of blistering. Preferably, the movement of the filling needle takes place 14 at the same speed as the fill level increases. It can be experimentally dependent on the various parameters of the container to be filled 20 and the liquid to be filled, etc. The corresponding parameters are in the controller 10 deposited and serve to control the drive device 16 in a similar way. At the basic speed profile of the filling needle 14 However, nothing changes. Furthermore, it is essential that the filling needle 14 for a certain period of time V015 in position V008 above the container to be filled 20 remains on the one hand to complete the filling process, on the other hand, however, ensure that not yet from a position lying above this rest position the container 20 is filled. This would be conceivable in particular if several containers are in parallel 20 each with associated filling needles 14 filled, which would all be filled at different times ready. Because the waiting in the position V0008 has - as already mentioned - the sense that when switching off the filling valve all needles 14 in the same position above the container 20 are located. The cut-off liquid column that "falls" into the container is therefore the same size for all filling stations (uniform full filling of several containers) .The corresponding time interval V015 can be determined by the controller 10 be optimized in particular for such filling facilities. To recognize the desired filling level, in particular the in 2 illustrated sensor device 18 , Only about the deflection of the laser beam, that of the laser beam source 28 is discharged and from the detectors 30 is determined, the achievement of the filling level is detected.

Die Erfindung ist insbesondere für Karpulen-Füll- und Verschließmaschinen geeignet. Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht eingeschränkt.The Invention is particularly for Cartridges-filling and closing machines suitable. However, the invention is not limited thereto.

Claims

Device for filling containers, with at least one filling device ( 12 ), which have a filling needle ( 14 ) Liquid to at least one container to be filled ( 20 ), whereby the filling needle ( 14 ) for completely filling the container ( 20 ) is used, with a sensor device ( 18 ) for monitoring the level of the container ( 20 ), wherein the filling device ( 12 ) in dependence on at least one output signal of the sensor device ( 18 ), characterized in that a drive device ( 16 ) is provided which the filling needle ( 14 ) moved during the filling process.

Device according to claim 1, characterized in that the filling device ( 12 ) Liquid during the filling process of the container ( 20 ) with different volume flow.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the filling needle ( 14 ) moves at a constant speed during the filling process.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the filling needle ( 14 ) by the drive device ( 16 ) is moved to a lower position so that it remains in this lower position after starting the filling process, and then in an upper position outside the container ( 20 ) is brought.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the filling needle ( 14 ) for a predetermined period of time in the position above the container ( 20 ) persists, out of which the container ( 20 ) is still completely filled.

Method for filling containers, comprising a filling device ( 12 ), which have a filling needle ( 14 ) a container to be filled ( 20 ) Liquid, wherein the supply of the liquid takes place in only one step, with a sensor device ( 18 ) for monitoring the level, characterized in that a drive device ( 16 ) is provided which the filling needle ( 14 ) moves during the filling process.

Method according to the preceding claim, characterized in that the filling needle ( 14 ) is moved to a lower position.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the filling needle ( 14 ) is moved into an upper position above the container ( 20 ).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the filling needle ( 14 ) is moved to the upper position at a constant speed.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the filling needle remains in the upper position for a certain period of time and from this upper position the container ( 20 ) is still completely filled.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor device ( 18 ) on a cylindrical part of the container ( 20 ), preferably the neck area.