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 - Google Patents

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

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DE102006019518A1
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Frank Müller
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    • B65B3/26Methods or devices for controlling the quantity of the material fed or filled

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. The invention relates to an apparatus and method for filling containers according to the preamble of the independent claims. Aus der From the DE 43 06 120 C1 DE 43 06 120 C1 ist bereits ein Getränkefüller für durchsichtige Behältnisse bekannt. a beverage filler for transparent containers is already known. 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. Means are provided for measuring the filling level in the containers in the area of ​​Füllstopps by insight from the outside and for outputting the closing signals to the control means, when a stop level which results in consideration of an eventual run-on to the desired target level facilities. Erfindungsgemäß ist hierzu eine Video-Kamera vorgesehen. a video camera for this purpose is provided according to the invention.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Füllvorgang hinsichtlich Schnelligkeit, aber auch Genauigkeit zu optimieren. The object of the present invention to optimize the filling process in terms of speed, but also accuracy. Diese Aufgabe ist durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. This object is solved by the features of the independent claims.
  • Vorteile der Erfindung Advantages of the 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. In contrast, the inventive apparatus and the inventive method for filling containers according to the features of the independent claims have the advantage that a rapid filling of the containers may be carried out in one step. Der Füllvorgang erfolgt relativ blasenfrei und sehr ruhig. The filling process is relatively free of bubbles and very quiet. Einerseits lässt sich dadurch die Geschwindigkeit optimieren, andererseits wird ein Überlaufen des zu befüllenden Behältnisses vermieden. On the one hand can thereby optimize the speed, the other an overflow of the container to be filled is avoided. Insbesondere kann ein Füllverfahren in zwei Schritten, bestehend aus einer oder mehrerer Vorfüllungen und einer in einer anderen Füllvorrichtung vorzunehmenden Vollfüllung, vermieden werden. In particular, a filling process can be avoided in two steps, consisting of one or more Vorfüllungen and, to be made in a different filler complete filling. Somit kann im Vergleich zu diesem Verfahren eine Füllstation wegfallen. Thus, eliminated a filling compared to this method. Hierbei wird ebenfalls die Maschinenlänge reduziert. Here, the machine length is also reduced. Zudem muss nur eine Füllstation in einen produktionsfertigen Zustand versetzt werden, einschließlich der Sterilisation von Teilen, Montage und Handling. In addition, only a filling station must be put into a production-ready condition, including the sterilization of parts, assembly and handling. Dadurch, dass nicht auf einen vorhandenen Füllspiegel gefüllt wird, erfolgen weder Blaseneintrag, Spritzen noch Verwirbelungen. The fact that will not be filled to an existing filling level, done neither bubble entry, syringes still turbulence. Dadurch erhöht sich die Produktionssicherheit, und der Ausschuss wird verringert. This production increases safety, and eliminating waste.
  • Weitere zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung. Further expedient developments emerge from the further dependent claims and from the description.
  • Zeichnung drawing
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be described in more detail below.
  • Es zeigen die They show: 1 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Befüllen von Behältnissen, a schematic representation of the inventive device for filling containers,
  • die the 2 2 den genaueren Aufbau der Sensorvorrichtung sowie the precise structure of the sensor device and
  • 3 3 ein Zeit-Weg-Diagramm der in vertikaler Richtung verfahrenen Füllnadel. a time-distance diagram of the distance moved in the vertical direction filling needle.
  • Beschreibung des Ausführungsbeispiels Description of the embodiment
  • Eine Steuerung a controller 10 10 steuert eine Fülleinrichtung controls a filling device 12 12 an, die abhängig von dem Ausgangssignal der Steuerung , which depends on the output signal of the controller 10 10 Flüssigkeit über eine Füllnadel Liquid via a filling needle 14 14 an ein zu befüllendes Behältnis to a container to be filled 20 20 abgibt. emits. Die Füllnadel the filling needle 14 14 lässt sich von einer Antriebsvorrichtung can be of a driving device 16 16 vertikal in das Behältnis vertically in the container 20 20 ein- und ausfahren. in and out. Eine Sensoreinrichtung A sensor device 18 18 überwacht die Füllung monitors the filling 22 22 des Behältnisses of container 20 20 und gibt bei Erreichen eines bestimmten Füllstandes ein Signal an die Steuerung and, upon reaching a certain filling level of a signal to the controller 10 10 ab. from.
  • In In 2 2 ist die Sensoreinrichtung the sensor device 18 18 in Draufsicht auf das Behältnis in plan view of the container 20 20 dargestellt. shown. Eine Laserstrahlquelle A laser beam source 28 28 gibt einen Laserstrahl auf das durchsichtige Behältnis is a laser beam to the transparent container 20 20 , vorzugsweise am Hals des Behältnisses , Preferably on the neck of the container 20 20 , in der Weise ab, dass es das Innere des Behältnisses , In such a way from that it is the interior of the container 20 20 durchstrahlt und auf der anderen Seite auf zumindest einen der beiden Detektoren irradiated and on the other side to at least one of the two detectors 30 30 auftrifft. incident. Befindet sich noch keine Flüssigkeit auf der von der Laserstrahlquelle still no liquid is at the source of the laser beam 28 28 abgetasteten Füllhöhe, so wird der Laserstrahl aufgrund des Übergangs Glas in Luft und umgekehrt nach rechts abgelenkt und trifft auf den Detektor sensed fill level, then the laser beam due to the transition glass in air, and vice versa deflected to the right and hits the detector 30a 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 It is a so-called "empty signal" before, however, the liquid is at the level of the laser beam., It is deflected to the left because of the refraction of the laser beam during the transition of glass in liquid and strikes the left detector 30b 30b auf. on. Es liegt ein so genanntes „Voll-Signal" vor. Empfängt dieser Detektor eine bestimmte Strahlung, so wird dies der Steuerung It is a so-called "full signal" before. Receiving this detector a particular radiation, this is the control 10 10 zurückgemeldet. returned. Die Steuerung The control 10 10 kann die Fülleinrichtung can the filling 12 12 in Abhängigkeit von der Sensoreinrichtung in dependence on the sensor means 18 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 drive in the sense of stopping, the stopping time is dimensioned so that the liquid contained between actuator and still filling needle to completely fill the container 20 20 ausreicht. sufficient.
  • In In 3 3 ist ein Zeit-Weg-Diagramm der Füllnadel is a time-distance diagram of the filling needle 14 14 dargestellt. shown. Nach oben ist die Position x der Füllnadel Top the position x is the filling needle 14 14 aufgetragen. applied. Die Füllnadel the filling needle 14 14 befindet sich über dem Behältnis is located above the container 20 20 und wird von der Ruheposition V003 mit konstanter Geschwindigkeit in das Behältnis and from the rest position V003 at a constant rate into the container 20 20 gebracht. brought. Dies kann beispielsweise über eine Zeitsteuerung erfolgen, sodass die Füllnadel This may for example, via a timer, so that the filling needle 14 14 für die Dauer V004 mit konstanter Geschwindigkeit in das Behältnis for the duration V004 at a constant rate into the container 20 20 eingeführt wird. is introduced. Die Füllnadel the filling needle 14 14 verharrt während des Füllstarts (V010) insgesamt für die Zeit V006 in der unteren Position. remains during Füllstarts (V010) for a total time V006 in the lower position. Nach Ablauf dieser Zeitspanne V006 wird die Füllnadel After this time the filling needle is V006 14 14 mit konstanter Geschwindigkeit aus dem Behältnis at a constant speed from the container 20 20 heraus verfahren. process out. Sie verharrt in Ruhe bei der Position V008 für eine Zeitspanne V015. It remains at rest in the position for a period V008 V015. Die Position V008 ist so gewählt, dass sich die Füllnadel The position V008 is selected so that the filling needle 14 14 schon außerhalb des Behältnisses already outside the receptacle 20 20 befindet, um so noch die Vollfüllung des Behältnisses is, the more even the complete filling of the container 20 20 zu erreichen. to reach. Dies lässt sich der Füllzeit V11 entnehmen. This can be seen from the filling V11. Erkennt nun die Sensoreinrichtung Now recognizes the sensor device 18 18 das Erreichen des gewünschten Füllpegels, so wird die Fülleinrichtung the achievement of the desired filling level, the filling is 12 12 im Sinne eines Stoppens angesteuert. controlled in the sense of stopping. Obwohl der Füllvorgang bereits abgeschlossen ist, wartet jedoch die Füllnadel Although the filling process has already been completed, but maintains the filling needle 14 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. until expiry of the period V015 V008 in position and does not leave until after a constant speed for the time V016 back to the waiting position V005. Das Warten in der Position V0008 hat den Sinn, dass sich beim Abschalten des Füllventils alle Nadeln The wait in the position V0008 has the sense that when switching off the filling valve all needles 14 14 in der gleichen Position über dem Behältnis in the same position above the receptacle 20 20 befinden. are located. 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. The cut liquid column, which "falls" into the container is thus for all filling stations equal (uniform complete filling of several containers). Now may be followed by a new filling.
  • Die Fülleinrichtung the filling 12 12 steuert die Zufuhr der Flüssigkeit aus einem nicht dargestellten Vorratsbehälter. controls the supply of the liquid from a not shown reservoir. Die Flüssigkeitszufuhr könnte beispielsweise durch eine Pumpe realisiert werden. The liquid supply may for example be realized by a pump. Um eine Veränderung des Volumenstroms zu erreichen, würde bei einer Pumpe die Kolbenbewegung entsprechend modifiziert. In order to achieve a change of the volume flow, the piston movement would be modified accordingly when a pump. Die Zufuhr der Flüssigkeit könnte auch über ein Schlauchquetschventil realisiert werden. The supply of the liquid could also be realized via a pinch valve. Eine Beeinflussung des zuzuführenden Volumenstroms erfolgt dann über die Querschnittsänderung des Schlauchquetschventils. Influencing the supplied volume flow takes place via the change in cross section of Schlauchquetschventils. Es gibt nun unterschiedliche Möglichkeiten, das Behältnis There are now different ways of the container 20 20 in nur einem Schritt zu befüllen. to fill in only one step. So könnte das Behältnis So could the container 20 20 mit einem relativ hohen Volumenstrom bis zu einer bestimmten Grenze, beispielsweise 90 % der Vollfüllmenge, befüllt werden. are filled with a relatively high flow rate up to a certain limit, for example 90% of full capacity. Ab dieser Grenze wird der Volumenstrom der Fülleinrichtung reduziert und beim Erkennen des Füllspiegels die Füllung gestoppt. From this limit the flow rate of the filling is reduced and stopped filling in detecting the fill level. 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 The defined overrun after switching off the filling in conjunction with a defined position of all filling needles when switching off the filling valve, ensures the complete and uniform filling of the container 20 20 . , Das Umschalten von hohem Volumenstrom auf geringeren Volumenstrom könnte beispielsweise zeitabhängig von der Steuerung Switching from a high volume flow at lower flow rate could, for example, time dependent control of the 10 10 vorgenommen werden. be made. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann das Behältnis In an alternative embodiment, the container 20 20 mit einem relativ hohen Volumenstrom bis zur Erkennung des Füllpegels befüllt werden. are filled with a relatively high volume flow to the detection of the filling level. Das Abschalten des Füllpegels erfolgt dann so schnell, dass die daraus resultierende Nachlaufmenge im optimalen Bereich geregelt werden kann. Switching off the filling level is then carried out so rapidly that the resulting lag amount can be controlled in the optimum range.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die Füllnadel According to the invention, the filling needle 14 14 , wie in , as in 3 3 dargestellt, in definierter Art und Weise zu verfahren. shown to proceed in a defined manner. So dient das Herausfahren der Füllnadel Thus, the driving out of the filling needle is used 14 14 während des Befüllvorgangs (Zeitspanne V007) der Verringerung der Blasenbildung. during the filling operation (time period V007) reducing the formation of bubbles. Vorzugsweise erfolgt die Bewegung der Füllnadel Preferably, the movement of the filling needle is carried out 14 14 mit der selben Geschwindigkeit, mit der der Füllpegel steigt. at the same speed with which the fill level rises. Es lässt sich experimentell abhängig von den verschiedenen Parametern des zu befüllenden Behältnisses It can be determined experimentally, depending on the various parameters of the container to be filled 20 20 und der zu befüllenden Flüssigkeit etc. ermitteln. identify and be filled fluid, etc.. Die entsprechenden Parameter sind in der Steuerung The corresponding parameters are in control 10 10 hinterlegt und dienen der Ansteuerung der Antriebsvorrichtung stored and are used to control the drive means 16 16 in entsprechender Weise. accordingly. An dem prinzipiellen Geschwindigkeitsprofil der Füllnadel On the basic speed profile of the filling needle 14 14 ändert sich jedoch dadurch nichts. However, by nothing changes. Weiterhin wesentlich ist es, dass die Füllnadel Furthermore, it is essential that the filling needle 14 14 für eine bestimmte Zeitspanne V015 in der Position V008 oberhalb des zu befüllenden Behältnisses for a certain period in the position V015 V008 above the container to be filled 20 20 verbleibt, um einerseits den Befüllvorgang abzuschließen, andererseits jedoch sicherzustellen, dass nicht doch von einer über dieser Ruheposition liegenden Position das Behältnis remains, on the one hand to complete the filling process, but on the other hand, to ensure that it is not yet of a temperature above this rest position, position the container 20 20 befüllt wird. is filled. Dies wäre insbesondere denkbar, wenn parallel mehrere Behältnisse This would be particularly feasible if parallel more containers 20 20 mit jeweils zugeordneten Füllnadeln each with associated filling needles 14 14 befüllt würden, die alle zu unterschiedlichen Zeitpunkten fertig befüllt wären. would fill that would be all filled finish at different times. Denn das Warten in der Position V0008 hat – wie bereits erwähnt – den Sinn, dass sich beim Abschalten des Füllventils alle Nadeln Because V0008 is waiting in the position - as already mentioned - the sense that when switching off the filling valve all needles 14 14 in der gleichen Position über dem Behältnis in the same position above the receptacle 20 20 befinden. are located. 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 The cut liquid column, the "falls" in the container is thus for all filling stations equal (uniform Fully filling more containers). The corresponding time interval may V015 by the controller 10 10 insbesondere für solche Fülleinrichtungen optimiert werden. are optimized especially for those filling devices. Zur Erkennung des gewünschten Füllpegels eignet sich insbesondere die in To detect the desired filling level is particularly suitable in 2 2 dargestellte Sensoreinrichtung Sensor device shown 18 18 . , Lediglich über die Ablenkung des Laserstrahls, der von der Laserstrahlquelle Only over the deflection of the laser beam emitted from the laser beam source 28 28 abgegeben wird und von den Detektoren is delivered and by the detectors 30 30 ermittelt wird, wird das Erreichen des Füllpegels erkannt. is determined to achieve the filling level is detected.
  • Die Erfindung ist insbesondere für Karpulen-Füll- und Verschließmaschinen geeignet. The invention is particularly suitable for carpules-filling and sealing machines. Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht eingeschränkt. The invention is not so limited.

Claims (11)

  1. Vorrichtung zum Befüllen von Behältnissen, mit zumindest einer Fülleinrichtung ( Apparatus for filling containers (with at least one filling device 12 12 ), die über eine Füllnadel ( ), Which (via a filling needle 14 14 ) Flüssigkeit zu zumindest einem zu befüllenden Behältnis ( ) Liquid to at least (a container to be filled 20 20 ) zuführt, wobei die Füllnadel ( ) Supplying the filling needle ( 14 14 ) zum kompletten Befüllen des Behältnisses ( ) (The complete filling of the container 20 20 ) verwendet ist, mit einer Sensoreinrichtung ( ) Is used (with a sensor device 18 18 ) zur Überwachung des Füllstandes der dem Behältnis ( ) (For monitoring the level of the container 20 20 ) zugeführten Flüssigkeit, wobei die Fülleinrichtung ( ) Supplied liquid, wherein the filling device ( 12 12 ) in Abhängigkeit von zumindest einem Ausgangssignal der Sensoreinrichtung ( ) (As a function of at least one output signal of the sensor device 18 18 ) angesteuert ist, dadurch gekennzeichnet , dass eine Antriebsvorrichtung ( ) Is driven, characterized in that a drive device ( 16 16 ) vorgesehen ist, die die Füllnadel ( ) Is provided (the filling needle 14 14 ) während des Füllvorgangs bewegt. ) Moved during the filling operation.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fülleinrichtung ( Device according to claim 1, characterized in that the filling device ( 12 12 ) Flüssigkeit während des Füllvorgangs des Behältnisses ( ) Liquid during the filling of the container ( 20 20 ) mit unterschiedlichem Volumenstrom zuführt. ) Feeds with different flow rate.
  3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllnadel ( Device according to one of the preceding claims, characterized in that the filling needle ( 14 14 ) sich während des Füllvorgangs mit konstanter Geschwindigkeit bewegt. ) Moves during the filling operation at a constant speed.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllnadel ( Device according to one of the preceding claims, characterized in that the filling needle ( 14 14 ) durch die Antriebsvorrichtung ( ) (By the drive means 16 16 ) in eine untere Position verfahren wird, dass sie nach Starten des Füllvorgangs in dieser unteren Position verbleibt, dass sie anschließend in eine obere Position außerhalb des Behältnisses ( The procedure) in a lower position that it remains after the start of the filling operation in this lower position, that it then (in an upper position outside of the container 20 20 ) gebracht wird. ) Is brought.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllnadel ( Device according to one of the preceding claims, characterized in that the filling needle ( 14 14 ) für eine vorbestimmte Zeitspanne in der Position oberhalb des Behältnisses ( ) (For a predetermined period in the position above the container 20 20 ) verharrt, aus der heraus das Behältnis ( ) Remains out of which the container ( 20 20 ) noch vollständig befüllt wird. ) Will be completely filled.
  6. Verfahren zum Befüllen von Behältnissen, umfassend eine Fülleinrichtung ( A method for filling containers, comprising a filling device ( 12 12 ), die über eine Füllnadel ( ), Which (via a filling needle 14 14 ) einem zu befüllenden Behältnis ( ) A (to be filled container 20 20 ) Flüssigkeit zuführt, wobei das Zuführen der Flüssigkeit in lediglich einem Schritt erfolgt, mit einer Sensoreinrichtung ( ) Liquid feeds, wherein the feeding of liquid takes place in only one step, (having a sensor device 18 18 ) zur Überwachung des Füllstands, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebsvorrichtung ( ) For monitoring the filling level, characterized in that a drive device ( 16 16 ) vorgesehen ist, die die Füllnadel ( ) Is provided (the filling needle 14 14 ) während des Füllvorgangs bewegt. ) Moved during the filling operation.
  7. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllnadel ( Method according to the preceding claim, characterized in that the filling needle ( 14 14 ) in eine untere Position verfahren wird. ) Is moved into a lower position.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllnadel ( Method according to one of the preceding claims, characterized in that the filling needle ( 14 14 ) in eine obere Position verfahren wird oberhalb des Behältnisses ( ) Is moved to an upper position (above the container 20 20 ). ).
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllnadel ( Method according to one of the preceding claims, characterized in that the filling needle ( 14 14 ) mit konstanter Geschwindigkeit in die obere Position verfahren wird. ) Is moved at a constant speed in the upper position.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllnadel in der oberen Position für eine bestimmte Zeitspanne verharrt und von dieser oberen Position aus das Behältnis ( Method according to one of the preceding claims, characterized in that the filling needle and remains in the upper position for a certain period of time (this upper position of the container 20 20 ) noch vollends befüllt wird. ) Will be completely filled.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung ( Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor device ( 18 18 ) auf einen zylindrischen Teil des Behältnisses ( ) (A cylindrical part of the container 20 20 ), vorzugsweise den Halsbereich gerichtet ist. ), Preferably the neck portion is directed.
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