DE102022125584A1

DE102022125584A1 - Füllanlage sowie Verfahren zum Befüllen von Behältern

Info

Publication number: DE102022125584A1
Application number: DE102022125584.0A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Clüsserath; Dieter-Rudolf Krulitsch
Original assignee: KHS GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2022-10-05
Filing date: 2022-10-05
Publication date: 2024-04-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Füllanlage zum Befüllen von Behältern (5), insbesondere Getränkebehältern, mit zumindest zwei entlang einer Transportstrecke (T) hintereinander angeordneten rotierbar angetriebenen Füllsternen (1, 2), welche jeweils eine Vielzahl entlang des Umfangs angeordnete Behälteraufnahmen (6) zum Transport der Behälter (5) und jeweils eine Fülleinrichtung (7) zum Befüllen der Behälter (5) mit einem Füllgut aufweisen. Erfindungsgemäß weisen ein erster und zumindest ein zweiter Füllstern (1, 2) jeweils eine Messeinrichtung (9) mit einer Vielzahl von Messelementen (10) zur Bestimmung einer in den jeweiligen Behälter (5) eingebrachten Füllmenge auf, wobei jeder Behälteraufnahme (6) des ersten und des zweiten Füllsterns (1, 2) jeweils ein Messelement (10) zugeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Füllanlage zum Befüllen von Behältern, insbesondere von Getränkebehältern, mit zumindest zwei entlang einer Transportstrecke hintereinander angeordneten rotierbar angetriebenen Füllsternen, welche jeweils eine Vielzahl entlang eines Umfangs angeordnete Behälteraufnahmen zum Transport der Behälter und jeweils eine Fülleinrichtung zum Befüllen der Behälter mit einem Füllgut aufweisen.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Füllanlagen, welche in der Getränkeindustrie eingesetzt werden, wobei es sich bevorzugt bei den Behältern um Getränkebehälter, insbesondere um Getränkeflaschen, handelt. Die Getränkebehälter können beispielsweise aus Kunststoff, z. B. aus Polyethylenterephthalat (PET), oder aus Glas gebildet sein. Getränkebehälter aus Kunststoff werden üblicherweise in einem vorgelagerten Prozess z. B. durch Streckblasen aus vorgefertigten Vorformlingen gebildet. Alternativ kann es sich bei den Getränkebehältern aber auch um Dosen handeln, welche üblicherweise aus Metall, z. B. aus Aluminium, gebildet sind.
Zum Befüllen der Behälter sind rotierbar angetriebene Füllsterne vorgesehen, wobei die Behälter an einem Zulauf in die Füllsterne eingebracht und an einem Auslauf wieder entnommen werden. Während der zwischen dem Einlauf und dem Auslauf vorgesehenen Transportstrecke erfolgt dann ein Befüllen der Behälter mit einem Füllgut, wobei sich die Erfindung insbesondere auf Füllanlagen bezieht, bei der kohlendioxidfreie bzw. kohlendioxidarme Füllgüter in die Behälter eingefüllt werden. Entsprechend eignet sich ein solches Verfahren insbesondere für das Befüllen von stillen Flüssigkeiten, insbesondere von stillen Flüssigkeiten, welche aus mehreren Komponenten bestehen, wobei es sich beispielsweise um Säfte handelt, welche aus einem Konzentrat oder Sirup und Wasser bestehen.
Selbstverständlich liegt es auch im Rahmen der Erfindung andere mehrkomponentige Getränke mit der erfindungsgemäßen Füllanlage abzufüllen.
Ein derartiges Verfahren ist grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt, wobei häufig mehrere Füllsterne hintereinander zur Befüllung der Behälter eingesetzt werden.
Mehrere Füllsterne eignen sich insbesondere dazu, unterschiedliche Arten von Füllgütern in die Behälter einzufüllen, um so z. B. ein aus mehreren Komponenten gebildetes Getränk in die Behälter füllen zu können. In diesem Fall würde dann beispielsweise in dem ersten Füllstern eine erste Komponente und in dem zweiten Füllstern eine zweite Komponente eingefüllt. Bei der ersten Komponente kann es sich beispielsweise um ein Konzentrat, Pulpe oder einen Sirup handeln, welcher dann in dem zweiten Füllstern der Behälter mit Wasser als zweiter Komponente aufgefüllt wird. Hierbei ist es ein Bestreben, dass stets ein vordefiniertes Füllvolumen einerseits und ein vordefiniertes Mischungsverhältnis andererseits zwischen den unterschiedlichen Füllgütern sichergestellt werden kann.
Aus der DE 10 2012 000 758 A1 ist es daher beispielsweise bekannt, zunächst in einem ersten Füllstern ein erstes Füllgut einzubringen und sodann die Behälter von dem ersten Füllstern in einen separaten Transportstern einzubringen, welcher ausschließlich das Gewicht der Behälter ermittelt, woraus sich dann die eingebrachte erste Füllgutmenge in dem ersten Füllstern ermitteln lässt. Auf Basis dieser ermittelten Füllgutmenge kann dann die einzubringende Menge für das zweite Füllgut in einem daran anschließenden zweiten Füllstern ermittelt werden.
Das Prinzip hat sich grundsätzlich bewährt. Allerdings ist erst nach dem Abfüllen des ersten Füllgutes feststellbar, ob eine exakt vordefinierte Füllgutmenge eingebracht wurde oder nicht. Hierdurch lässt sich lediglich das Mischungsverhältnis oder aber ein vordefiniertes Gesamtvolumen in dem Behälter korrigieren. Eine Korrektur von beiden Parametern ist jedoch nicht möglich. Darüber hinaus müssen die Behälter auch aus den einzelnen Füllsternen herausgeführt werden, um eine Bestimmung der Füllgutmenge zu ermöglichen. Durch die Einbindung separater Transportsterne mit Wägezellen ergibt sich ein besonders großer erforderlicher Bauraum, welcher den Nutzen der Füllanlage mindert bzw. deren Einsatz erschwert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Füllanlage anzugeben, welche das Einbringen unterschiedlicher Füllgüter in einer exakten und effizienten Art und Weise ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Füllanlage gemäß Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Befüllen von Behältern mit der erfindungsgemäßen Füllanlage gemäß Patentanspruch 13.
Dementsprechend ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein erster und zumindest ein zweiter Füllstern jeweils eine Messeinrichtung mit einer Vielzahl von Messelementen zur Bestimmung einer in den jeweiligen Behälter eingebrachten Füllmenge aufweisen, wobei jeder Behälteraufnahme des ersten und des zweiten Füllsterns jeweils ein Messelement zugeordnet ist.
Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen müssen die Behälter also nicht aufwendig aus den Füllsternen herausgeführt werden, um die eingebrachte Füllgutmenge zu bestimmen. Vielmehr sind die Behälteraufnahmen selbst für eine Messung der Füllgutmenge eingerichtet bzw. den Behälteraufnahmen ein entsprechendes Messelement zugeordnet, sodass bereits während des Einbringens des entsprechenden Füllgutes eine Überprüfung zwischen der eingebrachten Ist-Füllgutmenge und einer vordefinierten Soll-Füllgutmenge möglich ist. Wird die vordefinierte Soll-Füllgutmenge erreicht, kann über ein den Füllelementen zugeordnetes Füllventil eine Unterbrechung des Füllprozesses bewirkt werden, sodass sowohl die im ersten Füllstern eingebrachte Menge des ersten Füllgutes als auch die in dem zweiten Füllstern eingebrachte Füllmenge des zweiten Füllgutes exakt gesteuert werden kann.
Hierbei ist zu beachten, dass üblicherweise der Füllprozess zeitgesteuert bzw. kurvengesteuert erfolgt. Nach Einbringen des entsprechenden Behälters wird ein Füllventil geöffnet und vor Verlassen der Behälter wieder geschlossen. Ausgehend von einer gleichbleibenden Rotationsgeschwindigkeit ergibt sich somit eine gleichbleibende Zeitdauer, in welcher ein Befüllen der Behälter möglich ist. Diese Fülldauer wird über den Transportwinkels innerhalb des Füllsterns und über die Rotationsgeschwindigkeit bestimmt. Durch Einbinden separater Messelemente kann aktiv in den Füllprozess eingegriffen werden, sodass Korrekturen und Anpassungen in einfacher Art und Weise möglich sind.
Hierbei geht die Erfindung bevorzugt von einer Ausgestaltung aus, bei der die Fülleinrichtungen des ersten und/oder des zweiten Füllsterns eine Vielzahl von Füllelementen aufweisen, wobei jeder Behälteraufnahme jeweils ein Füllelement zugeordnet ist. Diese Füllelemente können grundsätzlich gleich oder aber auch in unterschiedlicher Art und Weise ausgebildet sein, um das Einbringen verschiedener Füllgutarten in die Behälter zu ermöglichen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung können die Behälteraufnahmen des jeweiligen Füllsterns aktive oder passive Greifer sein oder aktive oder passive Greifer umfassen. Diese Greifer sind dann bevorzugt so ausgebildet, dass sie die Behälter an einem Hals- bzw. Neckbereich greifen können. Alternativ können die Behälteraufnahmen Neckringhalter sein oder umfassen, welche dazu ausgebildet sind, dass mit einem Neckring versehene Behälter, insbesondere Flaschen, auf diesem Neckringhalter aufliegen.
Bevorzugt sind die Füllelemente des ersten und/oder des zweiten Füllsterns zum Einbringen eines flüssigen Füllgutes in die Behälter eingerichtet. In diesem Fall handelt es sich bevorzugt um Fluidzuführungen, welche jeweils an ein Fluidventil anschließen können, über die dann ein entsprechendes aktives Abschalten der Füllelemente bewirkt werden kann. In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass im Rahmen der Erfindung unter einem Ventil grundsätzlich jedwede Art von Bauteil verstanden werden kann, welches die einzubringende Menge des entsprechenden Füllgutes in die Behälter einstellt bzw. beeinflusst. Bei einem Fluidventil handelt es sich um eine besondere Ausgestaltung eines Ventils, welches speziell dafür ausgebildet ist, den Volumenstrom eines Fluids zu beeinflussen. Dies geschieht üblicherweise durch Einstellen einer Querschnittsöffnung bzw. durch Öffnen und Schließen der Fluidzuführungen.
Im Rahmen der Erfindung sind insbesondere die Füllelemente des zweiten Füllsterns zum Einbringen eines flüssigen Füllgutes eingerichtet. Der zweite Füllstern bildet häufig den Abschluss des Füllprozesses, sodass lediglich ein Auffüllen der Behälter mit Wasser erforderlich ist, während in dem vorgeschalteten ersten Füllstern ein davon abweichendes Füllgut eingebracht wird. Hierbei kann es sich ebenfalls um ein flüssiges Füllgut handeln, sodass auch die Füllelemente des ersten Füllsterns zum Einbringen eines flüssigen Füllgutes eingerichtet sein können.
Eine alternative Ausgestaltung sieht jedoch vor, dass die Fülleinrichtung des ersten Füllsterns bzw. die Füllelemente des ersten Füllsterns zum Einbringen eines zumindest teilweise als Feststoff ausgebildeten Füllgutes eingerichtet sind. Das erste Füllgut kann dann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe Fruchtstückchen, Pulpe und Brausetablette.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind die Messelemente der Messeinrichtung des ersten und/oder des zweiten Füllsterns als Wägezelle oder als Volumenstromsensor ausgebildet. Im Falle einer Wägezelle wird das von dem Behälter auf die Behälteraufnahme einwirkende Gewicht gemessen, wobei so abzüglich des Gewichts des bekannten Leerbehälters eine Bestimmung der eingebrachten Masse des Füllgutes möglich ist. Sofern eine Volumenstrommessung erfolgt, sind die als Volumenstromsensor ausgebildeten Messelemente bevorzugt jeweils in einem der Behälteraufnahme zugeordneten Füllelement angeordnet. Der Volumenstromsensor erfasst dann den über das Füllelement in den Behälter eingebrachten Volumenstrom, wobei anhand des bekannten Volumenstroms und des bekannten Zeitabschnittes die eingebrachte Füllgutmenge bestimmt werden kann.
Insbesondere für den zweiten Füllstern kann es zweckmäßig sein, dass die Messelemente der Messeinrichtung als Füllhöhensonde ausgebildet sind. In diesem Fall erfolgt dann keine exakte Bestimmung der zweiten Füllgutmenge. Vielmehr wird kontrolliert, ob eine vordefinierte Gesamtfüllgutmenge erreicht wurde.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist zumindest ein dritter Füllstern entlang der Transportstrecke zwischen dem ersten und dem zweiten Füllstern angeordnet. Hinsichtlich der Ausgestaltung des dritten Füllsterns sind unterschiedliche Varianten denkbar. Grundsätzlich eignet sich die Einbindung eines dritten Füllsterns dazu, unterschiedliche Füllgutarten in dem ersten und dem dritten Füllstern in die Behälter einzufüllen, während dann in dem zweiten Füllstern lediglich ein Auffüllen mit Wasser oder einem anderweitigen flüssigen Füllgut erfolgt. Selbstverständlich können sich die Füllgutarten in dem ersten und dem zweiten Füllstern voneinander unterscheiden, wobei eine besonders bevorzugte Ausgestaltung auch für den dritten Füllstern vorsieht, dass jeweils eine Vielzahl von Füllelementen und Messelementen jeweils einer Behälteraufnahme zugeordnet sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind eine erste und zumindest eine zweite Gruppe von Füllelementen vorgesehen, wobei die erste und die zweite Gruppe an unterschiedliche Füllventilgruppen anschließen. Entsprechend können über diese unterschiedlichen Gruppen von Füllelementen verschiedene Füllgüter in die Behälter eingebracht werden. Bereits zuvor wurde erläutert, dass dies insbesondere bei der Einbindung eines dritten Füllsterns besonders bevorzugt ist, sodass mehrere Komponenten in denselben Behälter eingefüllt werden können. Allerdings ist es auch möglich, dass über diese unterschiedlichen Gruppen von Füllelementen unterschiedliche Gruppen von Behälter mit unterschiedlichen Füllgütern befüllt werden. So ist es möglich in nur einer Füllanlage unterschiedliche Getränke in die Behälter abzufüllen. So ist es beispielsweise denkbar, dass die erste Gruppe von Füllelementen in dem ersten Füllstern und die zweite Gruppe von Füllelementen in dem dritten Füllstern angeordnet sind, wobei die Füllsterne derart eingerichtet sind, dass die Behälter entweder in dem ersten oder in dem dritten Füllstern mit einem ersten Füllgut befüllt werden. Dies kann beispielsweise durch eine entsprechende Schaltung der Füllventile eingestellt werden. Alternativ ist es aber auch möglich, eine solche Ausgestaltung ohne einen dritten Füllstern zu verwirklichen, wobei dann entsprechend in dem ersten Füllstern die Füllelemente an unterschiedliche Füllventilgruppen anschließen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht ferner vor, dass die Füllsterne entlang der Transportstrecke unmittelbar aneinander angrenzen. Entsprechend ist zwischen den Füllsternen, insbesondere zwischen dem ersten und dem zweiten oder alternativ zwischen dem ersten und dem dritten bzw. dem zweiten und dem dritten Füllstern kein separates Bauelement, z. B. ein Transportstern, angeordnet. Hierdurch wird der Bauraum der Füllanlage reduziert, sodass eine in einem vergleichsweise kleinen Bauraum die Abfüllung von mehrkomponentigen Getränken möglich ist.
In einem solchen Fall kann es zweckmäßig sein, entsprechende Einrichtungen für eine Kollisionsvermeidung vorzusehen. Dies kann insbesondere dann zweckmäßig sein, wenn die einzelnen Füllelemente der Füllsterne in einem Übergabeabschnitt auf derselben Umfangsposition angeordnet sind. Eine Kollisionsvermeidung kann beispielsweise dadurch verwirklicht werden, dass die Füllelemente zumindest teilweise beweglich ausgebildet sind, sodass durch eine aktive Stellung der Füllelemente eine Kollision vermieden werden kann. Alternativ können die Füllelemente auf unterschiedlichen Höhen angeordnet sein, sodass diese in dem Übergabeabschnitt aneinander vorbeigeführt werden.
Darüber hinaus kann es zweckmäßig sein, dass an den zweiten Füllstern eine Mischeinrichtung anschließt, über die das Vermischen der einzelnen Füllgüter miteinander verbessert wird. Dies kann beispielsweise durch Rütteln der Behälter oder aber auch durch Drehen der Behälter ermöglicht werden. Auch das Einbringen eines separaten Mischelementes, z. B. eines Rührers, ist in diesem Zusammenhang denkbar. Bevorzugt ist diese Mischeinrichtung an einem Transportstern angeordnet, wobei dann im Zuge einer Rotation des Transportsterns eine Behandlung der Behälter erfolgt.
Darüber hinaus sieht die Erfindung auch bevorzugt eine Steuereinheit vor, welche über ein Signalkabel an die Messeinrichtungen einerseits und die Fülleinrichtungen andererseits anschließt. Bevorzugt ist hierbei jedes Füllelement und jedes Messelement mit der Steuereinheit verbunden, wobei über die Steuereinheit dann in den Füllsternen an die Füllelemente anschließende Füllventil gesteuert werden können. Insbesondere ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, das Verfahren gemäß dem Patentanspruch 13 durchzuführen.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Befüllen von Behältern ist eine erfindungsgemäße Füllanlage vorgesehen, wobei die Behälter dem ersten Füllstern zugeführt und durch Rotation des ersten Füllsterns entlang eines ersten Abschnittes der Transportstrecke bewegt werden und wobei die Behälter im Zuge der Bewegung mit einem ersten Füllgut befüllt werden, wobei die Behälter an den zweiten Füllstern übergeben und durch Rotation des zweiten Füllsterns entlang eines zweiten Abschnittes der Transportstrecke bewegt werden und wobei die Behälter im Zuge der Bewegung einem zweiten Füllgut gefüllt werden. Hierbei können grundsätzlich zwischen dem ersten und dem zweiten Füllstern weitere Komponenten, z. B. ein dritter Füllstern, vorgesehen sein. Besonders bevorzugt erfolgt jedoch direkte Übergabe von dem ersten Füllstern in den zweiten Füllstern.
Ausgehend von einem solchen Verfahren ist dann erfindungsgemäß vorgesehen, dass die in dem ersten und im zweiten Füllstern eingebrachte Füllgutmenge, insbesondere mehrfach, bestimmt wird und bei Erreichen des vordefinierten Sollwertes die Befüllung beendet wird.
Die Art der Füllgüter wurde bereits im Zusammenhang mit der Füllanlage ausführlich beschrieben, wobei insbesondere für das zweite Füllgut ein flüssiges Füllgut, insbesondere Wasser, vorgesehen ist. Bei dem ersten Füllgut kann es sich ebenfalls um ein flüssiges Füllgut, zum Beispiel einen Sirup oder ein Konzentrat handeln. Alternativ ist es aber auch denkbar, dass das erste Füllgut zumindest teilweise als Feststoff ausgebildet ist. Bei diesem Feststoff kann es sich dann um Pulpe, Fruchtstückchen oder um eine Brausetablette handeln.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass sich das erste und das zweite Füllgut in ihrer Füllgutart voneinander unterscheiden. Hierdurch ist es dann möglich, mehrkomponentige Getränke in die Behälter abzufüllen.
Darüber hinaus sieht eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung vor, dass die Bestimmung der Füllgutmenge in dem ersten und/oder dem zweiten Füllstern durch Messung des Behältergewichts, des in die Behälter eingebrachten Volumenstroms und/oder durch Messung der Füllhöhe in dem Behälter erfolgt. Unter dem Behältergewicht wird in diesem Zusammenhang nicht ausschließlich das Leergewicht der Behälter verstanden, sondern das Gesamtgewicht des Behälters, welches sich aus dem Leergewicht sowie der Masse des eingebrachten Füllgutes bestimmt.
Bereits zuvor wurde erläutert, dass die Behälter bevorzugt unmittelbar von dem ersten an den zweiten Füllstern übergeben werden. Insbesondere sieht die Erfindung vor, dass unabhängig von der Anzahl der Füllsterne jeweils eine unmittelbare Übergabe von einem Füllstern zu einem weiteren Füllstern erfolgt. Sofern also beispielsweise ein dritter Füllstern entlang der Transportstrecke zwischen dem ersten und zweiten Füllstern angeordnet ist, so erfolgt eine unmittelbare Übergabe von dem ersten an den dritten Füllstern sowie eine unmittelbare Übergabe von dem dritten an den zweiten Füllstern. Insgesamt ist in diesem Zusammenhang anzumerken, dass alle die Füllanlage bildenden Füllsterne jeweils einen Abschnitt einer gemeinsamen Transportstrecke bilden, sodass entsprechend auch jeder Behälter entlang der gesamten Transportstrecke bewegt wird. Entsprechend sind die Füllsterne in Serie angeordnet.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht ferner vor, dass eine erste Gruppe und eine zweite Gruppe von Behältern vorgesehen ist, welche mit unterschiedlichen Arten von ersten Füllgütern und/oder unterschiedlichen Füllmengen befüllt werden, wobei die erste und die zweite Gruppe gemeinsam in dem ersten Füllstern oder die erste Gruppe in dem ersten Füllstern und die zweite Gruppen in einem zwischen dem ersten und dem zweiten Füllstern angeordneten dritten Füllstern mit einem ersten Füllgut befüllt werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

1, 2 schematische Darstellungen einer Füllanlage mit zwei Füllsternen und einem Transportstern mit Mischeinrichtung,
3 die Füllanlage gemäß der 2 in einer detaillierteren Ansicht,
4 die Füllanlage gemäß der 2 mit dargestellten Übergabebereichen,
5 bis 10 Schnittdarstellungen verschiedener Ausgestaltungen der Füllanlage in einem Übergabebereich,
11 eine Füllanlage gemäß der 4 mit einer Füllhöhenmessung.

Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Füllanlage mit einem ersten Füllstern 1, einem zweiten Füllstern 2 sowie einem abschließenden Transportstern 3 mit Mischeinrichtung, wobei gemäß der Ausgestaltung der 1 zwischen den Füllsternen 1, 2 und zwischen dem zweiten Füllstern 2 und dem Transportstern 3 jeweils ein Übergabetransportstern 4 vorgesehen ist. Entlang der Füllsterne 1, 2 sowie der Übergabetransportsterne 4 und dem Transportstern 3 werden Behälter 5 entlang einer Transportstrecke T geführt, wobei die Behälter 5 in den Füllsternen 1, 2 jeweils mit einem Füllgut befüllt werden.
Die 2 zeigt eine analoge Ausgestaltung, bei der auf die Einbindung von zusätzlichen Übergabetransportsternen 4 verzichtet wurde, sodass entsprechend die Füllsterne 1, 2 sowie der zweite Füllstern 2 und der Transportstern 3 unmittelbar aneinander anschließen. Ausgehend von einer solchen Ausgestaltung zeigt die 3 die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Füllanlage.
Demnach weist sowohl der erste Füllstern 1 als auch der zweite Füllstern 2 eine Vielzahl entlang des Umfangs angeordnete Behälteraufnahmen 6 auf, wobei die Füllsterne 1, 2 rotierbar angetrieben sind und entsprechend auch die Behälteraufnahmen 6 entlang des Umfangs der Füllsterne 1, 2 rotieren. Die Behälteraufnahmen 6 dienen dazu, Behälter 5, insbesondere Getränkebehälter, aufzunehmen. Bei den Getränkebehältern handelt es sich insbesondere um Getränkeflaschen, z. B. aus Glas oder aus Kunststoff.
Darüber hinaus weisen der erste und der zweite Füllstern 1, 2 jeweils eine Fülleinrichtung 7 auf, welche zum Befüllen der Behälter 5 mit einem Füllgut eingerichtet ist. Die jeweilige Fülleinrichtung 7 besteht im Wesentlichen aus einer Vielzahl von Füllelementen 8, wobei je ein Füllelement 8 einer Behälteraufnahme 6 in dem ersten und dem zweiten Füllstern 1, 2 zugeordnet ist und wobei die Füllelemente 8 gemeinsam mit den Behälteraufnahmen 6 rotieren, sodass entsprechend über die gesamte Transportstrecke T innerhalb eines Füllsterns 1, 2 ein Befüllen der Behälter 5 möglich ist.
Insbesondere die Füllelemente 8 des zweiten Füllsterns 2 sind als Fluidzuführungen ausgebildet, über die das Einbringen eines flüssigen Füllgutes möglich ist. Auch die Füllelemente 8 des ersten Füllsterns 1 können als Fluidzuführungen ausgebildet sein. Alternativ können sie aber auch eingerichtet sein, zumindest teilweise als Feststoffe ausgebildete Füllgüter in die Behälter 5 einzufüllen. Hierbei kann es sich beispielsweise um Pulpe, Fruchtstücke oder Brausetabletten handeln. Bei den flüssigen Füllgütern handelt es sich insbesondere um Konzentrate, Sirupe oder um Wasser, insbesondere stilles Wasser.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass in dem zweiten Füllstern 2 Wasser in die Behälter eingebracht wird, während in dem ersten Füllstern ein davon abweichendes Füllgut eingefüllt wird. Hierdurch können mehrkomponentige Getränke in die Behälter 5 eingebracht werden.
Der erste und der zweite Füllstern 1, 2 verfügen darüber hinaus jeweils über eine Messeinrichtung 9 mit einer Vielzahl von Messelementen 10. Bei den Messelementen 10 des ersten Füllsterns 1 handelt es sich um Wägezellen, welche innerhalb der Behälteraufnahmen 6 angeordnet sind und über die es möglich ist, das Gewicht der Behälter 5 zu bestimmen. Ausgehend von dem Leergewicht eines Behälters 5 kann dann durch Bestimmung einer Gewichtskraft ermittelt werden, welche Füllgutmenge sich in den Behältern 5 befindet. Alternativ ist es auch denkbar, Volumenstromsensoren in den Füllelementen 8 anzuordnen, so dass die eingebrachte Füllgutmenge über eine zeitliche Messung des Volumenstroms erfolgen kann.
Auch der zweite Füllstern 2 verfügt über entsprechende Messelemente 10, welche ebenfalls als Wägezelle oder als Volumenstromsensor ausgebildet sind. Alternativ kann es sich auch um Füllhöhensonden handeln, welche lediglich die Füllhöhe in dem Behälter 5 ermitteln.
Ausgehend hiervon übermitteln die Messeinrichtungen 9 die von den Messelementen 10 ermittelten Werte an eine Steuereinheit 26, welche dann die Fülleinrichtungen 7 des ersten und des zweiten Füllsterns 1, 2 so steuert, dass ein zuvor vordefinierte Soll-Füllgutwerte in den Behältern 5 eingebracht wird.
Nach Durchlaufen des zweiten Füllsterns 2 werden die Behälter 5 unmittelbar an den Transportstern 3 übergeben und dort durch die Mischeinrichtung behandelt, um eine Durchmischung der einzelnen Füllgüter in den Behältern 5 zu verbessern.
Bei der Ausgestaltung gemäß den 2 bis 4 ohne zusätzliche Transportsterne 4 kann die Problematik bestehen, dass durch die direkte Übergabe der Behälter 5 zwischen den Füllsternen 1, 2 sowie dem Transportstern 3 die vorgesehenen Füllelemente 8 miteinander kollidieren würden, wenn zumindest in einem Übergabebereich 11 keine Maßnahmen zur Kollisionsvermeidung getroffen werden.
Dies geht insbesondere aus der 5 hervor, welche eine Füllanlage gemäß der 3 zeigt, wobei der zweite Füllstern 2 Mittel aufweist, um eine Kollision der Füllelemente 8 zu vermeiden.
Die 5 zeigt einen Behälter 5 in Form einer Getränkeflasche, welcher in einer Behälteraufnahme 6 des ersten Füllsterns 1 angeordnet ist. Der Behälteraufnahme 6 ist ein Füllelement 8 zugeordnet, über welche eine Flüssigkeit in den Behälter 5 eingefüllt werden kann. Der Behälter 5 befindet sich in dem Übergabebereich 11, sodass eine Übergabe an den zweiten Füllstern 2 bevorsteht. Der zweite Füllstern 2 weist ebenfalls ein Füllelement 8 auf, welche mit einem vertikalen Hub beweglich ausgebildet ist. In dem Übergabebereich 11 wird das Füllelement 8 des zweiten Füllsterns 2 angehoben, um eine Kollision der Füllelemente 8 zu vermeiden.
Das Füllelement 8 des ersten Füllsterns 1 ist unbeweglich ausgebildet und lässt sich daher nicht mit einem vertikalen Hub bewegen. Nach Durchlaufen des Übergabebereichs 11 kann das Füllelement 8 wieder in einer Behandlungsposition herunter bewegt werden.
Eine alternative Ausgestaltung zeigt die 6, bei der die Füllelemente 8 sowohl des ersten als auch des zweiten Füllsterns 1, 2 hubbeweglich ausgebildet sind, wobei lediglich für die Hubbewegung des Füllelements 8 des zweiten Füllsterns 2 eine aktive Hubsteuerung 12 in Form einer Kurvensteuerung vorgesehen ist und wobei mittels einem Mitnehmer 13 auch ein Hub des Füllelements 8 des ersten Füllsterns 1 bewirkt wird.
Die 7 bis 10 zeigen weitere Ausgestaltungen des zweiten Füllsterns 2 und einer daran anschließenden Verschlusseinrichtung in einem Übergabebereich 11, wobei in der Verschlusseinrichtung ein Verschließen der Behälter 5 erfolgt. Grundsätzlich kann die Ausgestaltung aber auch auf eine Anordnung zwischen zwei Füllsternen 1, 2 übertragen werden.
Die Verschlusseinrichtung weist eine als Verschließer 15 ausgebildete Behandlungseinrichtung auf. Mittels dieses Verschließers 15 können die Behälter 5 verschlossen werden, indem eine Verschlusskappe durch Rotation auf die Behälter 4 aufgeschraubt wird. Der Verschließer 15 ist über einen in vertikaler Richtung verlaufenden Hub hubbeweglich bewegbar, wobei der Hub ausschließlich dazu vorgesehen ist, die Verschlusskappe auf den Behälter 5 aufzuschrauben.
Gemäß 7 weist der zweite Füllstern 2 Füllelemente 8 auf, welche in radialer Richtung beweglich ausgebildet sind, so dass der Verschließer 15 und die Füllelemente 8 in dem Übergabebereich 11 nebeneinander angeordnet sein können, ohne zu kollidieren. Hierzu ist ein kurvengesteuerter Antrieb 14 vorgesehen. Hierbei rollt eine an der Fluidzuführung 8 angeordnete Rolle 16 an einer Führungskurve 17 ab, wobei die Rolle 16 und die Führungskurve 17 für eine Bewegung in radialer Richtung eingerichtet sind. Mittels eines Federelements 18 kann das Füllelement 8 anschließend wieder in die Behandlungsposition überführt werden. Darüber hinaus zeigt die 7 auch eine Füllhöhenmesseinrichtung 21, welche an dem Füllelement 8 angeordnet ist.
Die 8 zeigt eine ähnliche Ausgestaltung, wobei die Kurve 17 unmittelbar an dem Verschließer 15 angeordnet ist.
Gemäß der 9 sind die Füllelemente 8 des zweiten Füllsterns 2 sowohl in einer vertikalen Richtung als auch in radialer Richtung beweglich angeordnet. Zur Verstellung ist ein schwenkbeweglicher Mechanismus 19 vorgesehen, welcher über einen pneumatischen Hubantrieb 20 angetrieben wird.
Die Ausgestaltung gemäß der 10 ähnelt der der 9, wobei aber anstelle eines rein radialen Versatzes ein Verschwenken in radialer Richtung erfolgt.
Die 11 zeigt eine mögliche Anordnung und Ausgestaltung einer Füllhöhenmesseinrichtung 21. Diese wird gebildet aus einem Endabschnitt 22 des Füllelements 8, einer Leiteinrichtung 23 sowie einem Isolationsmaterial 24, welches den Endabschnitt 22 von der Leiteinrichtung 23 elektrisch trennt. Der Endabschnitt 22 sowie die Leiteinrichtung 23 sind aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt und liegen an unterschiedlichen Polen an. Sobald die Flüssigkeit 25 die beiden Pole elektrisch miteinander verbindet, kann ein Signalstrom zwischen dem Endabschnitt 22 und der Leiteinrichtung 23 fließen. Die erforderliche Füllhöhe ist somit erreicht. In dem Endabschnitt 22 ist ferner eine Gassperre in Form eines Siebes oder eines Lochbleches angeordnet.
Bezugszeichenliste

1: Erster Füllstern
2: Zweiter Füllstern
3: Transportstern
4: Übergabetransportstern
5: Behälter
6: Behälteraufnahmen
7: Fülleinrichtung
8: Füllelemente
9: Messeinrichtung
10: Messelemente
11: Übergabebereich
12: Hubsteuerung
13: Mitnehmer
14: kurvengesteuerter Antrieb
15: Verschließer
16: Rolle
17: Führungskurve
18: Federelement
19: schwenkbeweglicher Mechanismus
20: Hubantrieb
21: Füllhöhenmesseinrichtung
22: Endabschnitt
23: Leiteinrichtung
24: Isolationsmaterial
25: Flüssigkeit
26: Steuereinheit
T: Transportstrecke

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012000758 A1 [0007]

Claims

Füllanlage zum Befüllen von Behältern (5), insbesondere Getränkebehältern, mit zumindest zwei entlang einer Transportstrecke (T) hintereinander angeordneten rotierbar angetriebenen Füllsternen (1, 2), welche jeweils eine Vielzahl entlang des Umfangs angeordnete Behälteraufnahmen (6) zum Transport der Behälter (5) und jeweils eine Fülleinrichtung (7) zum Befüllen der Behälter (5) mit einem Füllgut aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster und zumindest ein zweiter Füllstern (1, 2) jeweils eine Messeinrichtung (9) mit einer Vielzahl von Messelementen (10) zur Bestimmung einer in den jeweiligen Behälter (5) eingebrachten Füllmenge aufweisen, wobei jeder Behälteraufnahme (6) des ersten und des zweiten Füllsterns (1, 2) jeweils ein Messelement (10) zugeordnet ist.
Füllanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fülleinrichtungen (7) des ersten und/oder zweiten Füllsterns (1, 2) eine Vielzahl von Füllelementen (8) aufweisen, wobei jeder Behälteraufnahme (6) jeweils ein Füllelement (8) zugeordnet ist.
Füllanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllelemente (8) des ersten und/oder des zweiten Füllsterns (1, 2) zum Einbringen eines flüssigen Füllgutes in die Behälter (5) eingerichtet sind.
Füllanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Fülleinrichtung (7) des ersten Füllsterns (1) zum Einbringen eines zumindest teilweise als Feststoff ausgebildeten Füllgutes eingerichtet ist.
Füllanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messelemente (10) der Messeinrichtung (9) des ersten und/oder des zweiten Füllsterns (1, 2) als Wägezelle oder als Volumenstromsensor ausgebildet sind.
Füllanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die als Volumenstromsensor ausgebildeten Messelemente (10) jeweils in einem der Behälteraufnahme (6) zugeordneten Füllelement (8) angeordnet sind.
Füllanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messelemente (10) der Messeinrichtung (9) des zweiten Füllsterns (2) als Füllhöhensonde ausgebildet sind.
Füllanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein dritter Füllstern entlang der Transportstrecke (T) zwischen dem ersten und dem zweiten Füllstern (1, 2) angeordnet ist.
Füllanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste und zumindest eine zweite Gruppe von Füllelementen (8) vorgesehen sind, wobei die erste und die zweite Gruppe an unterschiedliche Füllventilgruppen anschließen.
Füllanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllelemente (8) der ersten und zumindest der zweiten Gruppe in dem ersten Füllstern (1, 2) angeordnet sind.
Füllanlage nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllelemente (8) der ersten Gruppe in dem ersten Füllstern (1) und die Füllelemente der zweiten Gruppe in dem dritten Füllstern angeordnet sind.
Füllanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllsterne (1, 2) entlang der Transportstrecke (T) unmittelbar aneinander angrenzen.
Verfahren zum Befüllen von Behältern (5) mit einer Füllanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Behälter (5) dem ersten Füllstern (1) zugeführt und durch Rotation des ersten Füllsterns (1) entlang eines ersten Abschnittes der Transportstrecke (T) bewegt werden und wobei die Behälter (5) im Zuge der Bewegung mit einem ersten Füllgut befüllt werden, wobei die Behälter (5) an den zweiten Füllstern (2) übergeben und durch Rotation des zweiten Füllsterns (2) entlang eines zweiten Abschnittes der Transportstrecke (T) bewegt werden und wobei die Behälter (5) im Zuge der Bewegung mit einem zweiten Füllgut befüllt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem ersten und in dem zweiten Füllstern (1, 2) eingebrachte Füllgutmenge bestimmt und bei Erreichen eines vordefinierten Sollwertes die Befüllung beendet wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich das erste und das zweite Füllgut in ihrer Füllgutart voneinander unterscheiden.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Füllgutmenge in dem ersten und/oder dem zweiten Füllstern (1, 2) durch Messung des Behältergewichts, des in die Behälter (5) eingebrachten Volumenstroms und/oder durch Messung der Füllhöhe in dem Behälter (5) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die Behälter unmittelbar von dem ersten an den zweiten Füllstern (1, 2) übergeben werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei eine erste Gruppe und eine zweite Gruppe von Behältern (5) vorgesehen ist, welche mit unterschiedlichen Arten von ersten Füllgütern und/oder unterschiedlichen Füllmengen befüllt werden, wobei die erste und die zweite Gruppe gemeinsam in dem ersten Füllstern (1) oder die erste Gruppe in dem ersten Füllstern (1) und die zweite Gruppe in einem zwischen dem ersten und dem zweiten Füllstern (1, 2) angeordneten dritten Füllstern mit dem ersten Füllgut befüllt werden.