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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befüllen eines
Behälters
mit einem Nettogewicht eines Produktes mittels einer Abfüllvorrichtung, die
derart angeordnet ist, dass sie das Produkt in den Behälter einfüllt, während dieser
von einem Kraftaufnehmer gehalten wird.
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Es
sind verschiedene Verfahren zum Befüllen eines Behälters mit
einem Nettogewicht eines Produktes bekannt. Das einfachste Verfahren
besteht herkömmlich
darin, dass ein Behälter
auf einer Wiegevorrichtung angeordnet wird, wobei der Behälter selbst
unterhalb einer Abfüllvorrichtung
angeordnet wird, deren Öffnen
und Schließen
von der Wiegevorrichtung in Abhängigkeit
von dem Scheingewicht gesteuert wird, das von der Wiegevorrichtung
gemessen wird. Das Scheingewicht umfasst nicht nur das Leergewicht
des Behälters
und das Nettogewicht des in dem Behälter enthaltenen Produktes,
sondern auch die Kraft, die aus dem auf die Oberfläche des
in dem Behälter
enthaltenen Produktes gerichteten Produktstrahl resultiert. Diese
Kraft ändert
sich nicht nur in Abhängigkeit
von dem Öffnen
der Abfüllvorrichtung,
sondern auch in Abhängigkeit
von der Viskosität
des Produktes, derart, dass für
den Fall, dass sich die Viskosität
im Laufe des Abfüllvorgangs ändert, die
von der Wiegevorrichtung vorgenommene Gewichtsmessung verfälscht ist
und am Ende des Abfüllvorgangs
das Ist-Nettogewicht des in den Behälter eingefüllten Produktes nicht gleich
dem Soll-Nettogewicht des Produktes ist.
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Zum
Zeitpunkt des Schließens
der Abfüllvorrichtung
wird darüber
hinaus das zwischen der Abfüllvorrichtung
und der Oberfläche
des in dem Behälter enthaltenen
Produktes vorhandene Produkt, das allgemein als Nachlaufmenge bezeichnet
wird, das Endgewicht des am Ende des Abfüllzyklus in dem Behälter enthaltenen
Produktes erhöhen.
Das Gewicht der Nachlaufmenge variiert in Abhängigkeit von dem Durchmesser
der Öffnung
der Abfüllvorrichtung kurz
vor dem Schließen
und von der Viskosität
des Produktes. Bei den herkömmlichen
Verfahren müssen
folglich der Druck des Strahls während
des Abfüllvorgangs
und das Gewicht der Nachlaufmenge Gegenstand von Korrekturen sein,
um in dem Behälter
letztendlich das Soll-Nettogewicht des Produktes zu erhalten.
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Ferner
ist aus dem französischen
Patent 2 679 516 ein Abfüllverfahren
bekannt, das darin besteht, dass der Durchsatz des Produktes auf
einen Referenz-Durchsatz geregelt wird und die Befüllung innerhalb
einer vorgegebenen festgesetzten Zeit erfolgt, die zuvor berechnet
wird, indem das Nettogewicht durch den Refe renz-Durchsatz geteilt
wird. Durch dieses Verfahren können
die Wirkungen des Druckes des auf die Oberfläche des in dem Behälter enthaltenen
Produktes gerichteten Strahls beseitigt werden, indem der Momentan-Durchsatz
in aufeinanderfolgenden Zeitintervallen gemessen wird, während denen
die Kraft des auf die Oberfläche
des in dem Behälter
enthaltenen Produktes gerichteten Produktstrahls als konstant angenommen
wird. Theoretisch gesehen ist dieses Verfahren sehr zufriedenstellend,
aber in der Praxis kann durch die Regelung des Durchsatzes auf einen
Referenz-Durchsatz kein Ist-Durchsatz erhalten werden, der exakt
gleich dem Referenz-Durchsatz ist, und folglich müssen Korrekturen
vorgenommen werden, indem eine Kontrolle des Ist-Nettogewichts nach
der Befüllung durchgeführt wird
und die Parameter des Regelkreises für die weiteren Abfüllzyklen
modifiziert werden, damit das Ist-Nettogewicht so nahe wie möglich am Soll-Nettogewicht
ist.
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Darüber hinaus
ist aus dem französischen Dokument
2 711 610 ein Abfüllverfahren
bekannt, das aus den Schritten besteht: Messen des Momentan-Durchsatzes
des in den Behälter
eingefüllten Produktes
in aufeinanderfolgenden Zeitintervallen, Berechnen eines Gesamtgewichts
des in den Behälter
eingefüllten
Produktes ausgehend von dem Momentan-Durchsatz in jedem Zeitintervall
und Befehlen eines Anhaltens des Produktflusses, wenn das berechnete
Gesamtgewicht das Netto-Gewicht abzüglich der Produktnachlaufmenge
erreicht hat. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass es die Schwankungen
des Momentan-Durchsatzes bei der Berechnung des Gesamtgewichtes
des in einem Behälter enthaltenen
Produktes automatisch berücksichtigt, so
dass das Ist-Nettogewicht des in dem Behälter enthaltenen Produktes
nach dem Schließen
der Abfüllvorrichtung
theoretisch nur von den Schwankungen der Nachlaufmenge beeinträchtigt wird,
deren Einfluss gering ist. Während
des Anordnens des Behälters
auf der Wiegevorrichtung und des Aufbaus des Produktstrahls beim
Fließbefehl
ist die Wiegevorrichtung Schwingungen ausgesetzt, die die Messung
des Momentan-Durchsatzes und infolgedessen die Berechnung des Gesamtgewichts
des in dem Behälter
enthaltenen Produktes verfälschen.
Um diesen Nachteil zu umgehen, ist es notwendig, das Signal der
Wiegevorrichtung zumindest in der Anfangsphase der Befüllung mittels
komplexer Algorithmen zu filtern, welche die Kosten für die Umsetzung
dieses Abfüllverfahrens
beträchtlich
erhöhen.
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zur Befüllung eines
Behälters
vorzuschlagen, das mit einfachen Algorithmen umgesetzt werden kann
und gleichzeitig das Erzielen einer hohen Genauigkeit hinsichtlich
des Nettogewichts des in den Behälter
eingefüllten
Produktes ermöglicht.
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Zur
Verwirklichung dieses Ziels wird erfindungsgemäß ein Verfahren zum Befüllen eines
Behälters
mit einem Produkt mittels einer Abfüllvorrichtung vorgeschlagen,
die derart angeordnet ist, dass sie das Produkt in den Behälter einfüllt, während dieser
von einem Kraftaufnehmer gehalten wird, wobei das Verfahren mindestens
einen Zyklus umfasst, der aus den Schritten besteht:
- – Anordnen
eines Behälters
auf dem Kraftaufnehmer,
- – Steuern
eines Fließens
des Produktes aus der Abfüllvorrichtung,
- – wiederholtes
Messen einer Produktfließzeit
ab dem Fließbefehl,
- – Messen
eines Wertes eines von dem Kraftaufnehmer gelieferten Signals zu
mindestens einem ersten und einem zweiten Ablesezeitpunkt, wobei der
erste und der zweite Ablesezeitpunkt getrennt sind,
- – Berechnen
eines mittleren Produktdurchsatzes innerhalb eines Zeitintervalls,
das die Ablesezeitpunkte voneinander trennt,
- – Durchführen mindestens
einer rechnerischen Ermittlung einer Abfüllzeit ausgehend von dem berechneten
mittleren Durchsatz und einem Referenz-Gewicht,
- – Befehlen
eines Anhaltens des Produktflusses, wenn die Produktfließzeit gleich
der berechneten Abfüllzeit
ist.
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Folglich
werden durch den Schritt des Berechnens eines mittleren Produktdurchsatzes
die Folgen der Anfangsschwingungen derart minimiert, dass ein präzises Ergebnis
erhalten wird, ohne dass komplexe Rechenalgorithmen verwendet werden müssen.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsvariante
der Erfindung wird ein geglätteter
mittlerer Durchsatz berechnet, indem die Ablesezeitpunkte so ausreichend
zeitlich versetzt gegenüber
dem Fließbefehl
gewählt
werden, dass der Kraftaufnehmer in dem Zeitintervall, das die Ablesezeitpunkte
voneinander trennt, im wesentlichen stabil ist. Auf diese Weise
wird die Phase der Instabilität
zu Beginn des Zyklus automatisch ausgeschaltet.
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Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung umfasst das Verfahren einen Initialisierungszyklus,
der aus den Schritten besteht:
- – Anordnen
eines Initialisierungsbehälters
auf dem Kraftaufnehmer,
- – vorzugsweise
Messen eines Referenz-Leergewichts des Behälters mittels des Kraftaufnehmers und
Speichern des Referenz-Leergewichts,
- – Steuern
eines Fließens
des Produktes aus der Abfüllvorrichtung,
- – wiederholtes
Messen einer Produktfließzeit
ab dem Fließbefehl,
- – mindestens
einmaliges Berechnen des geglätteten
mittleren Produktdurchsatzes,
- – Durchführen mindestens
einer rechnerischen Ermittlung einer Abfüllzeit ausgehend von dem geglätteten mittleren
Durchsatz und einem Soll-Nettogewicht des Produktes,
- – Befehlen
eines Anhaltens des Produktflusses, wenn die Produktfließzeit gleich
der berechneten Abfüllzeit
ist,
- – Messen
des Gewichts des Behälters
nach Befüllung
und davon Abziehen einer Differenz zwischen dem Soll-Nettogewicht
des Produktes und einem Ist-Nettogewicht des Produktes in dem Behälter,
- – Berechnen
des Referenz-Gewichts, indem man von dem Soll-Nettogewicht die Differenz
zwischen dem Soll-Nettogewicht und dem Ist-Nettogewicht abzieht.
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Die
während
des Initialisierungszyklus durchgeführten Schritte sind somit im
wesentlichen identisch zu denen der Zyklen, die später zur
Befüllung
der anderen Behälter
ausgeführt
werden, so dass das Referenz-Gewicht ohne zusätzliche Kosten ermittelt wird.
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Weitere
Besonderheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Studium
der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Verfahrens
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen, in denen zeigen:
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1 ein
Diagramm, das die Entwicklung der von dem Kraftaufnehmer gemessenen
Kraft in Abhängigkeit
von der Zeit während
eines Abfüllzyklus
zeigt,
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2 ein
Blockdiagramm, das die Abfüllschritte
während
eines Initialisierungszyklus gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt,
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3 ein
Blockdiagramm, das die Abfüllschritte
während
eines normalen Abfüllzyklus
gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt.
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Unter
Bezugnahme auf die 2 wird das erfindungsgemäße Verfahren
mit Hilfe einer Einrichtung durchgeführt, die auf an sich bekannte
Weise eine Zuführvorrichtung 1 umfasst,
die mit einer Abfüllvorrichtung 2 verbunden
ist, die über
einem Behälter 3 angeordnet
ist, der selbst von einem Kraftaufnehmer 4 gehalten wird.
Die Zuführvorrichtung
ist beispielsweise ein Tank, der von der Drehplattform eines Kreisförderers
getragen wird, oder ein von dem Kreisförderer getrennter Tank, der
mit der Plattform über
eine Leitung, die eine Drehkupplung enthält, verbunden ist. Das Abfließen aus
der Zuführvorrichtung
kann durch eine Kreiselpumpe unterstützt werden. Die Abfüllvorrichtung 2 ist
beispielsweise ein Ventil oder eine archimedische Schraube, die
von einem Schrittmotor gesteuert wird, wobei die Geschwindigkeit
des Motors den von der archimedischen Schraube mitgenommenen Durchsatz
bestimmt, und zwar insbesondere dann, wenn es sich um ein pastenartiges
Produkt, wie z. B. Mayonnaise, oder um ein heterogenes Produkt,
wie z. B. eine Sauce mit Stücken,
handelt. Hierzu wird angemerkt, dass die Steuerung der Abfüllvorrichtung
nicht direkt auf einen Durchsatzwert hin vorgenommen wird, sondern
hinsichtlich eines physikalischen Parameters (Öffnungsquerschnitt oder Rotationsgeschwindigkeit der
Schraube), wobei der Ist-Durchsatz
nicht nur von dem gesteuerten physikalischen Parameter abhängt, sondern
auch von anderen Parametern, wie z. B. der Dichte des Produktes,
seiner Viskosität
und dem Druck in der Zuführleitung.
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Ferner
enthält
die Einrichtung eine Zeitmessvorrichtung 5 mit einem Zeitgeber,
der dazu bestimmt ist, den verschiedenen Vorrichtungen, die die
Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens
sicherstellen, eine gemeinsame Zeitbasis zu liefern.
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Das
Diagramm der 1 zeigt die Entwicklung der
von dem Kraftaufnehmer gemessenen Kraft in Abhängigkeit von der Zeit während der
Befüllung einer
1-Liter-Flasche
mit Milch. Die Zeitdauer eines Abfüllzyklus liegt in der Größenordnung
von 5 Sekunden, was einem mittleren Durchsatz in der Größenordnung
von 200 Gramm pro Sekunde entspricht. Es ist leicht verständlich,
dass ein so hoher Durchsatz eine große Strahlkraft impliziert.
Der Aufbau des Produktstrahls ruft folglich einen Aufprall auf den
Boden des Behälters
hervor, und dies erklärt
die Schwankungen der Kraft, die von dem Kraftaufnehmer während etwas
mehr als einer Sekunde ab dem Beginn eines Zyklus gemessen wird.
Es wird angemerkt, dass diese Schwankungen vermieden werden können, wenn
man nach dem Plazieren des Behälters eine
Stabilisierung des Kraftaufnehmers abwartet und man das Abfließen steuert,
indem man den Durchsatz auf stark progressive Weise erhöht, um einen
Aufprall auf den Kraftaufnehmer zu vermeiden. Eine derartige Lösung führt aber
zu einer Verlängerung
der Dauer eines Abfüllzyklus,
auf eine Weise, die mit den derzeit geforderten Abfüllgeschwindigkeiten
vollkommen unvereinbar ist.
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Gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird ein Abfüllverfahren
vorgesehen, das zuallererst einen Initialisierungszyklus umfasst,
der das Erfassen einer bestimmten Anzahl von für die Anlage charakteristischen
Parametern ermöglicht.
Während
des Initialisierungszyklus wird ein Behälter 3 auf dem Kraftaufnehmer 4 angeordnet,
und nachdem sich der Kraftaufnehmer stabilisieren konnte, wird eine
Messung des Leergewichts des Behälters
durchgeführt.
Der Messwert des Leergewichts des Behälters, der für den Initialisierungszyklus
verwendet wird, wird gespeichert und nachstehend als Referenz-Leergewicht
bezeichnet. Anschließend wird
ein Fließbefehl
ausgelöst
und eine Zeitmessung gestartet, die ein wiederholtes Messen einer
Produktfließzeit
ab dem Fließbefehl
ermöglicht,
wobei die Zeitmessung beispielsweise jede Tausendstel Sekunde erfolgt.
Parallel dazu wird zu getrennten Ablesezeitpunkten, beispielsweise
alle 1/250 Sekunde, eine Messung des von dem Kraftaufnehmer gelieferten
Kraftsignals vorgenommen. Die auf diese Weise abgelesenen Werte
des Kraftsignals werden dazu verwendet, einen mittleren Produktdurchsatz
innerhalb des Zeitintervalls zu berechnen, das die Ablesezeitpunkte
voneinander trennt.
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Gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird der mittlere Durchsatz auf zwei verschiedene
Arten berechnet: einerseits wird ein geglätteter mittlerer Durchsatz
berechnet, indem die Ablesezeitpunkte so ausreichend zeitlich versetzt gegenüber dem
Fließbefehl
gewählt
werden, dass der Kraftaufnehmer in dem Zeitintervall, das die Ablesezeitpunkte
voneinander trennt, im wesentlichen stabil ist.
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Unter
Bezugnahme auf die 1 wird der geglättete mittlere
Durchsatz folglich nicht während des
Zeitraumes von etwas mehr als einer Sekunde berechnet, der auf den
Fließbefehl
folgt, sondern wird später
wiederholt berechnet, beispielsweise zwischen den Zeitpunkten T1,
T2 und T3, die für
ein besseres Verständnis
in 1 absichtlich sehr weit voneinander entfernt dargestellt
sind. Der geglättete
mittlere Durchsatz wird berechnet, indem man eine Kraftdifferenz
zwischen zwei Ablesezeitpunkten durch die zwischen diesen beiden
Zeitpunkten gemessene Zeit dividiert. Bezeichnet man den Wert der
zum Zeitpunkt t1 gemessenen Kraft mit F1, die zum Zeitpunkt t2 gemessene
Kraft mit F2..., kann man demzufolge einen ersten geglätteten mittleren
Durchsatz zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 nach der Formel DI = (F2 – F1)/(t2 – t1)berechnen.
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Zum
späteren
Zeitpunkt t3 kann der geglättete
mittlere Durchsatz dadurch berechnet werden, dass man entweder die
Kraftdifferenz zwischen F2 und F3 heranzieht oder die Kraftdifferenz
zwischen F1 und F3 und man diese Differenz durch die entsprechende
gemessene Zeit dividiert. Um eine bessere Glättung zu erhalten, kann man
den geglätteten mittleren
Durchsatz auch dadurch berechnen, dass man einen Mittelwert der
Kraft ermittelt, die zu verschiedenen Zeitpunkten abgelesen wurde,
die dem Ablesezeitpunkt vorausgehen, und man die Berechnung der
Kraftdifferenz zwischen dem zum letzten Zeitpunkt abgelesenen Wert
und dem Mittelwert durchführt,
der zu den vorausgehenden Zeitpunkten ermittelt wurde, und man dann
durch das Zeitintervall dividiert, das zwischen dem letzten Ablesezeitpunkt und
dem Mittelwert der Ablesezeitpunkte liegt, die bei der Be rechnung
des Mittelwertes der Kraftdifferenzen berücksichtigt wurden. Eine Glättung kann
auch durchgeführt
werden, indem ein Mittelwert mehrerer geglätteter mittlerer Durchsätze ermittelt
wird. Wie dem auch sei, jeder berechnete geglättete mittlere Durchsatz ist
gekennzeichnet durch eine Gerade mit der Gleichung F
= DI.t + B,wobei F für
eine Kraft steht, die auf den Kraftaufnehmer aufgebracht wird, d.
h. nicht nur das Gewicht des Behälters
und das Nettogewicht des in dem Behälter enthaltenen Produktes,
sondern auch die Kraft des Produktstrahls, DI der geglättete mittlere
Durchsatz, t die ab dem Fließbefehl
gemessene Zeit und B der Ordinatenwert am Ursprung der für den geglätteten mittleren
Durchsatz charakteristischen Geraden ist, d. h. B steht für die Summe
des Leergewichts T des Behälters
und der Kraft Fj des Produktstrahls. Es wird angemerkt, dass die
Kraft Fj nicht direkt messbar ist, da sie eine Momentanreaktion
des Kraftaufnehmers im Augenblick des Aufbaus des Strahls voraussetzt.
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Darüber hinaus
wird ein fiktiver mittlerer Durchsatz Df berechnet, indem der Wert
des Kraftsignals zu einem gegebenen Zeitpunkt durch die ab dem Fließbefehl
gemessene Zeit dividiert wird. Der fiktive mittlere Durchsatz ist
gekennzeichnet durch eine Gerade, die den Ursprung mit dem entsprechenden
Punkt der Abfüllkurve
verbindet. Jeder Berechnung des fiktiven mittleren Durchsatzes entspricht eine
andere Gerade. Um die Figur nicht zu überladen, sind in 1 nur
die Geraden dargestellt, die für die
fiktiven mittleren Durchsätze
zum Zeitpunkt T2 und am Ende des Abfüllvorgangs charakteristisch sind.
Die Gleichung für
die Gerade, die für
den fiktiven mittleren Durchsatz charakteristisch ist, lautet F = Df.t.
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Wenn
der geglättete
mittlere Durchsatz und der fiktive mittlere Durchsatz zu einem gleichen
Ablesezeitpunkt berechnet werden, ist die von dem Kraftaufnehmer
gemessene Kraft die gleiche, und es ist folglich möglich, den
Ordinatenwert am Ursprung der für
den geglätteten
Durchsatz charakteristischen Geraden durch den Schnittpunkt der
Geraden zu berechnen, es sei Df.t = DI.t + B woraus
man folgert, dass B = (Df – DI)/t.
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Während des
Initialisierungszyklus ist das Referenz-Leergewicht Tr des Behälters bekannt. Durch
die Anwendung der Formel Fjr = Br – Trist
es folglich möglich,
eine Referenz-Strahlkraft Fjr zu berechnen, wobei Br der Ordinatenwert
am Ursprung der Geraden ist, die charakteristisch für den geglätteten mittleren
Durchsatz während
des Initialisierungszyklus ist.
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Gleichzeitig
mit der Berechnung der Referenz-Strahlkraft wird eine rechnerische
Ermittlung der Abfüllzeit
ausgehend von dem geglätteten
mittleren Durchsatz durchgeführt,
indem man das Nettogewicht des Produktes, das man in den Behälter einfüllen will,
durch den berechneten geglätteten
mittleren Durchsatz teilt. Die ab dem Fließbefehl gemessene Zeit wird
periodisch mit der so berechneten Abfüllzeit verglichen, und es wird
ein Anhalten des Fließens
befohlen, wenn die Produktfließzeit
gleich der berechneten Abfüllzeit
ist.
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Es
wird angemerkt, dass aufgrund der vorgenommenen Angleichung der
Abfüllkurve
an eine Gerade und aufgrund der Tatsache, dass das Gewicht der Nachlaufmenge
beim Befehlen des Anhaltens des Fließens nicht berücksichtigt
wurde, das Ist-Nettogewicht des in dem Behälter enthaltenen Produktes
am Ende des Initialisierungszyklus nicht gleich dem Soll-Nettogewicht
sein kann.
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Gemäß einem
Merkmal der Erfindung führt man
in dem Initialisierungszyklus eine Messung des Gesamtgewichts nach
Befüllung
und eine Berechnung des Ist-Nettogewichts durch Abziehen des zuvor
gespeicherten Referenz-Leergewichts Tr durch, wobei der Kraftaufnehmer
dann nach Art einer Waage verwendet wird. Anschließend wird
ein Referenz-Gewicht Pr berechnet, indem von dem Soll-Nettogewicht
die Differenz zwischen dem Ist-Nettogewicht und dem Soll-Nettogewicht
abgezogen wird. Ausgehend von dem Referenz-Gewicht Pr kann man auch
eine Referenz-Abfüllzeit
tr berechnen, indem man das Referenz-Gewicht durch den geglätteten mittleren
Durchsatz während
des Initialisierungszyklus dividiert.
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Unter
Bezugnahme auf die 3 werden die Parameter des Initialisierungszyklus
erfindungsgemäß für die späteren Abfüllzyklen
zum Befüllen
der Behälter
verwendet. Bei jedem Abfüllzyklus
wird ein Behälter
auf dem Kraftaufnehmer angeordnet, im Gegensatz zum Initialisierungszyklus
aber ergeht ein Fließbefehl
hinsichtlich eines Fließens
des Produktes aus der Abfüllvorrichtung
unmittelbar, ohne dass es notwendig wäre, nach dem Anordnen des Behälters eine
Stabilisierung des Kraftaufnehmers abzuwarten. Der Fließbefehl
kann sogar in bezug auf das Anordnen des Behälters auf dem Kraftaufnehmer
vorzeitig erfolgen, damit der Produktstrahl ungeachtet der Einschwingzeit
der Abfüllvorrichtung
den Behälter
im gleichen Moment erreicht, in dem dieser auf dem Kraftaufnehmer
angeordnet wird, wodurch der Abfülltakt
erhöht
werden kann. Auf gleiche Weise wie während des Initialisierungszyklus
wird eine Berechnung des geglätteten
mittleren Durchsatzes und des fiktiven mittleren Durchsatzes wiederholt
zu unterschiedlichen Ablesezeitpunkten durchgeführt, wodurch wie beim Initialisierungszyklus
jedes Mal die Ordinate am Ursprung der Geraden bestimmt werden kann,
die für den
geglätteten
mittleren Durchsatz charakteristisch ist.
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Der
berechnete Wert dieser Ordinate am Ursprung wird dieses Mal verwendet,
um das Leergewicht T des Behälters
während
der Befüllung
abzuschätzen,
indem man die zuvor gespeicherte Referenz-Strahlkraft unter Anwendung
der Formel T = B – Fjrverwendet.
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Der
so erhaltene Wert des Leergewichts des Behälters kann verwendet werden,
um das Netto-Gewicht zu kontrollieren, wie dies nachstehend angegeben
ist.
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Dann
erfolgt eine rechnerische Ermittlung der Abfüllzeit, indem man das letzte
berechnete Referenz-Gewicht durch den letzten berechneten geglätteten mittleren
Durchsatz teilt.
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Es
ergeht ein Befehl zum Anhalten des Fließens des Produktes, wenn die
von der Zeitmessvorrichtung 5 gemessene Produktfließzeit gleich
der geschätzten
Abfüllzeit
ist.
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Gemäß dem in 3 gezeigten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird nach jeder Berechnung der Abfüllzeit ein Vergleich zwischen
der berechneten Abfüllzeit
und der am Ende des Initialisierungszyklus berechneten Referenz-Abfüllzeit durchgeführt, und wenn
die Differenz einen kritischen Wert überschreitet, beispielsweise
5% der Referenz-Abfüllzeit,
wird das Anhalten des Fließens
befohlen, indem die Referenz-Abfüllzeit
verwendet wird, und es wird erneut ein Initialisierungszyklus eingeleitet,
um eine Aktualisierung der Parameter der Anlage zu ermöglichen.
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Wenn
die Zeitdauer des Abfüllzyklus
in bezug auf den Soll-Abfülltakt
kurz genug ist, wird am Ende jedes Abfüllzyklus vorzugsweise eine
Kontrolle durchgeführt.
Diese Kontrolle besteht darin, dass das Gewicht des befüllten Behälters gemessen
wird und das gemessene Gewicht mit einem abgeschätzten Gewicht verglichen wird,
das gleich der Summe des abgeschätzten
Leergewichts und des Soll-Nettogewichts
des Produktes ist. Wenn diese Kontrolle eine Differenz zwischen
dem gemessenen Gewicht und dem abgeschätzten Gewicht aufzeigt, die
einen kritischen Wert überschreitet,
dann wird ein neuer Initialisierungszyklus eingeleitet. Diese Kontrolle
kann auch angewandt werden, ohne dass die berechnete Abfüllzeit durch
die Referenz-Abfüllzeit
ersetzt wird, wenn die berechnete Abfüllzeit ungewöhnlich stark von
der Referenz-Abfüllzeit
abweicht.
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Selbstverständlich ist
die Erfindung nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, und
es können
Ausführungsvarianten
vorgenommen werden, ohne dass der Schutzumfang der Erfindung, wie
er in den Ansprüchen
definiert ist, verlassen wird.
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Obgleich
das Erfassen von Parametern der Anlage mittels Durchführung eines
Initialisierungszyklus beschrieben wurde, kann man insbesondere vorsehen,
dass diese Parameter entweder durch Berechnungen oder durch Messungen
erhalten werden, die unabhängig
von der Durchführung
des erfindungsgemäßen Abfüllverfahrens
vorgenommen werden. Wenn beispielsweise die Behälter ein Leergewicht haben,
das von einem Behälter
zum nächsten konstant
ist, kann man den Schritt des Messens des Leergewichts des Behälters in
dem Initialisierungszyklus sowie den Schritt der Abschätzung des
Leergewichts in den späteren
Abfüllzyklen
weglassen.
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Wenn
die Parameter der Anlage sehr konstant sind oder wenn die Anforderungen
an die Genauigkeit der Befüllung
herabgesetzt sind, kann man ferner eine Vereinfachung des erfindungsgemäßen Verfahrens
vorsehen, indem man die Abfüllzeit
ausgehend von einer einzigen Berechnung des mittleren Durchsatzes
berechnet, beispielsweise ungefähr
vier Sekunden nach dem Fließbefehl.
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Darüber hinaus
erkennt man in 1, dass aufgrund des steilen
Anstiegs der Abfüllkurve
in ihrem im wesentlichen geradlinigen Teil und der geringen Verschiebung
der Ordinate am Ursprung, die für den
fiktiven mittleren Durchsatz charakteristische Gerade insbesondere
am Ende des Abfüllvorgangs sehr
nahe der Ist-Abfüllkurve
verläuft.
Ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen, kann man folglich
vorsehen, dass man die Abfüllzeit
abschätzt, indem
man den geglätteten
mittleren Durchsatz durch den fiktiven mittleren Durchsatz ersetzt
und man eine Korrektur vornimmt, entweder mittels Messungen, die
während
eines Initialisierungszyklus gemacht wurden, oder mittels berechneter
Korrekturwerte.
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Im
Falle eines Vergleichs zwischen der berechneten Abfüllzeit und
einer Referenz-Abfüllzeit kann
man eine Aktualisierung der Referenz-Abfüllzeit vorsehen, indem man
die anfängliche
Referenz-Abfüllzeit
durch die letzte berechnete Referenz-Abfüllzeit ersetzt, wenn die Differenz
den kritischen Wert nicht überschreitet.
Ebenso kann man einen zweiten kritischen Grenzwert vorsehen, bei
dem unmittelbar ein Alarm ausgelöst
wird, wenn die Differenz zwischen der berechneten Abfüllzeit und
der Referenz-Abfüllzeit
diesen zweiten Grenzwert überschreitet.