DE9301420U1

DE9301420U1 - Füllmaschine für Gefäße

Info

Publication number: DE9301420U1
Application number: DE9301420U
Authority: DE
Original assignee: Krones AG; Krones AG Hermann Kronseder Maschinenfabrik
Current assignee: Krones AG
Priority date: 1993-02-02
Filing date: 1993-02-02
Publication date: 1994-03-03
Anticipated expiration: 2003-02-03

Description

KRONES AG pat-ha-pe/560-DE

Hermann Kronseder 27. Januar 1993

Maschinenfabrik
8402 Neutraubling

Füllmaschine für Gefäße

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Füllmaschine für Gefäße gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bereits eine derartige Füllmaschine bekannt, bei der die Füllorgane vollständig, einschließlich der konusförmigen Zentrierelemente, durch jeweils einen mit umlaufenden doppelt wirkenden Pneumatikzylinder heb- und senkbar sind (DE-GM 83 08 806.7). Die Steuerung der Pneumatikzylinder während des Umlaufs auf einer Kreisbahn erfolgt durch einen Drehschieber, wobei die Füllorgane im Einlaufbereich der Füllmaschine auf die Gefäße abgesenkt und im Auslaufbereich angehoben werden.

Diese Bauweise hat viele Vorzüge: für die Hubbewegung der Zentrierelemente sind keinerlei aufwendige, feststehende Hubkurven erforderlich, der Ablauf der Hubbewegung ist durch einfache Eingriffe in die Pneumatiksteuerung schnell und mühelos veränderbar, und es ist der Anpreßdruck zwischen den

Zentrierelementen und den Gefäßen durch Veränderung des Luftdrucks beliebig einstellbar.

Ungünstig ist allerdings, daß bei dieser bekannten Füllmaschine keine Verfahrensschritte möglich sind, bei denen die Zentrierelemente, die üblicherweise auch die Abdichtung zwischen Gefäß und Füllorgan vornehmen, etwas von der Gefäßmündung abgehoben sind, beispielsweise zum Austreiben der Luft aus dem Gefäßinneren mittels Einleitung von Spülgas. Hinzu kommt, daß bei einem raschen Absenken der Zentrierelemente, wie es aus Leistungsgründen anzustreben ist, eine starke Beanspruchung von Gefäßen und Zentrierelementen bei deren Zusammentreffen auftritt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Füllmaschine der eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln die Möglichkeit zur Durchführung zusätzlicher Verfahrensschritte bei angehobenen Zentrierelementen sowie zum sanften Aufsetzen der Zentrierelemente auf die Gefäße ohne Leistungseinbußen zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei einer erfindungsgemäßen Füllmaschine wird allein durch entsprechende Gestaltung der pneumatischen Hubeinrichtungen bzw. deren Steuerung die Möglichkeit geschaffen, mit den Zentrierelementen eine Zwischenstellung anzufahren, in welcher diese noch nicht auf die Gefäße aufgesetzt sind. Aufwendige mechanische Hubkurven sind somit nicht erforderlich. Außerdem kann der Teil der

Absenkbewegung zwischen der Zwischenposition und der Arbeitsposition zwecks sanftem Aufsetzen der Zentrierelemente auf die Gefäße mit einer geringeren Geschwindigkeit durchgeführt werden, ohne die Leistung der Füllmaschine wesentlich zu schmälern.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Im Nachstehenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 den senkrechten Schnitt durch eine Füllmaschine im Bereich eines Füllorgans, teilweise schematisch, mit integriertem Schaltbild,

Fig. 2 den senkrechten Schnitt durch eine konkrete Ausführung des zweiten Pneumatikzylinders der Füllmaschine nach Fig. 1.

Die Füllmaschine nach Fig. 1 und 2 ist zum Füllen von Gefäßen 1 in Form von Getränkedosen eingerichtet. Sie weist einen um eine senkrechte Drehachse umlaufenden Rotor 15 mit einem Flüssigkeitskanal 16, einen Spanngaskanal 17 und einen Rückgaskanal 18 auf, an dessen Umfang gleichmäßig verteilt mehrere gleichartige Füllorgane 3 befestigt sind. Jedes Füllorgan besitzt ein blockförmiges Gehäuse 19, an dessen unterem Ende ein rohrförmiger Auslaufstutzen 20 ausgebildet ist. Dieser ist durch Kanäle im Gehäuse 19 mit dem Flüssigkeitskanal 16 verbunden.

Am unteren, inneren Ende des AuslaufStutzens 20 ist eine ringförmige Verdickung 21 ausgebildet, die oben und unten mit konisch auseinanderlaufenden Ringflächen versehen ist. Die obere Ringfläche formt einen Ventilsitz, der zusammen mit einem höhenbeweglich im Auslaufstutzen 20 geführten Ventilkörper 22 ein Flüssigkeitsventil bildet. Das verlängerte obere Ende des Ventilkörpers 22 ist gasdicht aus dem Gehäuse 19 des Füllorgans 3 herausgeführt und mit einem Stellmotor 23 verbunden. Durch den Stellmotor 23 kann der Ventilkörper 22 wahlweise nach unten an die Verdickung 21 gedrückt werden, wodurch das Flüssigkeitsventil geschlossen wird, oder für eine ungehinderte Hubbewegung freigegeben werden. Die Hubbewegung selbst wird dann in der bei Gegendruck-Füllmaschinen üblichen Weise durch den Spanngasdruck im Gefäß 1 in Verbindung mit einer nicht gezeigten Feder bewirkt.

Der Auslaufstutzen 20 ist konzentrisch von einem Zentrierelement 4 in Form einer Hülse mit am unteren Ende angeformten Flansch umgeben. Das Zentrierelement 4 weist am unteren Ende ferner eine konische Zentrieröffnung und im Anschluß daran eine ringförmige elastische Dichtung 24 für den Rand des zu füllenden Gefäßes 1 auf. Die obere Außenfläche des Zentrierelements 4 gleitet im Inneren eines rohrförmigen Ansatzes 26 an der Unterseite des Gehäuses 19, so daß zusammen mit dem Auslaufstutzen 20 eine Differenzdruckkammer gebildet wird.

Im Zentrierelement 4 ist eine stabförmige Sonde 25 befestigt, die gegenüber der Dichtung 24 nach unten hin

übersteht. Die Sonde 25 ist parallel zur Längsachse des AuslaufStutzens 20 ausgerichtet und besteht im wesentlichen aus einem drahtförmigen elektrischen Leiter, der mit Ausnahme seines unteren Endes elektrisch isoliert ist. Das obere Ende der Sonde 25 ist abgewinkelt und, elektrisch isoliert, durch die Wandung des metallischen Zentrierelements 4 nach außen geführt, wo es an eine elektrische Leitung S angeschlossen ist.

Die Leitung S ist an eine Steuereinheit 13 für das Füllorgan 3 angeschlossen. Diese steuert neben dem Stellmotor 23 in der bei Drei-Kammer-Gegendruck-Füllmaschinen üblichen Weise ein Spanngasventil 14, ein Rückgasventil 27 und ein Entlastungsventil 28. Die Steuereinheit 13 wird außer von der Sonde 25 durch eine für alle Füllorgane 3 der Füllmaschine gemeinsame Kommandoeinheit 29 beeinflußt. Diese erzeugt an einer vorbestimmten Stelle der kreisförmigen Umlaufbahn des Füllorgans 3, wo ein Gefäß 1 auf den zugehörigen Gefäßträger 2 eines zusammen mit dem Rotor 15 umlaufenden höhenfesten Tisches 30 aufgesetzt worden ist. Der Abstand zwischen dem höhenfesten Gefäßträger 2 und dem gleichfalls höhenfesten Auslaufstutzen 20 ist ausreichend groß, um ein ungehindertes Zu- und Abführen der Gefäße 1 zu ermöglichen.

Die Sonde 25 erzeugt beim Anstieg der Füllflüssigkeit im Gefäß 1 bis zum abisolierten unteren Ende ein Signal, indem Strom über die Sonde 25 und die Füllflüssigkeit zum metallischen Auslaufstutzen 20 fließt, der an Masse geschaltet ist. Voraussetzung hierfür ist eine ausreichende Leitfähigkeit der Füllflüssigkeit. Während des Einlaufens

der Füllflüssigkeit entweicht das Spanngas durch eine Rückgasleitung 31 im Ventilkörper 22 und das geöffnete Rückgasventil 27 in den Rückgaskanal 18.

An der Oberseite des Gehäuses 19 des Füllorgans 3 ist eine Hubeinrichtung 5 für das Zentrierelement 4 befestigt. Diese weist einen ersten Pneumatikzylinder 6 und einen zweiten Pneumatikzylinder 7 auf, die mit ihren Längsachsen konzentrisch zum Auslaufstutzen 20 übereinander angeordnet sind. Der oben sitzende erste Pneumatikzylinder 6 überdeckt den gesamten Hub des Zentrierelements 4, während der darunter sitzende zweite Pneumatikzylinder 7 nur den unteren Hubbereich bestreicht, wie im Nachstehenden näher erläutert ist.

Der erste Pneumatikzylinder 6 weist eine am oberen Deckel des rohrartigen Gehäuses 32 der Hubeinrichtung 5 befestigte Kolbenstange 33 mit einem am unteren Ende angeordneten Differentialkolben 11 auf. Dessen obere Kolbenfläche ist geringer als die untere Kolbenfläche. Auf der Kolbenstange 33 und dem Differentialkolben 11 ist der erste Pneumatikzylinder 6 selbst höhenbeweglich und abgedichtet gelagert. An seinem unteren, geschlossenen Ende ist der erste Pneumatikzylinder 6 starr mit einem Gestänge 8 verbunden, das sich beiderseits des Gehäuses 32 nach unten hin durch das Gehäuse 19 hindurch oder an diesem vorbei zum Zentrierelement 4 erstreckt und an diesem befestigt ist. Die Hubbewegung des ersten Pneumatikzylinders 6 wird somit direkt auf das Zentrierelement 4 übertragen.

Die obere Kammer des ersten Pneumatikzylinders 6 ist über eine Druckluftleitung 37 direkt mit einem Druckluftanschluß 34 verbunden, während die untere Zylinderkammer über eine weitere Druckluftleitung 35 und ein Steuerventil 10 mit dem Druckluftanschluß 34 verbunden ist. Durch das Steuerventil 10, das von der Steuereinheit 13 betätigt wird, kann die untere Zylinderkammer wahlweise entlüftet oder mit Druckluft beaufschlagt werden. Wenn, wie in Fig. 1 dargestellt ist, die obere Zylinderkammer mit Druckluft beaufschlagt und die untere Zylinderkammer entlüftet ist, so wird der erste Pneumatikzylinder 6 und damit das starr mit ihm gekoppelte Zentrierelement 4 in seiner oberen Endstellung gehalten bzw. in diese angehoben. Diese Endposition ist mit I bezeichnet. Dabei liegt die Unterkante des Zentrierelements 4 etwas höher als das untere Ende des AuslaufStutzens 20. Diese Endposition wird durch das Gestänge 8 in Verbindung mit senkrechten Schlitzen 36 im Gehäuse 32 definiert. Wird das Steuerventil 10 umgeschaltet, so daß die untere Zylinderkammer mit Druckluft beaufschlagt wird, so fährt der erste Pneumatikzylinder 6 und mit ihm das Zentrierelement 4 nach unten, da aufgrund der größeren unteren Kolbenfläche des Differentialkolbens bei gleichem Luftdruck die nach unten wirkende Kraft größer ist als die nach oben wirkende Kraft.

Der zweite Pneumatikzylinder 7 weist eine unterhalb des ersten Pneumatikzylinders 6 mit Abstand im Gehäuse 32 ausgebildete Zylinderkammer auf, die durch eine Membran 38 und einen Zylinderdeckel 39 dicht verschlossen ist. Im Zylinderdeckel 39 ist ein mit der Membran 38 verbundener Kolben gelagert, der einstückig mit einem bolzenartigen

Anschlag 9 mit nach oben weisender horizontaler Stirnfläche ausgebildet ist. In die Zylinderkammer mündet eine weitere Druckluftleitung 40 ein, die über ein Steuerventil 12 mit dem Druckluftanschluß 34 verbunden ist. Ist die Zylinderkammer über das Ventil 12 mit Druckluft beaufschlagt, wie in Fig. 1 dargestellt ist, so nimmt die Membran 38 und der Anschlag 9 die obere Arbeitslage ein, welche durch einen Bund am Anschlag 9 in Verbindung mit dem Zylinderdeckel 39 definiert ist. Ist die Zylinderkammer über das Ventil 12 entlüftet, wie in Fig. 2 dargestellt ist, so nimmt die Membran 38 und der Anschlag 9 seine untere Lage ein. Die wirksame Fläche der Membran 38 ist ausreichend groß, daß bei gleichem Luftdruck im ersten Pneumatikzylinder 6 und im zweiten Pneumatikzylinder 7 die nach oben wirkende Kraft im zweiten Pneumatikzylinder 7 größer ist als die nach unten gerichtete resultierende Kraft im ersten Pneumatikzylinder 6.

Wird der erste Pneumatikzylinder 6 durch Umschalten des Steuerventils 10 aus der in Fig. 1 gezeigten oberen Endposition I nach unten gefahren, so trifft das untere Ende des Pneumatikzylinders 6 auf den nach oben gefahrenen Anschlag 9 auf und wird durch diesen in einer Zwischenposition II angehalten. In der Zwischenposition II befindet sich das Zentrierelement 4 mit geringem Abstand über dem Gefäß 1, vorzugsweise derart, daß die Gefäßmündung bereits etwas in die konische Zentrierbohrung eingedrungen ist. Ein direkter Kontakt zwischen dem Zentrierelement 4 und dem Gefäß 1 liegt jedoch noch nicht vor, so daß das Absenken aus der oberen Endposition I in die Zwischenposition II mit hoher Geschwindigkeit, sozusagen im Eilgang ausgeführt werden kann.

Hat das Zentrierelement 4 die Zwischenposition II erreicht, so wird durch die Steuereinheit 13 ein kurzzeitiges Öffnen des Spanngasventils 14 veranlaßt, so daß durch die Rückgasleitung 31 Spanngas aus dem Spanngaskanal 17 zentral in das Gefäß 1 eingeblasen wird und zusammen mit der Luft durch den Ringspalt zwischen der Gefäßmündung und dem Zentrierelement 4 ins Freie entweicht. Dadurch wird die Luft aus dem Inneren des Gefäßes 1 zu einem großen Teil verdrängt und durch Spanngas ersetzt.

Nach Beendigung des Spülvorgangs wird durch die Steuereinheit 13 das Steuerventil 12 umgeschaltet, so daß der zweite Pneumatikzylinder 7 entlüftet wird. Die Entlüftung erfolgt über eine nicht gezeigte, ggf. einstellbare Drossel, so daß das Zentrierelement 4, angetrieben vom ersten Pneumatikzylinder 6, sanft auf die Gefäßmündung aufsetzt und mit seinem Dichtring 24 eine gasdichte Verbindung zwischen Füllorgan 3 und Gefäß 1 herstellt. Diese normale Arbeitsposition ist mit III bezeichnet.

Nun wird durch die Steuereinheit 13 mit Hilfe des Spanngasventils 14, des Rückgasventils 27, des Entlastungsventils 28, der Sonde 25 und dem Stellmotor 23 der Füllvorgang durchgeführt. Hat die Flüssigkeit die Sonde 25 erreicht, so wird die Flüssigkeitszufuhr unterbrochen und es folgt der übliche Entlastungsvorgang. Daraufhin wird, wiederum gesteuert durch die Steuereinheit 13, sowohl das Steuerventil 10 als auch das Steuerventil 12 umgeschaltet, so daß die beiden Pneumatikzylinder 6, 7 das Zentrierelement

4 im Schnellgang nach oben in die Endposition I fahren. Erforderlichenfalls kann auch im Verlaufe des Füllvorgangs jederzeit das Zentrierelement 4 aus seiner unteren Arbeitsposition III in die Zwischenposition II angehoben werden, wozu lediglich das Steuerventil 12 umgeschaltet werden muß.

Die Höhenlage der Arbeitsposition III wird allein durch die Höhe des jeweiligen Gefäßes 1 in Zusammenwirkung mit der Dichtung 24 definiert. Ist kein Gefäß 1 vorhanden, so sinkt das Zentrierelement 4 noch etwas tiefer ab, bis das untere Ende des ersten Pneumatikzylinders 6 wieder auf den in seiner unteren Endlage stehenden Anschlag 9 auftrifft.

Die zweistufige Absenkbewegung des Zentrierelements 4 kann auch in einem Zuge durchgeführt werden, falls kein Spülvorgang erforderlich ist. In diesem Falle wird das Steuerventil 12 bereits beim Auftreffen des ersten Pneumatikzylinders 6 auf den Anschlag 9 umgeschaltet, so daß kein Zwischenhalt auftritt.

Wie die Fig. 1 schematisch zeigt, ist auch der Stellmotor 23 als einfach wirkender Pneumatikzylinder ausgebildet, dessen Zylinderkammer in Gehäuse 32 der Hubeinrichtung 5 ausgebildet ist. Auf diese Weise sind alle Pneumatikzylinder eines Füllorgans 3 zu einer gemeinsam austauschbaren bzw. montierbaren Baueinheit zusammengefaßt.

Claims

KRONES AG pat-ha-pe/560-DE Hermann Kronseder 27. Januar 1993 Maschinenfabrik Neutraubling Füllmaschine für Gefäße Schutzansprüche

1. Füllmaschine für Gefäße mit zusammen umlaufenden höhenfesten Gefäßträgern und Füllorganen mit höhenbeweglichen Zentrierelementen, die allein durch gesteuerte pneumatische Hubeinrichtungen zwischen einer oberen, von den Gefäßen abgehobenen Endlage und einer unteren, auf die Gefäße aufgesetzten Arbeitsstellung überführbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatischen Hubeinrichtungen (5) mindestens eine höhenmäßig zwischen der oberen Endposition (I) und der unteren Arbeitsposition (III) liegende definierte Zwischenposition (II) für die Zentrierelemente (4) aufweisen.

2. Füllmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierelemente (4) in der Zwischenposition (II) einen geringen Abstand von der Gefäßmündung aufweisen.

3. Füllmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede pneumatische Hubeinrichtung (5) zwei Pneumatikzylinder (6, 7) aufweist.

4. Füllmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Pneumatikzylinder (6) doppeltwirkend ausgebildet ist und den gesamten Hub des Zentrierelements (4) zwischen der oberen Endposition (I) und der unteren Arbeitsposition (III) bestreicht.

5. Füllmaschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Pneumatikzylinder (7) einen die Zwischenposition (II) definierenden Anschlag (9) zwischen einer wirksamen und einer unwirksamen Lage überführt.

6. Füllmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Pneumatikzylinder (7) den Hub des Zentrierelements (4) zwischen der Zwischenposition (II) und der unteren Arbeitsposition (III) bestreicht.

7. Füllmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Pneumatikzylinder (7) im Sinne eines Anhebens auf das Zentrierelement (4) einwirkt.

8. Füllmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Pneumatikzylinder (7) einfach wirkend ausgebildet ist.

9. Füllmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Pneumatikzylinder (7) als Membranzylinder ausgebildet ist.

10. Füllmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der die Zwischenposition (II) definierende Anschlag (9) unmittelbar am Kolben des zweiten Pneumatikzylinders (7) angeordnet ist.

11. Füllmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Pneumatikzylinder (6) starr mit dem Zentrierelement (4) verbunden ist.

12. Füllmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem zweiten Pneumatikzylinder (7) verbundene Anschlag (9) die vom ersten Pneumatikzylinder (6) bewirkte Absenkbewegung des Zentrierelements (4) bei Erreichen der Zwischenposition (II) blockiert.

13. Füllmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Beaufschlagung des zweiten Pneumatikzylinders (7) das Zentrierelement (4) entgegen der Kraft des ersten Pneumatikzylinders (6) aus der unteren Arbeitsposition (III) in die Zwischenposition (II) angehoben wird.

14. Füllmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Pneumatikzylinder (6) einen Differentialkolben (11) aufweist, der auf der kleineren Kolbenfläche, die ein Anheben des

Zentrierelements (4) bewirkt, im Betrieb der Füllmaschine kontinuierlich mit Druckluft beaufschlagt ist, während die größere Kolbenfläche, die ein Absenken des Zentrierelements (4) bewirkt, über ein Steuerventil (10) wahlweise mit Druckluft beaufschlagbar oder entlüftbar ist.

15. Füllmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Pneumatikzylinder (6, 7) konzentrisch zueinander über dem Füllorgan (3) angeordnet s ind.

16. Füllmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Pneumatikzylinder (6) über dem zweiten Pneumatikzylinder (7) mit Abstand angeordnet ist, daß zwischen die beiden Pneumatikzylinder (6, 7) ein Gestänge (8) eingreift, das einerseits mit dem ersten Pneumatikzylinder (6) und andererseits mit dem Zentrierelement (4) starr verbunden ist, und daß der vom zweiten Pneumatikzylinder (7) betätigte Anschlag (9) von unten her am Gestänge (8) oder am ersten Pneumatikzylinder (6) angreift.

17. Füllmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Pneumatikzylinder (6, 7) mindestens ein eigenes Steuerventil (10, 12) zugeordnet ist.

18. Füllmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine gemeinsame Steuereinrichtung (13) für das Füllorgan (3) und die Hubeinrichtung (5) vorgesehen ist.

19. Füllmaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (13) derart ausgebildet ist, daß bei in der Zwischenposition (II) stehendem Zentrierelement (4) ein Gasventil (14) zum Spülen des Gefäßes betätigt wird.