EP0110189A1 - Method of controlling a filling machine, especially for a bottle filler, and arrangement for performing the method - Google Patents
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- EP0110189A1 EP0110189A1 EP83111012A EP83111012A EP0110189A1 EP 0110189 A1 EP0110189 A1 EP 0110189A1 EP 83111012 A EP83111012 A EP 83111012A EP 83111012 A EP83111012 A EP 83111012A EP 0110189 A1 EP0110189 A1 EP 0110189A1
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- B67C3/00—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
- B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
- B67C3/22—Details
- B67C3/28—Flow-control devices, e.g. using valves
- B67C3/286—Flow-control devices, e.g. using valves related to flow rate control, i.e. controlling slow and fast filling phases
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- B65B3/00—Packaging plastic material, semiliquids, liquids or mixed solids and liquids, in individual containers or receptacles, e.g. bags, sacks, boxes, cartons, cans, or jars
- B65B3/26—Methods or devices for controlling the quantity of the material fed or filled
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- B67C3/06—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus using counterpressure, i.e. filling while the container is under pressure
- B67C3/12—Pressure-control devices
Definitions
- the invention relates to a method for controlling a filling machine which serves for filling containers, in particular for filling bottles with a liquid filling material and for controlling the quantity of filling material dispensed has at least one filling valve which at the end of the filling phase and when a predetermined container filling state has been reached is closed on the basis of a first control signal derived from a J signal transmitter.
- the invention relates to an arrangement for performing this method, with at least one filling element, which one, in an outlet opening, e.g. Filling tube, for the delivery of the filling material opening to the container and communicating with a chamber for the filling material liquid channel, in which a controllable by a signal, preferably by an electrical or pneumatic signal, is arranged a filling valve.
- an outlet opening e.g. Filling tube
- a chamber for the filling material liquid channel in which a controllable by a signal, preferably by an electrical or pneumatic signal, is arranged a filling valve.
- filling tubes immersed in the bottles In particular in those bottle filling machines in which the liquid filling material is dispensed via filling tubes immersed in the bottles, and these filling tubes are formed, for example, by attaching electrodes made of electrically conductive material as signal transmitters, a change from one bottle size to another bottle size is only possible by exchanging the then relatively expensive filling pipes possible.
- these filling tubes are not only expensive, but also very sensitive, i.e. they have to be handled carefully in practical operation and stored gently when not in use, which is rarely guaranteed in practice.
- the filling process can be optimized by filling a bottle or a container initially, i.e. For example, up to a partial filling quantity of, for example, 10% of the total filling quantity, at a low speed and then subsequently up to a larger partial filling quantity of, for example, 85% of the total filling quantity at a much higher speed, whereupon the filling speed then follows until the desired total filling quantity is reached is reduced again.
- the invention has for its object to provide a method and an arrangement for controlling a filling machine of the type described in such a way that, regardless of external influences, the filling process is ended when the quantity of product flowing into a container actually corresponds to the desired total quantity, whereby external influences on the metered delivery of the liquid contents to a container as far as possible and, above all, there is also the possibility of changing the desired total filling quantity if necessary without complex conversion or retrofitting work.
- Another object of the invention is to provide a method and an arrangement which, in the case of a filling phase running at different speeds, make it possible to change the individual sub-phases or their start and / or end as desired, in order to achieve optimal results to get.
- the desired total filling quantity is always located in the filled container, i.e. this filling quantity is e.g. in particular not dependent on changes in the volume of the containers, which (change in volume) are due to manufacturing tolerances.
- the first setpoint signal which is set, for example, with the aid of one or more switches or in another suitable manner and is preferably in the form of a digital signal, can be changed without difficulty and, above all, without mechanical changes to the filling machine, so that filling of bottles of different sizes is possible with one and the same machine without difficulty.
- the method of the invention offers the possibility, in addition to the first target value signal, which corresponds to the angstrebten total filling amount or the desired End StirllMap to provide another set point signal corresponding to a pre g plane part-filled state of the container, wherein when the actual value of this further Setpoint signal reached has, a further control signal is generated, which switches from the partial or measuring phase with slow filling speed to a partial or measuring phase with high speed or vice versa.
- the method according to the invention is also particularly suitable for controlling counterpressure filling machines in which, during the filling process, the actual filling phase is preceded by a pretensioning phase in which the containers or bottles to be filled are pressurized with a pressurized gas.
- An arrangement of the type described at the outset is particularly suitable for carrying out the method according to the invention, which is characterized in that a signal transmitter designed as a flow meter is arranged in the liquid channel formed by the filling element and emits a number of successive pulses corresponding to the flow rate that the output of Si g nalgebers connected to the input of a device that counts the pulses, compares the result thus obtained as an actual value with a predetermined first setpoint signal at an output a signal to an actuator for closing the filling valve discharges when the actual value is equal to the first setpoint signal.
- a signal transmitter designed as a flow meter is arranged in the liquid channel formed by the filling element and emits a number of successive pulses corresponding to the flow rate that the output of Si g nalgebers connected to the input of a device that counts the pulses, compares the result thus obtained as an actual value with a predetermined first setpoint signal at an output a signal to an actuator for closing the filling valve discharges when the actual value is equal
- the output of the device having this further control signal is connected to an element which, with appropriate control, changes the filling speed, ie the speed at which the liquid filling material flows into a container.
- this element for changing the filling speed is, for example, an electrically actuated valve which changes the effective cross section of the ventilation channel in at least a portion of this channel when opening or closing.
- the arrangement or filling machine is one in which a plurality of filling elements are provided on a rotating rotor
- the arrangement is preferably designed in such a way that a control signal for initiating each time when the individual element is in a predetermined position Filling process is then given when at least two further signals are present in this position, one of which is inevitably generated when this position is reached, and the other, further signal is present when a container is in the prescribed filling position in this position.
- the arrangement is also preferably designed such that whenever a filling element has reached a certain position when the rotor rotates, in which the filling phase is normally already completed, a further control signal is generated which is fed to the actuating device for the filling valve of this filling element and the filling valve inevitably closes.
- 1 is the rotor of a bottle filling machine in a multi-chamber design, which is driven in rotation about a vertical axis 2.
- a plurality of filling elements are fastened at an equal, predetermined distance, in a known manner via lifting devices, not shown in more detail and also known, which can be moved up and down in the vertical direction and counter the bottles 4 to be filled for the filling process Raise the filling elements 3 to the filling position and lower them again.
- the bottles 4 to be filled are fed to the filling machine or to the standing surfaces formed by the lifting elements on the rotor 1 via a transport element 5 and via the inlet star 7 which is driven to rotate about the vertical axis 6.
- the filled bottles 4 are removed from the machine via the outlet star 9, which is driven to rotate about the vertical axis 8, and a transport element 10 adjoining this.
- the rotor 1 rotates in the direction of arrow A.
- the rotor 1 In the area of the filling elements, the rotor 1 has an annular liquid chamber 11 for the liquid filling material to be filled into the bottles 4, e.g. Beer. Furthermore, the rotor 1 has an annular chamber 12 for the prestressing gas used to pretension the bottles 4 and an annular chamber 13 which serves to receive the air or gas volume displaced when the bottles 4 are filled and via a suitable opening (not shown in more detail) communicates with the surrounding atmosphere.
- a suitable opening not shown in more detail
- Each filling element 3 is connected to the aforementioned chambers via three channels, specifically via a liquid channel 14 to the chamber 11, via a clamping gas channel 15 to the chamber 12 and via a ventilation channel 16 to the chamber 13.
- Each filler element 3 consists essentially of a valve housing 17, the cylindrical interior 18 of which, with its axis lying in the vertical direction, is delimited by the circumferential wall 19 and by the upper bottom wall 20 in FIGS. 2 and 3.
- the interior 18 is closed by a housing part 21 which has a bore 22 which widens in a funnel shape toward the interior 18 and in which the upper end of a filler tube 23 which is open at both ends and which projects beyond the underside of the housing part 21 is fastened.
- the bore 22 forms a valve seat for the valve body 24, which can be moved up and down in the vertical direction in the interior 18 and thereby, as the actual filling valve, the dispensing of the liquid coming out of the chamber 11 via the channel 15 flows into the interior 18, controls the filling tube 23.
- the valve body 24 is biased into the open, upper position by a spring 25.
- the force of the spring 25 is selected so that the valve body 24 is held in its position against the valve seat and thus closed position in the absence of back pressure in the bore 22 by the pressure of the liquid in the chamber 11 or in the interior 18.
- a plunger 26 is fastened to the upper end of the valve body, which is guided in a sealed manner through the bottom wall 20 and is connected to an electrical actuating element 27, for example to the armature of an electromagnet.
- the electrical actuating element 27, which is attached to the outside of the bottom wall 20, is designed so that it holds the valve body 24 against the action of the compression spring 25 in the closed position when an electrical signal is present even when in the bore 22 Back pressure prevails, which together with the spring 25 would cause the valve body 24 or the filling valve to open.
- the housing part 21 forms on its underside an annular channel 28 which is open at the bottom and surrounds the filling tube 23 and into which the clamping gas channel 15 and the ventilation channel 16 open, the latter, however, also via a channel section 16 ' Reduced cross-section, which is parallel to a channel section 16 "with a larger cross section.
- An electrically actuable control valve 29 is provided in the channel section 16", the channel section 16 "being interrupted in one position of this valve and the channel section 16" in the other position of the control valve 29 is open.
- Another control valve 30 is provided in the clamping gas duct 15.
- Channels 15 and 16 extend partly through the circumferential wall 19 of the valve housing 17 and through the housing part 21, in which a compensating channel 31 is also provided, which the bore 22 and (via the ventilation channel 16 or its sections 16 'or 16 ") the annular channel 28 with one another
- a third, electrically actuable control valve 32 is arranged in the equalizing channel 31, which is normally closed and is only opened at the end of the filling process and after the valve body 24 has been closed, so that when the filled bottle 4 is pulled off, the liquid residue present in the filling tube 23 is also poured into the dispense the bottle in question.
- a centering bell 33 On the filling tube 23 there is a centering bell 33, which is guided so that it can move up and down relative to the filling tube 23 in the vertical direction.
- To guide the centering bell 33 serve two parallel and spaced-apart vertical guide rods 34, which are provided on both sides of the filler tube 23 (in the illustration chosen for FIGS. 2 and 3 in front of and behind the filler tube 23) and in corresponding sliding guides on the valve housing 17 are displaceable.
- the lower ends of the guide rods 34 are fastened to the centering bell 33, while the upper ends of these rods are connected to one another via a connecting block 35, to which an actuating roller 36 is also fastened.
- the centering bell 33 forms a downwardly tapering through bore or opening 37, which also has a diameter in its cylindrical portion which is larger than the outer diameter of the filler tube 23, so that between the outer wall of the filler tube 23 and the wall an annular channel 38 is formed in the opening 37.
- the centering bell 33 On its upper side facing the housing part 21, the centering bell 33 has a ring seal 39.
- a similar ring seal 40 is provided at the transition region between the cylindrical and the conical part of the opening 37, so that when the filler element 3 in question is raised or pressed down ter bottle 4 and with the centering bell 33 thus raised, this rests firmly with the ring seal 39 and sealed against the outside against the underside of the housing part 21 or against the surface 21 'surrounding the channel 28', while at the same time the opening edge 4 'of the bottle in question is firmly and tightly pressed against the outside against the ring seal 40, as shown in FIG. 3.
- This state shown in FIG. 3 is reached in the normal case, ie when no faults occur, for each bottle 4 or for each filler element 3 when the filler element in question rotates with the rotor 1 in FIG.
- a signal generator 41 is arranged in the form of a flow meter, which is shown only schematically as a block in FIGS. 2 and 3.
- This signal transmitter can basically have a wide variety of forms.
- flow meters working according to the impeller principle or arrangements which use nozzles and orifice bodies arranged one after the other in a pipeline and which determine the flow rate on the basis of the pressure differences occurring are suitable as signal transmitters.
- a flow meter can be used as the signal transmitter 41, which is shown schematically in FIG. 4 and according to the known one Farady's law of induction works.
- This flow meter consists of a pipe section 42 which is passed through by the liquid to be measured flows and accordingly forms part of the liquid channel 14.
- the pipe section 42 is formed from a material with a low magnetic conductivity, for example from plastic, copper, brass, etc. and is provided on its inner surface with at least one layer of electrically insulating material.
- the pipe section 42 is surrounded by a core 43 made of ferromagnetic material, on which (core) at least one coil 44 is provided.
- the coil 44 is controlled by a generator 45, which delivers an impressed, switched direct current of low frequency in the range below 50 Hz, so that a time-changing magnetic field B results in the interior of the pipe section 42.
- two electrodes 46 and 47 are provided, which are connected to the inputs of an electrical circuit 48. With current flowing through coil 44, i.e. in the presence of the magnetic field B and when the liquid filling material flows through the pipe section 42, a voltage U is applied to the electrodes 46 and 47 which is proportional to the product B x v x D.
- the voltage U is a pulse or square wave voltage.
- circuit 48 the difference between the voltage U in the switched-on state of the magnetic field B and the voltage U in the switched-off state of this magnetic field is formed.
- the signal present at the output 49 of the circuit 48 is then a measure of the average flow rate of the liquid filling material through the Pipe section 42 and thus a measure of the quantity of filling material flowing through the pipe section 42 per unit of time.
- the output 49 forms the output of the signal generator 41.
- the signal transmitter 41 which supplies an analog signal proportional to the quantity of product
- the signal transmitter 41 is connected in accordance with the embodiment of the control device according to the invention shown in FIG. 6 to an analog-digital converter 50 which has a pulse at its output Signal delivers, a certain number of pulses each corresponding to a certain quantity of product.
- the converter 50 can of course be omitted if the signal generator 41 already delivers a corresponding digital signal.
- the output of the converter 50 or the output of the signal generator 41 is connected to the input of a counter 51 which counts the incoming pulses and at whose output a digital signal corresponding to the number of pulses is present.
- the output of the counter 51 is connected to the inputs of a total of three comparison circuits 52, 53 and 54, wherein - if this is desired or required for a particular type of control of the filling machine - fewer than three comparison circuits or more can be provided as three comparison circuits, as is indicated in FIG. 6 for the comparison circuit 55 with broken lines.
- Each comparison circuit 52, 53 and 54 or 55 has a second input which is connected to an electrical element or circuit 56, 57, 58 or 59, at the output of which a preferably freely preselectable digital setpoint signal is present.
- Each comparator circuit 52 to 55 delivers a signal at its output when the signal (actual value signal) present at the output of the counter 51 is equal to the setpoint signal set at the associated element 56 to 59.
- the output of the comparison circuit 52 is connected to one input of a control element 60 and the output of the comparison circuit 53 is connected to the other input of the control element 60.
- the output signal of the control element 60 is used to control the control valve 29, the arrangement being such that the control valve 29 is opened when a signal is present at the output of the comparison circuit 52 and is closed when a signal is present at the output of the comparison circuit 53.
- the output of the comparison circuit 54 is connected to the one input of a control element 61, which is used to control the control valve 32.
- the second input of the control element 61 is connected to a signal line 62.
- the arrangement is such that the control valve 32 is closed when a signal is present on the signal line 62 and is opened when a signal is present at the output of the comparison circuit 54.
- the output of the comparison circuit 54 is simultaneously connected via a signal line 63 to the one input of an OR gate 64, the output of which is connected to the one input of a control element 65.
- a signal line 66 is connected to the other input of the control element 65, which is used to control the filling valve of the associated filling element 3 or to control the actuating element 27, the arrangement here being such that the filling valve (24) of the associated filling element 3 then opens when a signal is present on the signal line 66 and then closes when a signal is present at the output of the OR gate 64.
- the second input of the OR gate 64 is connected via a signal line 67 to a signal transmitter 68, which in the simplest case is formed by a pressure switch assigned to each filler element 3 and provided on the rotor 1, the contacts of which close when the associated filler element 3 rotates of the rotor 1 has reached the position indicated by III in FIG. 1.
- a signal transmitter 68 which in the simplest case is formed by a pressure switch assigned to each filler element 3 and provided on the rotor 1, the contacts of which close when the associated filler element 3 rotates of the rotor 1 has reached the position indicated by III in FIG. 1.
- the output of the signal transmitter 68 is simultaneously connected to one input of the AND gate 69, the other input of which is connected to the signal line 63 via an inverter 70.
- the output of the AND gate 69 is connected to the input of a delay element 70, which is preferably formed by a shift register, to which a clock signal 71 is applied at a second input, the latter being derived from the rotational speed of the rotor 1 and accordingly also can be described as a "machine cycle".
- the output of the delay element 70 is connected to the input of a control element 72, which is used to control an ejector 73, which is arranged in the region of the rotor 1 in the illustration selected for FIG.
- the delay member 70 Since the signal generator 68 in the position III emits a signal, the time delay of the Verzögerun g sgliedes 70 equal to the time needed for the rotor 1 to move from the position 3 to the position 4 of Fig. 1. It is understood that the Ejector 73 can also be provided outside the rotor 1, for example in the area of the transport element 10. In this case, a correspondingly greater delay by the delay element 70 is then required.
- the signal line 66 is connected to the output of a delay element 74, the input of which is connected to the signal line 62, which in turn is connected to the output of an AND gate 75.
- An input of a control element 76 which serves to control the control valve 30, is also connected to the signal line 62.
- the second input of the control element 76 is connected to the signal line 66 or to the output of the delay element 74, the arrangement being such that, when there is a signal on the signal line 62 or at the output of the AND gate 75, the control valve 30 is opened and with a signal on the signal line 66 or at the output of the delay element 74 is closed.
- the characteristic of the delay element 74 is chosen so that the delayed signal occurs on the line 66 when the filling element 3 in question has reached position II of FIG. 1 when the rotor 1 rotates. Since in the illustrated embodiment the delay element 74 has a fixed predetermined delay time, i.e. the time delay of the signal caused by the delay element 74 is independent of the machine cycle, the position II can change as the rotational speed of the rotor 1 changes.
- the two inputs of the AND gate 75 are each connected to a signal transmitter 77 and 73, both of which can then supply a signal to the AND gate 75 when the associated filling element 3 is in position 1 in FIG. 1, specifically the signal generator 77 inevitably always delivers a signal when the associated filling element 3 has reached the position I, while the signal generator 78 only delivers a signal when the position I has reached under the filling element 3, while the signal transmitter 78 only turns on Provides signal when there is also a bottle 4 under the filling element 3.
- the position of the centering bell 33 or the connecting block 35 or the actuating roller 36 can be used, ie if a bottle 4 is present under the filling element 3 in question, these elements are in the raised position, with the actuating roller then lifting 36 of the signal transmitter 78, which is designed, for example, as an electrical pressure switch.
- each filler element 3 is assigned its own control circuit, as shown in this figure, wherein only the elements 56 to 59 can be used together for all filler elements 3 provided on the rotor 1 or for specific groups of these filler elements, as indicated by the busbar 79, 80, 81 and 82 of FIG. 6.
- the ejector 73 and the associated control element 72 are also provided together for the control devices of all the filling elements 3, i.e. the input of the control element 72 is connected to a busbar 83 to which the outputs of the delay elements 70 of all control devices are connected.
- a significant design simplification is possible in that the subcircuit formed by the AND gate 75 and the two signal transmitters 77 and 78 is only provided once for all the filling elements 3. 2 and 3, this is possible in that in the control circuit or in the control device for each filling element 3 instead of the AND element 75 on the rotor 1, a contactor, for example a reed contact 84, is provided, which is in the closed state delivers a signal to the signal line 62.
- an electromagnet 85 is provided in position I, which is then switched on and then actuates the reed contact 84 when an actuating roller 36 is raised from this roller also in the position I fixed switch 26 is operated.
- the switch 86 is again a reed contact, for example, which is actuated when the centering bell 33 is raised by a permanent magnet 87 which is provided in the region of the actuating roller 36 or at another, suitable location of each filling element 3.
- the control valve 30 is opened. After opening the control valve 30, span gas flows through the span gas channel 15, the channel 28 and the channel 38 into the interior of the bottle 4, which is thus biased. The control valve 32 is inevitably closed by the signal on the signal line 62.
- the bias phase is ended when the signal present on signal line 62 delays at the output of time delay element 74 and thus on signal line 66 appears.
- This delayed signal closes the valve 30 via the control element 76 and opens the filling valve via the control element 65, ie the actuating element 27, which until then has kept the valve body 24 in its closed position until it is switched off, is switched off, so that the valve body 24 due to Bias by the spring 25 and due to the approximately equal pressure between the pressure in the interior 18 and the clamping gas pressure in the bore 22 can open.
- the filling phase begins, i.e. the liquid filling material (e.g. beer) flows through signal transmitter 41 into the interior 18 and from there through the filling pipe 23 into the bottle 4, with the span gas volume displaced by the inflowing filling material flowing simultaneously via the channel 38, the channel 28 and the narrowed area 16 'and can escape into the chamber 13 via the ventilation channel 16.
- the control valve 29 is still closed at this time.
- the signal generator. 41 or the downstream analog-digital converter 50 supplies to the input of the counter 51 counting pulses, the number of which is proportional to the quantity of filling material flowing in. These counting pulses are counted in the counter 51 and the output signal of this counter is first compared in the comparison circuit 52 with a setpoint signal which was previously set on the element 56. Due to the narrowed area 16 ', the clamping gas can only escape slowly from the bottle 4, so that the filling speed is also relatively slow.
- the comparison circuit 52 supplies a signal at its output which leads to the control valve 29 being opened.
- This opening of the control valve 29 takes place, for example, when approximately 10% of the total filling quantity has reached the bottle 4.
- the clamping gas displaced by the inflowing filling material can escape faster over the section 16 "with a larger cross-section, so that the filling speed increases noticeably.
- the pulses supplied by the signal generator 41 or by the analog-digital converter 50 are further counted and the output of the counter 51 is compared in the comparison circuit 53 with the setpoint signal set on the element 57. As soon as the signal at the output of the counter 51 is equal to this second setpoint signal, the comparison circuit 53 delivers a control signal at its output, which leads to a closing of the control valve 29. This point in time, which is designated 11/2 in FIG. 5, is reached when approximately 85% of the total filling quantity of filling material has reached the bottle 4.
- the clamping gas volume displaced by the inflowing filling material can in turn only escape via the narrowed area 16 ′, as a result of which the filling speed is noticeably reduced.
- the counting pulses supplied by the signal generator 41 or by the analog-digital converter 50 are counted further in the counter 51 and the output signal of this counter is compared with the third setpoint set on the element 58, which corresponds exactly to the desired total filling quantity of the bottle 4.
- the comparison circuit 54 delivers on it Output and thus on the signal line 63 a signal which actuates the actuating element 27 via the OR gate 64 and the control element 65 in such a way that the valve body 24 is returned to its closed position, while at the same time through the signal on the signal line 63 via the control element 61 the control valve 32 is opened.
- the time at which the valve body 24 closes and the control valve 32 opens is indicated by 11/3 in FIG. 5. This point in time does not necessarily coincide with the point in time at which the filling element 3 in question has reached position III of FIG. the time II / 3 lies between positions II and III.
- the signal transmitter 68 supplies a signal to the OR gate 64, the output signal of which in any case leads to the valve body 24 being closed, even if a corresponding closing Signal at the output of the comparison circuit 54 should not yet be present.
- the level of the counter 51 is reset to zero before the start of each new filling phase. This can be achieved, for example, by supplying a reset signal, preferably with a time delay, to the counter 51 for a signal at the output of the OR gate 64.
- the signal applied to signal line 62, for example, with which the entire filling process (consisting of pretensioning phase and filling phase) is initiated can also be used to reset counter 51.
- control device shown in FIG. 6 is basically present separately for each filling element 3 on the rotor 1. However, it has already been pointed out that certain parts of this control device can be used together for several filling elements 3 or groups thereof.
- FIG. 7 shows a further development of the control device according to FIG. 6 in such a way that a common central unit 88 is provided on the rotor 1 for several filling elements 3 or for groups of these filling elements.
- This central unit is connected via lines 89 to control devices 90, each of which is assigned to a filling element 3 and which, for example, correspond in its basic design to the control device according to FIG. 6.
- the central unit 88 has an output which is connected to a transmitter 91 and an input which is connected to a receiver 92.
- An operating device 93 is provided on a stationary part of the filling machine, the input of which is connected to a receiver 94 and the output of which is connected to a transmitter 95.
- the operating device 93 also has an input device 96 and an output device 97.
- the central unit 88 and the operating device 93 work together via the transmitter 95 and the receiver 92 or via the transmitter 91 and the receiver 94, the data transmission here being able to take place in a wide variety of ways , for example by electromagnetic waves, by infrared light, etc.
- Various data or commands can be transmitted to the central unit 88 via the input device 96, for example the input of the desired values as described in connection with FIG. 6 and in connection with the elements 56, 57, 58 and 59.
- individual valves of individual filling elements 3 or groups thereof can also be addressed or controlled via the input device 96.
- Setpoints, filling success messages, counter status of the individual filling valves or the associated counters can also be queried via the input device, these data then being output on the output device 97.
- the output device 97 can also serve to display errors, in particular to display defective filling elements 3, or else to display the quantity of filling material actually filled in bottles
- FIG. 8 shows an embodiment similar to FIGS. 2 and 3, although a liquid channel 14 'is provided instead of the horizontal liquid channel 14, which also extends through the signal transmitter 41, but in the flow direction of the filling material (arrow F of FIG. 8 ) is inclined downwards by an angle a with respect to the horizontal, so that the outlet end of the channel 14 'connected to the filling element 3 is lower than the inlet end connected to the chamber 1.
- the angle a is, for example, 5 °.
- the signal generator 41 has the same design as that shown in FIG. 4.
- the embodiment of the embodiment shown in FIG. 3 is designed such that an area of the liquid channel or a flow path for the filling material, in which none of these are connected, to the signal transmitter 41 or to its measuring sections formed between the electrons 46 and 47 Filling-reflecting surfaces are provided, which are formed, for example, by narrowing the cross-section and / or by elements extending into the flow path.
- the length L of this flow path is approximately equal to 5 D, where D is the diameter that the liquid channel 14 'has in the area of the electrodes 46 and 47 or the pipe section 42 in this area.
- the flow path free of reflection surfaces preferably has a constant cross section equal to cross section D.
- the inclined design of the liquid channel 14 'and the flow paths free of reflection surfaces ensure that there is a flow in the area of the signal transmitter 41 only in the direction of the arrow F, that is to say there is no partial reverse flow direction which could lead to an incorrect measurement . Furthermore, due to the inclined design of the liquid channel 14 ', air or gas bubbles can escape from the channel 14' or from the interior 18.
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Abstract
Am Ende einer Füllphase und bei Erreichen eines vorgegebenen Behälterfüllzustandes aufgrund eines von einem Signalgeber (41, 50) abgeleiteten ersten Steuersignals wird das Füllventil (24) geschlossen. Mit Hilfe des als Durchflußmesser ausgebildeten Signalgebers wird in der Füllphase ständig die dem Behälter zufließende Füllgutmenge gemessen und ein dieser Menge entsprechendes Impulssignal, in welchem eine bestimmte Anzahl von zeitlich aufeinanderfolgenden Impulsen jeweils einer bestimmten Füllgutmenge entspricht. Die Anzahl der Impulse gezählt und das so gewonnene Ergebnis als Istwertsignal mit einem ersten, vorgewählten Sollwertsignal verglichen. Bei einem Zustand «Istwertsignal = erstes Sollwertsignal» wird das erste Steuersignal zum Schließen des Füllventils abgegeben.At the end of a filling phase and when a predetermined container filling state is reached on the basis of a first control signal derived from a signal transmitter (41, 50), the filling valve (24) is closed. With the aid of the signal transmitter designed as a flow meter, the quantity of filling material flowing to the container is continuously measured in the filling phase and a pulse signal corresponding to this quantity, in which a certain number of successive pulses corresponds in each case to a specific quantity of filling material. The number of pulses is counted and the result obtained in this way is compared as an actual value signal with a first, preselected setpoint signal. In the case of a state “actual value signal = first setpoint signal”, the first control signal for closing the filling valve is emitted.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern einer Füllmaschine, welche zum Füllen von Behältern, insbesondere zum Füllen von Flaschen mit einem flüssigen Füllgut dient und zur Steuerung der abgegebenen Füllgutmenge wenigstens ein Füllventil aufweist, das am Ende der Füllphase und bei Erreichen eines vorgegebenen Behälterfüllzustandes aufgrund eines von einem J Signalgeber abgeleiteten ersten Steuersignals geschlossen wird.The invention relates to a method for controlling a filling machine which serves for filling containers, in particular for filling bottles with a liquid filling material and for controlling the quantity of filling material dispensed has at least one filling valve which at the end of the filling phase and when a predetermined container filling state has been reached is closed on the basis of a first control signal derived from a J signal transmitter.
In Weiterbildung bezieht sich die Erfindung auf eine Anordnung zum Durchführen dieses Verfahrens, mit wenigstens einem Füllelement, welches einen, in eine Auslaßöffnung, z.B. Füllrohr, für die Abgabe des Füllgutes an den Behälter mündenden und mit einer Kammer für das Füllgut in Verbindung stehenden Flüssigkeitskanal aufweist, in welchem ein durch ein Signal, vorzugsweise durch ein elektrisches oder pneumatisches Signal steuerbares Füllventil angeordnet ist.In a further development, the invention relates to an arrangement for performing this method, with at least one filling element, which one, in an outlet opening, e.g. Filling tube, for the delivery of the filling material opening to the container and communicating with a chamber for the filling material liquid channel, in which a controllable by a signal, preferably by an electrical or pneumatic signal, is arranged a filling valve.
Bei Füllmaschinen zum Füllen von Behältern, insbesondere Flaschen mit einem flüssigen Füllgut bereitet auch heute noch eine genau dosierte und dabei vor allem von äußeren Einflüssen (wie Flüssigkeitsdruck, Temperatur, Viskosität, durch Fertigungstoleranzen bedingte unterschiedliche Volumen der Behälter bzw. Flaschen usw.) nicht beeinflußte genaue Abgabe auch heute noch erhebliche Schwierigkeiten. Es wurde bereits versucht, diese Probleme durch entsprechende Ausbildung einer Füllmaschine bzw. deren Füllelemente und Steuerteile oder aber durch besondere Methoden der Steuerung einer solchen Maschine zu lösen. Soweit es sich bei diesen Losungsvorschlägen um rein mechanisch-konstruktive Maßnahmen handelt, sind diese recht aufwendig sowie störanfällig und insbesondere nicht geeignet, um die genannten äußeren Einflüsse zu eliminieren.In filling machines for filling containers, in particular bottles with a liquid filling material, a precisely dosed preparation is still unaffected today and, above all, is not influenced by external influences (such as liquid pressure, temperature, viscosity, different volumes of the containers or bottles, etc. due to manufacturing tolerances) exact delivery even today considerable difficulties. Attempts have already been made to solve these problems by appropriately designing a filling machine or its filling elements and control parts or by special methods of controlling such a machine. As far as these Losungsvorschlä g en purely mechanical and constructive measures, these are quite expensive and prone to failure, and particularly not suitable, in order to eliminate the above-mentioned external influences.
Alle bekannten Maßnahmen, und dabei insbesondere auch solche, die sich elektrischer Methoden zur Steuerung und Regelung bedienen, gehen grundsätzlich davon aus, daß der das erste Steuersignal zum Schließen des Füllventiles erzeugende Signalgeber im zu füllenden Behälter die dort vorhandene Höhe des Füllgutes feststellt, was nach einer der Erfindung zugrundeliegenden Erkenntnis weitreichende Nachteile hat. So ist die Füllguthöhe im Behälter nur ein ungefähres Maß für die Füllgutmenge. Auch können hierbei beispielsweise Einflüsse, wie beispielsweise Temperaturschwankungen, oder vor allem unterschiedliche, durch Fertigungstoleranzen bedingte Volumen der zu füllenden Behälter bzw. Flaschen nicht berücksichtigt werden. Weiterhin ist jeweils eine relativ aufwendige Umstellung erforderlich, wenn mit ein und derselben Flaschenfüllmaschine Flaschen unterschiedlicher Größe mit einer dann auch jeweils unterschiedlichen Füllgutmenge gefüllt werden sollen.All known measures, and in particular also those that use electrical methods for control and regulation, are based on the principle that the signal generator generating the first control signal for closing the filling valve in the container to be filled detects the amount of the filling material present there, what after one of the findings on which the invention is based has far-reaching disadvantages. The fill level in the container is only an approximate measure of the fill quantity. Influences such as temperature fluctuations or, above all, different volumes of the containers or bottles to be filled, which are caused by manufacturing tolerances, can also not be taken into account. Furthermore, a relatively complex changeover is required if bottles of different sizes are to be filled with the same bottle filling machine with a different amount of filling material.
Insbesondere bei solchen Flaschenfüllmaschinen, bei denen das flüssige Füllgut über in die Flaschen eintauchende Füllrohre abgegeben wird, und diese Füllrohre beispielsweise durch Anbringung von Elektroden aus elektrisch leitendem Material als Signalgeber ausgebildet sind, ist ein Umstellen von einer Flaschengröße auf eine andere Flaschengröße nur durch Austauschen der dann relativ teuren Füllrohre möglich. Außerdem sind diese Füllrohre nicht nur teuer, sondern auch sehr empfindlich, d.h. sie müssen im praktischen Betrieb schonend behandelt und bei Nichtgebrauch schonend gelagert werden, was gerade in der Praxis nur selten gewährleistet ist.In particular in those bottle filling machines in which the liquid filling material is dispensed via filling tubes immersed in the bottles, and these filling tubes are formed, for example, by attaching electrodes made of electrically conductive material as signal transmitters, a change from one bottle size to another bottle size is only possible by exchanging the then relatively expensive filling pipes possible. In addition, these filling tubes are not only expensive, but also very sensitive, i.e. they have to be handled carefully in practical operation and stored gently when not in use, which is rarely guaranteed in practice.
Weiterhin hat sich eezeiqt, daß speziell beim Abfüllen von kohlensäurehaltinen Flüssigkeiten, wie Bier, Limonade usw. der Füllvorgang dadurch optimiert werden kann, daß das Füllen einer Flasche oder eines Behälters anfänglich, d.h. beispielsweise bis zu einer Teil-Füllmenge von beispielsweise 10% der Gesamtfüllmenge, mit geringer Geschwindigkeit und dann anschließend bis zu einer größeren Teil-Füllmenge von beispielsweise 85% der Gesamtfüllmenge mit weit höherer Geschwindigkeit erfolgt, worauf dann anschließend die Füllgeschwindigkeit bis zum Erreichen der angestrebten Gesamtfüllmenge wieder verringert wird. Gerade diese, für einen optimalen Füllvorgang vorteilhafte Teilung der eigentlichen Füllphase in drei oder mehreren Teilphasen läßt sich mit den bekannten Methoden nur schwer erreichen, zumindest sind bei allen bekannten Verfahren und Anordnungen diese Teilphasen bzw. deren Beginn und Ende durch die konstruktive Ausbildung des Signalgebers mehr oder weniger fest vorgegeben und orientieren sich vor allem nicht an dem jeweils tatsächlich erreichten Teil-Füllzustand des Behälters bzw. der Flasche.Furthermore, it has been found that especially when filling carbonated liquids, such as beer, lemonade, etc., the filling process can be optimized by filling a bottle or a container initially, i.e. For example, up to a partial filling quantity of, for example, 10% of the total filling quantity, at a low speed and then subsequently up to a larger partial filling quantity of, for example, 85% of the total filling quantity at a much higher speed, whereupon the filling speed then follows until the desired total filling quantity is reached is reduced again. This division of the actual filling phase into three or more sub-phases, which is advantageous for an optimal filling process, is difficult to achieve with the known methods, at least in all known methods and arrangements these sub-phases or their beginning and end are more due to the constructive design of the signal transmitter or less firmly specified and are not based in particular on the partial filling state of the container or bottle actually achieved.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Anordnung zum Steuern einer Füllmaschine der eingangs geschilderten Art so auszubilden, daß unabhängig von äußeren Einflüssen der Füllvorgang dann beendet wird, wenn die einem Behälter zugeflossene Füllgutmenge tatsächlich der gewünschten Gesamtfüllmenge entspricht, wobei äußere Einflüsse auf die dosierte Abgabe des flüssigen Füllgutes an einen Behälter weitestgehend ausgeschlossen werden und wobei vor allem auch die Möglichkeit gegeben ist, ohne aufwendige Umstell- bzw. Umrüstungsarbeiten die angestrebte Gesamtfüllmenge im Bedarfsfall zu ändern.The invention has for its object to provide a method and an arrangement for controlling a filling machine of the type described in such a way that, regardless of external influences, the filling process is ended when the quantity of product flowing into a container actually corresponds to the desired total quantity, whereby external influences on the metered delivery of the liquid contents to a container as far as possible and, above all, there is also the possibility of changing the desired total filling quantity if necessary without complex conversion or retrofitting work.
Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bzw. eine Anordnung aufzuzeigen, welches bzw. welche es ermöglicht, bei einer mit unterschiedlicher Geschwindigkeit ablaufenden Füllphase, die einzelnen Teilphasen bzw. deren Beginn und/oder Ende beliebig zu ändern, um so zu optimalen Ergebnissen zu gelangen. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren der eingangs geschilderten Art erfindungsgemäß so ausgebildet, daß mit Hilfe des als Durchlaufmessers ausgebildeten Signalgebers in der Füllphase ständig die dem zu füllenden Behälter zufließende Füllgutmenge gemessen und ein dieser Menge entsprechendes Impulssignal erzeugt wird, in welchem eine bestimmte Anzahl von zeitlich aufeinanderfolgenden Impulsen jeweils einer bestimmten Füllgutteilmenge entspricht, daß die Anzahl der Impulse gezählt wird und das so gewonnene Ergebnis als Istwertsignal mit einem ersten vorgewählten Sollwertsignal verglichen wird, und daß bei einem Zustand "Istwertsignal = erstes Sollwertsignal" das erste Steuersignal zum Schließen des Füllventils abgegeben wird.Another object of the invention is to provide a method and an arrangement which, in the case of a filling phase running at different speeds, make it possible to change the individual sub-phases or their start and / or end as desired, in order to achieve optimal results to get. To achieve this object a method of the kind mentioned above is formed according to the invention so that with the formed as a continuous diameter signal Help ebers g in the filling phase constantly the influent container to be filled filling material measured and this amount corresponding pulse signal is generated, in which a particular Number of successive pulses in each case corresponds to a certain quantity of product to be filled, that the number of pulses is counted and the result obtained in this way is compared as an actual value signal with a first preselected setpoint signal, and that in a state "actual value signal = first setpoint signal" the first control signal for closing the Filling valve is released.
Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Hilfe des als Durchflußmessers ausgebildeten Signalgebers die dem zu füllenden Behälter zufließende Füllgutmenge gemessen wird, befindet sich in dem gefüllten Behälter stets genau die angestrebte Gesamt- füllmenge, d.h. diese Füllmenge ist z.B. insbesondere nicht abhängig von Volumensänderungen der Behälter, die (Volumens- änderung) auf Fertigungstoleranzen zurückzuführen sind.Since, in the method according to the invention, the quantity of filling material to be filled into the container to be filled is measured with the aid of the signal transmitter designed as a flow meter, the desired total filling quantity is always located in the filled container, i.e. this filling quantity is e.g. in particular not dependent on changes in the volume of the containers, which (change in volume) are due to manufacturing tolerances.
Das erste Sollwertsignal, welches beispielsweise mit Hilfe eines oder mehrerer Schalter oder auf andere, geeignete Weise eingestellt wird und vorzugsweise in Form eines digitalen Signales vorliegt, kann ohne Schwierigkeiten und vor allem auch ohne machanische Änderungen an der Füllmaschine-verändert werden, so daß ein Füllen von Flaschen unterschiedlicher Größe mit ein und derselben Maschine ohne Schwierigkeiten möglich ist.The first setpoint signal, which is set, for example, with the aid of one or more switches or in another suitable manner and is preferably in the form of a digital signal, can be changed without difficulty and, above all, without mechanical changes to the filling machine, so that filling of bottles of different sizes is possible with one and the same machine without difficulty.
Weiterhin bietet das erfindungsgemäße Verfahren die Möglichkeit, zusätzlich zu dem ersten Sollwertsignal, welches der angstrebten Gesamtfüllmenge bzw. dem angestrebten Endfüllzustand entspricht, ein weiteres Sollwertsignal vorzusehen, welches einem vorgegebenen Teil-Füllzustand des Behälters entspricht, wobei dann, wenn das Istwertsignal dieses weitere Sollwertsignal erreicht hat, ein weiteres Steuersignal erzeugt wird, welches von der Teil- bzw. Meßphase mit langsamer Füllgeschwindigkeit auf eine Teil- bzw. Meßphase mit hoher Geschwindigkeit oder umgekehrt umschaltet.Furthermore, the method of the invention offers the possibility, in addition to the first target value signal, which corresponds to the angstrebten total filling amount or the desired Endfüllzustand to provide another set point signal corresponding to a pre g plane part-filled state of the container, wherein when the actual value of this further Setpoint signal reached has, a further control signal is generated, which switches from the partial or measuring phase with slow filling speed to a partial or measuring phase with high speed or vice versa.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere auch zum Steuern von Gegendruck-Füllmaschinen, bei denen während des Füllvorganges der eigentlichen Füllphase eine Vorspannphase vorausgeht, in der die zu füllenden Behälter bzw. Flaschen mit einem unter Druck stehenden Spanngas beaufschlagt werden.The method according to the invention is also particularly suitable for controlling counterpressure filling machines in which, during the filling process, the actual filling phase is preceded by a pretensioning phase in which the containers or bottles to be filled are pressurized with a pressurized gas.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich insbesondere eine Anordnung der eingangs geschilderten Art, die sich dadurch auszeichnet, daß in dem vom Füllelement gebildeten Flüssigkeitskanal ein als Durchflußmesser ausgebildeter Signalgeber angeordnet ist, der eine der Durchflußmenge entsprechende Anzahl von zeitlich aufeinanderfolgenden Impulsen abgibt, daß der Ausgang des Signalgebers mit dem Eingang einer Einrichtung verbunden ist, die die Impulse zählt, das so gewonnene Ergebnis als Istwertsignal mit einem vorgegebenen ersten Sollwertsignal vergleicht und an einem Ausgang dann ein Signal an ein Betätigungselement zum Schließen des Füllventiles abgibt, wenn das Istwertsignal gleich dem ersten Sollwertsignal ist.An arrangement of the type described at the outset is particularly suitable for carrying out the method according to the invention, which is characterized in that a signal transmitter designed as a flow meter is arranged in the liquid channel formed by the filling element and emits a number of successive pulses corresponding to the flow rate that the output of Si g nalgebers connected to the input of a device that counts the pulses, compares the result thus obtained as an actual value with a predetermined first setpoint signal at an output a signal to an actuator for closing the filling valve discharges when the actual value is equal to the first setpoint signal.
Die Einrichtung, der das Signal des Signalgebers zugeführt wird, ist vorzugsweise so ausgebildet, daß das Istwertsignal dort wenigstens noch mit einem weiteren, vorgegebenen Sollwertsignal verglichen wird und daß an einem weiteren Ausgang der Einrichtung ein weiteres Steuersignal dann anliegt, wenn der Zustand "Istwertsignal = weiteres Sollwertsignal" erreicht ist. Der dieses weitere Steuersignal aufweisende Ausgang der Einrichtung ist mit einem Element verbunden, welches bei entsprechender Ansteuerung die Füllgeschwindigkeit, d.h. die Geschwindigkeit, mit der das flüssige Füllgut einem Behälter zufließt, verändert. Bei einer Füllmaschine, bei der ein, von dem dem Behälter zufließenden Füllgut verdränntes Gasvolumen über einen Entlüftungskanal entlüftet wird, ist dieses Element zur Änderung der Füllgeschwindigkeit beispielsweise ein elektrisch betätigbares Ventil, welches beim Öffnen bzw. beim Schließen den wirksamen Querschnitt des Entlüftungskanals in wenigstens einem Teilbereich dieses Kanals verändert.The device to which the signal from the signal generator is fed is preferably designed such that the actual value signal is there at least compared with another predetermined setpoint signal and that a further control signal is present at a further output of the device when the state "actual value signal = further setpoint signal "is reached. The output of the device having this further control signal is connected to an element which, with appropriate control, changes the filling speed, ie the speed at which the liquid filling material flows into a container. In a filling machine, in which a gas volume displaced from the filling material flowing into the container is vented ventilation channel is vented, this element for changing the filling speed is, for example, an electrically actuated valve which changes the effective cross section of the ventilation channel in at least a portion of this channel when opening or closing.
Handelt es sich bei der Anordnung bzw. Füllmaschine um eine solche, bei der mehrere Füllelemente an einem umlaufenden Rotor vorgesehen sind, so ist die Anordnung vorzugsweise so ausgebildet, daß jeweils dann, wenn sich Einzelelement in einer vorgegebenen Position befindet, ein Steuersignal zum Einleiten des Füllvorganges dann abgegeben wird, wenn in dieser Position wenigstens zwei weitere Signale gleichzeitig vorliegen, von denen eines zwangsläufig bei Erreichen dieser Position erzeugt wird, und das andere, weitere Signal dann vorliegt, wenn sich in dieser Position ein Behälter in der vorgeschriebenen Füllage befindet.If the arrangement or filling machine is one in which a plurality of filling elements are provided on a rotating rotor, the arrangement is preferably designed in such a way that a control signal for initiating each time when the individual element is in a predetermined position Filling process is then given when at least two further signals are present in this position, one of which is inevitably generated when this position is reached, and the other, further signal is present when a container is in the prescribed filling position in this position.
Die Anordnung ist weiterhin vorzugsweise so ausgebildet, daß immer dann, wenn ein Füllelement beim Umlaufen des Rotors eine bestimmte Position erreicht hat, in der die Füllphase normalerweise bereits abgeschlossen ist, ein weiteres Steuersignal erzeugt wird, welches der Betätigungseinrichtung für das Füllventil dieses Füllelementes zugeführt wird und das Füllventil zwangsläufig schließt.The arrangement is also preferably designed such that whenever a filling element has reached a certain position when the rotor rotates, in which the filling phase is normally already completed, a further control signal is generated which is fed to the actuating device for the filling valve of this filling element and the filling valve inevitably closes.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. l in Draufsicht und in schematischer Darstellung den Rotor einer Flaschenfüllmaschine zusammen mit den am Umfang dieses Rotors angeordneten einzelnen Füllelementen (Füllventilen) sowie zusammen mit dem Einlauf- und Auslaufstern der Maschine:
- Fig. 2 und 3 im Axialschnitt einen Teil des Rotors der Maschine gemäß Fig. 1 sowie ein Füllelement dieser Maschine, wobei das Füllelement in der Fig. 2 ohne eine zu füllende Flasche und in der Fig. 3 zusammen mit einer zu füllenden Flasche in einer Position dargestellt ist, die die Flasche bzw. das Füllelement in der Vorspann- und Füllphase aufweisen;
- Fig. 4 in schematischer Darstellung und im Schnitt einen Meß-bzw. Signalgeber zur Verwendung bei der Erfindung;
- Fig. 5 ein Diagramm zur Erläuterung des zeitlichen Ablaufs des rüllvorganges, bestehend aus Vorspannphase, Füllphase sowie Abzugsphase;
- Fig. 6 das Blockschaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung;
- Fig. 7 das Blockschaltbild eines erweiterten Steuersystems nach der Erfindung, mit einer mehreren Füllelementen zugeordneten gemeinsamen Zentraleinheit;
- Fig. 8 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 2, jedoch bei einer abgewandelten Ausführungsform.
- 1 shows a top view and a schematic representation of the rotor of a bottle filling machine together with the individual filling elements (filling valves) arranged on the circumference of this rotor and together with the inlet and outlet star of the machine:
- 2 and 3 in axial section a part of the rotor of the machine according to FIG. 1 and a filling element of this machine, the filling element in FIG. 2 without a bottle to be filled and in FIG. 3 together with a bottle to be filled in one Position is shown that the bottle or the filling element in the biasing and filling phase;
- Fig. 4 in a schematic representation and in section a measuring or. Signalers for use in the invention;
- 5 shows a diagram for explaining the chronological sequence of the filling process, consisting of the pretensioning phase, filling phase and draw-off phase;
- 6 shows the block diagram of an embodiment of the control device according to the invention;
- 7 shows the block diagram of an expanded control system according to the invention, with a common central unit assigned to a plurality of filling elements;
- Fig. 8 is a similar representation as Fig. 2, but in a modified embodiment.
In den Figuren ist 1 der um eine vertikale Achse 2 rotierend angetriebene Rotor einer Flaschenfüllmaschine in Mehrkammerausführung. Am Umfang des Rotors 1 sind mehrere Füllelemente in jeweils einem gleichen, vorgegebenen Abstand befestigt, und zwar in bekannter Weise über nicht näher dargestellten und ebenfalls bekannten, in vertikaler Richtung auf- und abwärts bewegbaren Hubvorrichtungen, die die zu füllenden Flaschen 4 für den füllvorgang gegen die Füllelemente 3 in die Füllposition anheben und aus dieser wieder absenken.In the figures, 1 is the rotor of a bottle filling machine in a multi-chamber design, which is driven in rotation about a
Die zu füllenden Flaschen 4 werden der Füllmaschine bzw. den von den Huborganen am Rotor 1 gebildeten Standflächen über ein Transportelement 5 sowie über den um die vertikale Achse 6 rotierend angetriebenen Einlaufstern 7 zugeführt. Die gefüllten Flaschen 4 werden aus der Maschine über den um die vertikale Achse 8 rotierend angetriebenen Auslaufstern 9 und ein sich hieran anschließendes Transportelement 10 abgeführt. Bei der für die Fig. 1 gewählten Darstellung läuft der Rotor 1 in Richtung des Pfeiles A um.The
Im Bereich der Füllelemente besitzt der Rotor 1 eine ringförmige Flüssigkeitskammer 11 für das in die Flaschen 4 zu füllende flüssige Füllgut, z.B. Bier. Weiterhin besitzt der Rotor 1 eine ringförmige Kammer 12 für das zum Vorspannen der Flaschen 4 dienende Spanngas und eine ringförmige Kammer 13, die zur Aufnahme des beim Füllen der Flaschen 4 verdrängten Luft- bzw. Gasvolumen dient und die über eine geeignete, nicht näher dargestellte Öffnung mit der Umgebungsatmosphäre in Verbindung steht.In the area of the filling elements, the
Jedes Füllelement 3 ist über drei Kanäle mit den erwähnten Kammern verbunden, und zwar über einen Flüssigkeitskanal 14 mit der Kammer 11, über einen Spanngaskanal 15 mit der Kammer 12 und über einen Entlüftungskanal 16 mit der Kammer 13.Each
Jedes Füllelement 3 besteht im wesentlichen aus einem Ventilgehäuse 17, dessen zylinderförmiger und mit seiner Achse in vertikaler Richtung liegender Innenraum 18 durch die Umfangswandung 19 sowie durch die in den Figuren 2 und 3 obere Bodenwandung 20 begrenzt ist. An der Unterseite ist der Innenraum 18 durch einen Gehäuseteil 21 verschlossen, welcher eine sich zum Innenraum 18 hin trichterförmig erweiternde Bohrung 22 aufweist, in der das obere Ende eines beidendig offenen Füllrohres 23 befestigt ist, welches über die Unterseite des Gehäuseteiles 21 vorsteht.Each
Die Bohrung 22 bildet an ihrer dem Innenraum 18 zugewendeten Seite einen Ventilsitz für den Ventilkörper 24, der in vertikaler Richtung im Innenraum 18 auf- und abwärts bewegbar ist und dadurch als eigentliches Füllventil die Abgabe der Flüssigkeit, die aus der Kammer 11 über den Kanal 15 in den Innenraum 18 strömt, an das Füllrohr 23 steuert. Durch eine Feder 25 ist der Ventilkörper 24 in die geöffnete, obere Stellung vorgespannt. Allerdings ist die Kraft der Feder 25 so gewählt, daß der Ventilkörper 24 bei fehlendem Gegendruck in der Bohrung 22 durch den Druck der Flüssigkeit in der Kammer 11 bzw. im Innenraum 18 in seiner gegen den Ventilsitz anliegenden und damit geschlossenen Stellung gehalten wird. Zum Betätigen des Ventilkörpers 25 ist am oberen Ende des Ventilkörpers ein Stößel 26 befestigt, der abgedichtet durch die Bodenwandung 20 hindurchgeführt ist und mit einem elektrischen Betätigungselement 27, beispielsweise mit dem Anker eines Elektromagneten verbunden ist. Das elektrische Betätigungselement 27, welches an der Außenseite der Bodenwandung 20 befestigt ist, ist dabei so ausgebildet, daß es bei Anliegen eines elektrischen Signales den Ventilkörper 24 gegen die Wirkung der Druckfeder 25 auch dann in der geschlossenen Stellung hält, wenn in der Bohrung 22 ein Gegendruck herrscht, der zusammen mit der Feder 25 ein Öffnen des Ventilkörpers 24 bzw. des Füllventiles bewirken würde.On its side facing the
Wie die Fig. 2 und 3 weiterhin zeigen, bildet der Gehäuseteil 21 an seiner Unterseite einen nach unten hin offenen und das Füllrohr 23 umgebenden ringförmigen Kanal 28, in welchen der Spanngaskanal 15 sowie der Entlüftungskanal 16 münden, letzterer jedoch über einen Kanalabschnitt 16' mit vermindertem Querschnitt, welchem ein Kanalabschnitt 16" mit größerem Querschnitt parallel liegt. Im Kanalabschnitt 16" ist ein elektrisch betätigbares Steuerventil 29 vorgesehen, wobei in der einen Stellung dieses Ventils der Kanalabschnitt 16" unterbrochen und in der anderen Stellung des Steuerventils 29 der Kanalabschnitt 16" geöffnet ist. Ein weiteres Steuerventil 30 ist im Spanngaskanal 15 vorgesehen. Die Kanäle 15 und 16 erstrecken sich teilweise durch die Umfangswand 19 des Ventilgehäuses 17 sowie durch den Gehäuseteil 21, in welchem auch ein Ausgleichskanal 31 vorgesehen ist, der die Bohrunq 22 und (über den Entlüftungskanal 16 bzw. dessen Abschnitte 16' oder 16") den ringförmigen Kanal 28 miteinander verbindet. Im Ausgleichskanal 31 ist ein drittes elektrisch betätiobares Steuerventil 32 angeordnet, welches normalerweise geschlossen ist und erst am Ende des Füllorgangs und nach dem Schließen des Ventilkörpers 24 geöffnet wird, um beim Abziehen der gefüllten Flasche 4 auch den im Füllrohr 23 vorhandenen Flüssigkeitsrest in die betreffende Flasche abzugeben.As further shown in FIGS. 2 and 3, the
Auf dem füllrohr 23 befindet sich eine Zentrierglocke 33, die relativ zum Füllrohr 23 in vertikaler Richtung auf- und abwärts bewegbar geführt ist. Zur Führung der Zentrierglocke 33 dienen zwei parallel zueinander und im Abstand voneinander angeordnete vertikale Führungsstangen 34, die beidseitig vom Füllrohr 23 vorgesehen sind (und zwar bei der für die Fig. 2 und 3 gewählten Darstellung vor bzw. hinter dem Füllrohr 23) und die in entsprechenden Gleitführungen am Ventilgehäuse 17 verschiebbar sind. Die unteren Enden der Führungsstangen 34 sind an der Zentrierglocke 33 befestigt, während die oberen Enden dieser Stangen über einen Verbindungsklotz 35 miteinander verbunden sind, an welchem auch eine Betätigungsrolle 36 befestigt ist.On the filling
Die Zentrierglocke 33 bildet eine sich nach unten hin kegelförmig erweiternde durchgehende Bohrung bzw. Öffnung 37 auf, die auch in ihrem zylinderförmigen Teilbereich einen Durchmesser besitzt, der größer ist als der Außendurchmesser des Füllrohres 23, so daß zwischen der Außenwandung des Füllrohres 23 und der Wandung der Öffnung 37 ein ringförmiger Kanal 38 gebildet ist. An ihrer dem Gehäuseteil 21 zugewendeten Oberseite besitzt die Zentrierglocke 33 eine Rinqdichtung 39. Eine ähnliche Ringdichtung 40 ist am Übergangsbereich zwischen den zylinderförmigen und dem kegelförmigen Teil der Öffnung 37 vorgesehen, so daß bei gegen das betreffende Füllelement 3 angehobener bzw. angedrückter Flasche 4 und bei somit angehobener Zentrierglocke 33 diese mit der Ringdichtung 39 fest und nach außen hin abgedichtet gegen die Unterseite des Gehäuseteils 21 bzw. gegen die dortige, den Kanal 28 umgebende Fläche 21' anliegt, während gleichzeitig der Öffnungsrand 4' der betreffenden Flasche fest und nach außen hin dicht gegen die Ringdichtung 40 angepreßt ist, wie dies die Fig. 3 zeigt. Dieser in der Fig. 3 dargestellte Zustand ist im Normalfall, d.h. dann, wenn keine Störungen auftreten, für jede Flasche 4 bzw. für jedes Füllelement 3 dann erreicht, wenn das betreffende Füllelement beim Umlauf des Rotors 1 die in der Fig. 1 mit I bezeichnete Position erreicht hat, in der die sog. "Vorspannphase" beginnt. Der in der Fig. 3 dargestellte Zustand wird aufrechterhalten, bis das betreffende Füllelement 3 und die zugehörige Flasche die in der Fig. 1 mit III bezeichnete Position erreicht haben. Diese Position entspricht dem Beginn des Abzugs der betreffenden Flasche, d.h. mit Hilfe der Hubor- gane wird die Flasche wieder abgesenkt.The centering
In dem Flüssigkeitskanal 14 ist zwischen der Kammer 11 und dem Innenraum 18 ein Signalgeber 41 in Form eines Durchlaufmessers angeordnet, der in den Fig. 2 und 3 nur schematisch als Block dargestellt ist. Dieser Signalgeber kann grundsätzlich die verschiedenste Form aufweisen. So eignen sich beispielsweise als Signalgeber nach dem Flügelradprinzip arbeitende Durchfluß-Messer oder aber Anordnungen, die in einer Rohrleitung hintereinander angeordnete Düsen- und Blendenkörper verwenden und die Durchflußmenge anhand der auftretenden Druckdifferenzen bestimmen.In the
Sofern es sich bei dem in den Flaschen 4 zu füllenden Füllgut um eine elektrisch leitende Flüssigkeit handelt, wie dies bei Getränken der Fall ist, kann als Signalgeber 41 ein Durchflußmesser Verwendung finden, der in der Fig. 4 schematisch dargestellt ist und der nach dem bekannten Faradyschen Induktionsgesetz arbeitet. Dieser Durchlaufmesser besteht aus einem Rohrstück 42, welches von der zu messenden Flüssigkeit durchströmt wird und dementsprechend einen Teil des Flüssiokeitskanals 14 bildet. Das Rohrstück 42 ist aus einem Material mit geringem magnetischem Leitwert, z.B. aus Kunststoff, Kupfer, Messing usw. gebildet und an seiner Innenfläche zumindest mit einer Schicht aus elektrisch isolierendem Material versehen. Das Rohrstück 42 ist umgeben von einem Kern 43 aus ferromagnetischem Material, an welchem (Kern) wenigstens eine Spule 44 vorgesehen ist. Die Spule 44 wird von einem Generator 45 angesteuert, der einen eingeprägten, geschalteten Gleichstrom niedriger Frequenz im Bereich unter 50 Hz liefert, so daß sich im Inneren des Rohrstückes 42 ein sich zeitlich änderndes Magnetfeld B ergibt.If the filling material to be filled in the
Im Inneren des Rohrstückes 42 sind zwei Elektroden 46 und 47 vorgesehen, die mit den Eingängen eines elektrischen Schaltkreises 48 verbunden sind. Bei einem Stromfluß durch die Spule 44, d.h. bei Vorhandensein des Magnetfeldes B und beim Fließen des flüssigen Füllgutes durch das Rohrstück 42 liegt an den Elektroden 46 und 47 eine Spannung U an, die proportional ist zu dem Produkt B x v x D.Inside the
Darin sind:
- B = Stärke des Magnetfeldes
- v = mittlere Fließgechwindigkeit des flüssigen Füllgutes durch
das Rohrstück 42 - D = Innendurchmesser des Rohrstückes 42
- B = strength of the magnetic field
- v = average flow rate of the liquid filling material through the
pipe section 42 - D = inner diameter of the
pipe section 42
Durch das An- und Abschalten des Magnetfeldes B ist die Spannung U eine Impuls- bzw. Rechteckspannung. Im Schaltkreis 48 wird die Differenz zwischen der Spannung U im eingeschalteten Zustand des Magnetfeldes B und der Spannung U im ausgeschalteten Zustand dieses Magnetfeldes gebildet. Das am Ausgang 49 des Schaltkreises 48 anliegende Signal ist dann ein Maß für die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des flüssigen Füllgutes durch das Rohrstück 42 und damit ein Maß für die je Zeiteinheit durch das Rohrstück 42 fließende Füllgutmenge. Der Ausgang 49 bildet den Ausgang des Signalgebers 41.By turning the magnetic field B on and off, the voltage U is a pulse or square wave voltage. In
Sofern als Signalgeber 41 eine Einrichtung verwendet wird, die ein der Füllgutmenge proportionales analoges Signal liefert, ist der Signalgeber 41 entsprechend der in der Fig. 6 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung mit einem Analog-Digital-Wandler 50 verbunden, der an seinem Ausgang ein Impuls-Signal liefert, wobei eine bestimmte Anzahl von Impulsen jeweils einer bestimmten Füllgutteilmenge entspricht. Der Wandler 50 kann selbstverständlich entfallen, wenn bereits der Signalgeber 41 ein entsprechendes digitales Signal liefert.If a device is used as the
Der Ausgang des Wandlers 50 bzw. der Ausgang des Signalgebers 41 ist mit dem Eingang eines Zählers 51 verbunden, der die ankommenden Impulse zählt und an dessen Ausgang jeweils ein der Anzahl der Impulse entsprechendes digitales Signal anliegt.The output of the
Bei der in der. Fig. 6 dargestellten Ausführungsform ist der Ausgang des Zählers 51 mit den Eingängen von insgesamt drei Vergleichsschaltungen 52, 53 und 54 verbunden, wobei - falls dies für eine besondere Art der Steuerung der Füllmaschine gewünscht oder erforderlich ist - auch weniger als drei Vergleichsschaltungen oder aber mehr als drei Vergleichsschaltungen vorgesehen sein können, wie dies in der Fig. 6 für die Vergleichsschaltung 55 mit unterbrochenen Linien angedeutet ist.At the in the. 6 embodiment, the output of the
Jede Vergleichsschaltung 52, 53 und 54 bzw. 55 besitzt einen zweiten Eingang, der mit einem elektrischen Element oder Schaltkreis 56, 57, 58 bzw. 59 verbunden ist, an dessen Ausgang jeweils ein vorzugsweise frei vorwählbares digitales Sollwertsignal anliegt.Each
Jede Veroleichsschaltung 52 bis 55 liefert an ihrem Ausgang ein Signal, wenn das am Ausgang des Zählers 51 anliegende Signal (Istwertsignal) gleich dem am zugehörigen Element 56 bis 59 eingestellten Sollwertsignal ist.Each
Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Ausgang der Vergleichsschaltung 52 mit einem Eingang eines Steuerelementes 60 und der Ausgang der Vergleichsschaltunq 53 mit dem anderen Eingang des Steuerelementes 60 verbunden. Das Ausgangssignal des Steuerelementes 60 dient zur Ansteuerung des Steuerventiles 29, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß das Steuerventil 29 geöffnet wird, wenn am Ausgang der Vergleichsschaltung 52 ein Signal anliegt, und geschlossen wird, wenn am Ausgang der Vergleichsschaltung 53 ein Signal anliegt.In the illustrated embodiment, the output of the
Der Ausgang der Vergleichsschaltung 54 ist mit dem einen Eingang eines Steuerelementes 61 verbunden, welches zur Ansteuerung des Steuerventiles 32 dient. Der zweite Eingang des Steuerelementes 61 ist mit einer Signalleitung 62 verbunden. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß das Steuerventil 32 geschlossen wird, wenn an der Signalleitung 62 ein Signal anliegt, und geöffnet wird, wenn am Ausgang der Vergleichsschaltung 54 ein Signal anliegt.The output of the
Der Ausgang der Vergleichsschaltung 54 ist über eine Signalleitung 63 gleichzeitig mit dem einen Eingang eines ODER-Gliedes 64 verbunden, dessen Ausgang mit dem einen Eingang eines Steuerelementes 65 in Verbindung steht. An den anderen Eingang des Steuerelementes 65, welches zur Ansteuerung des Füllventiles des zugehörigen Füllelementes 3 bzw. zur Ansteuerung des Betätigungselementes 27 dient, ist eine Signalleitung 66 angeschlossen, wobei hier die Anordnung so getroffen ist, daß das Füllventil (24) des zugehörigen Füllelementes 3 dann öffnet, wenn an der Signalleitung 66 ein Signal anliegt, und dann schließt, wenn am Ausgang des ODER-Gliedes 64 ein Signal anliegt.The output of the
Der zweite Eingang des ODER-Gliedes 64 ist über eine Signalleitung 67 mit einem Signalgeber 68 verbunden, der im einfachsten Fall von einem jedem Füllelement 3 zugeordneten und am Rotor 1 vorgesehenen Druckschalter gebildet ist, dessen Kontakte dann schließen, wenn das zugehörige Füllelement 3 beim Umlaufen des Rotors 1 die in der Fig. 1 mit III angegebene Position erreicht hat. Dies bedeutet, daß zwangsläufig am Steuerelement 65 immer dann ein Signal anliegt, welches ein Schließen des Füllventiles bzw. des Ventilkörpers 24 bewirkt, wenn der Signalgeber 68 ein Signal liefert bzw. wenn das zugehörige Füllelement 3 die Position III der Fig. l erreicht hat.The second input of the
Der Ausgang des Signalgebers 68 ist gleichzeitig mit dem einen Eingang des UND-Gliedes 69 verbunden, dessen anderer Eingang über einen Inverter 70 an die Signalleitung 63 angeschlossen ist.The output of the
Der Ausgang des UND-Gliedes 69 steht mit dem Eingang eines Verzögerungsgliedes 70 in Verbindung, welches vorzugsweise von einem Schieberegister gebildet ist, das an einem zweiten Eingang mit einem Taktsignal 71 beaufschlagt wird, welch letzteres von der Drehgeschwindigkeit des Rotors 1 abgeleitet ist und demnach auch als "Maschinentakt" bezeichnet werden kann. Der Ausgang des Verzögerunqsgliedes 70 ist mit dem Eingang eines Steuerelementes 72 verbunden, welches zur Ansteuerung eines Auswerfers 73 dient, der bei der für die Fig. 1 gewählten Darstellung im Bereich des Rotors 1 ortsfest angeordnet ist und der bei Anliegen eines Signals am Ausgang des UND-Gliedes 69 aufgrund des Verzögerungsgliedes 70 verzögert betätigt wird und die dann an diesem Auswerfer stehende Flasche an eine Aufnahme 74' für defekte oder nicht bzw. unzureichend gefüllte Flaschen weitergibt. Da der Signalgeber 68 in der Position III ein Signal abgibt, ist die zeitliche Verzögerung des Verzögerungsgliedes 70 gleich der Zeit, die der Rotor 1 benötigt, um von der Position 3 bis in die Position 4 der Fig. 1 zu gelangen. Es versteht sich, daß der Auswerfer 73 auch außerhalb des Rotors 1, beispielsweise im Bereich des Transportelementes 10 vorgesehen werden kann. In diesem Fall ist dann eine entsprechend größere Verzögerung durch das Verzögerungsglied 70 erforderlich.The output of the AND
Die Signalleitung 66 ist an den Ausgang eines Verzögerungsgliedes 74 angeschlossen, dessen Eingang mit der Signalleitung 62 verbunden ist, die ihrerseits mit dem Ausgang eines UND-Gliedes 75 verbunden ist. An die Signalleitung 62 ist weiterhin der eine Eingang eines Steuerelementes 76 angeschlossen, welches zur Ansteuerung des Steuerventiles 30 dient. Der zweite Eingang des Steuerelementes 76 ist an die Signalleitung 66 bzw. an den Ausgang des Verzögerungsgliedes 74 angeschlossen, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß bei einem Signal an der Signalleitung 62 bzw. am Ausgang des UND-Gliedes 75 das Steuerventil 30 geöffnet und bei einem Signal an der Signalleitung 66 bzw. am Ausgang des Verzögerungsgliedes 74 geschlossen wird. Die Charakteristik des Verzögerungsgliedes 74 ist dabei so gewählt, daß das verzögerte Signal an der Leitung 66 dann auftritt, wenn beim Umlaufen des Rotors 1 das betreffende Füllelement 3 die Position II der Fig. 1 erreicht hat. Da bei der dargestellten Ausführungsform das Verzögerungsglied 74 eine fest vorgegebene Verzögerungszeit hat, d.h. die vom Verzögerungsglied 74 bewirkte zeitliche Verzögerung des Signals unabhängig vom Maschinentakt ist, kann sich die Position II mit Änderung der Drehgeschwindigkeit des Rotors 1 verändern.The
Die beiden Eingänge des UND-Gliedes 75 sind mit jeweils einem Signalgeber 77 und 73 verbunden, die beide dann ein Signal an das UND-Glied 75 liefern können, wenn sich das zugehörige Füllelement 3 in der Position 1 der Fig. 1 befindet, und zwar liefert der Signalgeber 77 zwangsläufig immer dann ein Signal, wenn das zugehörige Füllelement 3 die Position I erreicht hat, während der Signalgeber 78 nur dann ein Signal liefert, wenn sich unter den Füllelement 3 die Position I erreicht hat, während der Signaloeber 78 nur dann ein Signal liefert, wenn sich unter dem Füllelement 3 auch eine Flasche 4 befindet. Als Kriterium hierfür kann beispielsweise die Lage der Zentrierglocke 33 bzw. des Verbindungsklotzes 35 oder der Betätigungsrolle 36 verwendet werden, d.h. falls eine Flasche 4 unter dem betreffenden Füllelement 3 vorhanden ist, befinden sich diese Elemente in der angehobenen Stellung, wobei dann durch die angehobene Betätigungsrolle 36 der beispielsweise als elektrischer Druckschalter ausgebildete Signalgeber 78 betätigt wird.The two inputs of the AND
Bei der in der fig. 6 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist grundsätzlich jedem Füllelement 3 ein eigener Steuerschaltkreis zugeordnet, wie er in dieser Figur gezeigt ist, wobei lediglich die Elemente 56 bis 59 für sämtliche am Rotor 1 vorgesehenen Füllelemente 3 oder für jeweils bestimmte Gruppen dieser Füllelemente gemeinsam verwendet werden können, wie dies durch die Sammelschiene 79, 80, 81 und 82 der Fig. 6 angedeutet ist. Auch der Ausstoßer 73 und das zugehörige Steuerelement 72 sind für die Steuereinrichtungen aller Füllelemente 3 gemeinsam vorgesehen, d.h. der Eingang des Steuerelementes 72 ist mit einer Sammelschiene 83 verbunden, an die die Ausgänge der Verzögerungsglieder 70 sämtlicher Steuereinrichtungen angeschlossen sind.With the in the fig. In the embodiment of the invention shown in FIG. 6, each
Eine wesentliche konstruktive Vereinfachung ist dadurch möglich, daß auch der von dem UND-Glied 75 und den beiden Signalgebern 77 und 78 gebildete Teilschaltkreis für sämtliche Füllelemente 3 nur einmal vorgesehen ist. Dies ist entsprechend den Fig. 2 und 3 dadurch möglich, daß in dem Steuerschaltkreis bzw. in der Steuereinrichtung für jedes Füllelement 3 anstelle des UND-Gliedes 75 am Rotor 1 ein Kontaktgeber, z.B. ein Ried-Kontakt 84 vorgesehen ist, der im geschlossenen Zustand an die Signalleitung 62 ein Signal liefert. Am Umfang des Rotors 1 ist in der Position I ortsfest ein Elektromagnet 85 vorgesehen, der dann eingeschaltet ist und den Ried-Kontakt 84 dann betätigt, wenn bei angehobener Betätigungsrolle 36 von dieser Rolle ein ebenfalls in der Position I ortsfest angeordneter Schalter 26 betätigt wird. Der Schalter 86 ist beispielsweise wiederum ein Ried-Kontakt, der bei angehobener Zentrierglocke 33 durch einen Permanentmagneten 87 betätigt wird, welcher im Bereich der Betätigungsrolle 36 oder aber an einer anderen, geeigeneten Stelle jedes Füllelementes 3 vorgesehen ist.A significant design simplification is possible in that the subcircuit formed by the AND
Die Arbeitsweise der Steuereinrichtung bzw. der Füllvorgang lassen sich, wie folgt, beschreiben:
- Es wird davon ausgegangen, daß eine Flasche 4 am Übergabebereich
zwischen dem Einlaufstern 7und dem Rotor 1 ordnungsgemäß auf die von einer Hubvorrichtung gebildete Standfläche unter einem Füllelement 3 gelangt ist, und daß dieFlasche 4 bei Erreichen der Position I von unten her gegendas Füllelement 3 angedrückt wurde, so daß dieFlasche 4 und die Teile des Füllelementes 3 die in der Fig. 3 dargestellte Position aufweisen. DasFüllventil des Füllelementes 3 ist geschlossen, da der Ventilkörper 24 durch den Druck des flüssigen Füllgutes in derKammer 11 bzw.im Innenraum 18 in der geschlossenen Stellung gehalten wird.
- It is assumed that a
bottle 4 at the transfer area between theinlet star 7 and therotor 1 has properly reached the standing area formed by a lifting device under a fillingelement 3, and that thebottle 4 has reached position I from below against the fillingelement 3 was pressed so that thebottle 4 and the parts of the fillingelement 3 have the position shown in FIG. 3. The filling valve of the fillingelement 3 is closed because thevalve body 24 is held in the closed position by the pressure of the liquid filling material in thechamber 11 or in the interior 18.
Sobald das Füllelement 3 die Position 1 erreicht hat, der Signalgeber 78 bzw. der Ried-Kontakt 86 das Vorhandensein einer Flasche 4 festgestellt haben und der Signalgeber 78 bzw. der Ried-Kontakt 84 das Erreichen der Position I gemeldet haben und somit am Ausgang des UND-Gliedes 75 bzw. am Ried-Kontakt 84 und damit auch an der Signalleitung 62 ein Signal anliegt, wird das Steuerventil 30 geöffnet. Nach dem Öffnen des Steuerventiles 30 fließt Spanngas über den Spanngaskanal 15, den Kanal 28 und den Kanal 38 in das Innere der Flasche 4, die somit vorgespannt wird. Durch das Signal an der Signalleitung 62 wird gleichzeitig das Steuerventil 32 zwangsläufig geschlossen.As soon as the filling
Die Vorspannphase ist dann beendet, wenn das an der Signalleitunq 62 anliegende Signal verzögert am Ausgang des Zeit-Verzögerungsgliedes 74 und damit an der Signalleitung 66 erscheint. Dieses verzögerte Signal schließt über das Steuerelement 76 das Ventil 30 und öffnet über das Steuerelement 65 das Füllventil, d.h. das Betätigungselement 27, welches im eingeschalteten Zustand bis dahin den Ventilkörper 24 noch in seiner Schließstellung hielt, wird abgeschaltet, so daß der Ventilkörper 24 aufgrund der Vorspannung durch die Feder 25 und aufgrund des in etwa gleichen Druckes zwischen dem Druck im Innenraum 18 und dem Spanngasdruck in der Bohrung 22 öffnen kann.The bias phase is ended when the signal present on
Nach dem Öffnen des Ventilkörpers 24 beginnt die Füllphase, d.h. das flüssige Füllgut (z.B. Bier) strömt durch Signalgeber 41 in den Innenraum 18 und von dort durch das Füllrohr 23 in die Flasche 4, wobei gleichzeitig das vom zufließenden Füllgut verdrängte Spanngas-Volumen über den Kanal 38, den Kanal 28, den verengten Bereich 16' und über den Entlüftungskanal 16 in die Kammer 13 entweichen kann. Das Steuerventil 29 ist zu diesem Zeitpunkt noch geschlossen.After opening the
Der Signalgeber. 41 bzw. der nachgeschaltete Analog-Digital-Wandler 50 liefert an den Eingang des Zählers 51 Zählimpulse, deren Anzahl der zufließenden Füllgutmenge proportional sind. Diese Zählimpulse werden im Zähler 51 gezählt und das Ausgangssignal dieses Zählers wird zunächst in der Vergleichsschaltung 52 mit einem Sollwertsignal verglichen, welches zuvor am Element 56 fest eingestellt wurde. Durch den verengten Bereich 16' kann das Spanngas aus der Flasche 4 nur langsam entweichen, so daß auch die Füllgeschwindigkeit relativ langsam erfolgt.The signal generator. 41 or the downstream analog-
Sobald der Signalgeber 41 eine bestimmte Teil-Füllgutmenge festgestellt hat und am Ausgang des Zählers 51 ein Signal anliegt, welches gleich dem Sollwertsignal des Elementes 56 ist, liefert die Vergleichsschaltung 52 an ihrem Ausgang ein Signal, welches zu einem Öffnen des Steuerventiles 29 führt.As soon as the
Dieses Öffnen des Steuerventiles 29 erfolqt beispielsweise, wenn etwa 10 % der Gesamtfüllmange in die Flasche 4 gelangt ist.This opening of the
In der Fig. 5 sind der Beginn der oben beschriebenen Vorspannphase mit I und das Ende der Vorspannphase mit II bezeichnet. Der Zeitpunkt, an welchem in der beschriebenen Weise das Steuerventil 29 öffnet, ist in der Fig. 5 mit II/I angegeben.5, the beginning of the pretensioning phase described above is denoted by I and the end of the pretensioning phase by II. The time at which the
Nach dem Öffnen des Steuerventiles 29 kann das vom zufließenden Füllgut verdrängte Spanngas über den Abschnitt 16" mit größerem Querschnitt schneller entweichen, so daß die Füllgeschwindigkeit merklich ansteigt.After opening the
Die vom Signalgeber 41 bzw. vom Analog-Digital-Wandler 50 gelieferten Impulse werden weiter gezählt und der Ausgang des Zählers 51 wird in der Vergleichsschaltung 53 mit dem am Element 57 eingestellten Sollwertsignal verglichen. Sobald das Signal am Ausgang des Zählers 51 gleich diesem zweiten Sollwertsignal ist, liefert die Vergleichsschaltung 53 an ihrem Ausgang ein Steuersignal, welches zu einem Schließen des Steuerventils 29 führt. Dieser Zeitpunkt, der in der Fig. 5 mit 11/2 bezeichnet ist, ist dann erreicht, wenn etwa 85 % der Gesamtfüllmenge an Füllgut in die Flasche 4 gelangt ist.The pulses supplied by the
Nach dem Schließen des Steuerventiles 29 kann das vom zufließenden Füllgut verdrängte Spanngasvolumen wiederum nur über den verengten Bereich 16' entweichen, wodurch sich die Füllqeschwindigkeit merklich verringert.After the
Die vom Signalgeber 41 bzw. vom Analog-Digital-Wandler 50 gelieferten Zählimpulse werden im Zähler 51 weitergezählt und das Ausgangssignal dieses Zählers wird mit dem dritten, am Element 58 eingestellten Sollwert verglichen, der genau der gewünschten Gesamtfüllmenge der Flasche 4 entspricht. Sobald der Ausgang des Zählers 51 gleich dem am Element 58 einaestellten Sollwert ist, liefert die Vergleichsschaltung 54 an ihrem Ausgang und damit an der Signalleitung 63 ein Signal, welches über das ODER-Glied 64 und das Steuerelement 65 das Betätinungselement 27 so betätigt, daß der Ventilkörper 24 in seine Schließstellung zurückgeführt wird, während gleichzeitig durch das Signal an der Signalleitung 63 über das Steuerelement 61 das Steuerventil 32 geöffnet wird. Nach dem Öffnen des Steuerventils 32 besteht eine Verbindung zwischen dem Inneren des Füllrohres 23 und den Kanälen 38 bzw. 28, so daß auch nach den Schließen des Ventilkörpers 24 ein Flüssigkeitsausgleich zwischen dem Inneren des Füllrohres 23 und dem Inneren der Flasche 4 möglich ist und dadurch beim späteren Abziehen bzw. Nachuntenbewegen der Flasche 4 die im Füllrohr 23 vorhandene Füllgutmenge noch in die Flasche 4 fließen kann.The counting pulses supplied by the
Der Zeitpunkt, an dem der Ventilkörper 24 schließt und das Steuerventil 32 öffnet, ist in der Fig. 5 mit 11/3 angegeben. Dieser Zeitpunkt fällt nicht zwangsläufig mit dem Zeitpunkt zusammen, an welchem das betreffende Füllelement 3 die Position III der Fig. 1 erreicht hat, d.h. der Zeitpunkt II/3 liegt zwischen den Positionen II und III.The time at which the
Die bisherigen Ausführungen haben gezeigt, daß die eigentliche Füllphase dann abgeschlossen wird, wenn aufgrund des Signals des Signalgebers 41 die tatsächlich gewünschte und am Element 58 eingestellte Gesamt-Füllmenge erreicht ist, während gleichzeitig auch der zeitliche Übergang zwischen dem langsamen Vorfüllen und dem Schnellfüllen (Position II/1) sowie der zeitliche Übergang zwischen dem Schnellfüllen und dem langsamen Endfüllen (Position 11/2) durch konkrete, an den Elementen 56 und 57 vorgewählte tatsächliche Teil-Füllmengen bestimmt sind.The previous explanations have shown that the actual filling phase is completed when, based on the signal from the
Dies hat den Vorteil, daß der Verlauf sowie das Ende des Füllvorganges unabhängig von äußeren Einflüssen, wie beispielsweise Temperatur, Druck, Viskosität des Füllgutes sowie unabhängig von ev. Verstopfungen insbesondere in den Bereichen 16' und 16" oder abweichenden Behältervolumen entsprechend dem tatsächlichen Füllstand bzw. entsprechend der tatsächlich gewünschten Füllmenge optimal gesteuert werden.This has the advantage that the course and the end of the filling process are independent of external influences, such as temperature, pressure, viscosity of the filling material and independent of any blockages, particularly in the
Sobald das betreffende Füllelement die Position III der Fig. 1 erreicht hat, liefert der Signalgeber 68 ein Signal an das ODER-Glied 64, dessen Ausgangssignal auf jedem Fall zu einem Schließen des Ventilkörpers 24 führt, und zwar auch dann, wenn ein entsprechendes Schließ-Signal am Ausgang der Vergleichsschaltung 54 noch nicht vorliegen sollte.As soon as the filling element in question has reached position III in FIG. 1, the
Um ein einwandfreies Zählen der Zählimpulse sicherzustellen, ist es notwendig, daß der Stand des Zählers 51 vor Beginn jeder neuen Füllphase wieder auf Null gesetzt wird. Dies läßt sich beispielsweise dadurch erreichen, daß bei einem Signal am Ausgang des ODER-Gliedes 64 dem Zähler 51 - vorzugsweise zeitlich verzögert - ein Rück-Setz-Signal zugeführt wird. Auch das beispielsweise an der Signalleitung 62 anliegende Signal, mit welchem der gesamte Füllvorgang (bestehend aus Vorspannphase und Füllphase) eingeleitet wird, kann zum Rücksetzen des Zählers 51 verwendet werden.In order to ensure correct counting of the counting pulses, it is necessary that the level of the
Der gesamte, beschriebene Vorgang wird nicht eingeleitet, wenn sich in der Positioin I unter dem betreffenden Füllelement 3 keine Flasche 4 in Füllposition (angehobene Zentrierglocke 33) befindet, d.h. in diesem Fall liefert der Signalgeber 58 bzw. der Riedkontakt 86 kein Signal, so daß am Ausgang des UND-Gliedes 75 bzw. am Ausgang des Riedkontaktes 84 kein Signal anliegt. Es erfolgt aus diesem Grunde dann weder ein Öffnen des Steuerventiles 30 noch ein Öffnen des Ventilkörpers 24.The entire process described is not initiated if there is no
Tritt während des Füllvorganges, d.h. bereits im letzteren Fall der Druck in der Bohrung 22 bzw. im Füllrohr 23 plötzlich abfällt und der Ventilkörper 24 durch den Druck des flüssigen Füllgutes im Innenraum 18 in die Scliließstellung gedrückt wird. Dies hat dann auch zur Folge, daß das Ausgangssignal des Zählers 51 keinen Wert erreichen kann, der gleich dem Sollwert an Element 50 ist. Auch bei Erreichen der Position III liegt somit an der Signalleitung 63 kein Signal an, was zur Folge hat, daß am Ausgang des Inverters 70 und damit an dem einen Eingang des UND-Gliedes 69 ein Signal ansteht. Wird gleichzeitig beim Erreichen der Position III vom Signalgeber 68 an den zweiten Eingang des UND-Gliedes 69 ein Signal geliefert, so wird von dem Ausgang dieses Gliedes an das Verzögerungsglied 70 ein Auswurfsignal geliefert, welches dann zeitlich verzögert über das Steuerelement 72 den Auswerfer 73 betätigt, und zwar dann, wenn die betreffende defekte Flasche in den Bereich des Auswerfers 73 gelangt ist.If the pressure in the
Oben wurde bereits ausgeführt, daß die in der Fig. 6 dargestellte Steuereinrichtung grundsätzlich für jedes Füllelement 3 am Rotor 1 gesondert vorhanden ist. Es wurde jedoch auch bereits darauf hingewiesen, daß gewisse Teile dieser Steuereinrichtung für mehrere Füllelemente 3 bzw. Gruppen hiervon gemeinsam verwendet werden können.It has already been stated above that the control device shown in FIG. 6 is basically present separately for each filling
Darüber hinaus ist eine Vereinfachung in der Weise denkbar, daß zwar für jedes Füllelement 3 die zur Messung der Füllgutmenge und zur Erzeugung der Zählimpulse notwendigen Elemente sowie die Steuerventile und die zugehörigen Steuerelemente gesondert vorgesehen sind, jedoch für alle Füllelemente 3 oder für Gruppen dieser Füllelemente die Auswertung der Meßsignale durch eine gemeinsame Zentraleinheit in zeitlicher Folge nacheinander erfolgt, wobei diese Zentraleinheit dann zumindest auch die Vergleichsschaltungen 52 - 55 mit umfassen würde. Die Möglichkeit einer Zusammenfassung einzelner Funktionen in einer gemeinsamen Zentraleinheit findet natürlich hauptsächlich dadurch ihre Grenzen, daß insbesondere bei schnell umlaufendem Rotor 1, d.h. bei einer Füllmaschine mit hoher Leistung nur geringe Zeit für das Erfassen und Auswerten der Meßdaten zur Verfügung steht.In addition, a simplification is conceivable in such a way that the elements necessary for measuring the quantity of product and for generating the counting pulses and the control valves and the associated control elements are provided separately for each
Fig. 7 zeiot eine Weiterbildung der Steuereinrichtung gemäß Fig. 6 in der Form, daß am Rotor 1 für mehrere Füllelemente 3 oder aber für Gruppen dieser Füllelemente jeweils eine gemeinsame Zentraleinheit 88 vorgesehen ist. Diese Zentraleinheit ist über Leitungen 89 mit Steuereinrichtungen 90 verbunden, von denen jede einem Füllelement 3 zugeordnet ist und die beispielsweise in ihrer grundsätzlichen Ausbildung der Steuereinrichtung gemäß Fig. 6 entsprechen. Die Zentraleinheit 88 besitzt einen Ausgang, der mit einem Sender 91 in Verbindung steht und einen Eingang, der mit einem Empfänger 92 in Verbindung steht. An einem ortsfesten Teil der Füllmaschine ist eine Bedienungseinrichtung 93 vorgesehen, deren Eingang mit einem Empfänger 94 und deren Ausgang mit einem Sender 95 in Verbindung stehen. Die Bedienungseinrichtung 93 besitzt weiterhin eine Eingabevorrichtung 96 und eine Ausgabevorrichtung 97. Über den Sender 95 und dem Empfänger 92 bzw. über den Sender 91 und den Empfänger 94 arbeiten die Zentraleinheit 88 und die Bedienungseinrichtung 93 zusammen, wobei die Datenübertragung hier auf verschiedenste Weise erfolgen kann, so beispielsweise durch elektromagnetische Wellen, durch Infrarot-Licht usw.7 shows a further development of the control device according to FIG. 6 in such a way that a common
Über die Eingabevorrichtung 96 können verschiedene Daten oder Befehle an die Zentraleinheit 88 übermittelt werden, so beispielsweise die Eingabe der Soll-Werte, wie sie im Zusammenhang mit der Fig. 6 und in Verbindung mit den Elementen 56, 57, 58 und 59 beschrieben wurden. Im Falle von Fehlern, die beim Betrieb der Flaschenfüllmaschine festgestellt werden, können auch einzelne Ventile einzelner Füllelemente 3 oder Gruppen hiervon über die Eingabevorrichtung 96 angesprochen bzw. gesteuert werden. Über die Eingabevorrichtung können auch Sollwerte, Füllerfolgsmeldungen, Zählerstand der einzelnen Füllventile bzw. der zugehörigen Zähler abgefragt werden, wobei dann diese Daten an der Ausgabevorrichtung 97 ausgegeben werden. Die Ausgabevorrichtung 97 kann weiterhin auch zum Anzeigen von Fehlern, insbesondere zum Anzeigen von defekten Füllelementen 3, oder aber auch zur Anzeige der tatsächlich in Flaschen abgefüllten Füllgutmenge dienenVarious data or commands can be transmitted to the
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, daß Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne daß dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.The invention has been described above using exemplary embodiments. It goes without saying that changes and modifications are possible without thereby departing from the inventive idea on which the invention is based.
So zeigt die Fig. 8 eine Ausführungsform ähnlich den Fig. 2 und 3, wobei allerdings anstelle des horizontalen Flüssigkeitskanals 14 ein Flüssigkeitskanal 14' vorgesehen ist, der ebenfalls durch den Signalgeber 41 hindurchreicht, jedoch in Flußrichtung des Füllgutes (Pfeil F der Fig. 8) gegenüber der Horizontalen um einen Winkel a nach unten geneigt ist, so daß das mit dem Füllementen 3 in Verbindung stehende Auslaßende des Kanales 14' tiefer liegt als das mit der Kammer 1 in Verbindung stehende Einlaßende. Der Winkel a beträgt beispielsweise 5°. Der Signalgeber 41 weist die gleiche Ausbildung auf, wie sie in der Fig. 4 dargestellt ist.8 shows an embodiment similar to FIGS. 2 and 3, although a liquid channel 14 'is provided instead of the horizontal
Außerdem ist die Ausbildung der in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsform so getroffen, daß sich an den Signalgeber 41 bzw. an dessen zwischen den Elektronen 46 und 47 gebildete Meßstrecken ein Bereich des Flüssigkeitskanals bzw. ein Strömungspfad für das Füllgut anschließt, in welchem keine das Füllgut reflektierende Flächen vorgesehen sind, die beispielsweise durch Querschnittsverengung und/oder durch in den Strömungspfad hineinreichende Elemente gebildet sind. Die Länge L dieses Strömungspfades ist etwa gleich 5 D, wobei D der Durchmesser ist, den der Flüssigkeitskanal 14' im Bereich der Elektroden 46 und 47 bzw. das Rohrstück 42 in diesem Bereich aufweisen. Bevorzugt besitzt der von Reflexionsflächen freie Strömungspfad einen konstanten Querschnitt gleich dem Querschnitt D.In addition, the embodiment of the embodiment shown in FIG. 3 is designed such that an area of the liquid channel or a flow path for the filling material, in which none of these are connected, to the
Durch die geneigte Ausbildung des Flüssigkeitskanals 14' sowie durch den von Reflexionsflächen freien Strömungspfaden ist sicher gestellt, daß sich im Bereich des Signalgebers 41 eine Strömung nur in Richtung des Pfeiles F ergibt, also auch partiell keine umgekehrte Flußrichtung auftritt, die zu einer Fehlmessung führen könnte. Weiterhin können durch die geneigte Ausführung des Flüssigkeitskanals 14' Luft- oder Gasblasen aus den Kanal 14' bzw. aus dem Innenraum 18 entweichen.The inclined design of the liquid channel 14 'and the flow paths free of reflection surfaces ensure that there is a flow in the area of the
Claims (21)
dadurch gekennzeichnet,
daß mit Hilfe des als Durchflußmesser ausgebildeten Signalgebers in der Füllphase ständio die dem Behälter zufließende Füllgutmenge gemessen und ein dieser Menge entsprechendes Impulssignal erzeugt wird, in welchem eine bestimmte Anzahl von zeitlich aufeinanderfolgenden Impulsen jeweils einer bestimmten Füllgutmenge entspricht,
daß die Anzahl der Impulse gezählt und das so gewonnene Ergebnis als Istwertsignal mit einem ersten, vorgewählten Sollwertsignal verglichen wird,
und daß bei einem Zustand "Istwertsignal = erstes Sollwertsignal" das erste Steuersignal zum Schließen des Füllventils abgegeben wird.1. A method for controlling a filling machine, which serves for filling containers, in particular for filling bottles, with a liquid filling material and for controlling the quantity of filling material dispensed has at least one filling valve which, at the end of a filling phase and when a predetermined container filling state is reached on account of a a first control signal derived from a signal transmitter is closed,
characterized,
that with the aid of the signal transmitter designed as a flow meter, the quantity of filling material flowing to the container is measured in the filling phase and a pulse signal corresponding to this quantity is generated in which a certain number of successive pulses corresponds to a certain quantity of filling material,
that the number of pulses is counted and the result obtained in this way is compared as an actual value signal with a first, preselected setpoint signal,
and that in a state "actual value signal = first setpoint signal", the first control signal for closing the filling valve is emitted.
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