EP0515960A1

EP0515960A1 - Verfahren zum Füllen von Flaschen, Dosen oder dergl. Behälter sowie Füllmaschine zum Durchführen dieses Verfahrens

Info

Publication number: EP0515960A1
Application number: EP92108471A
Authority: EP
Inventors: Siegfried Paasche; Gerald Raabe
Original assignee: Seitz Enzinger Noll Maschinenbau AG; KHS Maschinen und Anlagenbau AG
Current assignee: KHS Maschinen und Anlagenbau AG
Priority date: 1991-05-27
Filing date: 1992-05-20
Publication date: 1992-12-02
Anticipated expiration: 2012-05-20
Also published as: EP0515960B1; ES2064135T3; JPH06144489A; DE4117287A1; US5273082A; DE59200718D1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Füllen von Behältern mit einem flüssigen Füllgut sowie auf eine Füllmaschine zur Durchführung dieses Verfahrens mit einer Vielzahl von Füllstellen bildenden Füllelementen (8). Wenigstens eine Füllstelle (8M) ist mit einem mit einer Steuereinrichtung zusammenwirkenden Durchflußmesser versehen. Die Steuereinrichtung bildet aufgrund der von dem Durchflußmesser gelieferten Meßdaten einen Steuerwert, der zur Steuerung der einen Durchflußmesser nicht aufweisenden Füllstellen (8S) verwendet wird. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Füllen von Flaschen, Dosen oder dergl. Behälter gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf eine Füllmaschine zum Durchführen dieses Verfahrens gemäß Oberbegriff Patentanspruch 17.
Bekannt ist ein Verfahren zum Füllen von Flaschen, Dosen oder dergl. Behälter bzw. zum Steuern einer entsprechenden Füllmaschine (DE-OS 33 35 260), bei dem (Verfahren) das Abfüllen einer vorgegebenen Füllgutmenge in Flaschen dadurch gesteuert wird, daß jeder Füllstelle ein Durchflußmesser zugeordnet ist. Dieser Durchflußmesser liefert einen Meßwert, der proportional zu der der jeweiligen Flasche während der Füllphase zugeflossenen Füllgutmenge ist. In einer Steuereinrichtung wird dieser Meßwert mit einem Sollwert verglichen. Die Füllphase wird durch Schließen des vorhandenen Flüssigkeitsventils dann beendet, wenn der vom Durchflußmesser gelieferte Meßwert gleich dem Istwert ist.
Bei diesem bekannten Verfahren bzw. bei dieser bekannten Füllmaschine ist jedem Füllelemente bzw. jeder Füllstrecke ein Durchflußmesser zugeordnet. Bei Verwendung einer zentralen Steuereinrichtung bedeutet dies, daß insbes. bei hoher Leistung der betreffenden Füllmaschine in kurzen Zeitintervallen eine große Anzahl von Daten anfallen und verarbeitet werden müssen. Eine solche zentrale Steuereinrichtung muß daher extrem leistungsfähig ausgelegt sein. Zusätzlich zu den ohnehin hohen Kosten, die sich durch die Verwendung eines gesonderten Durchflußmessers für jede Füllstelle ergeben, ist somit auch eine teuere zentrale Steuereinrichtung erforderlich. Anstelle einer zentralen Steuereinrichtung könnte im bekannten Fall auch eine dezentralisierte Steuerung der einzelnen Füllelemente dadurch erfolgen, daß für die Soll-Istwert-Steuerung jedem Füllelement eine eigene Steuereinrichtung zugeordnet ist. Dies bedeutet ebenfalls hohe Kosten durch einen hohen Aufwand an Steuerelektronik. Außerdem erschwert eine derartige dezentralisierte Steuerung die Eingabe und/oder Berücksichtigung von gemeinsamen Parametern zur Verbesserung bzw. Optimierung des Füllvorganges.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bzw. eine Füllmaschine der eingangs erwähnten Art dahingehend weiterzubilden, daß unter Beibehaltung der grundsätzlichen Vorteile des Standes der Technik eine wesentliche Reduzierung des Steueraufwandes möglich ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind ein Verfahren entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 sowie eine Vorrichtung entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 17 ausgebildet.
Bei der Erfindung ist jeweils einer Füllstelle mit einem Durchflußmesser im Produktweg wenigstens eine Füllstelle zugeordnet, die einen derartigen Durchflußmesser nicht aufweist, wobei aus der für die Füllstelle (Master-Füllstelle) mit dem Durchflußmesser bis zum Erreichen der vorgegebenen Füllgutmenge ermittelten Füllzeit ein Steuerwert abgeleitet wird, der die Öffnungszeit der zugeordneten Füllstelle (Slave-Füllstelle) ohne Durchflußmesser bestimmt, so daß bereits bei nur einer einer Master-Füllstelle zugeordneten Slave-Füllstelle die Anzahl der je Zeiteinheit anfallenden Informationen halbiert werden kann. Hierdurch ergibt sich eine wesentliche Vereinfachung nicht nur in schaltungstechnischer Hinsicht (Hardware), sondern vor allem auch hinsichtlich der Datenverarbeitung und/oder Datenverwaltung. Der Erfindung liegt dabei u.a. die Erkenntnis zugrunde, daß bei gleicher Ausbildung der Füllelemente auch an den Slave-Füllstellen trotz der dort nicht durchgeführten Durchflußmessung ein ebenso exaktes Füllen möglich ist wie an der Master-Füllstelle mit der Durchflußmessung, da sich sämtliche Füllelemente gleich ausbilden lassen und sich innerhalb der Zeitspanne, in der der Steuerwert bzw. die Öffnungszeit ermittelt werden und das Öffnen und Schließen der Slave-Füllstelle erfolgt, so kurz ist, daß das Füllergebnis beeinträchtigende Änderungen der Füllparameter nicht auftreten bzw. wirksam werden können.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: in vereinfachter, schematischer Darstellung und in Draufsicht eine Füllmaschine gemäß der Erfindung, und zwar in Form einer Dosen-Füllmaschine mit mehreren am Umfang eines umlaufenden Maschinenteils vorgesehenen Füllelementen, von denen ein Teil Leit-oder Master-Füllstellen und ein Teil Folge- bzw. Slave-Füllstellen bildet;
Fig. 2: in vereinfachter Darstellung einen Schnitt durch die Maschine nach Fig. 1;
Fig. 3: in vereinfachter Darstellung und im Längsschnitt eines der Füllelemente, zusammen mit einer unter diesem Füllelement angeordneten Dose.

Bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Gegendruck-Füllmaschine zum Füllen der Dosen 1 mit einem kohlensäurehaltigen flüssigen Füllgut (z.B. Bier). Die leere Dosen 1 werden der Füllmaschine bzw. einem von einem Transportstern 2 gebildeten Einlauf dieser Maschine über einen Transporteur 3 zugeführt. Die gefüllten Dosen verlassen die Füllmaschine an einem Auslauf bzw. über einen dort vorgesehenen Transportstern 4 und werden über einen Transporteur 5 teilungsgerecht in eine nachfolgende Verschließmaschine abgeführt.
In üblicher Weise gelangt jede Dose 1 am Einlauf (über den Transportstern 2) auf eine der an einem Ring 6 vorgesehenen Standflächen 7, und zwar derart, daß jede auf einer Standfläche 7 mit ihrem Boden aufstehende Dose 1 sich unterhalb eines Füllelementes 8 befindet. Der Ring 6 bildet einen unteren Teil des um eine vertikale Maschinenachse MA in Richtung des Pfeiles C umlaufenden Rotors der Füllmaschine. Die Füllelemente 8 sind in gleichmäßigen Teilungsabständen an einem über dem Ring 6 angeordneten, ebenfalls um die vertikale Maschinenachse umlaufenden Maschinenteil 9 vorgesehen, welcher im wesentlichen von einem Ringkessel 10 und einem von diesem Ringkessel 10 bezogen auf die Maschinenachse MA radial nach außen wegstehenden ringfömigen Flansch 11 gebildet ist, an welchem neben den Füllelementen 8 auch ein einen Spanngaskanal 12 und ein ein Entlastungs- bzw. Entlüftungskanal 13 bildender Ring 14 vorgesehen ist, welch letzterer den Ringkessel 10 konzentrisch umschließt und unmittelbar mit einem Steuerblock 15 der Füllelemente 8 bzw. mit dort vorgesehenen Anschlüssen für das Spanngas bzw. für die Entlastung verbunden ist. Jedes Füllelement 8, welches mit dem Steuerblock 15 an der Unterseite des Flansches 11 befestigt ist, besitzt ein aus mehreren Teilen bestehendes Gehäuse 16 mit einem Flüssigkeitskanal 17, der im unteren Teil des Gehäuses 16 im wesentlichen konzentrisch zu einer parallel zur Maschinenachse MA verlaufenden vertikalen Füllelementachse VA ausgebildet ist und einen Teil des Füllgut- bzw. Produktweges bildet. Im Bereich seines oberen, verschlossenen Endes besitzt der Flüssigkeitskanal 17 eine Einlaßöffnung 18 zum Zuführen des flüssigen Füllgutes. Am unteren Ende des Gehäuses 16 bildet der Flüssigkeitskanal 17 eine Auslaßöffnung 19, über die beim Füllen der jeweiligen Dose 1 das flüssige Füllgut zufließt. Im Flüssigkeitskanal 17 ist weiterhin ein das Flüssigkeitsventil 20 bildender Ventilkörper 21 mit ringförmiger Dichtungsfläche 22 vorgesehen, die bei geschlossenem Flüssigkeitsventil 20 mit dieser Dichtungsfläche 22 abgedichtet gegen eine von der Außenfläche des Flüssigkeitskanales 17 gebildeten Ventilfläche 23 anliegt. In der Fig. 3 ist das Flüssigkeitsventil 20 in der geöffneten Stellung dargestellt, in der über den Flüssigkeitskanal 17 und die das untere Ende des Ventilkörpers 21 umschließende ringförmige Auslaßöffnung 19 das flüssige Füllgut der zu füllenden Dose 1 zufließen kann. Durch Absenken des Ventilkörpers 21 in Richtung der Füllelementachse VA wird das Flüssigkeitsventil 20 geschlossen. Der Ventilkörper 21 ist am unteren Ende eines Stößels 24 ausgebildet, welcher achsgleich mit der Füllelementachse VA angeordnet und oberhalb des Flüssigkeitskanales 17 und gegenüber diesem Flüssigkeitskanal abgedichtet im Gehäuse 16 in Richtung der Füllelementachse VA verschiebbar geführt ist. Das obere Ende des Stößels 24 wirkt mit einem Stellglied zusammen, mit welchem bei der dargestellten Ausführungsform das Flüssigkeitsventil 20 aus der in der Fig. 3 dargestellten geöffneten Stellung gegen die Wirkung einer Feder 25 in eine geschlossene Stellung bewegt werden kann. Bei der dargestellten Ausführungsform ist dieses Stellglied eine pneumatische Kolben-Zylinder-Anordnung mit einem Kolben 26 und einer im Inneren des Gehäuses 16 ausgebildeten Steuerkammer 27, die auf einer Seite von dem in Richtung der Füllelementachse VA verschiebbaren Kolben 26 begrenzt ist. Über den Steuerblock 15 ist die Steuerkammer 27 jedes Füllelementes 8 zum Schliessen des Flüssigkeitsventiles 20 mit Druckluft bzw. einem pneumatischen Druck beaufschlagbar, und zwar gesteuert durch eine Pneumatikeinheit bzw. durch ein elektrisch betätigbares Steuerventil 28. Für jedes Füllelement 8 ist ein solches Steuerventil 28 vorgesehen, und zwar oberhalb des jeweiligen Füllelementes 8 an der Oberseite des Flansches 11. Über eine Steuer- bzw. Druckluftleitung 29 wird das jeweilige Steuerventil 28 mit Druckluft versorgt.
An einem zylinderförmig ausgebildeten, kreiszylinderförmigen Abschnitt 16' am unteren Ende des Gehäuses 16 ist ein diesen Abschnitt 16' umschließender Ring 30 in Richtung der Füllelementachse VA abgedichtet verschiebbar vorgesehen. Der Ring 30, der zur Sicherung gegen Verdrehen mit dem unteren Ende einer parallel zur Füllelementachse VA angeordneten und im Gehäuse 16 verschiebbar geführten Führungsstange 31 verbunden ist, besitzt an seiner unteren Stirnseite einen die dortige Ringöffnung umschließenden Dichtungsring 32, der beim Vorspannen und Füllen einer Dose 1 gegen deren Rand 1' angepreßt anliegt. An der Führungsstange 31 ist die übliche, mit einer ortsfesten Führungskurve zusammenwirkende Rolle 33 zum Anheben des Ringes 30 vorgesehen.
Im Inneren des Stößels 24 ist ein Kanal 34 ausgebildet, der an dem unteren, über die Auslaßöffnung 19 vorstehenden Ende des Ventilkörpers 21 offen ist, und zwar über die Öffnung einer dort vorgesehenen, auswechselbaren Drossel oder Düse 35. Das andere Ende des Kanales 34 ist mit der im Steuerblock 15 ausgebildeten Steuerventileinrichtung bzw. Schiebersteuerung verbunden, die in bei Füllelementen an sich bekannter Weise mit einem Steuernocken 36 versehen ist, welcher beim Umlaufen des Maschinenteils 9 mit ortsfesten Schalt- bzw. Betätigungsorganen zusammenwirkt, und zwar derart, daß während des der eigentlichen Füllphase vorausgehenden Vorspannens der jeweiligen, mit ihrem Rand 1' abgedichtet gegen den Dichtungsring 32 anliegenden Dose 1 über den Kanal 34 das Spanngas zugeführt wird, während der Kanal 34 beim Füllen als Rückgaskanal und am Ende des Füllens zur Entlastung der jeweiligen Dose 1 dient.
Zum Spülen der Dosen 1 bzw. des Innenraums dieser Dosen mit einem Inert-Gas, z.B. CO₂-Gas, weist jedes Füllelement 8 noch einen Kanal 37 auf, der am unteren Ende des Gehäuses 16 eine Austrittsöffnung für dieses Inert-Gas besitzt. Die Steuerung dieser Vorspülung mittels Inert-Gas erfolgt ebenfalls durch die im Steuerblock 15 ausgebildete Schiebersteuerung über den Steuernocken 36 und die zugehörigen ortsfesten Betätigungselemente.
Die meisten der identisch ausgebildeten Füllelemente 8 sind mit ihrer Einlaßöffnung 18 direkt mit einem Auslaß 38 verbunden, der jeweils im Bereich des Bodens des bis zu einem vorgegebenen Niveau N mit dem flüssigen Füllgut gefüllten Ringkessels 10 vorgesehen ist. Einige der Füllelemente 8 sind mit ihrem Einlaß 18 über jeweils einen Durchflußmesser 39 mit dem entsprechenden Auslaß 38 des Ringkessels 10 verbunden. Die Durchflußmesser 39, die bei der dargestellten Ausführungsform induktive Durchflußmesser sind, liefern über Meß-oder Datenleitungen 40 elektrische Signale S1, deren Wert der Durchflußmenge, d.h. dem je Zeiteinheit durch den betreffenden Durchflußmesser 39 fließenden Volumen an flüssigem Füllgut entspricht. Diese elektrischen Signale bzw. Meßdaten sind beispielsweise Zählimpulse, von denen jeder einer bestimmten Volumeneinheit entspricht, oder aber digitiale, von einem Zähler des jeweiligen Durchflußmesser 39 gelieferte Werte. Mit den Datenleitungen 40 sind die Durchflußmesser 39 mit einer zentralen Steuer- und Regeleinrichtung 41 verbunden, die beispielsweise eine programmgesteuerte Mikroprozessoreinrichtung aufweist oder Teil eines Rechnersystems sowie auf dem umlaufenden Maschinenteil 9 angeordnet ist.
Wie in der Fig. 1 dargestellt ist, sind die mit den Durchflußmesser 39 versehenen und Leit- bzw. Master-Füllstellen 8_M bildenden Füllelemente 8 in gleichmäßigen Winkelabständen a um die Maschinenachse MA verteilt vorgesehen, und zwar derart, daß zwischen zwei in Umlauf- bzw. Drehrichtung C der Maschine aufeinanderfolgenden Füllelemente 8 mit Durchflußmesser 39 mehrere Füllelemente 8 vorgesehen sind, denen kein Durchflußmesser 39 zugeordnet ist. Diese Füllelemente 8 ohne Durchflußmesser 39 bilden Folge- oder Slave-Füllstellen 8_S. Bei der dargestellten Ausführungsform sind jeweils acht derartige Slave-Füllstellen 8_S einer Master-Füllstelle 8_M zugeordnet, wobei letztere jeweils eine Gruppe von acht Füllstellen 8_S bilden. Aus noch weiter unten näher erläuterten Gründen ist die Zuordnung so getroffen, daß jeder Master-Füllstelle 8_M diejenige Gruppe von Slave-Füllstellen 8_S zugeordnet ist, die in bezug auf die Drehrichtung C um wenigstens einen Winkelabstand a, vorzugsweise um mehrere Winkelabstände a der Master-Füllstelle 8_M nachfolgt bzw. nacheilt. In diesem Sinne sind der Master-Füllstelle 8_M1 die Slave-Füllstellen 8_S1 zugeordnet.
Die Steuereinrichtung 41 besitzt eine Vielzahl von Steuerausgängen, von denen jeder über eine Steuerleitung 42 mit einem Steuerventil 28 verbunden ist und dieses Steuerventil ansteuert.
In den Figuren sind weiterhin noch eine Rohrleitung 43 zum Zuführen des Spanngases in den ringförmiger Spanngaskanal 12, eine mit dem ringförmigen Entlastungskanal 13 verbundene Rohrleitung 44 sowie eine Rohrleitung 45 dargestellt, die in den über dem Spiegel bzw. Niveau N gebildeten Raum des Ringkessels 10 mündet und über die beim Füllen das verdrängte Rückgas in diesen Raum des Ringkessels geleitet wird.
Die Arbeitsweise der Füllmaschine läßt sich, wie folgt, beschreiben:
Nach der Übergabe einer Dose 1 mittels des Transportsternes 2 an eine von einem Füllelement 8 gebildete Füllstelle 8 bzw. 8_S erfolgt beim Umlaufen der Maschine bzw. des Rotors zunächst in einem in der Fig. 1 mit I bezeichneten Winkelbereich der Drehbewegung nach einem evtl. Vorspülen und Absenken des jeweiligen Ringes 30 auf die zu füllende Dose 1 ein Vorspannen dieser Dose 1 mit dem Spanngas. Nach Abschluß dieses Vorspannens erfolgt dann am Ende des Winkelbereichs I nach entsprechendem Umschalten der im Steuerblock 15 vorgesehenen Schiebersteuerung durch den gegen ein ortsfestes Steuerelement anlaufenden Steuernocken 36 die Freigabe bzw. Vorbereitung der Füllphase mittels der Steuereinrichtung 41. Für die Füllphase ist der in der Figur 1 mit II bezeichnete Winkelbereich der Drehbewegung des Maschinenteils 9 vorgesehen. Bis zum Erreichen des Winkelbereiches II ist das Flüssigkeitsventil 20 des jeweiligen Füllelementes 8 geschlossen, d.h.die Steuerkammer 27 dieses Füllelementes 8 ist mit dem Steuerdruck beaufschlagt. Immer dann, wenn ein mit einer Dose 1 besetztes Füllelement 8 den Beginn des Winkelbereiches II erreicht, wird von der Steuereinrichtung 41 über die zugehörige Steuerleitung 42 das diesem Füllelement 8 zugeordnete Steuerventil 28 im Sinne eines Öffnens des Flüssigkeitsventiles 20 betätigt, d.h. derart betätigt, daß die Verbindung der Steuerkammer 27 mit der Steuer-Druckluft unterbrochen und diese Steuerkammer zur Atmosphäre hin entlüftet wird. Nach Ablauf einer von der Steuereinrichtung 41 vorgegebenen Öffnungszeit T' erfolgt über die Standleitung 42 wieder eine Betätigung des Steuerventiles 28 im Sinne eines Schließens des Flüssigkeitsventils des betrachteten Füllelementes 8. Die Öffnungszeit T' ist dabei so festgelegt, daß das Flüssigkeitsventil 20 des betrachteten Füllelementes 8 bereits geschlossen ist, bevor dieses Füllelement das Ende des Winkelbereichs II erreicht. In dem sich anschließenden Winkelbereich III erfolgt dann nach entsprechender Betätigung der im Steuerblock 15 vorgesehenen Schiebersteuerung das Entspannen der jeweils gefüllten Dose 1 sowie das Abziehen des Füllelementes 8 bzw. des Ringes 30 von der gefüllten Dose.
Bei der dargestellten Ausführungsform wird die Öffnungszeit T', die zum Füllen der jeweiligen Dose 1 mit der angestrebten Füllgutmenge notwendig ist, von der Steuereinrichtung 41 aufgrund der von den Durchflußmessern 39 über die Meßleitungen 40 gelieferten Meßdaten S1 bestimmt, d.h. handelt es sich bei einer betrachteten Füllstelle um eine Master-Füllstelle 8_M, so wird nach dem Öffnen des Flüssigkeitsventils bzw. nach dem entsprechenden Ansteuern des Steuerventils 28 die durch den zugehörigen Durchflußmesser 39 fließende Menge an flüssigem Füllgut von der Steuereinrichtung 41 überwacht und mit einem vorgegebenen oder vorgewählten Sollwert für die in die Dosen 1 abzufüllende Füllgutmenge verglichen. Sobald die vom Durchflußmesser 39 gemessene Füllgutmenge dem Sollwert entspricht, erfolgt von der Steuereinrichtung 41 durch entsprechende Betätigung des Steuerventiles 28 das Schließen des Flüssigkeitsventils 20 des Füllelementes 8 der betrachteten Master-Füllstelle 8_M. Die gesamte Öffnungszeit des Flüssigkeitsventiles 20 der Master-Füllstelle 8_M wird als Steuerwert bzw. Füllzeit T für die Füllelemente 8 der der betrachteten Master-Füllstelle 8_M zugeordneten Slave-Füllstellen 8_S gespeichert. Immer dann, wenn eine derartige Slave-Füllstelle 8_S den Beginn des Winkelbereichs II erreicht hat, wird das Flüssigkeitsventil 20 dieser Slave-Füllstelle 8_S über eine Zeitdauer, die gleich dieser Füllzeit T ist, geöffnet. Die in der Steuereinrichtung 41 gespeicherte Füllzeit T gilt jeweils für die einer Master-Füllstelle 8_M zugeordneten, in bezug auf die Drehrichtung C der Füllmaschine nachfolgenden Slave-Füllstellen 8_S, so daß für jede Master-Füllstelle 8_M und die zugehörigen Slave-Füllstellen 8_S jeweils eine Füllzeit T gespeichert ist.
Grundsätzlich ist es aber auch möglich, daß in der Speichereinrichtung 41 nur eine einzige Füllzeit T gespeichert wird, die jeweils für sämtliche auf eine Master-Füllstelle 8_M folgenden Slave-Füllstellen 8_S gilt und die jeweils unter Berücksichtigung der von dem Durchflußmesser 39 einer Master-Füllstelle 8_M gelieferten Meßdaten aktualisiert wird, und zwar von den Meßdaten S1, die nach dem Schließen des Flüssigkeitsventils 20 von derjenigen Master-Füllstelle 8_M gelieferten werden, die zu einem bestimmten Zeitpunkt im Winkelbereich II die bezogen auf die Drehrichtung C jeweils letzte Master-Füllstelle 8_M mit wieder geschlossenem Flüssigkeitsventil 20 ist.
Unabhängig davon, ob mehrere Füllzeiten T für die einzelnen Master-Füllstellen 8_M und die zugehörigen Slave-Füllstellen 8_S jeweils gesondert oder aber nur eine einzige, in der vorbeschriebenen Weise jeweils aktualisierte Füllzeit T gespeichert werden, ist es vorteilhaft, daß vor Inbetriebnahme der Füllmaschine die Füllzeiten T oder Steuerwerte entsprechend der gewünschten Füllgutmenge vorgewählt bzw. voreingestellt werden und diese Füllzeiten bzw. Steuerwerte dann lediglich aufgrund der von den Durchflußmessern 39 gelieferten Signale S1 korrigiert bzw. aktualisiert werden.
Zur Eingabe der Anfangswerte der Füllzeit bzw. Füllzeiten T bzw. zur Eingabe der gewünschten Füllgutmenge, aus der dann die Steuereinrichtung 41 selbsttätig einen Ausgangswert für die Füllzeit T ermittelt, sowie zur Eingabe weiterer, für die Steuerung der Füllmaschine notwendiger Parameter oder Daten S3 ist die Steuereinrichtung 41 mit einer Eingabeeinrichtung bzw. Tastatur 46 verbunden.
Die Steuereinrichtung 41 ist weiterhin über eine Datenleitung 47 mit einem Signalgeber 48 verbunden, der als Daten S4 die jeweilige Drehstellung der Maschine bzw. des von dem Ring 6 und dem Maschinenteil 9 gebildeten Rotors sowie die Drehgeschwindigkeit als elektrische Daten S4 an die Steuereinrichtung 41 übermittelt.
Insbesondere auch unter Berücksichtigung der von dem Signalgeber 48 gelieferten Daten S4 ist weiterhin eine Steuerung derart möglich, daß die Steuereinrichtung 41 an einem Ausgang ein Signal S5 dann liefert, wenn innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereichs der Drehbewegung der Maschine, z.B. innerhalb des Winkelbereichs II, bzw. innerhalb einer vorgegebenen maximalen Grenze für die Füllzeit ein der angestrebten Füllgutmenge entsprechender Ist-Wert für das Signal S1 nicht erreicht werden kann. Mit dem Signal S5 wird dann beispielsweise die Drehgeschwindigkeit der Maschine reduziert und/oder das Niveau N des flüssigen Füllgutes im Ringkessel 10 erhöht und/oder der Fülldruck erhöht und/oder andere Parameter so verändert, daß sich die an den einzelnen Füllelementen 8 je Zeiteinheit abgegebene Menge an flüssigem Füllgut erhöht.
Um die beschriebene Steuerung der Füllmaschine mit der erforderlichen Genauigkeit hinsichtlich der in die Dosen 1 jeweils abgefüllten Füllgutmenge durchführen zu können, ist insbes. erforderlich, daß sämtliche Füllelemente 8 jeweils die gleiche Einströmgeschwindigkeit für das flüssige Füllgut in die zu befüllenden Dosen 1 sicherstellen. Da die jeweilige Füllgeschwindigkeit insbes. auch vom Widerstand im Rückgasweg abhängig ist, ist zum Abgleich der Füllgeschwindigkeiten der einzelnen Füllelemente 8 bei der dargestellten Ausführungsform im Rückgasweg dieser Füllelemente 8 eine justierbare Drosselstelle vorgesehen, die jeweils von der austauschbaren Düse 35 gebildet wird.
Zusätzlich zu einer justierbaren Drosselstelle im Rückgasweg oder aber anstelle hiervon kann grundsätzlich auch eine justierbare Drosselstelle im Produktweg vorgesehen sein.
Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, daß Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne daß dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird. So ist es beispielsweise möglich, anstelle einer Vielzahl von Master-Füllstellen 8_M nur eine einzige derartige Füllstelle vorzusehen, mit der dann auch für alle übrigen Füllstellen die Füllzeit festgelegt bzw. jeweils korrigiert oder aktualisiert wird. Weiterhin ist es auch möglich, aufgrund des von einem Durchflußmesser 39 gelieferten Signals S1 zusätzlich zu der Füllzeit T noch weitere Zeiten zu ermitteln, und zwar beispielsweise von Zeiten, an denen während des Füllens durch entsprechende Steuersignale an die Füllelemente 8 eine Änderung der Einströmgeschwindigkeit des flüssigen Füllgutes erfolgt.
Grundsätzlich ist es möglich, beim Öffnen und Schließen der Flüssigkeitsventile 20 der Füllelemente 8 auch einen Korrekturwert zu verwenden, der Änderungen der Einflußgrößen auf die Fließgeschwindigkeit berücksichtigt und der zusammen mit dem ermittelten Steuerwert bzw. der ermittelten Füllzeit T die Öffnungszeit T' liefert. Als Korrekturwert kann beispielsweise auch ein Signal verwendet werden, welches eine Prüfeinrichtung 50 am Auslauf der Füllmaschine liefert. Diese Prüfeinrichtung ist beispielsweise eine Wiegeeinrichtung oder eine Einrichtung zur Messung der Füllstandshöhe in den gefüllten Dosen 1.
Grundsätzlich kann die Steuerung der Füllmaschine auch so erfolgen, daß bei jedem Umlauf der Maschine bzw. des Maschinenteils 9 die Steuerwerte bzw. Füllzeiten T eines vorausgegangenen Umlaufs verwendet werden. Insbesondere in diesem Fall ist es möglich, daß der jeweiligen Master-Füllstelle 8_M die in bezug auf die Drehrichtung C unmittelbar nacheilenden Slave-Füllstellen 8_S zugeordnet sind.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1: Dose
1': Rand
2: Transportstern
3: Transporteur
4: Transportstern
5: Transporteur
6: Ring
7: Standfläche
8: Füllelement
8_M: Master-Füllstelle
8_S: Slave-Füllstelle
9: Maschinenteil
10: Ringkessel
11: Flansch
12: Spanngaskanal
13: Entlastungskanal
14: Ring
15: Steuerblock
16: Gehäuse
16': Gehäuseabschnitt
17: Flüssigkeitskanal
18: Einlaßöffnung
19: Auslaßöffnung
20: Flüssigkeitsventil
21: Ventilkörper
22: Dichtung
23: Ventilfläche
24: Stößel
25: Feder
26: Kolben
27: Steuerkammer
28: Steuerventil
29: Druckluftleitung
30: Ring
31: Führungsstange
32: Dichtungsring
33: Rolle
34: Kanal
35: Düse
36: Steuernocken
37: Kanal
38: Auslaß
39: Durchflußmesser
40: Datenleitung
41: Steuereinrichtung
42: Steuerleitung
43: Rohrleitung
44: Rohrleitung
45: Rohrleitung
46: Eingabeeinrichtung
47: Datenleitung
48: Signalgeber
49: Ausgang
50: Prüfeinrichtung
I, II, III: Winkelbereich

Claims

Verfahren zum Füllen von Flaschen, Dosen oder dergl. Behälter mit einer vorgegebenen Menge eines flüssigen Füllgutes, unter Verwendung einer Füllmaschine mit mehreren Füllstellen (8_M, 8_S) mit jeweils einem Füllelement (8), welches ein durch eine Betätigungseinrichtung (28) gesteuertes Flüssigkeitsventil (20) in einem wenigstens einen Teil eines Füllgut-bzw. Produktweges bildenden Flüssigkeitskanal (17) mit einer Abgabe- bzw. Auslaßöffnung (19) aufweist, über die das flüssige Füllgut während der Füllphase bei geöffnetem Flüssigkeitsventil (20) dem unter dem Füllelement (8) positionierten Behälter (1) zufließt, sowie mit einer mit der Betätigungseinrichtung (28) der Füllelemente (8) zusammenwirkenden elektrischen Steuereinrichtung (41), die zur Beendigung der Füllphase in Abhängigkeit von einem von einem Durchflußmesser (39) im Produktweg gelieferten Meßwert (S1), welcher der dem Behälter (1) über das betreffende Füllelement (8) tatsächlich zugeflossenen Menge an Füllgut entspricht, sowie unter Berücksichtigung der vorgegebenen, in die Behälter (1) abzufüllenden Menge an das jeweilige Betätigungselement (28) ein das Schliessen des Flüssigkeitsventils (20) veranlassendes Signal abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß dem wenigstens einen Füllelement (8), welchem der Durchflußmesser (39) zugeordnet ist und welches eine Master-Füllstelle (8_M) bildet, wenigstens ein weiteres, eine Slave-Füllstelle (8_S) bildendes Füllelement (8) ohne Durchflußmesser (9, 39) zugeordnet ist, und daß die Steuereinrichtung (41) aufgrund des von dem Durchflußmesser (39) der Master-Füllstelle (8_M) gelieferten Meßwertes (S1) einen Steuerwert ermittelt, der der Füllzeit (T) entspricht, die bei dieser Master-Füllstelle (8_M) bis zum Erreichen der vorgegebenen Füllmenge benötigt wird, und daß die Steuereinrichtung (41) durch entsprechende Steuersignale (S2) ein Öffnen des Flüssigkeitsventils des Füllelementes (8) der wenigstens einen zugeordneten Slave-Füllstelle (8_S) während einer von diesem Steuerwert abgeleiteten Zeitdauer bzw. Öffnungszeit (T') bewirkt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerwert die Füllzeit (T) ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Steuereinrichtung (41) ermittelte Steuerwert gleich der Öffnungszeit (T') des Flüssigkeitsventils (20) der wenigstens einen Slave-Füllstelle (8_S) ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungszeit (T') des Flüssigkeitsventils (20) der wenigstens einen Slave-Füllstelle (8_S) unter Berücksichtigung eines Korrekturwertes, der beispielsweise Änderungen von Einflußgrößen der Fließgeschwindigkeit des flüssigen Füllgutes und/oder in einer Prüfeinrichtung (50) ermittelte Abweichungen von der vorgegebenen, in die Behälter (1) abzufüllenden Menge des flüssigen Füllgutes berücksichtigt, aus dem Steuerwert von der Steuereinrichtung (41) gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Öffnen des Flüssigkeitsventils (20) der Slave-Füllstelle (8_S) erst dann erfolgt, wenn das Flüssigkeitsventil (20) der zugeordneten Master-Füllstelle (8_M) bereits geschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Öffnen des Flüssigkeitsventils (20) der Slave-Füllstelle (8_S) erst zeitverzögert nach dem Schließen des Flüssigkeitsventils (20) der Master-Füllstelle (8_M) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Füllmaschine umlaufender Bauart mit einer Vielzahl von Füllstellen (8_M, 8_S), die am Umfang eines um eine vertikale Maschinenachse (MA) in einer Drehrichtung (C) umlaufenden Maschinenteils (9) vorgesehen sind, und daß wenigstens eine Füllstelle eine Master-Füllstelle (8_M) und die weiteren Füllstellen Slave-Füllstellen (8_S) bilden, wobei die der wenigstens einen Master-Füllstelle (8_M) zugeordneten Slave-Füllstellen (8_S) in bezug auf die Drehrichtung (C) auf diese Masterfüllstelle (8_M) nacheilen.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang des Maschinenteils (9) in vorgegebenen Winkelabständen (a), vorzugsweise in gleichgroßen Winkelabständen (a), wenigstens zwei Master-Füllstellen (8_M) verteilt vorgesehen sind, und daß zwischen den Master-Füllstellen (8_M) jeweils wenigstens eine Slave-Füllstelle (8_S) verwendet ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf jede Master-Füllstelle (8_M) die wenigstens eine zugeordnete Slave-Füllstelle (8_S) unmittelbar nachfolgt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine einer Master-Füllstelle (8_M) zugeordnete Slave-Füllstelle (8_S) um wenigstens einen Winkelabstand (a) versetzt sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (41) den Steuerwert (T) unter Berücksichtigung weiterer Füllparameter, wie beispielsweise Fülldruck, Art und Temperatur des flüssigen Füllgutes, Größe und Form der Behälter ermittelt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (41) zusätzlich zum wenigstens einen Steuerwert (T) für die Steuerung der Füllelemente (8) noch weitere Steuersignale für eine Einstellung und/oder Änderung der Einströmgeschwindigkeit erzeugt, mit der das flüssige Füllgut während der Füllphase dem jeweiligen Behälter zufließt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (41) ein zusätzliches Steuer- bzw. Ausgangssignal (S5) dann abgibt, wenn innerhalb eines vorgegebenen maximalen Zeitintervalls oder innerhalb eines vorgegebenen maximalen Winkelbereich der Drehbewegung des Rotors (9) ein der vorgegebenen Füllmenge entsprechender Meßwert von dem Durchflußmesser (39) der wenigstens einen Master-Füllstelle (8_M) nicht erreicht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 13, gekennzeichnet durch eine manuelle Einstellung bzw. durch einen manuellen Abgleich der Einströmgeschwindigkeit, mit der das flüssige Füllgut dem jeweiligen Behälter während der Füllphase zufließt, durch Justieren einer Drosselstelle im Produktweg oder im Rückgasweg der Füllelemente (8).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Master-Füllstellen (8_M) mit jeweils wenigstens einer zugeordneten Slave-Füllstelle (8_S) die Steuereinrichtung für jede Master-Füllstelle mit zugehöriger Slave-Füllstelle einen gesonderten Steuerwert (T) ermittelt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Master-Füllstellen (8_M) mit jeweils wenigstens einer zugeordneten Slave-Füllstelle (8_S) von der Steuereinrichtung ein für sämtliche Slave-Füllstellen gemeinsamer Steuerwert ermittelt und jeweils durch den Meßwert (S1) der Durchflußmesser (39) der Master-Füllstellen aktualisiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 - 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllphase für die jeweilige Füllstelle (8_M und 8_S) bei Vorhandensein eines Behälters (1) zwangsläufig dann eingeleitet wird, wenn diese Füllstelle bei der Drehbewegung des umlaufenden Maschinenteils (9) eine bestimmte Winkelstellung erreicht hat.
Füllmaschine zum Füllen von Flaschen, Dosen oder dergl. Behälter mit einer vorgegebenen Menge eines flüssigen Füllgutes, mit mehreren Füllstellen (8_M, 8_S) mit jeweils einem Füllelement (8), welches ein durch eine Betätigungseinrichtung (28) gesteuertes Flüssigkeitsventil (20) in einem wenigstens einen Teil eines Füllgut-bzw. Produktweges bildenden Flüssigkeitskanal (17) mit einer Abgabe-bzw. Auslaßöffnung (19) aufweist, über die das flüssige Füllgut während der Füllphase bei geöffnetem Flüssigkeitsventil (20) dem unter dem Füllelement (8) positionierten Behälter (1) zufließt, sowie mit einer mit der Betätigungseinrichtung (28) der Füllelemente (8) zusammenwirkenden elektrischen Steuereinrichtung (41), die zur Beendigung der Füllphase in Abhängigkeit von einem von einem Durchflußmesser (39) im Produktweg gelieferten Meßwert (S1), welcher der dem Behälter (1) über das betreffende Füllelement (8) tatsächlich zugeflossenen Menge an Füllgut entspricht, sowie unter Berücksichtigung der vorgegebenen, in die Behälter (1) abzufüllenden Menge an das jeweilige Betätigungselement (28) ein das Schliessen des Flüssigkeitsventils (20) veranlassendes Signal abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß dem wenigstens einen Füllelement (8), welchem der Durchflußmesser (39) zugeordnet ist und welches eine Master-Füllstelle (8_M) bildet, wenigstens ein weiteres, eine Slave-Füllstelle (8_S) bildendes Füllelement (8) ohne Durchflußmesser (9, 39) zugeordnet ist, und daß die Steuereinrichtung (41) aufgrund des von dem Durchflußmesser (39) der Master-Füllstelle (8_M) gelieferten Meßwertes (S1) einen Steuerwert ermittelt, der der Füllzeit (T) entspricht, die bei dieser Master-Füllstelle (8_M) bis zum Erreichen der vorgegebenen Füllmenge benötigt wird, und daß die Steuereinrichtung (41) durch entsprechende Steuersignale (S2) ein Öffnen des Flüssigkeitsventils des Füllelementes (8) der wenigstens einen zugeordneten Slave-Füllstelle (8_S) während einer von diesem Steuerwert abgeleiteten Zeitdauer bzw. Öffnungszeit (T') bewirkt.
Füllmaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerwert die Füllzeit (T) ist.
Füllmaschine nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Steuereinrichtung (41) ermittelte Steuerwert gleich der Öffnungszeit (T') des Flüssigkeitsventils (20) der wenigstens einen Slave-Füllstelle (8_S) ist.
Füllmaschine nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungszeit (T') des Flüssigkeitsventils (20) der wenigstens einen Slave-Füllstelle (8_S) unter Berücksichtigung eines Korrekturwertes, der beispielsweise Änderungen der Einflußgrößen auf die Fließgeschwindigkeit und/oder von einer Prüfeinrichtung (50) an einem Ausgang der Füllmaschine ermittelte Abweichungen von der vorgegebenen Menge des in die Behälter (1) abzufüllenden flüssigen Füllgutes berücksichtigt, aus dem Steuerwert von der Steuereinrichtung (41) gebildet ist.
Füllmaschine nach einem der Ansprüche 18 - 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (41) das Öffnen des Flüssigkeitsventils (20) der Slave-Füllstelle (8_S) erst dann veranlaßt, wenn das Flüssigkeitsventil (20) der zugeordneten Master-Füllstelle (8_M) bereits geschlossen ist.
Füllmaschine nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Öffnen des Flüssigkeitsventils (20) der Slave-Füllstelle (8_S) erst zeitverzögert nach dem Schließen des Flüssigkeitsventils (20) der Master-Füllstelle (8_M) erfolgt.
Füllmaschine nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllmaschine eine solche umlaufender Bauart mit einer Vielzahl von Füllstellen (8_M, 8_S) ist, die am Umfang eines um eine vertikale Maschinenachse (MA) in einer Drehrichtung (C) umlaufenden Maschinenteils (9) vorgesehen sind, und daß wenigstens eine Füllstelle eine Master-Füllstelle (8_M) und die weiteren Füllstellen Slave-Füllstellen (8_S) bilden, wobei die der wenigstens einen Master-Füllstelle (8_M) zugeordneten Slave-Füllstellen (8_S) in bezug auf die Drehrichtung (C) auf diese Masterfüllstelle (8_M) nacheilen.
Füllmaschine nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang des Maschinenteils (9) in vorgegebenen Winkelabständen (a), vorzugsweise in gleichgroßen Winkelabständen (a), wenigstens zwei Master-Füllstellen (8_M) verteilt vorgesehen sind, und daß zwischen den Master-Füllstellen (8_M) jeweils wenigstens eine Slave-Füllstelle (8_S) vorgesehen ist.
Füllmaschine nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß auf jede Master-Füllstelle (8_M) die wenigstens eine zugeordnete Slave-Füllstelle (8_S) unmittelbar nachfolgt.
Füllmaschine nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine einer Master-Füllstelle (8_M) zugeordnete Slave-Füllstelle (8_S) um wenigstens einen Winkelabstand (a) versetzt sind.
Füllmaschine nach einem der Ansprüche 18 - 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (41) den Steuerwert (T) unter Berücksichtigung weiterer Füllparameter, wie beispielsweise Fülldruck, Art und Temperatur des flüssigen Füllgutes, Größe und Form der Behälter ermittelt.
Füllmaschine nach einem der Ansprüche 18 - 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (41) zusätzlich zum wenigstens einen Steuerwert (T) für die Steuerung der Füllelemente (8) noch weitere Steuersignale für eine Einstellung und/oder Änderung der Einströmgeschwindigkeit erzeugt, mit der das flüssige Füllgut während der Füllphase dem jeweiligen Behälter zufließt.
Füllmaschine nach einem der Ansprüche 18 - 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (41) ein zusätzliches Steuer- bzw. Ausgangssignal (S5) dann abgibt, wenn innerhalb eines vorgegebenen maximalen Zeitintervalls oder innerhalb eines vorgegebenen maximalen Winkelbereich der Drehbewegung des Rotors (9) ein der vorgegebenen Füllmenge entsprechender Meßwert von dem Durchflußmesser (39) der wenigstens einen Master-Füllstelle (8_M) nicht erreicht wird.
Füllmaschine nach einem der Ansprüche 18 - 30, gekennzeichnet durch Mittel (35) zur manuellen Einstellung bzw. zum manuellen Abgleich der Einströmgeschwindigkeit, mit der das flüssige Füllgut dem jeweiligen Behälter während der Füllphase zufließt.
Füllmaschine nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß im Produktweg und/oder in einem Gasweg jedes Füllelementes (8) ein einstellbares und/oder auswechselbares Drosselelement (35) vorgesehen ist.
Füllmaschine nach einem der Ansprüche 18 - 32, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Master-Füllstellen (8_M) mit jeweils wenigstens einer zugeordneten Slave-Füllstelle (8_S) die Steuereinrichtung für jede Master-Füllstelle mit zugehöriger Slave-Füllstelle einen gesonderten Steuerwert (T) ermittelt.
Füllmaschine nach einem der Ansprüche 18 - 33, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Master-Füllstellen (8_M) mit jeweils wenigstens einer zugeordneten Slave-Füllstelle (8_S) von der Steuereinrichtung ein für sämtliche Slave-Füllstellen gemeinsamer Steuerwert ermittelt und jeweils durch den Meßwert (S1) der Durchflußmesser (39) der Master-Füllstellen aktualisiert wird.
Füllmaschine nach einem der Ansprüche 18 - 34, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Durchflußmesser (39) ein induktiver Durchflußmesser ist.
Füllmaschine nach einem der Ansprüche 18 - 35, gekennzeichnet durch ein von der Betätigungseinrichtung (28) gesteuertes pneumatisches Stellglied (26, 27) für das Flüssigkeitsventil (20) des jeweiligen Füllelementes.
Füllmaschine nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung von wenigstens einem elektrisch steuerbaren Pneumatikventil (28) gebildet ist.
Füllmaschine nach einem der Ansprüche 18 - 36, dadurch gekennzeichnet, daß für die jeweilige Füllstelle (8_M und 8_S) bei Vorhandensein eines Behälters die Füllphase zwangsläufig dann eingeleitet wird, wenn diese Füllstelle bei der Drehbewegung des umlaufenden Maschinenteils eine vorgegebene Winkelstellung erreicht hat.