EP0794899B1 - Vorrichtung und verfahren zum füllen von behältern mit einer flüssigkeit - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum füllen von behältern mit einer flüssigkeit Download PDF

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EP0794899B1 EP95930526A EP95930526A EP0794899B1 EP 0794899 B1 EP0794899 B1 EP 0794899B1 EP 95930526 A EP95930526 A EP 95930526A EP 95930526 A EP95930526 A EP 95930526A EP 0794899 B1 EP0794899 B1 EP 0794899B1
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • 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
    • B65B3/22—Defoaming liquids in connection with filling

Definitions

  • the invention relates to an apparatus and a method for filling containers, especially at one end sealed carton packs with a liquid with at least one transport device for moving the Container, a storage container for receiving the Liquid and at least one with the reservoir in Connected and from a filling valve closable filling head, which is relative to the container is vertically movable and can be lowered into it.
  • the relative movement between the container and the filling head happens either by lifting and lowering the container or by lowering and lifting the filling head. It is also possible, albeit structurally little sensible, a combination of both variants.
  • the Task the mechanical movement of the container or Filling head to synchronize with the filling level, since the Filling head for hygienic reasons not in the already Liquid in the container should be immersed.
  • the task is already defined by the Synchronization of the movement of the lifting with the Movement of a dosing piston released.
  • the movements of the container or the filling head of electric servo motors were synchronized using Curve control, with newer machine designs the movements of the container or the filling head of electric servo motors and the Synchronization of movements is programmatic realized.
  • Such a synchronization of two movements is complex and the use of a dosing piston moreover, expensive, prone to wear and failure.
  • the object of the invention is the aforementioned and described in more detail above Device for filling containers or the corresponding Develop and further develop processes in such a way that with reliable design with less design effort Control the relative movement between the container and Filling head can be achieved in this way Significantly reduce foaming of the filling product can, so that a downstream defoaming can be dispensed with.
  • This task is for a device according to the Preamble of claim 1 solved in that between the Reservoir and the fill valve a flow meter is arranged and that a control device for Conversion of the flow meter pulses into Vertical movements of the filling head and / or the container is provided.
  • the solution to the problem is that the relative movement between Container and filling head due to the one Flow meters determined flow into the container Volume of the liquid is regulated.
  • the device according to the invention or the The method underlying the invention eliminates the movement of a dosing piston, as the dosing flow for the filling container detected by a flow meter and in a control device for a dosing volume is processed.
  • Flow meter a magnetic inductive sensor, which in the liquid line between the reservoir and Filling valve is arranged. This way the exact Flow rate without mechanical contact with the product can be reliably implemented.
  • the filling head arranged stationary and one below the filling head Lifting device for lifting / lowering the container intended.
  • the container to be filled just below the Filling head is arranged stationary and that a Lifting device for lowering / lifting the filling head is provided.
  • the lifting device is a translational has driven axis and a odometer. So is a structurally simple but very reliable control the lifting device possible.
  • the combination of the, especially magnetically inductive, Flow measurement with the movement of the lifting device is particularly advantageous because the movement by a electric servo axis is realized, which in turn their control function from the flow proportional Receives pulses from the flow meter.
  • the result is a constructively simple to implement direct dependence of the movement of the lifting device on Container or filling head from the current filling volume, so that the time-consuming synchronization of two movements is eliminated can.
  • a container 1 closed at one end is below a filling head 2 arranged on a lifting device 3.
  • the filling head 2 is from a filling line 4 from a Storage container 5 supplied, which from one only indicated feed 6 is fed.
  • the dimension of the the container size adjusted filling volume happens over a filling valve 7 above the filling head 2.
  • the filling head 2 is arranged in a stationary manner and the lifting device 3 serves to raise / lower the Container 1. In this way, a reliable constant distance h between filling head and Liquid levels are observed.
  • the Lifting device 3 a translational axis 10 and one Odometer 11 on. It is particularly advantageous above addition, that the flow meter 8 as a magnetically inductive Sensor is formed.
  • Control device 9 there is Control device 9 from a synchronous controller 12, a Position controller 13 and a speed controller 14.
  • the control Synchronous controller 12 and position controller 13 are used via a switch 15 depending on the pulses of the Odometer 11.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Basic Packing Technique (AREA)
  • Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Füllen von Behältern, insbesondere von an einem Ende verschlossenen Faltschachtelpackungen mit einer Flüssigkeit mit wenigstens einer Transporteinrichtung zum Bewegen des Behälters, einem Vorratsbehälter zur Aufnahme der Flüssigkeit und wenigstens einem mit dem Vorratsbehälter in Verbindung stehenden und von einem Füllventil verschließbaren Füllkopf, welcher relativ zum Behälter vertikal bewegbar und in diesen absenkbar ist.
Schnellaufende Füllmaschinen, auf denen Milch, Saft oder ähnlich schäumende Produkte abgefüllt werden, sind in vielen Ausführungen bekannt. Um bei diesen ohnehin konstruktiv sehr aufwendigen Füllmaschinen ein Entschäumungsaggregat zu vermeiden, ist es bekannt, daß der Füllkopf relativ zum Behälter bewegbar ist, um beim Beginn und während des Füllvorganges zur Schaumvermeidung einen möglichst geringen Abstand zwischen Füllkopf und Behälterboden bzw. Flüssigkeitsspiegel zu haben.
Die Relativbewegung zwischen Behälter und Füllkopf geschieht entweder durch Anheben und Absenken des Behälters oder aber durch Absenken und Anheben des Füllkopfes. Möglich ist darüber hinaus, wenn auch konstruktiv wenig sinnvoll, eine Kombination beider Varianten.
Aus der CH-A-681 291 ist eine Befüllungsvorrichtung für flüssiges Gut bekannt, bei der der Füllkopf stets gleichmäßig in die Flüssigkeit eingetaucht sein soll. Die Steuerung dieser Befüllungsvorrichtung ist recht umständlich, da hier die Höhenmessung über Gewichtsmeßzellen erfolgt. Dazu müssen die Signale aus den Gewichtsmeßzellen mittels eines Auswerteschaltkreises zu Gewichtsinformationen verarbeitet werden, welche in einem Rechner für die Dosierungssteuerung zur Ansteuerung der Position des Abfüllventils relativ zur Position des zu befüllenden Behälters verarbeitet werden muß.
Um nun die Schaumbildung zu minimieren, stellt sich die Aufgabe, die mechanische Bewegung des Behälters bzw. des Füllkopfes mit dem Füllniveau zu synchronisieren, da der Füllkopf aus hygienischen Gründen nicht in die bereits im Behälter befindliche Flüssigkeit eintauchen soll. Diese Aufgabe ist im Stand der Technik bereits durch die Synchronisation der Bewegung des Hochhebens mit der Bewegung eines Dosierkolbens gelöst. Bei älteren Füllmaschinen erfolgte die Synchronisaton mittels Kurvensteuerung, bei neueren Maschinenausführungen werden die Bewegungen des Behälters bzw. des Füllkopfes von elektrischen Servomotoren ausgeführt und die Synchronisation der Bewegungen wird programmtechnisch realisiert. Eine solche Synchronisation zweier Bewegungen ist aufwendig und die Verwendung eines Dosierkolbens darüber hinaus teuer, verschleiß- und störanfällig.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte und zuvor näher beschriebene Vorrichtung zum Füllen von Behältern bzw. das entsprechende Verfahren so auszugestalten und weiterzubilden, daß mit geringerem konstruktiven Aufwand eine zuverlässige Steuerung der Relativbewegung zwischen Behälter und Füllkopf erreicht werden kann, um auf diese Weise die Schaumbildung des Füllproduktes wesentlich reduzieren zu können, so daß auf eine nachgeschaltete Entschäumung verzichtet werden kann.
Diese Aufgabe ist bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 dadurch gelöst, daß zwischen dem Vorratsbehälter und dem Füllventil ein Durchflußmesser angeordnet ist und daß eine Steuereinrichtung zur Umwandlung der Impulse des Durchflußmessers in Vertikalbewegungen des Füllkopfes und/oder des Behälters vorgesehen ist.
Hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht die Lösung der Aufgabe darin, daß die Relativbewegung zwischen Behälter und Füllkopf aufgrund des von einem Durchflußmesser ermittelten in den Behälter strömenden Volumens der Flüssigkeit geregelt wird.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. dem der Erfindung zugrundeliegenden Verfahren entfällt die Bewegung eines Dosierkolbens, da der Dosierstrom für den zu füllenden Behälter durch einen Durchflußmesser erfaßt und in einer Steuereinrichtung zu einem Dosiervolumen verarbeitet wird.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Durchflußmesser ein magnetisch induktiver Sensor, welcher in der Flüssigkeitsleitung zwischen Vorratsbehälter und Füllventil angeordnet ist. Auf diese Weise kann die genaue Durchflußmenge ohne mechanische Berührung des Füllgutes zuverlässig realisiert werden.
Nach einer weiteren Lehre der Erfindung ist der Füllkopf stationär angeordnet und unterhalb des Füllkopfes eine Hebevorrichtung zum Anheben/Absenken des Behälters vorgesehen. Wie bereits erwähnt ist es jedoch auch denkbar, daß der gerade zu füllende Behälter unterhalb des Füllkopfes stationär angeordnet ist und daß eine Hebevorrichtung zum Absenken/Anheben des Füllkopfes vorgesehen ist.
Unabhängig von der Art der Ausführung ist es besonders zweckmäßig, wenn die Hebevorrichtung eine translatorisch angetriebene Achse und einen Wegmesser aufweist. So ist eine konstruktiv einfache doch sehr zuverlässige Steuerung der Hebevorrichtung möglich.
Die Kombination der, insbesondere magnetisch induktiven, Durchflußmessung mit der Bewegung der Hebevorrichtung ist besonders vorteilhaft, da die Bewegung durch eine elektrische Servoachse realisiert wird, welche wiederum ihre Steuerfunktion von den durchflußproportionalen Impulsen des Durchflußmessers erhält. Auf diese Weise ergibt sich eine konstruktiv einfach zu realisierende direkte Abhängigkeit der Bewegung der Hebevorrichtung von Behälter bzw. Füllkopf vom aktuellen Füllvolumen, so daß die aufwendige Synchronisation zweier Bewegungen entfallen kann.
In der einzigen Figur ist die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Ein an einem Ende verschlossener Behälter 1 ist unterhalb eines Füllkopfes 2 auf einer Hebevorrichtung 3 angeordnet. Der Füllkopf 2 wird dabei von einer Fülleitung 4 aus einem Vorratsbehälter 5 versorgt, welcher von einem nur angedeuteten Zulauf 6 gespeist wird. Die Abmessung des an die Behältergröße angepaßten Füllvolumens geschieht über ein Füllventil 7 oberhalb des Füllkopfes 2.
Erfindungsgemäß ist nun zwischen dem Vorratsbehälter 5 und dem Füllventil 7 ein Durchflußmesser 8 angeordnet, und eine Steuereinrichtung 9 dient zur Umwandlung der Impulse des Durchflußmessers 8 in Vertikalbewegungen relativ zwischen Behälter 1 und Füllkopf 2.
Im dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Füllkopf 2 stationär angeordnet und es dient die Hebevorrichtung 3 zum Anheben/Absenken des Behälters 1. Auf diese Weise kann zuverlässig ein gleichbleibender Abstand h zwischen Füllkopf und Flüssigkeitsspiegel eingehalten werden.
Es ist jedoch auch möglich, wenn auch nicht dargestellt, daß der Behälter stationär unter dem Füllkopf angeordnet ist und die Vertikalbewegung vom Füllkopf ausgeführt wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Hebevorrichtung 3 eine translatorische Achse 10 und einen Wegmesser 11 auf. Von besonderem Vorteil ist es darüber hinaus, daß der Durchflußmesser 8 als magnetisch induktiver Sensor ausgebildet ist.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Steuereinrichtung 9 aus einem Gleichlaufregler 12, einem Lageregler 13 und einem Drehzahlregler 14. Die Ansteuerung von Gleichlaufregler 12 und Lageregler 13 erfolgt dabei über einen Schalter 15 in Abhängigkeit von den Impulsen des Wegmessers 11.
Die direkte Abhängigkeit zwischen dem bereits in den Behälter 1 eingefüllten Flüssigkeitsvolumen und der Stellung der Hebevorrichtung 3 läßt sich mathematisch in der Formel ΔV · c = Δs ausdrücken, wobei ΔV das gemessene Volumen des in dem Behälter befindlichen Produktes und Δs die Wegstrecke der Hebevorrichtung 3 darstellen.

Claims (7)

  1. Vorrichtung zum Füllen von an einem Ende verschlossenen Behältern (1) mit einer Flüssigkeit mit wenigstens einer Transporteinrichtung zum Bewegen des Behälters (1), einem Vorratsbehälter (5) zur Aufnahme der Flüssigkeit und wenigstens einem mit dem Vorratsbehälter (5) in Verbindung stehenden und von einem Füllventil (7) verschließbaren Füllkopf (2), welcher relativ zum Behälter (1) vertikal bewegbar und in diesen absenkbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Vorratsbehälter (5) und dem Füllventil (7) ein Durchflußmesser (8) angeordnet ist und daß eine Steuereinrichtung (9) zur Umwandlung der Impulse des Durchflußmessers (8) in Vertikalbewegungen des Füllkopfes (2) und/oder des Behälters (1) vorgesehen ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Füllkopf (2) stationär angeordnet ist und daß eine Hebevorrichtung (3) zum Anheben/Absenken des unterhalb des Füllkopfes (2) befindlichen Behälters (1) vorgesehen ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter unterhalb des Füllkopfes stationär angeordnet ist und daß eine Hebevorrichtung zum Absenken/Anheben des Füllkopfes vorgesehen ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Hebevorrichtung (3) eine translatorisch angetriebene Achse und einen Wegmesser (11) aufweist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußmesser (8) ein magnetisch induktiver Sensor ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (9) einen Gleichlaufregler (12), einen Lageregler (13) und einen Drehzahlregler (14) aufweist.
  7. Verfahren zum Füllen von an einem Ende verschlossenen Behältern (1) mit einer Flüssigkeit mittels eines Füllkopfes (2), welcher mit einem Vorratsbehälter (5) in Verbindung steht und mit einem Füllventil (7) verschließbar ist, wobei der Füllkopf (2) im Inneren des Behälters (1) relativ zum Behälterboden bewegbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Relativbewegung zwischen Behälter (1) und Füllkopf (2) aufgrund des von einem Durchflußmesser (8) ermittelten in den Behälter (1) strömenden Volumens der Flüssigkeit geregelt wird.
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