EP3670430A1 - Vorrichtung und verfahren zum verschliessen eines behälters - Google Patents

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EP3670430A1
EP3670430A1 EP19218536.1A EP19218536A EP3670430A1 EP 3670430 A1 EP3670430 A1 EP 3670430A1 EP 19218536 A EP19218536 A EP 19218536A EP 3670430 A1 EP3670430 A1 EP 3670430A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
power
closing
power signal
actuators
closure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19218536.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Heinrich Bielmeier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Krones AG
Original Assignee
Krones AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Krones AG filed Critical Krones AG
Publication of EP3670430A1 publication Critical patent/EP3670430A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67B—APPLYING CLOSURE MEMBERS TO BOTTLES JARS, OR SIMILAR CONTAINERS; OPENING CLOSED CONTAINERS
    • B67B3/00—Closing bottles, jars or similar containers by applying caps
    • B67B3/20—Closing bottles, jars or similar containers by applying caps by applying and rotating preformed threaded caps
    • B67B3/2013—Closing bottles, jars or similar containers by applying caps by applying and rotating preformed threaded caps by carousel-type capping machines
    • B67B3/2033—Closing bottles, jars or similar containers by applying caps by applying and rotating preformed threaded caps by carousel-type capping machines comprising carousel co-rotating capping heads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67B—APPLYING CLOSURE MEMBERS TO BOTTLES JARS, OR SIMILAR CONTAINERS; OPENING CLOSED CONTAINERS
    • B67B3/00—Closing bottles, jars or similar containers by applying caps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67B—APPLYING CLOSURE MEMBERS TO BOTTLES JARS, OR SIMILAR CONTAINERS; OPENING CLOSED CONTAINERS
    • B67B3/00—Closing bottles, jars or similar containers by applying caps
    • B67B3/26—Applications of control, warning, or safety devices in capping machinery

Definitions

  • the invention relates to a closing device and a method for closing containers each with a closure, preferably in a beverage filling system.
  • the filling product is provided under an overpressure
  • the container to be filled is evacuated and the filling product under pressure is introduced into the container under vacuum.
  • the container is closed under overpressure without pressure equalization of the container interior with the environment taking place beforehand.
  • it makes sense to integrate the filling process and capping process as far as possible in terms of space and time by arranging the filling valve and the capper in one and the same treatment chamber, as is the case in exemplary embodiments of the DE 10 2014 104 873 A1 emerges.
  • the work processes of filling and closing can be carried out in a rotary machine, whereby the process part for closing the containers is usually significantly less than the process part for filling them.
  • the Figure 1 schematically shows an exemplary filler and sealer carousel 1, which receives containers via an inlet star 2, filled in a first process segment S1 by means of filling elements (not shown), in a second process segment S2 by means of closing elements (not shown) closes and then transported away via an outlet star 3.
  • the containers pass through a circle segment S1 and S2 of less than 360 ° for the overall process.
  • the temporal and spatial process share for the closing which corresponds to the second process segment S2, is usually in the range of approximately 20% to 30% of the overall process. Filling takes significantly more time and space compared to closing.
  • a filling element is assigned to each filling element. It is known to equip the closure members with a servomotor in order to screw the closures onto the container mouths. Such a closure member is, for example, from the EP 2 674 390 A1 forth.
  • each filling member is assigned a closing member and each closing member has a servo motor with the associated servo converter, high investment costs and operating costs for such a system are necessary. The large number of components also entails considerable maintenance.
  • An object of the invention is to provide an improved device and an improved method for closing containers each with a closure, in particular to improve the reliability and to simplify the structure.
  • the device according to the invention serves to close containers each with a closure.
  • the device is preferably also used to fill the container with a filling product beforehand.
  • the device is preferably used in a beverage filling system, for example for filling carbonated filling products such as beer, mineral water or soft drinks.
  • the device has a plurality of closing members, each of which has (at least) one actuator and is designed and set up in order to close an assigned container with a closure by actuating the actuator.
  • This formulation encompasses that the actuator contributes to the closure of the container, ie additional actuators or other technical means can be installed per closure member, which in their entirety and interaction are capable of closing the container with a closure.
  • a further actuator can perform a lifting and lowering movement of a closing head of the closing member to place the closure on the container mouth, while the actuator picked out above performs a rotary movement in order to turn the closure onto the container mouth.
  • the device also has at least one power control device which can be connected and designed and set up to one of the actuators via a power signal line in order to supply the actuator with a power signal in order to drive it.
  • the actuators of the plurality of closure members used here are accordingly electrically actuable actuators.
  • the power required to actuate the actuators is obtained from the power signal. Even if the power signal can contain information for controlling the actuators, the power signal thus differs from a pure control signal, which usually has a lower power compared to the power signal.
  • the device also has at least one power signal switch which is designed and set up to selectively supply the power signal to at least two actuators of different closing members.
  • a plurality of actuators draw power from a single power control device. It is possible to move away from a one-to-one assignment towards a selective activation of the power if not all locking devices have to be operated at the same time. By dispensing with at least some of the power control devices that are usually required, the complexity and the probability of failure of the device can be reduced. The maintenance effort as well as the investment and operating costs can be reduced.
  • the power control device is preferably designed and set up to provide and transmit a control signal for controlling one or more of the actuators.
  • the control signal can optionally also be transmitted wirelessly.
  • the device also has at least one control signal switch which is designed and set up to selectively, preferably in synchronism with the circuit of the power signal switch, feed the control signal to the at least two actuators of the relevant closure members.
  • Electronic control functions, implemented in the power control device and transmitted by means of the control signal can support the actuation of the actuators, for example in order to implement complex movement sequences.
  • the plurality of actuators are servomotors, for example for screwing a closure onto a container mouth.
  • the power control device is a servo converter.
  • Servomotors can be controlled with an exact angle of rotation, which makes them particularly suitable for unscrewing twist locks on container mouths.
  • the desired structural simplification of the device can be carried out without a substantial redesign.
  • the power signal preferably comprises a three-phase AC voltage which can be controlled in frequency and / or amplitude and whose power can be converted into a rotor rotation of the servo motor.
  • the device preferably has a filler and sealer carousel with a first process segment for filling the containers by one or more filling elements and a subsequent second process segment for sealing the filled containers by the several closure elements.
  • the second process segment can directly follow the first process segment (seen in the transport direction of the containers), so that the containers can be closed immediately after filling.
  • Selective power connection to the actuators is particularly suitable for such a rotary machine, since only those closing members whose process angle falls into the second process segment always have to be actuated.
  • the number of required power control devices for the filler and capper carousel depends on the process part of the capper, i.e. the size of the second process segment relative to the overall process. For example, with a closing process share of 25% of the overall process, 75% of the power control devices can be omitted in comparison to a one-to-one assignment.
  • the process portion for the closure is preferably in the range of approximately 20% to 30% of the overall process, since the temporal and spatial process portion for the closure (corresponds to the second process segment) can be designed to be significantly smaller than the process portion for the filling.
  • the above object is also achieved with a method for closing containers each with a closure.
  • the method preferably comprises filling the containers beforehand with a filling product.
  • the method is preferably used in a beverage filling system, for example for filling carbonated filling products such as beer, mineral water or soft drinks.
  • the method comprises: assigning a closure member from a plurality of closure members to a container to be closed, the closure members each having (at least) one actuator which is designed and set up to close a container by actuation by means of a power signal; Providing the power signal by a power control device; and switching a power signal switch which is designed and set up to selectively supply the power signal to at least two actuators of different closing elements, so that the power control device is connected to the actuator of the assigned closing element via a power signal line and supplies the latter with the power signal.
  • a closure member can be assigned to the container before filling, for example when the container enters a filler and sealer carousel.
  • the "assignment" serves primarily to uniquely define the switching of the power signal switch by picking out a container and an associated closure member from the plurality of containers and closure members.
  • the power control device can also provide the power signal at any time, as long as it is ensured that it is available when it is required by the corresponding actuator.
  • the method preferably further comprises: provision by the power control device of a control signal which is designed and set up to control the actuators of the plurality of closing members; and switching a control signal switch, which is designed and set up to selectively supply the control signal to at least two actuators of the respective closure members, so that the power control device supplies the actuator of the associated closure member with the control signal, preferably wirelessly.
  • Electronic control functions implemented in the power control device and transmitted by means of the control signal, can support the actuation of the actuators, for example in order to be able to implement complex motion sequences.
  • the complexity and the probability of failure of the device implementing the method can be further reduced.
  • the maintenance effort as well as the investment and operating costs can be further reduced.
  • the power signal switch and the control signal switch are preferably switched essentially synchronously in order to reliably actuate the selectively connected actuator.
  • the plurality of actuators are preferably servomotors which are designed and set up, for example, for screwing a closure onto a container mouth.
  • the power control device is a servo converter.
  • Servomotors can be controlled with an exact angle of rotation, which makes them particularly suitable for unscrewing twist locks on container mouths.
  • the desired structural simplification of the device carrying out the method can be carried out without a substantial redesign.
  • the power signal preferably comprises a three-phase AC voltage which can be controlled in frequency and / or amplitude and whose power is converted into a rotor rotation of the servo motor.
  • the containers are preferably filled with a filling product before closing, the filling and closing of the containers being carried out, while these are being carried out by a filler and sealer carousel with a first process segment for filling the containers by one or more filling elements and a subsequent second process segment Sealing of the filled containers can be transported through the several closing elements.
  • the second process segment can directly follow the first process segment (seen in the transport direction of the containers), so that the containers can be closed immediately after filling.
  • Selective power connection to the actuators is particularly suitable for such a rotary machine, since only those closing members whose process angle falls into the second process segment always have to be actuated.
  • the power signal switch is switched in such a way that the power signal is supplied from the power control device to the actuator of the associated closing member, preferably when or before the container enters the second process segment.
  • the control signal switch is switched analogously, so that the control signal from the Power control device is supplied to the actuator of the associated closure member, preferably when or before the container enters the second process segment.
  • the Figure 2 is a block diagram schematically showing a plurality of closing members 10, each of which is equipped with an electrically actuable actuator 11.
  • the actuator 11 is preferably an electric motor, which is particularly preferably designed as a servo motor to control the angle of rotation.
  • the actuator can be a stepper motor, an electromagnet for the switchable receiving and dispensing of a metallic closure, such as a crown cap, or another electrically operable component that performs or supports the closure of a container mouth with a closure.
  • the actuator 11 picked out here helps to close the container.
  • further actuators or other technical means can be installed per closure member 10, which in their entirety and interaction are able to close the container with a closure.
  • a further actuator can perform a lifting and lowering movement of a closing head of the closing member 10 for placing the closure on the container mouth, while the actuator 11 picked out above performs a rotary movement in order to open the closure on the container mouth.
  • an electronic device which is referred to herein as a power control device 12, in order to make it clear that, in addition to a possible control signal S, it provides a power signal L for the actuators 11 via a power signal line 13.
  • the power control device 12 is a servo converter, which is also referred to as a servo amplifier or servo controller.
  • the servo converter preferably uses the power signal L to provide a three-phase AC voltage which can be controlled in frequency and amplitude and whose power is converted into a rotor rotation of the servo motor in question.
  • the power signal L can thus be distinguished from a pure control signal S of low power.
  • the power control device 12 is a stepper motor driver which amplifies and switches the digital signals for determining the phase sequence in order to generate the rotating field for driving the rotor.
  • the power control device 12 can include electronic control functions, for example in order to implement complex motion sequences.
  • the power control device 12 can be designed and set up to output control functions via the control signal S to the actuators 11. While the power is to be physically transmitted to the actuators 11 via the power signal cable 13, the control signals S can optionally take place wirelessly, as is shown in FIG Figure 2 is indicated by dashed lines.
  • a power signal switch 14 is provided for the power signal line 13, which feeds the power signal L provided by the power control device 12 to one of the actuators 11, namely the one to be actuated on the basis of the process angle or process progress.
  • a control signal switch 15 is also provided which feeds the control signal S in an analogous manner to that actuator 11 which is to be actuated on the basis of the current process angle or process progress.
  • the power signal switch 14 and / or the control signal switch 15 can be designed and set up to operate a plurality of actuators 11 simultaneously. Furthermore, several groups of power control device 12, power signal switch 14 and optionally control signal switch 15 are preferably provided. This is because the number of required power control devices 12, for example per filler and sealer carousel 1, depends on the process component of the sealer, i.e. approximately the size of the second process segment S2 relative to the overall process S1 and S2. For example, with a closing process share of 25% of the overall process, 75% of the power control devices 12 can be omitted in comparison to a one-to-one assignment.
  • the complexity and probability of failure of the system can be reduced.
  • the maintenance effort as well as the investment and operating costs can be reduced.
  • the separation of the actuator 11 and the generation / provision of the power by means of a separate module enables the desired structural simplification of the device to be carried out without a substantial redesign. This applies in particular to the case in which the actuators 11 are realized by servomotors.

Landscapes

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

Abstract

Vorrichtung und Verfahren zum Verschließen von Behältern jeweils mit einem Verschluss, vorzugsweise in einer Getränkeabfüllanlage, wobei die Vorrichtung aufweist: mehrere Verschließorgane (10), die jeweils einen Aktuator (11) aufweisen und ausgebildet und eingerichtet sind, um durch Betätigung des Aktuators (11) einen zugeordneten Behälter mit einem Verschluss zu verschließen; zumindest eine Leistungssteuereinrichtung (12), die über eine Leistungssignalleitung (13) mit einem der Aktuatoren (11) verbindbar und ausgebildet und eingerichtet ist, um den Aktuator (11) ein Leistungssignal (L) zuzuführen, um diesen anzutreiben; und zumindest einen Leistungssignalschalter (14), der ausgebildet und eingerichtet ist, um das Leistungssignal (L) selektiv zumindest zwei Aktuatoren (11) verschiedener Verschließorgane (10) zuzuführen.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Verschließvorrichtung sowie ein Verfahren zum Verschließen von Behältern jeweils mit einem Verschluss, vorzugsweise in einer Getränkeabfüllanlage.
    • Stand der Technik
  • Unter den verschiedenen Verfahren und Vorrichtungen zum Abfüllen von Behältern mit Füllprodukten, insbesondere Getränken, und Verschließen der Behälter nach dem Befüllen sind Technologien bekannt, die das Aufbringen eines Verschlusses auf die Behältermündung direkt nach der Befüllung ermöglichen. Ein sofortiges Verschließen ist beispielsweise dann erforderlich, wenn nach dem Befüllen kein Druckausgleich mit der Umgebung stattfinden soll.
  • Darunter fällt ein schlagartiges Befüllen, das etwa aus der DE 10 2014 104 873 A1 bekannt ist. Hierbei wird das Füllprodukt unter einem Überdruck bereitgestellt, der zu befüllende Behälter evakuiert und das unter Überdruck stehende Füllprodukt in den unter Unterdruck stehenden Behälter eingeleitet. Um die Beruhigungszeit des Füllprodukts nach der Befüllung im Behälter zu verkürzen und ein Aufschäumen sowie Überschäumen des Füllproduktes zu verhindern, wird der Behälter unter Überdruck verschlossen, ohne dass zuvor ein Druckausgleich des Behälterinnenraums mit der Umgebung stattfindet. Zu diesem Zweck ist es sinnvoll, den Füllprozess und Verschließprozess räumlich und zeitlich so weit wie möglich zu integrieren, indem das Füllventil und der Verschließer in ein und derselben Behandlungskammer angeordnet sind, wie es aus Ausführungsbeispielen der DE 10 2014 104 873 A1 hervorgeht.
  • Die Arbeitsabläufe Befüllen und Verschließen können in einer Rundläufermaschine durchgeführt werden, wobei der Prozessanteil für das Verschließen der Behälter zumeist deutlich geringer ist als der Prozessanteil für deren Befüllung.
  • Die Figur 1 zeigt schematisch ein beispielhaftes Füller- und Verschließerkarussell 1, das Behälter über einen Einlaufstern 2 empfängt, in einem ersten Prozesssegment S1 mittels Füllorganen (nicht dargestellt) befüllt, in einem zweiten Prozesssegment S2 mittels Verschließorganen (nicht dargestellt) verschließt und anschließend über einen Auslaufstern 3 abtransportiert. Die Behälter durchlaufen für den Gesamtprozess ein Kreissegment S1 und S2 von weniger als 360°. Der zeitliche und räumliche Prozessanteil für das Verschließen, der dem zweiten Prozesssegment S2 entspricht, liegt zumeist im Bereich von etwa 20% bis 30% des Gesamtprozesses. Die Befüllung nimmt im Vergleich zum Verschließen somit deutlich mehr Zeit und Raum in Anspruch.
  • Um den Behälter direkt nach dem Befüllen zu verschließen, ist jedem Füllorgan ein Verschließorgan zugeordnet. Es ist bekannt, die Verschließorgane jeweils mit einem Servomotor auszustatten, um die Verschlüsse auf die Behältermündungen aufzuschrauben. Ein solches Verschließorgan geht beispielsweise aus der EP 2 674 390 A1 hervor.
  • Indem jedem Füllorgan ein Verschließorgan zugeordnet ist und jedes Verschließorgan einen Servomotor mit dem zugehörigen Servoumrichter aufweist, sind hohe Investitionskosten und Betriebskosten für eine solche Anlage nötig. Mit der großen Anzahl an Komponenten ist zudem ein erheblicher Wartungsaufwand verbunden.
    • Darstellung der Erfindung
  • Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Vorrichtung sowie ein verbessertes Verfahren zum Verschließen von Behältern jeweils mit einem Verschluss bereitzustellen, insbesondere die Zuverlässigkeit zu verbessern sowie den Aufbau zu vereinfachen.
  • Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen folgen aus den Unteransprüchen, der folgenden Beschreibung sowie den Figuren.
  • Die Vorrichtung gemäß der Erfindung dient zum Verschließen von Behältern jeweils mit einem Verschluss. Vorzugsweise dient die Vorrichtung ferner zum vorherigen Befüllen der Behälter mit einem Füllprodukt. Die Vorrichtung kommt vorzugsweise in einer Getränkeabfüllanlage, etwa zum Abfüllen karbonisierter Füllprodukte wie Bier, Mineralwasser oder Softdrinks, zur Anwendung.
  • Die Vorrichtung weist mehrere Verschließorgane auf, die jeweils (zumindest) einen Aktuator haben und ausgebildet und eingerichtet sind, um durch Betätigung des Aktuators einen zugeordneten Behälter mit einem Verschluss zu verschließen. Mit dieser Formulierung ist umfasst, dass der Aktuator zum Verschließen des Behälters beiträgt, d.h. es können weitere Aktuatoren oder andere technische Mittel pro Verschließorgan installiert sein, die in ihrer Gesamtheit und Zusammenwirkung imstande sind, den Behälter mit einem Verschluss zu verschließen. Beispielsweise kann ein weiterer Aktuator eine Hub- und Senkbewegung eines Verschließerkopfes des Verschließorgans zum Aufsetzen des Verschlusses auf die Behältermündung durchführen, während der vorstehend herausgegriffene Aktuator eine Drehbewegung durchführt, um den Verschluss auf die Behältermündung aufzudrehen.
  • Die Vorrichtung weist ferner zumindest eine Leistungssteuereinrichtung auf, die über eine Leistungssignalleitung mit einem der Aktuatoren verbindbar und ausgebildet und eingerichtet ist, um dem Aktuator ein Leistungssignal zuzuführen, um diesen anzutreiben. Die hierin herangezogenen Aktuatoren der mehreren Verschließorgane sind demnach elektrisch betätigbare Aktuatoren. Die zur Betätigung der Aktuatoren erforderliche Leistung wird aus dem Leistungssignal bezogen. Auch wenn das Leistungssignal Informationen zur Ansteuerung der Aktuatoren enthalten kann, unterscheidet sich das Leistungssignal somit von einem reinen Steuersignal, das im Vergleich zum Leistungssignal üblicherweise eine geringere Leistung aufweist.
  • Die Vorrichtung weist ferner zumindest einen Leistungssignalschalter auf, der ausgebildet und eingerichtet ist, um das Leistungssignal selektiv zumindest zwei Aktuatoren verschiedener Verschließorgane zuzuführen.
  • In anderen Worten, eine Mehrzahl von Aktuatoren bezieht die Leistung von einer einzigen Leistungssteuereinrichtung. Die Abkehr von einer Eins-zu-Eins-Zuordnung hin zu einer selektiven Zuschaltung der Leistung ist möglich, wenn nicht alle Verschließorgane gleichzeitig betätigt werden müssen. Indem zumindest auf einen Teil der üblicherweise erforderlichen Leistungssteuereinrichtungen verzichtet wird, lassen sich die Komplexität und die Ausfallwahrscheinlichkeit der Vorrichtung reduzieren. Der Wartungsaufwand sowie die Investitionsund Betriebskosten können gesenkt werden.
  • Vorzugsweise ist die Leistungssteuereinrichtung ausgebildet und eingerichtet, um ein Steuersignal zur Ansteuerung eines oder mehrerer der Aktuatoren bereitzustellen und zu übertragen. Im Unterschied zum Leistungssignal kann das Steuersignal optional auch drahtlos übertragen werden. Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung ferner zumindest einen Steuersignalschalter auf, der ausgebildet und eingerichtet ist, um das Steuersignal selektiv, vorzugsweise synchron zur Schaltung des Leistungssignalschalters, den zumindest zwei Aktuatoren der betreffenden Verschließorgane zuzuführen. Elektronische Steuerfunktionen, implementiert in der Leistungssteuereinrichtung und übertragen mittels des Steuersignals, können die Ansteuerung der Aktuatoren unterstützen, beispielsweise um komplexe Bewegungsabläufe zu realisieren. Indem die technischen Mittel zur Ansteuerung der Aktuatoren reduziert werden, lassen sich die Komplexität und die Ausfallwahrscheinlichkeit der Vorrichtung weiter reduzieren. Der Wartungsaufwand sowie die Investitions- und Betriebskosten können weiter gesenkt werden.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante sind die mehreren Aktuatoren Servomotoren, etwa zum Aufdrehen eines Verschlusses auf eine Behältermündung. In diesem Fall ist die Leistungssteuereinrichtung ein Servoumrichter. Servomotoren sind drehwinkelgenau steuerbar, wodurch sie zum Aufdrehen von Drehverschlüssen auf Behältermündungen besonders geeignet sind. Zudem kann durch die Trennung zwischen Aktuator und Erzeugung/Bereitstellung der Leistung durch ein separates Modul, nämlich den Servoumrichter, die angestrebte bauliche Vereinfachung der Vorrichtung ohne erhebliche Neukonzeption durchgeführt werden.
  • Aus dem gleichen Grund umfasst das Leistungssignal vorzugsweise eine in Frequenz und/oder Amplitude steuerbare dreiphasige Wechselspannung, deren Leistung in eine Rotordrehung des Servomotors umwandelbar ist.
  • Vorzugsweise weist die Vorrichtung ein Füller- und Verschließerkarussell mit einem ersten Prozesssegment zum Befüllen der Behälter durch ein oder mehrere Füllorgane und einem nachfolgenden zweiten Prozesssegment zum Verschließen der befüllten Behälter durch die mehreren Verschließorgane auf. Das zweite Prozesssegment kann sich unmittelbar an das erste Prozesssegment anschließen (in Transportrichtung der Behälter gesehen), wodurch die Behälter sofort nach dem Befüllen verschlossen werden können. Eine selektive Leistungszuschaltung an die Aktuatoren ist für eine derartige Rundläufermaschine besonders geeignet, da stets nur diejenigen Verschließorgane betätigt werden müssen, deren Prozesswinkel in das zweite Prozesssegment fällt.
  • Die Anzahl der erforderlichen Leistungssteuereinrichtungen für das Füller- und Verschließerkarussell richtet sich hierbei nach dem Prozessanteil des Verschließers, d.h. der Größe des zweiten Prozesssegments relativ zum Gesamtprozess. Beispielsweise können bei einem Verschließprozessanteil von 25% am Gesamtprozess 75% der Leistungssteuereinrichtungen im Vergleich zu einer Eins-zu-Eins-Zuordnung entfallen. Vorzugsweise liegt der Prozessanteil für das Verschließen im Bereich von etwa 20% bis 30% des Gesamtprozesses, da der zeitliche und räumliche Prozessanteil für das Verschließen (entspricht dem zweiten Prozesssegment) gegenüber dem Prozessanteil für das Befüllen deutlich kleiner ausgelegt werden kann.
  • Die obige Aufgabe wird ferner mit einem Verfahren zum Verschließen von Behältern jeweils mit einem Verschluss gelöst. Vorzugsweise umfasst das Verfahren ein vorheriges Befüllen der Behälter mit einem Füllprodukt. Das Verfahren kommt vorzugsweise in einer Getränkeabfüllanlage, etwa zum Abfüllen karbonisierter Füllprodukte wie Bier, Mineralwasser oder Softdrinks, zur Anwendung. Das Verfahren weist auf: Zuordnen eines Verschließorgans aus mehreren Verschließorganen zu einem zu verschließenden Behälter, wobei die Verschließorgane jeweils (zumindest) einen Aktuator aufweisen, der durch Betätigung mittels eines Leistungssignals zum Verschließen eines Behälters ausgebildet und eingerichtet ist; Bereitstellen des Leistungssignals durch eine Leistungssteuereinrichtung; und Schalten eines Leistungssignalschalters, der ausgebildet und eingerichtet ist, um das Leistungssignal selektiv zumindest zwei Aktuatoren verschiedener Verschließorgane zuzuführen, so dass die Leistungssteuereinrichtung über eine Leistungssignalleitung mit dem Aktuator des zugeordneten Verschließorgans in Verbindung gebracht wird und diesem das Leistungssignal zuführt.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die Ausführungsreihenfolge der Verfahrensschritte nicht notwendigerweise durch die obige Auflistung vorgegeben oder eingeschränkt ist. Beispielsweise kann das Zuordnen eines Verschließorgans zum Behälter bereits vor der Befüllung, etwa beim Eintreten des Behälters in ein etwaiges Füller- und Verschließerkarussells, erfolgen. Die "Zuordnung" dient hierin in erster Linie dazu, das Schalten des Leistungssignalschalters eindeutig zu definieren, indem ein Behälter und ein zugehöriges Verschließorgan aus den mehreren Behältern und Verschließorganen herausgegriffen werden. Die Bereitstellung des Leistungssignals durch die Leistungssteuereinrichtung kann zudem zu einem beliebigen Zeitpunkt erfolgen, solange sichergestellt ist, dass es zur Verfügung steht, wenn es von dem entsprechenden Aktuator benötigt wird.
  • Die Merkmale, technischen Wirkungen, Vorteile sowie Ausführungsbeispiele, die in Bezug auf die Vorrichtung beschrieben wurden, gelten analog für das Verfahren.
  • So weist das Verfahren vorzugsweise weiterhin auf: Bereitstellen eines Steuersignals durch die Leistungssteuereinrichtung, das zur Ansteuerung der Aktuatoren der mehreren Verschließorgane ausgebildet und eingerichtet ist; und Schalten eines Steuersignalschalters, der ausgebildet und eingerichtet ist, um das Steuersignal selektiv zumindest zwei Aktuatoren der betreffenden Verschließorgane zuzuführen, so dass die Leistungssteuereinrichtung dem Aktuator des zugeordneten Verschließorgans das Steuersignal, vorzugsweise drahtlos, zuführt. Elektronische Steuerfunktionen, implementiert in der Leistungssteuereinrichtung und übertragen mittels des Steuersignals, können die Ansteuerung der Aktuatoren unterstützen, beispielsweise um komplexe Bewegungsabläufe realisieren zu können.
  • Indem die technischen Mittel zur Ansteuerung der Aktuatoren reduziert werden, lassen sich die Komplexität und die Ausfallwahrscheinlichkeit der das Verfahren ausführenden Vorrichtung weiter reduzieren. Der Wartungsaufwand sowie die Investitions- und Betriebskosten können weiter gesenkt werden.
  • Vorzugsweise werden der Leistungssignalschalter und der Steuersignalschalter im Wesentlichen synchron geschaltet, um den selektiv zugeschalteten Aktuator zuverlässig zu betätigen.
  • Vorzugsweise sind die mehreren Aktuatoren Servomotoren, die etwa zum Aufdrehen eines Verschlusses auf eine Behältermündung ausgebildet und eingerichtet sind. In diesem Fall ist die Leistungssteuereinrichtung ein Servoumrichter. Servomotoren sind drehwinkelgenau steuerbar, wodurch sie zum Aufdrehen von Drehverschlüssen auf Behältermündungen besonders geeignet sind. Zudem kann durch die Trennung zwischen Aktuator und Erzeugung/Bereitstellung der Leistung durch ein separates Modul, nämlich den Servoumrichter, die angestrebte bauliche Vereinfachung der das Verfahren ausführenden Vorrichtung ohne erhebliche Neukonzeption durchgeführt werden.
  • Aus dem gleichen Grund umfasst das Leistungssignal vorzugsweise eine in Frequenz und/oder Amplitude steuerbare dreiphasige Wechselspannung, deren Leistung in eine Rotordrehung des Servomotors umgewandelt wird.
  • Vorzugsweise werden die Behälter vor dem Verschließen mit einem Füllprodukt befüllt, wobei die Befüllung und das Verschließen der Behälter durchgeführt werden, während diese von einem Füller- und Verschließerkarussell mit einem ersten Prozesssegment zum Befüllen der Behälter durch ein oder mehrere Füllorgane und einem nachfolgenden zweiten Prozesssegment zum Verschließen der befüllten Behälter durch die mehreren Verschließorgane transportiert werden. Das zweite Prozesssegment kann sich unmittelbar an das erste Prozesssegment anschließen (in Transportrichtung der Behälter gesehen), wodurch die Behälter sofort nach dem Befüllen verschlossen werden können. Eine selektive Leistungszuschaltung an die Aktuatoren ist für eine derartige Rundläufermaschine besonders geeignet, da stets nur diejenigen Verschließorgane betätigt werden müssen, deren Prozesswinkel in das zweite Prozesssegment fällt.
  • Zu diesem Zweck erfolgt das Schalten des Leistungssignalschalters so, dass das Leistungssignal von der Leistungssteuereinrichtung zum Aktuator des zugeordneten Verschließorgans zugeführt wird, vorzugsweise beim oder vor dem Eintritt des Behälters in das zweite Prozesssegment. Analog erfolgt das Schalten des Steuersignalschalters, so dass das Steuersignal von der Leistungssteuereinrichtung zum Aktuator des zugeordneten Verschließorgans zugeführt wird, vorzugsweise beim oder vor dem Eintritt des Behälters in das zweite Prozesssegment.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Die dort beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben dargelegten Merkmale umgesetzt werden, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele erfolgt dabei mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen.
    • Kurze Beschreibung der Figuren
  • Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
    • Figur 1
    schematisch ein Füller- und Verschließerkarussell, das Behälter über einen Einlaufstern empfängt, in einem ersten Prozesssegment befüllt, in einem zweiten Prozesssegment verschließt und anschließend über einen Auslaufstern abtransportiert; und
    Figur 2
    ein Blockschaltbild, das die Ansteuerung der Aktuatoren mehrerer Füllorgane mittels einer Leistungssteuereinrichtung darstellt.
    Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
  • Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei sind gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.
  • Die Figur 2 ist ein Blockschaltbild, das schematisch mehrere Verschließorgane 10 zeigt, die jeweils mit einem elektrisch betätigbaren Aktuator 11 ausgestattet sind. Es handelt sich bei dem Aktuator 11 vorzugsweise um einen Elektromotor, der zur Kontrolle des Drehwinkels besonders bevorzugt als Servomotor ausgeführt ist. Alternativ kann es sich bei dem Aktuator um einen Schrittmotor, einen Elektromagneten zum schaltbaren Aufnehmen und Abgeben eines metallischen Verschlusses, wie etwa eines Kronkorkens, oder eine andere elektrisch betätigbare Komponente handeln, die das Verschließen einer Behältermündung mit einem Verschluss durchführt oder unterstützt.
  • In anderen Worten, der hierin herausgegriffene Aktuator 11 trägt zum Verschließen des Behälters bei. Somit können weitere Aktuatoren oder andere technische Mittel pro Verschließorgan 10 installiert sein, die in ihrer Gesamtheit und Zusammenwirkung imstande sind, den Behälter mit einem Verschluss zu verschließen. Beispielsweise kann ein weiterer Aktuator eine Hub- und Senkbewegung eines Verschließerkopfes des Verschließorgans 10 zum Aufsetzen des Verschlusses auf die Behältermündung durchführen, während der vorstehend herausgegriffene Aktuator 11 eine Drehbewegung durchführt, um den Verschluss auf die Behältermündung aufzudrehen.
  • Zur Ansteuerung der Aktuatoren 11 ist eine elektronische Einrichtung vorgesehen, die hierin als Leistungssteuereinrichtung 12 bezeichnet ist, um deutlich zu machen, dass diese neben einem etwaigen Steuersignal S ein Leistungssignal L über eine Leistungssignalleitung 13 für die Aktuatoren 11 bereitstellt.
  • Im Fall von Servomotoren ist die Leistungssteuereinrichtung 12 ein Servoumrichter, der auch als Servoverstärker oder Servoregler bezeichnet wird. Der Servoumrichter stellt mittels des Leistungssignals L vorzugsweise eine in Frequenz und Amplitude steuerbare dreiphasige Wechselspannung bereit, deren Leistung in eine Rotordrehung des betreffenden Servomotors umgewandelt wird. Das Leistungssignal L ist somit von einem reinen Steuersignal S schwacher Leistung zu unterscheiden. Im Fall eines Schrittmotors ist die Leistungssteuereinrichtung 12 ein Schrittmotortreiber, der die digitalen Signale zur Festlegung der Phasenabfolge verstärkt und schaltet, um das Drehfeld zum Antreiben des Rotors zu erzeugen.
  • Zusätzlich zur Bereitstellung des Leistungssignals L kann die Leistungssteuereinrichtung 12 elektronische Steuerfunktionen umfassen, beispielsweise um komplexe Bewegungsabläufe zu realisieren. Zu diesem Zweck kann die Leistungssteuereinrichtung 12 ausgebildet und eingerichtet sein, um Steuerfunktionen über das Steuersignal S an die Aktuatoren 11 auszugeben. Während die Leistung physisch über das Leistungssignalkabel 13 an die Aktuatoren 11 zu übertragen ist, können die Steuersignale S gegebenenfalls drahtlos erfolgen, wie es in der Figur 2 durch gestrichelte Linien angedeutet ist.
  • Aus dem Blockschaltbild der Figur 2 geht hervor, dass mehreren Aktuatoren 11 eine einzige Leistungssteuereinrichtung 12 zugeordnet ist. Im Fall des in der Figur 1 dargestellten Füller- und Verschließerkarussells 1 ist eine solche Abkehr von einer Eins-zu-Eins-Zuordnung möglich, da stets nur diejenigen Verschließorgane 10 betätigt werden müssen, deren Prozesswinkel in das zweite Prozesssegment S2 fällt. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die hierin dargelegte Mehrfachzuordnung auch in anderen Verschließerarchitekturen oder Füll- und Verschließerarchitekturen implementierbar ist. Beispielsweise kann die schaltbare Leistungsversorgung mehrerer Aktuatoren 11 mittels einer Leistungssteuereinrichtung 12 auch in einer getakteten Linearmaschine realisiert werden.
  • Zur selektiven oder kaskadenartigen Zuschaltung des Leistungssignals L ist für die Leistungssignalleitung 13 ein Leistungssignalschalter 14 vorgesehen, der das von der Leistungssteuereinrichtung 12 bereitgestellte Leistungssignal L einem der Aktuatoren 11, nämlich dem, der aufgrund des Prozesswinkels oder Prozessfortschritts zu betätigen ist, zuführt.
  • Ist die Leistungssteuereinrichtung 12 eingerichtet, um neben dem Leistungssignal L ein Steuersignal S zu erzeugen und auszugeben, ist zudem ein Steuersignalschalter 15 vorgesehen, der das Steuersignal S auf analoge Weise jenem Aktuator 11 zuführt, der aufgrund des aktuellen Prozesswinkels oder Prozessfortschritts zu betätigen ist.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass der Leistungssignalschalter 14 und/oder der Steuersignalschalter 15 ausgebildet und eingerichtet sein können, um mehrere Aktuatoren 11 gleichzeitig zu bedienen. Ferner sind vorzugsweise mehrere Gruppen aus Leistungssteuereinrichtung 12, Leistungssignalschalter 14 und gegebenenfalls Steuersignalschalter 15 vorgesehen. Denn die Anzahl der erforderlichen Leistungssteuereinrichtungen 12, beispielsweise pro Füller- und Verschließerkarussell 1, richtet sich nach dem Prozessanteil des Verschließers, d.h. etwa der Größe des zweiten Prozesssegments S2 relativ zum Gesamtprozess S1 und S2. Beispielsweise können bei einem Verschließprozessanteil von 25% am Gesamtprozess 75% der Leistungssteuereinrichtungen 12 im Vergleich zu einer Eins-zu-Eins-Zuordnung entfallen.
  • Indem auf einen Großteil der üblicherweise erforderlichen Leistungssteuereinrichtungen 12 verzichtet wird, lassen sich die Komplexität und Ausfallwahrscheinlichkeit der Anlage verringern. Der Wartungsaufwand, sowie die Investitions- und Betriebskosten können gesenkt werden. Zudem kann durch die Trennung zwischen Aktuator 11 und Erzeugung/Bereitstellung der Leistung durch ein separates Modul die angestrebte bauliche Vereinfachung der Vorrichtung ohne erhebliche Neukonzeption durchgeführt werden. Dies gilt besonders für den Fall, in dem die Aktuatoren 11 durch Servomotoren realisiert werden.
  • Soweit anwendbar können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
    • Bezuqszeichenliste
    • 1
    Füller- und Verschließerkarussell
    2
    Einlaufstern
    3
    Auslaufstern
    10
    Verschließorgan
    11
    Aktuator
    12
    Leistungssteuereinrichtung
    13
    Leistungssignalleitung
    14
    Leistungssignalschalter
    15
    Steuersignalschalter
    S1
    Erstes Prozesssegment
    S2
    Zweites Prozesssegment
    L
    Leistungssignal
    S
    Steuersignal

Claims (14)

  1. Vorrichtung zum Verschließen von Behältern jeweils mit einem Verschluss, vorzugsweise in einer Getränkeabfüllanlage, die aufweist:
    mehrere Verschließorgane (10), die jeweils einen Aktuator (11) aufweisen und ausgebildet und eingerichtet sind, um durch Betätigung des Aktuators (11) einen zugeordneten Behälter mit einem Verschluss zu verschließen;
    zumindest eine Leistungssteuereinrichtung (12), die über eine Leistungssignalleitung (13) mit einem der Aktuatoren (11) verbindbar und ausgebildet und eingerichtet ist, um dem Aktuator (11) ein Leistungssignal (L) zuzuführen, um diesen anzutreiben; und
    zumindest einen Leistungssignalschalter (14), der ausgebildet und eingerichtet ist, um das Leistungssignal (L) selektiv zumindest zwei Aktuatoren (11) verschiedener Verschließorgane (10) zuzuführen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungssteuereinrichtung (12) ferner ausgebildet und eingerichtet ist, um ein Steuersignal (S) zur Ansteuerung der Aktuatoren (11) bereitzustellen und vorzugsweise drahtlos zu übertragen, und die Vorrichtung ferner zumindest einen Steuersignalschalter (15) aufweist, der ausgebildet und eingerichtet ist, um das Steuersignal (S) selektiv, vorzugsweise synchron zur Schaltung des Leistungssignalschalters (14), den zumindest zwei Aktuatoren (11) zuzuführen.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Aktuatoren (11) Servomotoren, vorzugsweise zum Aufdrehen eines Verschlusses auf eine Behältermündung sind, und die Leistungssteuereinrichtung (12) ein Servoumrichter ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungssignal (L) eine in Frequenz und/oder Amplitude steuerbare dreiphasige Wechselspannung umfasst, deren Leistung in eine Rotordrehung des Servomotors umwandelbar ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese ein Füller- und Verschließerkarussell (1) mit einem ersten Prozesssegment (S1) zum Befüllen der Behälter durch ein oder mehrere Füllorgane und einem nachfolgenden zweiten Prozesssegment (S2) zum Verschließen der befüllten Behälter durch die mehreren Verschließorgane (10) aufweist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessanteil für das Verschließen im Bereich von etwa 20% bis 30% des Gesamtprozesses liegt.
  7. Verfahren zum Verschließen von Behältern jeweils mit einem Verschluss, vorzugsweise in einer Getränkeabfüllanlage, das aufweist:
    Zuordnen eines Verschließorgans (10) aus mehreren Verschließorganen (10) zu einem zu verschließenden Behälter, wobei die Verschließorgane (10) jeweils einen Aktuator (11) aufweisen, der durch Betätigung mittels eines Leistungssignals (L) zum Verschließen eines Behälters ausgebildet und eingerichtet ist;
    Bereitstellen des Leistungssignals (L) durch eine Leistungssteuereinrichtung (12); und
    Schalten eines Leistungssignalschalters (14), der ausgebildet und eingerichtet ist, um das Leistungssignal (L) selektiv zumindest zwei Aktuatoren (11) verschiedener Verschließorgane (10) zuzuführen, so dass die Leistungssteuereinrichtung (12) über eine Leistungssignalleitung (13) mit dem Aktuator (11) des zugeordneten Verschließorgans (10) in Verbindung gebracht wird und diesem das Leistungssignal (L) zuführt.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dieses ferner aufweist:
    Bereitstellen eines Steuersignals (S) durch die Leistungssteuereinrichtung (12), das zur Ansteuerung der Aktuatoren (11) der mehreren Verschließorgane (10) ausgebildet und eingerichtet ist; und
    Schalten eines Steuersignalschalters (15), der ausgebildet und eingerichtet ist, um das Steuersignal (S) selektiv zumindest zwei Aktuatoren (11) unterschiedlicher Verschließorgane (10) zuzuführen, so dass die Leistungssteuereinrichtung (12) dem Aktuator (11) des zugeordneten Verschließorgans (10) das Steuersignal (S), vorzugsweise drahtlos, zuführt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungssignalschalter (14) und der Steuersignalschalter (15) im Wesentlichen synchron geschaltet werden.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Aktuatoren (11) Servomotoren, vorzugsweise zum Aufdrehen eines Verschlusses auf eine Behältermündung, sind und die Leistungssteuereinrichtung (12) ein Servoumrichter ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungssignal (L) eine in Frequenz und/oder Amplitude steuerbare dreiphasige Wechselspannung umfasst, deren Leistung in eine Rotordrehung des Servomotors umgewandelt wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälter vordem Verschließen mit einem Füllprodukt befüllt werden und die Befüllung und das Verschließen der Behälter durchgeführt werden, während diese von einem Füller- und Verschließerkarussell (1) mit einem ersten Prozesssegment (S1) zum Befüllen der Behälter durch ein oder mehrere Füllorgane und einem nachfolgenden zweiten Prozesssegment (S2) zum Verschließen der befüllten Behälter durch die mehreren Verschließorgane (10) transportiert werden.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Schalten des Leistungssignalschalters (14), so dass das Leistungssignal (L) von der Leistungssteuereinrichtung (12) zum Aktuator (11) des zugeordneten Verschließorgans (10) zugeführt wird, beim oder vor dem Eintritt des Behälters in das zweite Prozesssegment (S2) erfolgt.
  14. Verfahren nach Anspruch 8 und Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Schalten des Steuersignalschalters (15), so dass das Steuersignal (S) von der Leistungssteuereinrichtung (12) zum Aktuator (11) des zugeordneten Verschließorgans (10) zugeführt wird, beim oder vor dem Eintritt des Behälters in das zweite Prozesssegment (S2) erfolgt.
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