ES2261634T3 - Maquina de llenado de envases. - Google Patents
Maquina de llenado de envases.Info
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Abstract
Una máquina de llenado de envases con material líquido o en partículas, comprendiendo la máquina (1) un transportador (12) de carrusel que rota continuamente alrededor de un eje (9), varios dispositivos (20) de alimentación para suministrar el material (6), que son llevados por el transportador (12) de carrusel, están dispuestos alrededor del eje (9), y están situados en respectivas estaciones (19) de carga, medios (24) de soporte y pesaje llevados por el transportador (12) de carrusel para soportar y pesar varios de dichos envases (2), situado cada uno en una respectiva estación (19) de carga para recibir el material (6) de un respectivo dispositivo (20) de alimentación, y medios (34) de control electrónicos para controlar el llenado de los envases (2) y que comprenden una pluralidad de unidades (36) de control, cada una de las cuales está conectada a varios medios (24) de soporte y pesaje respectivos y es capaz de controlar independientemente varios de los dispositivos (20) de alimentación respectivos; caracterizándose la máquina porque las unidades (36) de control son llevadas por el transportador (12) de carrusel y porque los medios (34) de control electrónicos comprenden un supervisor (35) para supervisar el llenado de envases (2), que está situado estáticamente fuera del transportador (12) de carrusel y comunica con las unidades (36) de control por medio de medios (38, 39) de comunicación.
Description
Máquina de llenado de envases.
La presente invención se refiere a una máquina
de llenado de envases con material líquido o en partículas
A este fin, se usan máquinas de llenado que
comprenden un transportador de carrusel que rota continuamente
alrededor de un eje; varios dispositivos de alimentación para
suministrar el material de llenado, que son transportados por el
transportador, dispuestos alrededor del eje de rotación del
transportador y situados en estaciones de carga respectivas; y una
unidad de soporte y pesaje en las respectivas estaciones de carga
transportada por el transportador para sostener varios envases
vacíos, situado cada uno en una respectiva estación de carga para
recibir el material de llenado de un respectivo dispositivo de
alimentación.
El llenado de los envases está controlado por un
dispositivo de control fuera del transportador y de una arquitectura
de circuitos "Maestro - Multicautivos", es decir, que comprende
una unidad de control maestro ("Maestra") y varias unidades de
control satélites ("cautivas"). En el que las unidades de
control cautivas están conectadas a la unidad de soporte y pesaje
por contactos deslizantes, proveen solamente la adquisición de
señales de peso eléctricas generadas por la unidad de soporte y
pasaje que indican el peso de los envases en proceso de llenado, y
son controladas por la unidad de control maestro, que está definida
típicamente por un ordenador personal y que permite la adquisición y
procesado de las señales de peso, y que controla los dispositivos de
alimentación para interrumpir el suministro del producto a los
envases cuando el peso de los envases alcanza un valor de umbral
prefijado que concuerda con la cantidad de producto con la que se
deben llenar los envases.
Aunque de uso generalizado, la arquitectura de
control "Maestro - Multicautivos", en este tipo de aplicación,
tiene varios inconvenientes por lo que no todos sus beneficios se
explotan convenientemente. Más concretamente, por tener a su cargo
todo el procesado de las señales de peso de los dispositivos de
llenado y de las señales de control, la unidad de control maestro,
por una parte, constituye un "cuello de botella" de control de
llenado y, por otra, limita la extensión en la que se puede
incrementar la producción de la máquina, limitando inevitablemente
el número máximo de dispositivos de llenado que se pueden instalar,
la máxima velocidad de llenado de los envases y la máxima velocidad
de rotación del transportador.
El documento G82017971 revela una máquina de
llenado que comprende un transportador de carrusel que rota
continuamente alrededor de un eje y de varios dispositivos de
alimentación para suministrar el material de llenado y que son
transportados por el transportador, dispuestos alrededor del eje de
rotación del transportador, y provistos con las relacionadas células
de llenado eléctricas. El peso de cada envase situado en un
respectivo dispositivo de alimentación está monitorizado por la
relacionada célula de pesaje eléctrica antes del "azid"
mientras está siendo cargado con un producto líquido. Una unidad
preselectora almacena el peso de producto que se debe cargar, y un
dispositivo informático está dispuesto para almacenar el peso de
cada envase, iniciar la carga del producto en el envase y determinar
el peso instantáneo del producto en el envase y detener la carga
cuando determina que se ha cargado sustancialmente el peso
prefijado. En particular, cada dispositivo de alimentación dispone
de su relacionado dispositivo informático; es decir, cada celda de
pesaje eléctrica funciona siempre con su propio dispositivo
informático, que comprende un circuito convertidor de analógico a
digital, una memoria, una unidad de substracción y una unidad
comparadora. Todos los dispositivos informáticos están dispuestos en
una unidad de control, que está situada en una posición fija sobre
el transportador de carrusel.
Es decir, además de presentar estaciones de
carga adicionales y los respectivos dispositivos de alimentación y/o
aumento de la velocidad de rotación del transportador y de llenado
del envase, todo incremento en la producción de la máquina debe
suponer también la sustitución y la programación de una unidad
maestro con una capacidad de procesado mucho mayor.
Un objetivo de la presente invención es proveer
una maquina de llenado de un envase diseñada para eliminar los
inconvenientes antes mencionados de la técnica conocida.
De acuerdo con la presente invención, se provee
una máquina como la descrita en la reivindicación 1.
Seguidamente se va a describir una realización
de la presente invención a modo de ejemplo no limitativo haciendo
referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 muestra una vista lateral seccionada
parcialmente de una realización preferida de la máquina conforme con
la presente invención;
La figura 2 muestra un diagrama de bloques de un
dispositivo de control que forma parte de la máquina de la figura
1.
Haciendo referencia a los dibujos adjuntos, el
número 1 indica como un conjunto una máquina de llenado de envases
que, en el ejemplo mostrado, están definidos por botellas 2
sustancialmente cilíndricas, situada cada una con su eje 3
sustancialmente vertical y que comprende, en la parte superior, un
cuello 4 que tiene en el extremo superior una abertura 5 de
entrada/salida de un material 6 que puede estar en forma de
partículas o, como se muestra en el ejemplo, en forma líquida.
La máquina 1 comprende una base 7 fija, cuya
parte central está definida por una columna 8 cilíndrica que tiene
un eje 9 sustancialmente vertical y que soporta para rotación, con
la interposición de cojinetes 10, un vástago 11 de base tubular de
un transportador 12 de carrusel adaptado a la base 7 y rotado
continuamente alrededor del eje 9 por un motor de accionamiento
conocido no mostrado.
El transportador 12 comprende un cuerpo 13 de
base cilíndrica coaxial con el eje 9 y definido en la parte inferior
por una pared 14 inferior conectada integralmente a un extremo
superior del vástago 11; y un depósito 15 cilíndrico también coaxial
con el eje 9 y sostenido sobre la parte superior de y por el cuerpo
13 cilíndrico. El depósito 15 tiene un diámetro mayor que el cuerpo
13 cilíndrico 13, y está definido en la parte inferior por una pared
16 inferior sustancialmente perpendicular al eje 9 y que comprende
una parte 17 periférica que se proyecta hacia fuera de una pared 18
cilíndrica exterior del cuerpo 13 cilíndrico.
El transportador 12 comprende también varias
estaciones 19 de carga espaciadas igualmente alrededor del eje 9 y
definidas por los respectivos dispositivos 20 de alimentación
conocidos de suministro de material 6, y que se extienden hacia
abajo desde la parte 17 periférica de la pared 16 del depósito 15 a
lo largo de los respectivos ejes 21 paralelos al eje 9, y están
controlados de manera conocida por los respectivos dispositivos 22
de válvula y por los respectivos sensores 23 de flujo conocidos
mostrados esquemáticamente; y una unidad 24 de soporte para recibir
las botellas 2 y sostener cada una en una respectiva estación 19 de
carga, hacia fuera de la pared 18, debajo de la parte 17 periférica
de la pared 16, y con el respectivo eje 3 coaxial con el eje 21 de
un dispositivo 20 de alimentación respectivo.
La unidad 24 de soporte comprende, para cada
estación 19 de carga, una respectiva cabeza 25 de soporte y pesaje
conectada desmontablemente al cuerpo 13 cilíndrico con la
interposición un dispositivo o soporte 26 de conexión/desconexión
estructural y funcional de montaje rápido integral con el cuerpo 13
cilíndrico.
Cada cabeza 25 de soporte y pesaje comprende una
escala 27 que tiene una placa 28, con un eje 29 sustancialmente
paralelo al eje 9, que está conectado integralmente a un conjunto 30
de agarre para sostener una botella 2 relativamente derecha sobre la
placa 28, con su eje 3 coaxial con el eje 29, y que comprende un
montante 31 que se extiende hacia arriba desde y al lado de la placa
28, y que sostiene una horquilla superior y otra inferior 32, 33
para enganchar el cuello 4 y el cuerpo de la botella 2,
respectivamente.
Haciendo referencia también a la figura 2, la
máquina 1 también comprende un dispositivo 34 de control, con
arquitectura de circuitos "Multimaestro", es decir,
distribuida, para controlar el llenado de las botellas 2, en el que
un supervisor 35, de monitorización de toda la operación de la
máquina 1 y del llenado de las botellas 2, está conectado a y
comunica con varias unidades 36 de control, cada una para controlar
independientemente un número predeterminado, por ejemplo, ocho o
doce, de dispositivos 20 de alimentación.
Más concretamente, las unidades 36 de control
son portadas por, y alojados en, un compartimiento 37 del
transportador 12, mientras que el supervisor 35 está situado
fijamente fuera del transportador 12, y comunica con las unidades 36
de control por medio de un colector 38 dedicado y los contactos 39
deslizantes.
Cada unidad 36 de control está definida
sustancialmente por una tarjeta 40 de tipo circuito impreso de
pesaje y control que tiene varias entradas 41 -una por cada
dispositivo 20 de alimentación controlado por la tarjeta 40 de
pesaje y control- y varias salidas 42 -una por cada dispositivo 20
de alimentación controlado por la tarjeta 40 de pesaje y control.
Más concretamente, cada entrada 41 de la tarjeta 40 de pesaje y
control está conectada a una respectiva escala 27, de la que recibe
una señal de peso eléctrica que indica el peso de la botella 2 en la
escala 27; y cada salida 42 de la tarjeta 40 de pesaje y control
está conectada a un dispositivo 22 de válvula de un respectivo
dispositivo 20 de alimentación, y envía al dispositivo 20 de
alimentación una señal de control eléctrica para regular la cantidad
de producto suministrado por el dispositivo 20 de alimentación.
Cada tarjeta 40 de pesaje y control comprende
sustancialmente un microprocesador 43, que está conectado por el
colector 38 a los microprocesadores 43 de las demás tarjetas 40 de
pesaje y control y al supervisor 35, y tiene una memoria 44
(mostrada separadamente por razones de ilustración) que almacena
"instrucciones del fabricante" para controlar el llenado de las
botellas 2, que se realiza como se describe en detalle más
adelante.
Más concretamente, las unidades 36 de control
pueden estar conectadas convenientemente al supervisor 35 de
conformidad con el estándar 61131 de la IEC, es decir, usando una
línea de un "CANbus" de protocolo "CANopen", y puertos de
entrada/salida RS-422 equilibrados indicados
esquemáticamente por el numeral 45 en la figura 2; y los contactos
39 deslizantes pueden ser convenientemente cojinetes de tipo de baño
de mercurio.
El supervisor 35 comprende sustancialmente un
ordenador 46 personal que tiene un monitor 4, un teclado 48, un
ratón 49, y un procesador 50, cuyo puerto (no se muestra) de
entrada/salida está conectado a todos los microprocesadores 43 de
las tarjetas 40 de pesaje y control por el colector 38.
En el uso real, antes de comenzar un nuevo
proceso de llenado de botellas 2, el operador de la máquina 1, por
medio del teclado 48 y/o del ratón 49, carga el supervisor 35 con
información de regulación del proceso de llenado, tal como el tipo
de botella, la cantidad de producto por botella, el tipo de producto
(líquido, en partículas), la velocidad de llenado de las botellas,
etc.
Una vez cargado, el supervisor 35 envía la
información de regulación del proceso de llenado a los
microprocesadores 43 de las tarjetas 40 de pesaje y control 40, que
almacenan la información en las memorias 44 y, seguidamente, inicia
el proceso de llenado, en el que se hace rotar el transportador 12
continuamente alrededor del eje 9 y, en cada vuelta, cada estación
19 de carga recibe una botella 2 - que es descargada cuando está
llena.
Haciendo referencia a una estación 19 de carga,
una vez que una botella 2 vacía está cargada sobre la placa 28 de la
cabeza 25 asociada y enganchada por el conjunto 30 de agarre
respectivo, la escala 27 envía una señal eléctrica indicativa del
peso de la botella 2, que es adquirida por el microprocesador 43 de
la tarjeta 40 de pesaje y control que controla el llenado en esa
estación 19 de carga específica.
Sobre la base de la señal de peso generada por
la escala 27, el microprocesador 43 determina, de manera conocida y
no descrita en detalle, el peso (tara) de la botella 2 vacía. Una
vez hecho esto, el microprocesador 43, sobre la base de la
información de regulación recibida del supervisor 35 al comienzo del
proceso de llenado de las botellas 2, abre el dispositivo 22 de
válvula del dispositivo 20 de alimentación respectivo para llenar
gradualmente la botella 2 cuyo incremento gradual en peso es
detectado continuamente por la escala 27 asociada.
El microprocesador 43 monitoriza constantemente
el flujo de material 6 y el peso de la botella 2 que está
llenándose, y cierra el dispositivo 22 de válvula cuando el peso
detectado, menos la tara determinada previamente, coincide con la
cantidad de producto por botella conforme con la información
enviada, como se describió, al microprocesador 43 por el supervisor
35 al comienzo del proceso de llenado de botellas 2.
Obviamente, la botella 2 se llena antes de
llegar a una estación (no se muestra) en la que se descarga de
manera conocida de la placa 28 asociada.
En el caso de que el flujo de material 6 a
través del dispositivo 20 de alimentación respectivo y detectado por
el sensor 23 de flujo respectivo no sea acompañado por un incremento
continuo en peso de la botella 2, el microprocesador 43 determina
una situación de botella rota e, inmediatamente, cierra el
dispositivo 22 de válvula y envía al supervisor 35 una señal de
alarma de botella rota.
En el curso del proceso de llenado, cada
microprocesador 43 envía al supervisor 35 información relativa a las
operaciones de llenado en las estaciones 19 de carga bajo su
control, y el supervisor, por medio de una interfaz gráfica
adecuada, presenta la información en el monitor 47 para facilitar al
operador de la máquina 1 una información actualizada en tiempo real
relativa al llenado de las botellas 2 en cada estación 19 de
carga.
En el curso del proceso de llenado, cada
microprocesador 43 comunica también con los microprocesadores 43 de
las demás tarjetas 40 de pesaje y control, con los que intercambia
información relativa a todas las variaciones dinámicas en los
parámetros de llenado, tales como la presencia y magnitud de
cualquier cambio térmico, todos los cambios en los parámetros
(densidad) del líquido introducido en las botellas 2, etc., de
manera que cada microprocesador 43 puede tener estos en cuenta en el
control del llenado de las botellas 2 asociadas.
En el curso del proceso de llenado, tanto los
microprocesadores 43 como el supervisor 35 -este sobre la base de
las señales de peso, y aquellos sobre la base de la información
recibida de los demás microprocesadores 43, realizan operaciones de
diagnóstico para determinar cualquier irregularidad en el proceso de
llenado de las botellas 2 y, de esta manera, corregir inmediatamente
la operación de los dispositivos 20 de alimentación y de la máquina
1.
En relación con la máquina 1, como se describió
anteriormente, se debería señalar que la división y distribución del
control del llenado de botellas mediante el uso de una arquitectura
de circuitos "Multimaestro" permite incrementar en la medida
necesaria, no solo el número de estaciones 19 de carga, sino también
la velocidad de rotación del transportador 12 y la velocidad de
llenado de las botellas 2, incrementando gradualmente, de esta
manera, la producción de la máquina 1.
Además, la distribución del control del llenado
de botellas 2 permite obtener un dispositivo 34 de control modular,
en el que todas las tarjetas 40 de pesaje y control son idénticas,
se puede incrementar el número de estaciones 19 de carga simplemente
añadiendo más tarjetas 40 de pesaje y control.
Más aún, controlando el llenado en un pequeño
número de estaciones 19 de carga, cada tarjeta 40 de pesaje y
control es relativamente simple en cuanto a circuitería y
relativamente poco costosa.
Además, la conexión del cableado de las tarjetas
40 de pesaje y control al supervisor 35 es relativamente simple y
compacto, simplificándose en gran medida de esta manera el trabajo
de mantenimiento en comparación con el empleado normalmente en las
máquinas de llenado en las que todas las unidades cautivas están
alojadas en un así llamado "armario eléctrico" de las
respectivas tarjetas terminales conectadas a la unidad maestro
situada normalmente cerca del armario eléctrico, de manera que el
cableado del armario eléctrico está normalmente empaquetado en un
espacio confinado y poco adecuado para trabajar en el mismo.
Claims (14)
1. Una máquina de llenado de envases con
material líquido o en partículas, comprendiendo la máquina (1) un
transportador (12) de carrusel que rota continuamente alrededor de
un eje (9), varios dispositivos (20) de alimentación para
suministrar el material (6), que son llevados por el transportador
(12) de carrusel, están dispuestos alrededor del eje (9), y están
situados en respectivas estaciones (19) de carga, medios (24) de
soporte y pesaje llevados por el transportador (12) de carrusel para
soportar y pesar varios de dichos envases (2), situado cada uno en
una respectiva estación (19) de carga para recibir el material (6)
de un respectivo dispositivo (20) de alimentación, y medios (34) de
control electrónicos para controlar el llenado de los envases (2) y
que comprenden una pluralidad de unidades (36) de control, cada una
de las cuales está conectada a varios medios (24) de soporte y
pesaje respectivos y es capaz de controlar independientemente varios
de los dispositivos (20) de alimentación respectivos;
caracterizándose la máquina porque las unidades (36) de
control son llevadas por el transportador (12) de carrusel y porque
los medios (34) de control electrónicos comprenden un supervisor
(35) para supervisar el llenado de envases (2), que está situado
estáticamente fuera del transportador (12) de carrusel y comunica
con las unidades (36) de control por medio de medios (38, 39) de
comunicación.
2. Una máquina como la reivindicada en
la reivindicación 1, en la que los medios (24) de soporte y pesaje
comprenden varias escalas (27), cada una para soportar y pesar un
respectivo envase (2) en una respectiva estación (19) de carga, y
para generar una señal de peso eléctrica indicativa del peso del
envase (2) respectivo; teniendo cada una de las unidades (36) de
control varias entradas (41), cada una conectada a una respectiva
escala (27) para recibir la señal de peso respectiva, y varias
salidas (42), cada una conectada a un dispositivo (20) de
alimentación respectivo para enviar una señal de control eléctrica
para regular la cantidad de producto suministrado por el
dispositivo (20) de alimentación.
3. Una máquina como la reivindicada en
la reivindicación 1 o 2, en la que cada unidad (36) de control
comprende una tarjeta (40) de pesaje y control del tipo de circuito
impreso que incluye un microprocesador (43) conectado al supervisor
(35) para intercambiar información de regulación e información
relativa al proceso de llenado de los envases (2) respectivos;
recibiendo también el microprocesador (43) las señales de peso
generadas por las escalas (27) respectivas, y generando señales de
control para controlar los dispositivos (20) de alimentación
respectivos.
4. Una máquina como la reivindicada en
la reivindicación 3, en la que cada microprocesador (43) está
conectado a los microprocesadores (43) de las demás tarjetas (40) de
pesaje y control para intercambiar información relativa al proceso
de llenado de los envases (2) respectivos.
5. Una máquina como la reivindicada en
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que los medios
(38, 39) de comunicación comprenden una conexión (38) de colector
para conectar las unidades (36) de control al supervisor (35).
6. Una máquina como la reivindicada en
la reivindicación 5, en la que las unidades (36) de control también
están conectadas entre sí por una conexión (38) de colector.
7. Una máquina como la reivindicada en
la reivindicación 5 o 6, en la que la conexión (38) de colector es
un CANbus que opera con un protocolo CANopen.
8. Una máquina como la reivindicada en
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que los medios
(38, 39) de comunicación comprenden contactos (39) deslizantes para
conectar las unidades (36) de control al supervisor (35).
9. Una máquina como la reivindicada en
la reivindicación 8, en la que dichos contactos (39) deslizantes son
apoyos de tipo baño de mercurio.
10. Una máquina como la reivindicada en una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en la que el supervisor
(35) comprende un ordenador (46) personal con un monitor (47), un
teclado (48), un procesador (50), un puerto de entrada/salida por el
que está conectado por el colector (38) a todas las unidades (36) de
control.
11. Una máquina como la reivindicada en una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en la que antes de
comenzar un nuevo proceso de llenado de envases (2) el supervisor
(35) es cargado con información de regulación del proceso de
llenado; una vez cargado el supervisor (35) envía la información de
regulación del proceso de llenado a las unidades (36) de control que
almacenan la información en memorias (44) y, seguidamente, inicia el
proceso de llenado, en la que el transportador (12) se hace rotar
continuamente alrededor del eje (9), y, en cada vuelta, cada
estación (19) de carga recibe un envase (2) vacío respectivo.
12. Una máquina como la reivindicada en una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en la que en el curso del
proceso de llenado, cada unidad (36) de control envía al supervisor
(35) información relativa a la operación de llenado en las
estaciones (19) de carga bajo su control.
13. Una máquina como la reivindicada en la
reivindicación 12, en la que el supervisor (35) presenta la
información en un monitor (47) para facilitar información
actualizada en tiempo real relativa al llenado de los envases (2) en
cada estación (19) de carga.
14. Una máquina como la reivindicada en una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en la que en el curso del
proceso de llenado cada unidad (36) de control comunica con las
demás unidades (36) de control, con las que intercambia información
relativa a toda variación dinámica en los parámetros del proceso de
llenado, de manera que cada unidad (36) de control pueda tenerla en
cuenta en el control del llenado de los envases (2) respectivos.
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