JPH08508961A - レセプタクルに液体ボリュームを充填する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 レセプタクルに液体ボリュームを充填する方法において、液体は入口バルブを開くことによりボリューム計量チャンバ内に受け入れられ、上位スイッチングレベルに達したらその入口バルブが閉じられ、出口バルブを開くことにより上記計量チャンバから液体がレセプタクルに放出され、下位スイッチングレベルに達したら出口バルブが閉じられ、入口バルブの閉鎖後に実際に得られた上位充填レベルは、出口バルブの閉鎖後に実際に得られた下位充填レベルと同様に、計測される。それにより得られた数値を用いて、上位および下位スイッチングレベルが訂正され、もって、所望の液体ボリュームが正確に圧力及び流量条件とは独立して観測される。

Description

【発明の詳細な説明】 レセプタクルに液体ボリュームを充填する方法および装置発明の詳細な説明 本発明は、請求項１のプリアンブルによる、レセプタクルに液体ボリュームを充 填する方法に関する。 このような方法は、米国特許明細書第５１８４７５３号により知られている。所 定の上位および下位スイッチングレベルの到達範囲（reaching）と入口バルブ及 び出口バルブの最終的な閉鎖との間に生じる、システムに帰すべき遅れ時間は、 それぞれ、不制御の後運転に影響を与え、それが２つのスイッチングレベルおよ び計量チャンバの断面間の高さの差により規定された液体ボリュームを増加させ る。本質的に短所であるのは、上位および下位のスイッチングレベル領域のエラ ーが合計され、上位スイッチングレベル領域のエラーが液体供給ラインの圧力変 動によって付加的に影響を受けることである。そのため、この知られた方法は、 特に、飲み物の缶や飲み物のボトルのような比較的に小さなレセプタクルを正確 に充填するには適していない。 知られた方法は、訂正の可能性を準備しているか、考慮されているのは計量チャ ンバ内の液体温度のみである。測定温度に従い、計量チャンバの断面が濾過器（ displacer）の拡張又は収縮によって増加または減少し、もって、充填されるべ き液体量の所望重量が一定に保たれる。 本発明は、上述したタイプの方法において単純な手段の補助によりボリュームに ついての充填精度を著しく改善することを目的とする。 この目的は、本発明によると、請求項１の特徴部分に特定された特徴により達成 される。 本発明の方法では、所望の液体ボリュームの遵守は、システムなどに帰する遅延 時間の、液体供給の間、流量および圧力条件に独立して、相当に改善される。そ のため、例えば０．３３リットルの充填ボリュームで、正確かつ高速で、比較的 に小さなレセプタクルに充填することが可能である。 本発明の有利な新事実（developments）は、サブクレームに示されている。 本発明の実施例は、図面を参照して説明される。図面は、飲み物のような液体を 大気圧下で缶の中に充填する為の装置の部分的な縦断面図である。その装置は、 垂直回転軸２の回りを回転し、円形デイスク又は円形リングの形状を有するロー ター３を備えている。複数の同種の充填ユニット３４は、各バルブブロック４と 回転軸２に関し実質的に半径方向に伸びているキャビテイ５とを備え、ローター ３の円周上に一様に分配された形式で搭載されている。入口バルブ６は、前記キ ャビテイの内側端部に備え付けられ、出口バルブ７はその外側端部に備え付けら れている。この２つのバルブ６、７は、それぞれ、垂直可動バルブ本体８、９を 有し、それらは圧力スプリング１２、１３の力に抗して空気シリンダー式の別個 のアクチュエータ１０、１１により下降が可能である。バルブ本体８、９は、バ ルブブロック４内で下方に円錐状のテーパが形成されたバルブシート１４、１５ と協働し、前記ブロック外上方に密封された状態で導かれている。 充填される液体の環状貯蔵タンク１７内で終結する短いチャネル１６は、入口バ ルブ６のバルブシート１４に続いている。貯蔵タンク１７は、ローター３の底側 部に固定され、複数の半径状導管１８、回転軸２と同軸の回転分配器１９および ライザー２０を介して液体が供給される。液体は、圧力制御を有するポンプ（図 示せず）あるいは充填ユニット３４より高いレベルに配置されている前操作容器 （図示せず）のいずれかを介して十分な過圧で供給される。 出口バルブ７のバルブシート１５には、バルブブロック３の底側部の短い環状付 属部品形式で出口ノズル３１が随伴している。出口ノズル２１は、充填すべき缶 １の上端部から少し離れた上方で終結しているので、回転軸２の回りをローター ３と共に回転する回転テーブルに対し制約されていない形式で（in unhindered fashion）その缶に供給すること、および充填後に前記テーブルからそれを再び 取り除くことが可能である。缶１は、例えば、介在されたガイドアーク（an int erposed guide arc）を有する運搬用星形部材（transport stars）により、供給 され、取り除かれる。 垂直中心軸を有する円筒型計量チャンバ２３は、バルブブロック４の上側部上で 、２つのアクチュエータ１０、１１の間の中央に配置されている。計量チャンバ は、その下方テーパー付き開口をもって、キャビテイ５内で直ちに、すなわち、 入口バルブ６と出口バルブ７の間で終結している。計量２３は、較正ボアを有す るパイプから本質的に構成され、リッド２４により上側部で閉じられている。環 状チャネル２５に接続される側面開口２５は、計量チャンバ２３内でリッド２５ の直ぐ下方に形成されている。ガスは、環状チャネル２６が大気に接続されると いう目的の為に、計量チャンバ２３を充填及び空にする間は、開口２５及び環状 チャネル２６を通じて排気される。 計量チャンバ２３の全体の高さにわたって一掃するレベルプローブ２７は、リッ ド２４内に搭載されている。レベルプローブ２７は、計量チャンバ２３内の中央 に置かれている直線円形ロッド２８を備える。環状フロート２９はロッド２８に ガイドされ、垂直方向に自由に移動可能になっている。前記フロートの下端部の 位置は、ロッド２８の底端部上に装着されているデイスク形ストップ３０により 制限されている。ロッド２８に関するフロート２９の高さの位置は、例えば、ロ ッド２８内部の誘導変位センサーにより、あるいはロッド２８内で生じフロート ２９で反射される音の振動の援助をもって（with the aid of）感知される。フ ロート２９の位置、従って、計量チャンバ２３内の充填レベルが十分な精度で測 定できる援助がミリメートルの何分の一かの範囲である、どのような測定方法も 適している。レベルプローブ２７は、例えば電圧の形をとる対応測定信号を独立 した（closed） 電子制御手段３１に供給する。その手段は、測定信号を連続あるいは不連続的に 十分な短時間間隔で受信し、充填操作中はいつでも計量チャンバ２３内の瞬間充 填レベルについて通知される。制御手段３１は一つあるいは幾つかのマイクロプ ロセッサーで作勤し、ソレノイド（図示せず）を用いて相応じてアクチュエータ １０、１１に外気を入れたり、排気したりすることにより、入口バルブ６と出口 バルブ７を制御する。 上述した装置で実施できる方法は、制御手段３１の制御下で次の方法で行われる 。最初の段階では、２つのバルブ６、７が閉じており、キャビテイ５と計量チャ ンバ２３の下部は、前述した充填操作の場合において液体で充填されているか、 あるいは前述した充填操作が無い場合には完全に空になっているかのいずれかで ある。まだ出口バルブ７が閉じられた状態で入口バルブ６が最初に開かれ、貯蔵 タンク１７から入口バルブ６とキャビテイ５を介して、計量チャンバ２３の下方 から矢印の方向に液体が流れる。この段階が図面に示されている。フロート２９ は相応じて液体により持ち上げられ、計量チャンバ２内の充填レベルはレベルプ ローブ２７によりモニターされる。 液体レベルが所定の上位スイッチングレベルＳＯに到達するとすぐに、サーボモ ータ１０に圧縮空気を供給することにより、入口バルブ６の閉鎖が始まる。電気 的および気学的に（pneumatically）生じた遅延時間のために、ある液体は入口 バルブ６が最終的に閉じるまで、今まで通り続く。実際の上位充填レベルＨＯは 得られるが、それは遅延時間とは別個に、やはり流量および圧力条件（特に貯蔵 タンク１７内の流量および圧力条件）に依存し、そのため、充填操作から充填操 作へと変化する可能性がある。実際の充填レベルＨＯは、レベルプローブ２７に より記録され、制御手段３１により受信される。この手段は、下位スイッチング レベルＳＵを規定し、その位置は方法の第１変形例では、実際の上位充填レベル ＨＯ、充填ボリュームＶおよび計量チャンバ２３の自由断面に依存する。断面で ボリュームＶを分割することにより、高さh'を計算することが可能であり、それ によると、下位スイッチングレベルＳＵは実際の上位充填レベルＨＯより低い。 とかくするうち、空の缶１は、対応する充填ユニット３４の下方にある回転テー ブル２２上に載置され、入口バルブを閉じた状態で、次に出口バルブ７が開かれ る。液体は、計量チャンバ２３から、キャビテイ５、出口バルブ７、および出口 ノズル２１を経て、矢印３３の方向で下方に、缶１の中へと流れる。それに応じ てフロート２９は落下し、レベルプローブ２７は再び、計量チャンバ２３内の即 座の充填レベルをモニターする。 液体レベルが所定の下位スイッチングレベルＳＵに到達するとすぐに、圧縮空気 をサーボモータ１１に供給することにより、出口バルブ７が閉じられる。これに より、充填操作は完結し、特定のボリュームＶの液体が缶１の中に流れた。可能 性として存在する気学的または電気的に生じた下位スイッチングレベルの到達お よび最終的な出口バルブ７の閉鎖との間の遅れは、前述した充填方法の第１変形 では自動的には考慮されていない。それにより可能性として生じる後操作（Afte rrunning）は、一方では比較的に小さく、他方では低い静圧および対応して低い 流出速度のために実質的に一定である。 しかし、計量チャンバ２３の断面及び所望のボリュームＶによって限定されるよ うに、制御手段３１における訂正ファクターを手動で入力することにより、理論 値と比較して僅かに高く下位スイッチングレベルを設定することは可能であり、 それにより、可能な後操作を考慮する。 本発明の方法の第２変形例において、計量チャンバ２３は最初に上述した第１変 形例と同一の方法で充填される。さらに、出口バルブ７の閉鎖は、所定の下位ス イッチングレベルＵＳが到達されたときに始まる。しかし、その後で、出口バル ブ９が完全に閉じた後に計量チャンバ２３内で実際に得られる下位充填レベルＨ Ｕが、レベルプローブ２７により計測され、制御手段３１に報告される。制御手 段は、実際に計測された上位充填レベルＨＯと下位充填レベルＨＵ値の高さの差 hから実際に充填されたボリュームを計算する。実際の充填ボリュームＶは所望 の理論値より大きいとき、同一の充填ユニット３４における次の充填操作では高 さh'を僅かに減少させ、そのため（thereby as a rule）下位充填レベルユ ニットＳＵは僅かに上げられる。所望の理論充填ボリュームＶが達成されるまで 、あるいは下位スイッチングレベルＳＵと実際に計測された下位充填レベルＨＵ 間の高さの違いを基礎にして必要な下位スイッチングレベルＳＵの訂正が規定さ れるまで、充填操作から充填操作へと段階的に上げることによる適応方法におい て、これを実行することができる。逆の場合、高さの差h'は増加し、そのため、 実際に充填されたボリュームＶが理論ボリュームより小さいとき下位スイッチン グレベルＳＵは下降する。 上位充填レベルＨＯは、各充填操作中に新たに測定され、貯蔵タンク１７内の起 こり得る圧力変動を補償する。所定の下位スイッチングレベルＳＵは、それから 、充填操作毎に新たに規定される。下位充填レベルＨＵも、やはり、新たに充填 操作毎に計測される。しかし、充填ユニット３４内部の流量条件は実質的に一定 なので、やはり、特定の時間間隔、あるいは特定数の充填操作後の計測を実行す ることが可能である。 上位スイッチングレベルＳＯは、通常の充填操作中は不変のままである。それは 、静止高さ（static height）を介して充填速度を規定する。他の缶のサイズ或 いは他の液体に変えるにあたり、上位スイッチングレベルＳＯ及び／又はボリュ ームＶは、やはり、変更される可能性がある。下位スイッチングレベルＳＵは、 その後、制御手段により自動的に適応されるであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アルトヴェク，ヴィリバルト ドイツ国，ノイトラウプリング ディー― 93073，クロイツォフシュトラーセ 57

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 出口バルブが閉じている状態で入口バルブを開き、前記計量チャンバ内で上 位スイッチングレベルに達するときに前記入口バルブを閉じ始めることにより液 体がボリューム計量チャンバに収容され、閉じた状態の前記出口バルブを開き、 前記計量チャンバ内で下位スイッチングレベルに達するときに出口バルブを閉じ ることにより、液体が前記計量チャンバからレセプタクルに放出される、レセプ タクルに液体ボリュームを充填する方法であって、前記入口バルブ（６）及び／ 又は前記出口バルブ（７）の閉鎖の後に実際に得られる上位充填レベル（ＨＤ） 及び／又は下位充填レベル（ＨＵ）は、前記計量チャンバ（２３）内で計測され 、その結果の値は現在及び／又は後の充填操作中の上位スイッチングレベル（Ｓ Ｏ）及び／又は下位スイッチングレベル（ＳＵ）を訂正或いは規定する為に使用 されることを特徴とする方法。 ２ 前記入口バルブ（６）の閉鎖後に実際に得られた前記上位充填レベル（ＨＯ ）は、前記計量チャンバ内で計測され、同一充填操作中の前記下位スイッチング レベル（ＳＵ）を規定する為に用いられることを特徴とする請求項１記載の方法 。 ３ 前記出口バルブ（７）の閉鎖後に実際に得られた前記下位充填レベル（ＨＵ ）は、前記計量チャンバ内で計測され、後の充填操作における前記下位スイッチ ングレベル（ＳＵ）を規定する為に用いられることを特徴とする請求項１又は２ 記載の方法。 ４ 前記下位スイッチングレベル（ＳＵ）に対する数値は適応させて変更される （adaptively changed）ことを特徴とする請求項３記載の方法。 ５ 前記下位スイッチングレベル（ＳＵ）に対する数値は、計測された現在の充 填操作の 実際の上位充填レベル（ＨＯ）、計測された以前の少なくとも一つの充填操作下 位充填レベル（ＨＵ）、所望の充填ボリューム（Ｖ）および前記計量チャンバ（ ２３）の自由断面に基づいて規定されることを特徴とする請求項３記載の方法。 レセプタクルに液体ボリュームを充填する方法および装置