NO315362B1 - Emballasjemaskinsystem for fylling av prim¶re og sekund¶re produkter i en beholder - Google Patents

Description

Oppfinnelsen dreier seg om et fyllesystem for bruk i en emballeringsmaskin. Mer bestemt gjelder oppfinnelsen et fyllesystem, som angitt i innledningen til det selvstendige patentkrav 1. Systemet kan bl.a. benyttes for å fylle et primært produkt og et sekundært produkt inn i en beholder mens den transporteres langs en prosesseringsbane i en emballasjemaskin og hvor det primære produktet kan være skummet melk og det sekundære produktet kan være fløte.

Det finnes en mengde av melkeprodukter med forskjellig fettinnhold på markedet i dag. I USA, er for eksempel skummetmelk, "1% melkefett", "2% melkefett" og helmelk tilgjengelig. I Sverige er der for eksempel "minimums-melk" med 0,1% fett, lettmelk med 0,5% fett, "mellommelk" med 1,5 % fett, og "standard melk" med 3,0 % fett. Offentlige reguleringer tilsier at fettinnholdet som oppgis på emballasjen må være nøyaktig. Derfor er produksjonen av melk med et sikkert garantert fettinnhold, vanligvis kalt standard-melk, et viktig prosesstrinn i et meieri.

Standardiseirngsprosessen har tradisjonelt blitt utfort i henhold til. to forskjellige generelle metoder: bulk-standardisering i tanker eller direkte på-linjen (in-line) - standardisering. Det første trinnet i hver av disse metodene er å separere helmelken i fløte og skummetmelk. Begrepet helmelk eller råmelk benyttes for melk slik den leveres til meieriet med en fettgehalt på omkring 4 %.

Når man anvender bulk-standardisering er to metoder benyttet: prestandardisering og etterstandardisering. I prestandardisering blir melken standardisert for pasteurisering. Når melken blir standardisert til en fettgehalt høyere .- enn fettinnholdet i råmelken, blir fløte blandet med melken i andeler som gir den ønskete fettgehalten. Hvis standardiseringen bevirker at man senker fettinnholdet, tynnes råmelken med skummet melk. Den standardiserte melken blir pasteurisert etter analyse av fettgehalten og det blir utfort eventuelt nødvendige korreksjoner for å sikre et nøyaktig fettinnhold.

Ved poststandardisering blir pasteurisert melk blandet med fløte eller skummet melk avhengig av om fettinnholdet skal justeres opp eller ned på samme mate som det prakti-seres for prestandardisering. Det foreligger imidlertid en viss risiko for re-infisering fordi poststandardisering innebærer blanding av produkter som allerede har blitt pasteurisert.

Bade pre-standardiserings- og post-standardiseringsmetoden krever store tanker. Videre er analysen av den resulterende melken og eventuelle korrigeringer av fettgehalten arbeidskrevende.

Den andre generelle metoden, direkte-standardisering, har derfor vært et interessant alternativ i mange ar. I henhold til denne metoden blir fettinnholdet justert til det ønskete nivå ved å blande inn igjen en bestemt mengde av fløten fra separatoren med skummetmelken som kommer fra separatoren. Denne gjeninnblandingen finner sted i rørled-ningen for skummet melk som er forbundet med utløpet for skummet melk fra sentrifugalseparatoren.

Pasteuriseringen finner vanligvis sted i forbindelse med standardiseringen. Helmelk blir forvarmet til en temperatur som er passende for separasjon av fløte fra melken. Standardisert melk som oppnås etter gjeninnblanding av passende mengder av fløte og melk etter at de har gatt gjennom sentrifugalseparatoren, blir sa varmet og pasteurisert.

Metodene som er beskrevet ovenfor blir brukt for å fremstille melk med en forutbestemt fettgehalt. En bestemt mengde melk blir produsert. Hvis melk med et annet fettinnhold skulle produseres, må systemet justeres til nye forutbestemte verdier og volum.

De forskjellige melkeproduktene med varierende fettinnhold nevnt ovenfor kan produseres ved hjelp av "på-linjen"standardisering. Emballeringen finner ikke sted umiddel-bart etter standardiseringen, men melkeproduktene blir midlertidig 35 lagret i store tanker på meieriet. Vanligvis blir forskjellige typer forbrukermelk emballert først når dist-ributørene på markedet har levert sine bestillinger for en passende mengde av forpak-ninger av forbrukermelk med forskjellige fettinnhold.

I løpet av årtiers utvikling har produsenter av emballeringsmaskiner gitt et rikt utvalg av måter å forme, fylle og forsegle beholdere, slik som gavltoppskartonger, med melk og andre væsker lagret i store tanker. I dag er de mest vanlige pakkemaskinene for gavltoppskartonger tilpasset for motta kartong-emnet etter at det har blitt sideforseglet. Pro-sessen med å sideforsegle omfatter å forsegle motsatte vertikale kanter av kartong-emnet sammen for å danne en polygonformet hylse, vanligvis rektangulær. Hylsen mot-tas på et indeksert holder-hjul som roterer hylsen til de respektive posisjoner hvor enden av hylsen som strekker seg utover fira holderen blir foldet og forseglet for å danne bunnen av kartongen.

Etter at kartongens bunn har blitt dannet, blir den fjernet fra holderen og transportert langs en prossesseringsbane til en fyllestasjon. Der blir kartongen fylt fra en lagringstank som for eksempel inneholder den standardiserte pasteuriserte melken. Fyllingen finner sted gjennom et enkelt fyllerør og dyse. Idet kartongen har blitt fylt, blir toppen av kartongen foldet til den velkjente gavltoppfasongen og blir varmeforseglet og således fullfores emballeringsprosessen. Et eksempel på en kjent emballeringsmaskin som opererer i henhold til disse prinsippene er beskrevet i US. Patent 3 789 746. Ytterligere trekk ved slike maskiner er vist i US 5 161 938,5 011 467, 5 009 339,4 979 728,4 964 444,4 861 328,4 783 088,4 759 171 og 4 493 687. Alle de ovennevnte patentene tas med her som referanser.

En trend innenfor fagfeltet for emballasjemaskiner peker mot maskiner med økende kapasitet laget for hurtig og kontinuerlig fylling og forsegling av et veldig stort antall identiske eller like beholdere av den sort beregnet for flytende innhold som melk, frukt-saft og lignende. Fyllesystemet for pakkemaskinen er viktig for kapasiteten og størrel-sen på maskinen fordi den generelt er stor, og at fylleprosessen ofte er langsom. I tillegg er hurtig skifte mellom forskjellig beholderinnhold slik som melk med varierende mel-kefettkonsentrasjon ofte vanskelig og arbeidskrevende. Ytterligere arbeidskrevende blandeoperasjoner kan ha blitt utført forut for oppfyllingen av lagringstankene hvor innholdet for beholderne omfatter et primært og sekundært produkt som blir blandet sammen for danne det endelige produkt. Således er det ønskelig å fremskaffe et fyllesystem for en emballasjemaskin som fyller en enkelt beholder med både primære og sekundære produkter på en rask og effektiv måte.

Oppfinnelsen adresserer problemene nevnt ovenfor, og det har således blitt frembrakt et fyllesystem av den innledningsvis nevnte art, som er kjennetegnet ved trekkene angitt i karakteristikken til patentkrav 1.

Fordelaktige utførelser av oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige patentkravene.

Fyllesystemet omfatter et primært pumpesystem for å pumpe en forutbestemt mengde av det første produktet mottatt i et innløp for dette, til et utløp. Et primært fyllerør som har et utløp som ligger over en beholderprosesseringsbane som beholderne fylles og forsegles langs, er forbundet for å motta en forutbestemt mengde av primært produkt fra utløpet av det primære pumpesystemet. En dyse er koblet på utløpet av fyllerøret. Fyllesystemet omfatter videre et sekundært pumpesystem for å pumpe en forutbestemt mengde av det sekundære produkt mottatt i et innløp for dette, til et utløp. Et sekundært fyllerør er koblet for å motta den forutbestemte mengde av sekundært produkt fra utlø-pet av det sekundære pumpesystem. Det sekunda—re fyllerøret er konsentrisk plassert i det primære fyllerøret og har et utløp som likedan ligger over beholderprosesseringsbanen. En ventilmekanisme er plassert for eksempel konsentrisk inne i det sekundære fyllerøret og omfatter en stengeanordning plassert ved utløpet på det sekundære fyllerøret. Stengeanordningen kan opereres for å kontrollere strømmen av det sekundære produktet fra det sekundære fyllerøret.

Ifølge en utførelse av fyllesystemet er primærproduktet skummetmelk og sekundærproduktet er fløte. Skummetmelken og fløten fylles i forpakningsbeholdere i det nødvendi-ge blandingsforholdet for å gi melk med en valgt melkefett-konsentrasjon. I slike tilfeller er ventilmekanismene og/eller pumpemekanismene for eksempel aktivert eller styrt for å begynne å fylle fløte opp i beholderen for skummetmelken begynner å fylles i av det primære pumpesystemet gjennom det primære fyllerøret og opp i beholderen. Alternativt kan påfyllingen av den forutbestemte mengde av fløte opp i beholderen være fullstendig for skummetmelken begynner å fylles opp i beholderen. Ved å fylle minst en liten mengde av fløte opp i beholderen for man fyller i skummetmelk, kan fylle hastigheten økes fordi fløten pleier å dempe skumming av den resulterende melkeblandingen i beholderen.

Det primære fyllerøret, ifølge en utførelse av det, kan være tilpasset for å fylle et kaldt produkt opp i beholderen. Ifølge denne utførelsen er fyllerøret formet som et generelt sylindrisk rør for å fylle det kjølte produktet gjennom dette, og har et utløp som ligger over beholderprosesseringsbanen. En dyse er forbundet omkring den ytre perimeter av utløpet på fyllerøret. Fyllerøret er konsentrisk plassert inne i et isolasjonsrør og har sterkt samsvarende utforming som dette. Når det er satt sammen på denne måten danner den del av dysen som er plassert omkring den ytre perimeter av fyllerøret, en tetning mot fyllerøret og isolasjonsrøret for forhindre drypping av kondens ned i beholderen. I tillegg er et tynt isolasjonslag, for eksempel luft, plassert mellom fyllerøret og isola-sjonsrøret slik at isolasjonsrøret selv er mindre utsatt for dannelse av kondens på utsiden av det.

Fyllesystemet kan omfatte et brukergrensesnitt og styre- eller kontrollsystem som for-enkler brukerens valg av melkefettinnholdet i den påfylte melken og, videre, kontrollerer styringen og aktiveringen av de forskjellige ventiler og pumper for å gi skikkelig påfylling i samsvar med brukerens valg. Systemet omfatter et brukergrensesnitt for å spesifisere melkefettinnholdet til melken. Mange brukergrensesnitt passer for slik anvendelse.

Kontrollsystemet godtar valgene som brukeren foretar fra brukergrensesnittet og utover automatisk kontroll av påfyllingen av primær- og sekundærproduktene opp i beholderen. I samsvar med en utførelse av et kontrollerbart fyllesystem anvender systemet primære og sekundære stempelpumper. Slaglengden på stempelet i primærpumpen bestemmer mengden av skummetmelk som fylles opp i beholderen. Likedan bestemmer slaglengden i sekundærpumpen mengden av fløte som fylles i beholderen. Det primære fyllerøret er forbundet for å motta skummetmelken fra utløpet på primærpumpen, mens sekundær fyllerøret er forbundet for å motta fløten fra utløpet av sekundærpumpen. Som beskrevet ovenfor er det sekundære fyllerøret konsentrisk plassert i det primære fyllerø-ret, og begge fyllerørene har utløp som ligger over beholderprosesseringsbanen. Kontrollsystemet kontrollerer slaglengden i primærpumpen for å fylle på en forutbestemt mengde skummetmelk opp i beholderen og kontrollerer videre slaglengden i sekundærpumpen for å fylle på en forutbestemt mengde med fløte opp i beholderen. Mange kontrollsystem-konfigurasjoner passer for bruk i fyllesystemet.

Andre hensikter, egenskaper og fordeler med fyllesystemet vil bli åpenbare når man har studert den følgende detaljerte beskrivelse og tegninger.

Oppfinnelsen skal nå beskrives under henvisning til tegningene, der

Figur ler en perspektivskisse av fyllesystemet.

Figur 2 er et sideriss av et sammensatt fyllerør som brukt i fyllesystemet i figur 1. Figurene 3-13 illustrerer ventilstangen, tetningsringen og mutteren på ventilanordningen som er konsentrisk plassert i det sekundære fyllerøret. Figurene 14-15 er sk jematiske diagrammer som viser operasjon av fyllesystemet under produktoppsuging og påfylling. Figurene 16-18 er skjematiske diagrammer som viser operasjonen av systemet under rensing eller rengjøring. Figurene 19-2ler skjematiske diagrammer som viser operasjonen av fyllesystemet under den første delen av påfyllingen av de primære og sekundære produkter. Figurene 22 og 23 er skjematiske diagrammer som viser operasjonen av fyllesystemet i løpet av tømmingen eller dreneringen av primær- og sekundærproduktene fra systemet. Figur 24 er et skjematisk diagram som viser operasjonen av fyllesystemet under sterili sering. Figur 25 er et tverrsnitt som viser en utførelse av en pumpemekanisme for bruk i det foreliggende fyllesystemet. Figurene 26-33 illustrerer flere utførelser av et brukergrensesnitt og kontrollsystem som passer for å bruke i denne oppfinnelsen. Figurene 34-40 er flowdiagrammer som viser flere forskjellige mater som brukergrensesnittet og kontrollsystemet kan operere. Figurene 41 og 42 er kurver som viser hvordan fyllesystemet kan begynne å fylle på fløte for det begynner å fylle på skummetmelk. Figur 43 er et eksempel på et hastighetsprofil som viser stempelhastigheten som en funksjon av tiden for hvert av de primære og sekundære pumpene. Figur 44 illustrere nok en utførelse et brukergrensesnittet og et kontrollsystem for bruk i det foreliggende fyllesystemet. Figur 1 viser i perspektiv de forskjellige komponentene i en utførelse av et fyllesystem 30. Det viste fyllesystemet 30 omfatter to parallelle fyllestasjoner 35 og 40 som ligger over de respektive beholderprosesseringsbanene 45 og 50 hvor 25 de respektive rekker av beholdere fylles og forsegles. Hver av fyllestasjonene 35 og 40 som beskrives i detalj nedenfor, fyller et primært og et sekundært produkt opp i hver av beholderne ettersom beholderne transporteres langs sine respektive beholderprosesseringsbaner 45 og 50. Selv om to separate fyllestasjoner 35 og 40 er vist, er også en enkelt fyllestasjon tenkt på som mulig i en emballeringsmaskin.

Fyllesystemet 30 omfatter et primært produktinnløp 55 som tar imot det primære produktet, for eksempel skummetmelk fra en primer produktlagringstank (ikke vist). Et sekundær produktinnløp 60 er tilkoblet for å to imot et sekundærprodukt, for eksempel fløte, fra en sekundærprodukttank (ikke vist). Innløpsrør 70 og 75 leder primærproduket til en primær pumpe-mekanisme 80, som slik den nedenforstående beskrivelsen vil klar-legge, omfatter en dobbel stempelpumpe hvor hvert stempel er tilordnet en av fyllestasjonene 35 og 40. Likedan er innløpsrør 90 og 95 anordnet for å lede sekundærproduktet til en sekundær pumpemekanisme 100 som likeledes omfatter en dobbel stempelpumpe.

Pumpemekanismene 80 og 100 er forbundet med de respektive mellomliggende ror 105, 110,115 og 120. Mellomrør 105 og 110 strekker seg fra respektive stempelsylindre på

primær- og sekundærpumpemekanismer for å fylle røranordningen 125. Mellomrør 115 og 120 strekker seg fra respektive stempelsylindre på primær- og sekundærpumpemekanismer 80 og 100 for å lede de primære og sekundære produktene for å fylle røra-nordning 130. Flere ventilmekanismer 132,135,137,140, 142,145, 150,155 og 160 kontrollerer strømmen av primær- og sekundærprodukter langs rørene 70, 75,90, 95, 105,110,115 og 120 på en mate som beskrives nedenfor, avhengig av om fyllesystemet skal renses, begynne å fylle, tommes eller holde på med påfylling av produkt. Ventilene kan konstrueres i samsvar med læren i US 3 643 679, 4 913 185 og EP Bl 191 192. For å sikre hygienisk operasjon av systemet kan hver av ventilene kobles til en vakuumpumpe som vakuumisolere flere av ventilenes bevegelige deler fra vaku-umkammeret.

Alle de forskjellige produktledende ror som brukes i fyllesystemet kan være hellende. Således blir oppgaven med å drenere systemet og videre eliminere luftblærer fra systemet etter hvert som det fylles, enklere å gjennomføre.

Fyllesystemet 30 kan brukes for å erstatte et enkelt produktfyllesystem som brukes i en eksisterende emballerings maskin. I slike tilfeller er det ønskelig å bruke en støtteramme 175 som en komponent i hele fyllesystemet 30. For eksempel kan det viste fyllesystemet monteres for bruk i en emballeringsmaskin som en Modell TR/7 som for tiden kan fås hos Tetra Rex Packaging Systems, Inc. i Illinois.

Hver fyllerørsanordning 125 og 130 på hver fyllestasjon 35 og 40 er utstyrt med både de primære og sekundære produktene. En utførelse av en fyllerøranordning 125 som passer å brukes i det nåværende fyllesystem er vist i figur 2.

Fyllerøranordningen omfatter et primært fyllerør 180 og et sekundært fyllerør 185 som er konsentrisk plassert i det primære fyllerøret 180. Det primære fyllerøret 180 tar imot primærprodukt fra mellomrøret 110 ved innløpet 190 mens sekundærfyllerøret 185 tar imot sekundærprodukt fra mellomrør 105 på innløp 195. En dyse 200 som kan lages av et fleksibelt materiale er plassert på utløpet 205 omkring den ytre perimeter på primær-fyllerøret 180. Dysen 200 kan være konstruert i henhold til kjent teknikk.

Sekundærfyllerøret 185 fortsetter konsentrisk inn i primærfyllerøret 180 og har et utløp 210 plassert i en avstand over utløpet 205 på primærfyllerøret 180. Som sådan kan primær- og sekundærproduktene hvis man ønsker det blandes i primærfyllerøret 180 for det blir fylt en beholder gjennom dysen 200.

En ventilmekanisme generelt vist ved 215 kontrollerer strømmen av sekundærprodukt fra utløpet 210 på sekundærfyllerøret 185. Ventilmekanismen 215 består av en aktuator 220 som står på den øvre delen av sekundærfyllerøret 185. Aktuatoren 220 omfatter en pneumatisk operert sylinder 225 som huser et stempel som i sin tur er forbundet for å aktive re en ventilstang 230 som er anordnet konsentrisk inne i sekundærfyllerøret 185. Ventilstangen 230 omfatter avflatede lededeler 235 som kan være anordnet ortogonalt på hverandre. En tetningsdel 237 er plassert på ventilstangen 230 nær utløpet av sekun-dærfyllerøret 185. Stengeorganet 235 løper mot utløpet 210 og stenger av strømmen av sekundærprodukt fra det sekundære fyllerøret 185 når aktuatoren 225 flytter ventilstangen 230 og stengeorganet 237 til den viste stillingen. Aktuatoren 225 kan opereres pneumatisk for å bevege ventilstangen 230 og tetningsorganet 237 til en andre stilling hvor tetningsorganet 237 er løst fra utløpet 210 og dermed tillater sekundærproduktet å strømme fra sekundærfyllerøret 185. Figurene 3-13 viser delene som utgjør ventilstangen 230 og tetningsdelen 237. Som vist legger tetningsdelen 237 an mot den utvidede enden 240 på ventilstangen 230. En feste-del 245 strekker seg fra den utvidede ende 240. Tetningsdelen 237 kan bestå av to separate komponenter: en bolt 250 som for eksempel er laget av rustfritt stål, og en pak-ningsring 255 som for eksempel er laget av herdet Teflon. Når det blir montert sammen blir mutteren 245 festet på festedelen 245 med pakningsringen 255 plassert mellom. Figurene 8 og 13 er tverrsnitt av pakningsringen 255 og mutteren 250 som viser de forskjellige aspektene av deres respektive konstruksjoner som forbedrer tettingen og kon-struksjonens stabilitet. For eksempel omfatter pakningsringen 255 koniske flater 260 som tilsvarer formen av utløpet 210 på det sekundære fyllerøret 185 for å forbedre tetningen mellom disse når stangen 230 og tetningsdelen 237 er i den tidligere nevnte første posisjon. I tillegg har mutteren 250 skjærende hjørner som legger seg mot pakningsringen 255 når ventilstangen 255 blir montert og derved gir sikkert anlegg mellom dem.

Kondensasjon på ytterflaten av et fyllerør kommer ofte når det brukes til å fylle et kaldt produkt, f.eks. nedkjølt melk. Denne kondensvæsken kan dryppe ned i beholderen når den blir fylt og derved forringe hygienen av innholdet. Derfor er fyllerøret 180 som vist i figur 2 konsentrisk plassert i et isolasjonsrør 275 og med samme form som dette. Et tynt isolasjonslag 280 kan plasseres mellom det ytre av det primære fyllerøret 180 og det indre av isolasjonsrøret 275. Delen av dysen 200 som strekker seg omkring det ytre av det primære fyllerøret 180 danner en tetning mellom det primære fyllerøret og isola-sjonsrøret 275. Kondens som dannes på det primære fyllerøret 180 forhindres således fra å dryppe ned i kartongen. Videre reduseres kondensdannelsen på utsiden av isola-sjonsrøret, kanskje til og med forhindres den helt, fordi isolasjonsrøret 275 er isolert fra det primære fyllerøret 180 av isolasjonslaget 280. Alternativt eller i tillegg til det oven-stående kan isolasjonsrøret 275 være laget av et isolerende materiale.

En rensekappe 290 er plassert omkring det ytre av isolasjonsrøret 275 og omfatter fluid-åpninger 295 og 300. Et rensedeksel 310 er plassert på munningen 315 på rensekappen 290 for å tette mot strømmen av fluid fra munningen 310 under renseprosessen. Rensedekselet 310 omfatter en flerhet av bueformede reservoarer 320 som er forbundet med hverandre ved en del av rensedekselet 310 som er plassert under en sentral del av dysen 200. Reservoarene 320 sprer strømmen av rense væske som kommer fra det primære og det sekundære fyllerøret

180 og 185 for å forhindre at dysen 200, som for eksempel er laget av et fleksibelt materiale, skal bli deformert fra tilbakesprut som kan forekomme med en dekkeplate som ikke har slike reservoarer. En oppblåsbar blære (ikke vist) kan brukes for å forbedre tetningen mellom munningen 315 og dekselet 310.

Figurene 14 og 15 er skjematiske blokkdiagram over fyllesystemet 30 og viser operasjonen av pumpemekanismene 80 og 100, ventilmekanismene 135-160, og ventilmekanismen 215 på de sekundære fyllerørene 185 under suging og fylling. Som illustrert omfatter hver av pumpemekanismene 80 og 100 dobbeltstempelpumper 350 og 355 som drives av hver sin motor 360 og 365, så som en servomotor. Dobbelstempelpumpene

350 kan være pumper av den type som er vist på figur 25, som er konstruert for samti-dig å drive to stempler.

Ved produktfylling foretar fyllesystemet 30 først en produktsugeoperasjon. Denne operasjonen som er illustrert på figur 14, innebærer at ventilmekanismene 140,145,147, 150 og 215 lukkes eller holdes lukket mens ventilmekanismene 132, 135,137, 155 og 160 åpnes. Servomotorene 350 og 355 påvirker stemplene i de respektive dobbeltpum-per 350 og 355 til å trekke inn en forutbestemt mengde av primært og sekundært produkt fra innløpsrørene 70, 75, 90 og 95. Servomotor-operasjonen er illustrert ved pilene nær pumpestemplene.

Etter at en forutbestemt mengde av hvert primært og sekundært produkt er blitt suget opp gjennom innløpsrørene 70, 75,90 og 95 fra primær og sekundær lagringstank, starter fyllesystemet 30 utmatnings- eller utporsjoneringsoperasjonen som vist på figur 15. Under denne operasjon blir eller forblir ventilmekanismene 132,137,140,155 og 160 lukket og ventilmekanismene 135,142,147 og 215 blir åpnet eller forblir åpne. Servomotorene 360 og 365 påvirker sine respektive dobbeltstempelpumper 350 og 355 på den maten som er illustrert ved ledsagende piler, til å avgi de forutbestemte mengder av primært og sekundært produkt gjennom det primære og det sekundære fyllerør 180 respektive 185 og dysen 200 inn i beholdere 200 som befinner seg under rorene på de respektive beholderprosesseringsbaner 45 og 50.

Figurene 16-18 illustrerer skjematisk rensing av fyllesystemet 30. For rensing blir rensedekslene 310 anbrakt over munningene 315 på rensekappene 290. Under det innledende trinn som er vist på figur 16, blir tverr- eller krysningsrør 500 og 510 renset ved åpning av ventilmekanismene 135 og 145 mens ventilmekanismene 132,137,150 og 160 lukkes.

I et sekundært produktrensetrinn som illustrert på figur 17, blir det sekundære produktsystem renset ved åpning av ventilene 155,160 og 215 mens rensefluid tilføres ved inn-løpet 60. Servomotoren 360 aktiveres for å drive den sekundære pumpemekanisme 350. Rensefluid strømmer gjennom det sekundære produktsystem og inn i rorene 520 og 530, idet fluidet til slutt trer ut fira det primære produktinnløp 55 gjennom ventilene 140 og 150.

I et rensetrinn for det primære produkt, som illustrert på figur 18, blir de ventiler som er knyttet til det sekundære produktsystem lukket, mens de ventilmekanismer som tilhorer det primære system åpnes. Rensefluid tilføres ved innløpet 60 og trer inn i det primære system gjennom ventilen 145. Servomotoren 365 aktiveres for å drive den primære pumpemekanisme 355. Rensefluidet strømmer gjennom det primære produktsystem og trer til slutt ut gjennom det primære produktinnløp 55. Når systemet er drenert etter rensing blir det resulterende fluid avledet ut gjennom en dreneringsventil 570.

Figurene 19-21 illustrerer en måte til å fylle fyllesystemet 30 innledningsvis med primært og sekundært produkt forut for produktfylleprosessen. Ved oppfyllingsprosessen blir ventilene 132,137,155 og 160 først åpnet mens ventilene 142,147 og 215 lukkes. Dette tillater at det øvre parti av det primære og sekundære system fylles med de respektive produkter. Som vist på figur 20 blir så pumpemekanismene 350 og 355 aktivert av servomotorene 360 og 365, mens ventilmekanismene 132 og 137 lukkes og ventilmekanismene 142 og 147 åpnes. Dette letter fjernelse av luft fra det primære og det sekundære system og letter videre fylling av det nedre parti av det primære produktsystem. Som vist på figur 21 blir så til slutt ventilmekanismene 142 og 147 igjen lukket mens servomotorene 360 og 365 aktiverer pumpemekanismene 350 og 355. Figurene 22 og 23 illustrerer drenering av de primære og sekundære produkter fra systemet. På figur 22 blir det primære produkt drenert ved åpning av ventilmekanismene 132,137 og 142 mens den primære pumpemekanisme 355 trer i funksjon.

Rensedekselet 310 er plassert over rensekappen 290. Det primære produkt ledes fra åp-ningene 295 og 300 i rensekappen 290 til en holdetank 580 for primært produkt. Det sekundære produkt blir drenert på lignende måte, som illustrert på figur 23, til en annen holdetank 590 for sekundært produkt. Figur 24 illustrerer sanitarisering av systemet. Under slik sanitarisering blir alle ventilmekanismene åpnet. Rensedekslene 310 er også på plass. Figur 25 illustrerer en utførelse av en pumpemekanisme 350 som er egnet for bruk i det foreliggende fyllesystem 30. Pumpemekanismen 350 omfatter en bånddrivedel 600, en skruedrivedel 610, en stempeldel 620 og en sylinder 630. Bånddrivedelen 600 er for sin aktivering forbundet med en aksel 640 fra servomotoren 365. Akselen 640 driver en drivrem 650 som på sin side aktiverer skruedrivdelen 610. Skruedrivdelen 610 er forbundet for å drive stempeldelen 620 i retning frem og tilbake, som her illustrert med pilen 660, basert på rotasjonsretningen av akselen 640 fra servomotoren 365. Bevegelse av stempelet 670 i stempeldelen 620 bevirker at sylinderen 630 vekselvis fyller sylinderen 690 gjennom et innløp 680 med produktet, og tommer produktet fra sylinderens 630

gjennom et utløp 690. En membran 700 er anbrakt omkring stempelet 670 for på hygienisk måte å isolere stempelet 670 fra sylinderen 630. En slik konstruksjon er vist i US

Patent 5,090,299 som her inkorporeres som referanse. I den utførelse som nå omtales driver remmen 650 to slike skruedriv- og stempelenheter for å tilveiebringe den dobbel-te pumpemekanisme. Skruedriv- og stempelenhetene kan være plassert side om side i forhold til hverandre. Remmen kan være lagt over et strammehjul for å opprettholde riktig stramning for effektiv drift av dobbeltpumpemekanismen.

Figurene 26-33 illustrerer flere utstyrs- eller komponentutførelser i et brukergrensesnitt og styresystem som er egnet for anvendelse i det foreliggende fyllesystem 30. Figur 25 viser en utførelse av systemet som kan benyttes i en eksisterende maskin, så som en emballeringsmaskin av type Tetra Pak TR/7, som er blitt konvertert for bruk av det her beskrevne fyllesystem. Som illustrert på figur 25 kan brukergrensesnittet og styresystemet, som generelt er betegnet 800, omfatte et VME-buss-stativ 810 som innbefatter en programmerbar logisk styreenhet (PLC) 820, en inn/ut-grensesnittinnretning 830, en kommunikasjonsinnretning (CMM) 840 og en programmerbar aksestyringsenhet (PAM) 850. PLC-enheten 820, inn/ut-enheten 830, CMM-enheten 840 og PAM-enheten 850 kan alle kommunisere med hverandre gjennom en VME-buss. Systemet 800 omfatter også et styrepanel 860 og en maskinkontrollenhet 870 som allerede eksisterer i maskinen, for å styre bevegelsen og forseglingen av beholderne når de føres frem gjennom maskinen.

PLC-enheten 820 tar hand om grensesnittet mellom den eksisterende maskinkontroll-enhet 870 og det tilføyde brukergrensesnitt og styresystem 800. Slik styring kan for eksempel skje gjennom inn/utgrensesnittinnretningen 830 langs en serie kommunikasjons-linje 880 eller lignende. Data kan utveksles for å sikre koordinering mellom beholder-fyllingen ved hjelp av fyllesystemet og bevegelsen av beholderne langs beholderprosesseringsbanen i den eksisterende maskin. CMM-enheten 840 virker som grensesnitt mot kontrollpanelet 870, som letter brukerens innforing av de relative andeler av primært og sekundært produkt samt beholdervolum. Tast-inntrykking kan overfores til CMM-enheten 840, som på sin side kan overfore slik tasting til PLC-enheten 820 og/eller PAM-enheten 850 for videre prosessering. På lignende mate kan PAM-enheten 850 og/eller PLC-enheten 820 overfore informasjon til kontrollpanelet 860 gjennom CMM-enheten 840 for fremvisning av informasjon for brukeren.

PAM-enheten 850 som kan være en PAM av den type som er tilgjengelig fra Socatel, kommuniserer gjennom linjer 890 og 900 med servoforsterkere 910 og 920, som kan være servo forsterkere av typen Model ST-1 som likeledes kan skaffes fra Socatel. Servoforsterkeren 910 styrer bevegelsen av stempelet i den primære pumpe 355 gjennom en eller flere ledninger 930, mens servoforsterkeren 920 styrer bevegelsen av stempelet i den sekundære pumpe 350 gjennom en eller flere ledninger 940. Servoforsterkerene 910 og 920 kan også omfatte inngangs- og utgangslinjer som her er vist som linjer 950 og 960. Disse danner grensesnitt eller samvirker med innløps- og utløpsventilene i henholdsvis det primære og det sekundære fyllesystem. åpning lukning og status av inn-løps- og utløpspilene kan dermed styres og detekteres.

Flere forskjellige kontrollpaneler 860 som er egnet til foreliggende fyllesystem 30, er vist på figurene illustrert på figur 27 kan kontrollpanelet 860 fremvisningsskjerm 950, et flertall vertikalt velgetaster 960 langs en side av dette, og et flertall vertikalt orienterte velgetaster 960 langs en side av dette, og et ytterligere flertall horisontalt anbrakte taster 970, f.eks. langs bunnen av panelet. Skjermen 950, som kan være basert på flytende krystaller eller katodestrålerør, kan utnyttes til fremvise informasjon for å varsle brukeren. I det eksempelet på fremvisningspanel som er vist på figur 27, blir brukeren varslet til f.eks. først å velge volumet av den beholder som skal fylles. Fem potensielle valg er vist, hvert med en tast eller knapp 960 plassert nær den skjermpåskrift som tilsvarer det spesielle valg av beholdervolum. Brukeren kan sa f.eks. anmodes om å taste inn det ønskede melkefettinnhold i den melken som skal fylles i hver av beholderne, som illustrert på figur 28. Også her er det vist fem mulige valg, hver med en tast 960 plassert nær den skjermpåskrift som tilsvarer den spesielle melkefettgehalt. Et skjermomrade 890 kan f.eks. benyttes til å indikere totalt volum av produkt i hver av lagertankene, til å fremvise status for maskinen osv. De horisontale taster 970 kan f.eks. benyttes til å igangsette fyllesyklusen, skifte mellom menyer osv. Figur 29 illustrerer et ytterligere kontrollpanel 860 som kan brukes i det foreliggende system. I dette eksempel er panelet 860 en monitor basert på berøringsskjerm. Virtuelle taster 900 fremvises for å anmode brukeren om å velge f.eks. det ønskede beholdervolum og melkefettgehalt. Figur 30 illustrerer ytterligere et annet kontrollpanel 860, som f.eks. kan være et "smartpanel" så som av typen HE6930IU367 som produseres og leveres av Horner electronics. Her kan for eksempel fremvisningsinnretningen 1000 være av typen va-kum/fluoirserende fremvisning med to linjer. Funksjonstaster F1-F12 kan være forut programmert til for eksempel å utføre lagrede oppskrifter. Det er også mulig å benytte mange andre konfigurasjoner av fremvisningspanel, da de her viste konfigurasjoner bare er eksempler i enhver henseende.

En annen utførelse av brukergrensesnitt- og styresystemet 860 er vist figur 31, hvor

kontrollpanelet 860 kan være forbundet for styring fra eksempel en industriell personlig datamaskin 1010 (PC). Datamaskinen 1010 kan på sin side være koblet for kommunikasjon langs en buss 1020 med PAM-enheten 850. Bussen 1020 kan for eksempel være en VME-buss eller hvilken som helst annen buss som er egnet for bruk sammen med den

spesielle type PAM-egnet. PAM-enheten 850 leverer bevegelsesinformasjon til servoforsterkeme 910 og 920 gjennom for eksempel en fiberoptisk forbindelse 1030. Hver av servoforsterkeme 910 og 920 er tilordnet sin servomotor 360 og 365 som styrer bevegelsen av stemplene i de primære og sekundære pumper 350 og 355. Servoforsterkeme overforer feilinformasjon til PAM-enheten 850 som på sin side kan besørge en stans av systemet etter at en feil er oppdaget. Feilinformasjonen kan videre sendes fra PAM-enheten 850 til PC-enheten 1010 for fremvisning på kontrollpanelet 860. Figur 32 illustrerer en annen konfigurasjon av brukergrensesnitt- og styresystemet 800.1 denne konfigurasjon er en programerbar logisk styreenhet 820 koblet for kommunikasjon med PC-enheten 1010. PLC-enheten 820 kan være av typen som Series 90 Controller som er tilgjengelig fra GET Fanuc Automation. PLC-enheten 820 kommuniserer med individu-elle akse styringsenheter 1040 og 1050 som styrer bevegelsen av servomotorene 360 og 365 gjennom respektive servoforsterkere 1060 og 1070.

Et lignende system er illustrert på figur 33. Her står imidlertid ikke PLC-enheten 820 i direkte forbindelse med kontrollpanelet 860. Derimot skjer slik kommunikasjon ved hjelp av PC-enheten 1010.

Hvilket som helst antall brukergrensesnitt- og styre systemer kan benyttes i det foreliggende fyllesystem. De foran omtalte uttalelser representerer bare noen av disse syste-mene og er utelukkende ment å være eksempler på slike systemer.

Figur 34-40 er flytdiagrammer som beskriver noen av de mange måter som er mulige for operasjon av brukergrensesnittet og styresystemet. De viste flytdiagrammer kan realiseres ved hjelp av utstyrs- eller maskinvare og/eller programvare. Den grunnleggende og eksempelvise operasjon av systemet er vist på figur 34 hvor det primære produkt er skummet melk og det sekundære produkt er fløte. Som illustrert velger brukeren først volumet eller størrelsen av den beholder som skal fylles ved 1110. Melkefett-gehalten, så som skummet melk, 1%, 2% helmelk eller fløte, blir sa valgt ved 1120. Brukeren kan videre fritt velge det antall beholdere som skal fylles, ved 1130. Basert på volumet og den melkefett-informasjon som tastes inn av brukeren, vil styresystemet automatisk velge det riktige bevegelsesmønster eller -profil ved 1140, innbefattet slaglengden for stemplene i de primære og sekundære pumper 355 og 350. Bevegelsesprofilene blir så kontinuerlig realisert for å fylle suksessive kartonger inntil det tidspunkt der produkt-mengden er fylt, en manuell stopp detekteres, eller en feil blir detektert.

Figur 35-38 illustrerer en metode til å velge bevegelsesprofiler for stemplene, basert på brukerens inngangs signaler. I henhold til den illustrerte metode blir bevegelsesprofiler lagret for eksempel i en ROM-enhet. Et bevegelsesprofil lagres for hver kombinasjon av volum og melkefettgehalt, som kan velges. Hvis for eksempel som illustrert på figur 35 volum "1" (dvs. 1 gallon) velges for beholdervolumet, kan så systemet sikre den valgte melkefett-konsentrasjon gjennom trinnene 1150 til 1190. Hvis den melkefett-konsentra-sjonen som ble valgt faller innenfor det riktige området for akseptable inngangs signaler, vil systemet velge å utfore en med riktig bevegelsesprofil ved trinnene 1200 til 1240. En lignende prosess vil forega hvis ett av de andre beholdervolumene er blitt valgt. Figur 39 illustrerer en annen metode til å velge riktig bevegelsesprofil. Her kan for eksempel et enkelt bevegelsesprofil være lagret i en ROM eller lignende for hver av de primære og sekundære pumper 355 og 350. Bevegelsesprofilene kan sa fa sine karakte-ristikker, så som amplituden av slaglengden, endret på basis av det volum og den mel-kefettkonsentrasjon som er valgt av brukeren. Figur 40 illustrerer en metode til å realisere fylle operasjonen ved for eksempel å an-vende det brukergrensesnitt og styresystem 800 som er vist på figur 26. Denne metode kan realiseres ved hjelp av programvare benyttet i PAM-enheten, det vil si for eksempel en PAM som er tilgjengelig fra Socapel. I den viste utforelse av metoden blir inn-løpsventilene 132, 137,155 og 160 samt utløpsventilene 142,147 og 215 så vel som pumpene 350 og 355 styrt av PAM-enheten, servoforsterkere og de tilhorende servomo-torer 360 og 365.. Som det vil innses av fagfolk på området maskinstyringer, vil den VM-komparator som det refereres til ved trinnene 1250-1280 den virtuelle master som er en del av PAM-konfigurasjonen.

To forskjellige bevegelsesprofiler er illustrert på figur 41 og 42, som viser utlevering av fløte fra den sekundære pumpe 350 forut for avgivelse av skummet melk fra den primære pumpe 355. De illustrerte profiler viser stempel posisjon som funksjon av tid over to syklusperioder.

På figur 41 befinner pumpene 350 og 355 seg i en sugedel av syklusen frem til tiden t|. Fra tiden ti til t2 har både den primære og den sekundære pumpe 355 og 350 en hvilepe-riode. Ved tiden t2 avslutter den sekundære pumpe 350 hvileperioden og starter utleveringsdelen av sin syklus, mens den primære pumpe 355 forblir i hviledelen av syklusen inntil tiden t3, der bade skummet melk og fløte blir avgitt til beholderen. Utleveringen er fullført ved t4 og en ny syklus begynner ved t5. Forsinkelsesperioden mellom t2 og t3 kan om ønskelig, være programmert gjennom brukergrensesnittet. Denne forsinkelsestid kan også være basert på den mengde innledende fløte som blir avgitt til beholderen.

Som et alternativ eller i tillegg til den foran omtalte mate til å avgi fløte forut for skummet melk, kan ventilmekanismene 142147 og 215 benyttes i tidsstyrt innbyrdes forhold til å utfore den ønskede fylletidsstyring og vente eller forsinkelsesperioden mellom skummet melk- og fløte utlevering.

På figur 42 er pumpene 350 og 355 i en sugedel av syklusen frem til tiden ti. Fra tiden ti til tiden t2 har bade den primære og den sekundære pumpe 355 henholdsvis 350 en hvile periode. Ved tiden t2 avslutter den sekundære pumpe 350 hvileperioden og begynner på utleveringsdelen av sin syklus, 35 . mens den primære pumpe 355 forblir i hvileperioden av syklusen inntil tiden t3, der fløten er blitt fullstendig eller nær fullstendig utlevert til beholderen. Ved tiden t3 begynner den primære pumpe 355 å avgi skummet melk til beholderen. Utleveringen er fullfort ved tiden U og en ny syklus begynner ved ts. Figur 43 illustrerer hastigheten av stemplene som funksjon av tiden innom en enkelt suge/utleveringssyklus. Figur 44 illustrerer ytterligere en annen utførelse av et brukergrensesnitt- og styresystem for anvendelse i en eksisterende emballeringsmaskin, så som den foran nevnte TR/7 idet ytterligere styrekretser benyttes for å lette brukes av eksisterende maskinkomponenter. Spesielt innbefatter det illustrerte styresystem ytterliggere kretser for grensesnitt mot den eksisterende kamdrive anordning i maskinen.

I overensstemmelse med kjente metoder til å endre virkemåten av en emballeringsmaskin for å muliggjøre forskjellige kartongvolumer, kan et flertall kammer være anbrakt omkring en enkelt kamaksel som strekker seg langs lengden av emballeringsmaskinen. For et gitt emballasjevolum vil bare et enkelt sett av kammer påvirke de forskjellige bevegelsesoperasjon-deler i maskinen. Når emballasjevolumet forandres av brukeren, forskyves kamakslen langs sin akse inntil et annet sett kammer påvirker bevegelses-eller operasjonsdelene i maskinen. Det andre sett kammer bevirker den bevegelse som kreves for å operere maskinen med det andre, valgte kartongvolum.

I det illustrerte system er PAM-enheten 850 direkte forbundet med den eksisterende maskinkontroll-enhet 870. En ytterligere servoforsterker 1300, så som den foran nevnte STI, er forbundet i en ring-konfigurasjon sammen med de tidligere nevnte servoforsterkere 910 og 920 som vist på figur 26. Utgangen av servoforsterkeren 1300 er langs en eller flere ledninger 1305 forbundet for å drive en kamdrift-motor 1310 som for eksempel kan være en "dum" motor som allerede fore finnes i maskinen, for å rotere kamakslen. En første resolver 1320 er anordnet for å overvake rotasjonen av kamakslen og rapportere dennes posisjon til den eksisterende maskin kontroll enhet 870 langs en eller flere ledninger 1325. En annen resolver 1330 er plassert for å overvake rotasjonen av kamakslen og rapportere dennes posisjon til servoforsterkeren 1300 langs en eller flere ledninger 1335. Ettersom servoforsterkeren styrer rotasjonen av kamakslen, blir det mulig på mer nøyaktig mate å koordinere operasjonen av den eksisterende maskin med det nye eller tilføyde fyllesystem.

Claims (12)

1. Fyllesystem i en emballeringsmaskin for fylling av en beholder med et primært og et sekundært produkt, hvor systemet har en primær og en sekundær pumpeanordning (80,100) for å pumpe forutbestemte mengder primær og sekundærprodukt til respektive utløp; primær og sekundær fyllerør (180,185) forbundet for å motta primær og sekundærprodukt fra pumpeanordningenes utløp og levere produkt til respektive fyllerørutløp (205,210) som overligger en beholderbehandlingsbane (45,50) langs hvilken beholderne blir fylt og forseglet av emballeringsmaskinen orientert hovedsakelig perpendikulært på primærfyllerørutløpet (205), karakterisert ved at se-kundærfyllerøret (185) er anordnet konsentrisk inne i primærfyllerøret (180) og en dyse (200) er forbundet ved utløpet av primærfyllerøret, en ventil (215) er anordnet ved utlø-pet (210) av sekundærfyllerøret (185) for å styre strømmen av sekundærprodukt fra dette, hvilken ventil omfatter en ventilstang (230) anordnet konsentrisk i sekundærfyllerø-ret og forbundet med en aktivator (220) med et tettende element (237) ved en ende av stangen nær til sekundærfyllerørutløpet (210).

2. Fyllesystem ifølge krav 1, karakterisert ved at det tettende elementet (237) omfatter en tettering (255) i inngrep med ventilstangen ved en utspredt seksjon (240) på denne og holdes mot denne av en flenset mutter (250) montert på stangen (230).

3. Fyllesystem ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det innbefatter et isolasjonsrør (275) rundt det primære fyllerøret (180) for å tilveiebringe et gassaktig isolasjonslag mellom disse.

4. Fyllesystem ifølge krav 3, karakterisert ved at et parti av dysen (200) er anordnet rundt det primære fyllerøret (180) og danner en tetning mellom det primære fyllerøret og isolasjonsrøret (275).

5. Fyllesystem ifølge et hvilket som helst av de forutgående kravene, karakterisert ved at ventilstangen omfatter første og andre utflatede ledeseksjoner.

6. Fyllesystem ifølge krav 5, karakterisert ved at lede-seksjonene er anordnet ortogonalt på hverandre.

7. Fyllsystem ifølge et hvilket som helst av de forutgående kravene, karakterisert ved at det innbefatter anordninger for å generere en va-cuumtetning mellom ventilstangen (230) og aktivatoren for denne.

8. Fyllesystem ifølge et hvilket som helst av de forutgående kravene, karakterisert ved at det innbefatter en rensehylse (290) anordnet om primærfyllerøret (180).

9. Fyllesystem ifølge krav 8, karakterisert ved at det innbefatter et deksel (310) for avtetting eller forsegling av enden av rensehylsen (290) nær dysen.

10. Fyllesystem ifølge krav 9, karakterisert ved at rensedekselet (310) omfatter et mangfold bueformede reservoarer (320) sammenføyd ved en seksjon av dysen (200) under et sentralt parti av denne.

11. Fyllesystem ifølge et hvilket som helst av de forutgående kravene, karakterisert ved at det innbefatter anordninger for å aktivere den sekundære pumpeanordningen (100) for å levere sekundærprodukt før aktivering av primærpumpeanordningen (80) for å levere primærprodukt til en beholder i beholderbe-handlingsbanen.

12. Fyllesystem ifølge krav 11, karakterisert ved atakti-veringsanordningen er tilpasset til å forsinke aktivering av primærpumpeanordningen (80) inntil levering av sekundærprodukt til en beholder i behandlingsbanen er fullført.