WO2013023788A1 - Wägevorrichtung für füllmaschinen zum gewichtsabhängigen füllen von behältern - Google Patents

Wägevorrichtung für füllmaschinen zum gewichtsabhängigen füllen von behältern Download PDF

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WO2013023788A1
WO2013023788A1 PCT/EP2012/003499 EP2012003499W WO2013023788A1 WO 2013023788 A1 WO2013023788 A1 WO 2013023788A1 EP 2012003499 W EP2012003499 W EP 2012003499W WO 2013023788 A1 WO2013023788 A1 WO 2013023788A1
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WO
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measuring
weighing device
machine axis
filling
weight
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PCT/EP2012/003499
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English (en)
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Inventor
Helmut DOSCHEK
Wolfgang EMPTING
Original Assignee
Khs Gmbh
Flintec Gmbh
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
    • B67C3/00—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
    • B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
    • B67C3/20—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus with provision for metering the liquids to be introduced, e.g. when adding syrups
    • B67C3/202—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus with provision for metering the liquids to be introduced, e.g. when adding syrups by weighing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G15/00—Arrangements for check-weighing of materials dispensed into removable containers
    • G01G15/006—Arrangements for check-weighing of materials dispensed into removable containers using electrical, electromechanical, or electronic means not covered by G01G15/001, G01G15/02, G01G15/04
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G3/00—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances
    • G01G3/12—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing
    • G01G3/14—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing measuring variations of electrical resistance
    • G01G3/1414—Arrangements for correcting or for compensating for unwanted effects

Definitions

  • the invention relates to a weighing device according to the preamble
  • Weight-dependent filling of containers is known (DE 698 08 1 18 T2).
  • a disadvantage of known weighing devices that, especially in filling machines of rotating design, in which the container carrier having weighing devices
  • Filling positions are provided on the circumference of a rotatably driven about a vertical axis of the machine rotor, the measured signals supplied by the weighing devices are influenced by different machine-related influencing variables or even falsified, so u.a. by acting on the container and the product centrifugal force, which also from the changing angle or
  • the speed of rotation of the rotor is dependent, and by the changing with increasing degree of filling of the respective container position of the center of gravity, said temporal change in the position of the center of gravity depends not only on the respective container supplied Drgutmenge, but additionally also on the shape of the container.
  • Rotary speed of the rotor sought is a filling machine in one
  • the object of the invention is to show a weighing device, despite
  • the respective container carrier or the carrier element forming this container carrier or connected to the container carrier is mounted only on the elastically deformable elements of the at least two measuring cells on the rotating rotor of the filling machine.
  • Container carrier has as the other measuring cell results in the possibility of compensating or eliminating the influencing factors falsifying the measurement result, for example machine-influencing factors, during the evaluation of the measuring signals.
  • Containers are in the context of the invention in particular cans, bottles, tubes,
  • Pouches each made of metal, glass and / or plastic, but also other packaging, which are suitable for filling liquid or viscous products.
  • the term "essentially” means deviations from the exact value by +/- 10%, preferably by +/- 5%, and / or deviations in the form of changes which are insignificant for the function also emerge from the following description of exemplary embodiments and from the figures, wherein all described and / or illustrated features alone or in any combination fundamentally subject of the invention, regardless of their summary in the claims or their
  • Fig. 1 in a simplified representation of a filling position of a filling machine
  • FIG. 2 - 4 representations similar to Figure 1 in further embodiments.
  • the filling position generally designated by 1 in FIG. 1 is part of a filling machine for filling containers 2 by weight in the form of bottles with a liquid filling material.
  • the containers 2 are held in this embodiment during filling with a mouth flange 2.1 on a container carrier 3 hanging.
  • the filling position 1 is provided with a plurality of similar filling positions on the circumference of a rotor 4 rotatable about a vertical machine axis MA.
  • each filling position 1 has an independent weighing device 5, 5a, 5b, 5c, which in the case of the in the figure 1
  • the illustrated embodiment consists essentially of a support member 6 and two measuring cells 7 and 8.
  • the beam-like support element 6, which with its longitudinal extent radially or substantially radially to the machine axis MA is oriented, is connected at its radially outer end face fixed to the container carrier 3 and designed so rigid or rigid that it by the weight FG of the container and the contents and also by the force on the respective container 2 and the contents in circulating Rotor 4 exerted centrifugal forces FZ no or substantially no deformation experiences, which could affect the measured values supplied by the weighing device 5, 5a, 5b, 5c.
  • Support element 6 are located, the support member 6 is supported on the top of the rotor 4 or a local base or support plate from 4.1, which is or may be part of the weighing device 5, 5a, 5b, 5c.
  • Each measuring cell 7 and 8 forms between the support member 6 and the rotor 5, an elastic element, which at least in one plane radially or substantially radially to the machine axis MA and lying in the direction in this plane
  • Each measuring cell 7 and 8 has at least one electrical sensor element, for example in the form of a
  • the measuring cells 7 and 8 are respectively connected to the support member 6 and the rotor 4 and to the support plate 4.1 at connection areas, which are preferably offset in the direction of the machine axis MA against each other. Each measuring cell 7 and 8 or their elastically deformable element is therefore at radially to
  • Machine axis MA forces to shear or bending and claimed in parallel to the machine axis MA oriented forces to train or pressure.
  • Each measuring cell 7 and 8 supplies electrical measuring signals, which are supplied by the
  • Position change of the support element 6 relative to the reference plane and thus are dependent on the forces and / or moments acting in the region of the respective measuring cell 7 and 8 between the support member 6 and the rotor 4.
  • the reference plane is formed by the top of the rotor 4 or the support plate 4.1.
  • speed changes of the rotor 4 occur due to the accelerated or delayed mass inertia forces which act perpendicular to a plane radially or substantially radially to the machine axis MA.
  • the measuring cells 7 and 8, or their elastic elements are stiff in the effective direction of these forces, ie with an increased level
  • the measuring cells 7 and 8 or their elastic elements are soft, i. formed with a reduced moment of resistance.
  • the reversible position changes between support member 6 and rotor 4 corresponding measurement signals in particular using mathematical-statistical methods, the weight FG and thus the weight of the respective container 2 during filling be continuously measured and / or monitored and that in a surprising manner with high accuracy and in particular without affecting the measurement results by the
  • the measuring signals of the measuring cells 7 and 8 are retrieved for processing at high clock frequency at the filling positions 1 and at the local weighing devices 5, so that not only a constant measurement and / or monitoring of the weight of the container 2 is guaranteed at all filling positions 1, but Due to the high clock frequency and distortions of the measurement results
  • Vibrations and natural vibrations of the filling machine are excluded.
  • Measuring cells 7 and 8 corresponding measuring cells 7a and 8a, which in turn relative to the machine axis MA radially or substantially radially offset from each other and are spaced from each other, at connection areas with the
  • Support member 6 and the rotor 4 are connected, which are offset (connection areas) radially to the machine axis MA against each other.
  • the support member 6 is provided in the region of its narrow sides, each with a protruding over the support member bottom holding block 9 and 10, which is associated with a corresponding holding block 11 and 12 on the rotor 4 and on the support plate 4.1, so that the
  • Container carrier 3 opposite side of the holding pad 10 and 12 is arranged in the holding block.
  • the measuring cells 7a and 8a, and their elastic elements are soft, i. with a reduced
  • FIG. 3 shows the filling position 1 with a weighing device 5b, which in the FIG.
  • the deformable elements 13 are each formed by a permanently elastic, or reversibly deformable piece of pipe, which is oriented with its axis tangential to the direction of rotation of the rotor 4, ie in a horizontal or substantially horizontal direction and perpendicular to the longitudinal extent of the support element 6, and at the illustrated embodiment, a square outer and Internal cross section has. At least in the direction of the machine axis offset from each other upper and lower cross-sectional sides
  • Strain gauges 14 are provided. At the other two, parallel or substantially parallel to the machine axis MA oriented cross-sectional sides, the element 13 with the holding blocks 9 and 1 1 or 10 and 12 is connected.
  • FIG. 4 shows the filling position 1 with a weighing device 5c, which differs from the weighing device 5 in that, instead of the measuring cells 7 and 8, measuring cells 7c and 8c are provided.
  • Each measuring cell 7c and 8c is in turn formed with an elastically reversibly deformable element 15 and with a sensor element 16.
  • Each sensor element 16 detects in the weighing device
  • Support plate 4.1 in the region of the measuring cell 7c and 8c and supplies of these
  • the sensor elements 16 are for this purpose electrical rangefinder, preferably opto-electrical
  • Rangefinder or laser rangefinder which are then preferably provided on the rotor 4 and on the support plate 4.1 the support member 6 opposite and directed with its measuring direction on the support member 6.
  • the measurement signals of the weighing devices 5a - 5c are retrieved or read out at a high clock frequency in the same manner as described for the measuring signals of the weighing device 5 and processed with a suitable program using suitable mathematical-statistical methods, again by the use of at least two measuring cells 7a - 7c and 8a - 8c in each weighing device 5a - 5c disturbing
  • weighing devices 5, 5a, 5b, 5c are attached to a rotor, which is not the rotor of a filling machine.
  • this rotor can be the rotor of a separate weighing device 5, 5a, 5b, 5c, which is provided downstream of the filling machine and serves to determine the weight of the container, which has already been completely filled, taken over by the filling machine.
  • the control of the individual filling valves then takes place as a function of the measurement results of the individual weighing devices 5, 5a, 5b, 5c of the separate weighing device 5, 5a, 5b, 5c.

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Abstract

Wägevorrichtung (5, 5a, 5b, 5c) einer Füllmaschine zum gewichtsabhängigen Füllen von Behältern (2) mit mehreren an einem um wenigstens eine Maschinenachse (MA) umlaufend antreibbaren Rotor (4) vorgesehenen Füllposltlonen (1), mit einem Behälterträger (3) zum Halten des jeweiligen Behälters (2) während des Füllens sowie mit einer wirkungsmäßig zwischen dem Behälterträger (3) und dem Rotor (4) angeordnete elektrische Messanordnung zur Ermittlung des Gewichtes des jeweiligen Behälters (2). Die elektrische Messanordnung ist für die Messung der Positionsänderung eines starren Tragelementes (6) an wenigstens zwei Messpositionen ausgebildet, von denen eine erste Messposition einen kleineren radialen Abstand von der wenigstens einen Maschinenachse (MA) aufweist als wenigstens eine zweite Messposition.

Description

WÄGEVORRICHTUNG FÜR FÜLLMASCHINEN UM GEWICHTSABHÄNGIGEN FÜLLEN VON BEHÄLTERN
Die Erfindung bezieht sich auf eine Wägevorrichtung gemäß Oberbegriff
Patentanspruch 1 oder 2, sowie auf eine Füllmaschine gemäß Oberbegriff
Patentanspruch 1 1.
Die Verwendung von Wägevorrichtungen bei Füllmaschinen zum
gewichtsabhängigen Füllen von Behältern ist bekannt (DE 698 08 1 18 T2). Nachteilig bei bekannten Wägevorrichtungen ist, dass speziell bei Füllmaschinen umlaufender Bauart, bei denen die Behälterträger mit Wägevorrichtungen aufweisende
Füllpositionen am Umfang eines um eine vertikale Maschinenachse umlaufend antreibbaren Rotors vorgesehen sind, die von den Wägevorrichtungen gelieferten Messsignale durch verschiedene maschinenbedingte Einflussgrößen beeinflusst oder sogar verfälscht werden, so u.a. durch die auf die Behälter und das Füllgut wirkende Zentrifugalkraft, die auch von der sich ändernden Winkel- oder
Drehgeschwindigkeit des Rotors abhängig ist, und durch die sich mit zunehmendem Füllgrad des jeweiligen Behälters verändernde Lage des Schwerpunktes, wobei diese zeitliche Änderung der Lage des Schwerpunktes nicht nur von dem jeweiligen Behälter zugeführten Füllgutmenge abhängig ist, sondern zusätzlich auch noch von der Form der Behälter.
Während des Betriebs von Füllmaschinen wird zwar zur Erzielung einer möglichst hohen Mengenleistung (Behälter/h) eine möglichst hohe und konstante
Drehgeschwindigkeit des Rotors angestrebt, doch ist eine Füllmaschine in eine
Gesamtanlage mit vor- und nachgeschalteten Maschinen oder Anlagenkomponenten eingebunden, welche zu Störungen und somit zu schwankenden Mengenleistungen neigen. Um nun Stillstände der Füllmaschine durch Störungen an vor- oder nachgeschalteten Maschinen zu vermeiden, ist die Drehgeschwindigkeit des Rotors der Füllmaschine stufenlos regelbar ausgeführt, wodurch sich ständig verändernde Drehgeschwindigkeiten und somit auch verändernde Zentrifugalkräfte ergeben.
Um eine Verfälschung der von den Wägevorrichtungen gelieferten Messsignale durch derartige Einflussgrößen zu vermeiden, hält es die Fachwelt bisher für
BESTÄTIGUNGSKOPIE erforderlich, dass die Behälterträger jeweils über Parallelogrammführungen in
Richtung parallel zur Maschinenachse MA geführt mit der zugehörigen Messzelle der Wägevorrichtung zusammenwirken, was allerdings zumindest einen nicht
unerheblichen konstruktiven Aufwand bedeutet.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wägevorrichtung aufzuzeigen, die trotz
vereinfachter konstruktiver Ausbildung ein gewichtsabhängiges Füllen von Behältern mit hoher Genauigkeit ermöglicht. Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine
Wägevorrichtung entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Eine
Füllmaschine mit wenigstens einer derartigen Wägevorrichtung 5, 5a, 5b, 5c ist Gegenstand des Patentanspruchs 10.
Entgegen der herrschenden Meinung ist es mit der erfindungsgemäßen
Wägevorrichtung 5, 5a, 5b, 5c ohne Parallelogrammführung der Behälterträger oder dergleichen mechanische Maßnahmen möglich, das Gewicht der zu füllenden Behälter ohne Beeinträchtigung durch die vorgenannten störenden Einflussgrößen ständig, exakt und mit hoher Genauigkeit zu messen und/oder zu überwachen. Der jeweilige Behälterträger oder das diesen Behälterträger bildende oder mit dem Behälterträger verbundene Tragelement ist lediglich über die elastisch verformbaren Elemente der wenigstens zwei Messzellen am umlaufenden Rotor der Füllmaschine gelagert.
Durch die Verwendung von jeweils zwei Messzellen, die derart voneinander beabstandet sind, dass eine der Messzellen einen kleineren Abstand von dem
Behälterträger aufweist als die andere Messzelle ergibt sich die Möglichkeit, bei der Auswertung der Messsignale das Messergebnis verfälschende Einflussgrößen, beispielsweise maschinenbedingte Einflussgrößen, zu kompensieren bzw. zu eliminieren. „Behälter" sind im Sinne der Erfindung insbesondere Dosen, Flaschen, Tuben,
Pouches, jeweils aus Metall, Glas und/oder Kunststoff, aber auch andere Packmittel, die zum Abfüllen von flüssigen oder viskosen Produkten geeignet sind. Der Ausdruck„im Wesentlichen" bedeutet im Sinne der Erfindung Abweichungen von jeweils exakten Wert um +/- 10%, bevorzugt um +/- 5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen. Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren
Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in vereinfachter Darstellung eine Füllposition einer Füllmaschine
umlaufender Bauart zum gewichtsabhängigen Füllen von Behältern in Form von Flaschen, zusammen mit einer einem Behälterträger zugeordneten Wägevorrichtung 5, 5a, 5b, 5c;
Fig. 2 - 4 Darstellungen ähnlich der Figur 1 bei weiteren Ausführungsformen.
Die in der Figur 1 allgemein mit 1 bezeichnete Füllposition ist Teil einer Füllmaschine zum gewichtsabhängigen Füllen von Behältern 2 in Form von Flaschen mit einem flüssigen Füllgut. Die Behälter 2 sind bei dieser Ausführungsform während des Füllens mit einem Mündungsflansch 2.1 an einem Behälterträger 3 hängend gehalten. Die Füllposition 1 ist mit einer Vielzahl gleichartiger Füllpositionen am Umfang eines um eine vertikale Maschinenachse MA umlaufend antreibbaren Rotors 4 vorgesehen.
Für das gewichtabhängige Füllen der Behälter 2 weist jede Füllposition 1 eine eigenständige Wägevorrichtung 5, 5a, 5b, 5c auf, die bei der in der Figur 1
dargestellten Ausführungsform im Wesentlichen aus einem Tragelement 6 und zwei Messzellen 7 und 8 besteht. Das balkenartige Tragelement 6, welches mit seiner Längserstreckung radial oder im Wesentlichen radial zur Maschinenachse MA orientiert ist, ist an seiner radial außen liegenden Stirnseite fest mit dem Behälterträger 3 verbunden und dabei so starr bzw. biegesteif ausgeführt, dass es durch die Gewichtskraft FG der Behälter und des Füllgutes sowie auch durch die auf den jeweiligen Behälter 2 und das Füllgut bei umlaufendem Rotor 4 ausgeübten Zentrifugalkräfte FZ keine oder im Wesentliche keine Verformungen erfährt, die auf die von der Wägevorrichtung 5, 5a, 5b, 5c gelieferten Messwerte Einfluss haben könnten.
Über zwei Messzellen 7 und 8, die bezogen auf die Maschinenachse MA radial gegeneinander versetzt sind und sich jeweils im Bereich eines Endes des
Tragelementes 6 befinden, stützt sich das Tragelement 6 auf der Oberseite des Rotors 4 oder einer dortigen Grund- oder Tragplatte 4.1 ab, die Bestandteil der Wägevorrichtung 5, 5a, 5b, 5c ist oder sein kann. Jede Messzelle 7 und 8 bildet zwischen dem Tragelement 6 und dem Rotor 5 ein elastisches Element, welches zumindest in einer Ebene radial oder im Wesentlichen radial zur Maschinenachse MA bzw. in Richtung in dieser Ebene liegenden
Achsrichtungen elastisch verformbar ist. Jede Messzelle 7 und 8 weist wenigstens ein elektrisches Sensorelement, beispielsweise in Form eines
Dehnungsmessstreifens oder einer Dehnungsmessstreifenstruktur auf.
Die Messzellen 7 und 8 sind jeweils mit dem Tragelement 6 und dem Rotor 4 bzw. mit der Tragplatte 4.1 an Anschlussbereichen verbunden, die vorzugsweise in Richtung der Maschinenachse MA gegeneinander versetzt sind. Jede Messzelle 7 bzw. 8 bzw. deren elastisch verformbares Element wird daher bei radial zur
Maschinenachse MA wirkenden Kräften auf Scherung oder Biegung und bei parallel zur Maschinenachse MA orientierten Kräften auf Zug oder Druck beansprucht.
Jede Messzelle 7 und 8 liefert elektrische Messsignale, die von der
Positionsänderung des Tragelementes 6 relativ zu der Bezugsebene und damit von den Kräften und/oder Momenten abhängig sind, die im Bereich der jeweiligen Messzelle 7 bzw. 8 zwischen dem Tragelement 6 und dem Rotor 4 wirken.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Bezugsebene von der Oberseite des Rotors 4 oder der Tragplatte 4.1 gebildet. Bei Drehzahländerungen des Rotors 4 treten durch die beschleunigten oder verzögerten Massen Trägheitskräfte auf, welche senkrecht zu einer Ebene radial oder im Wesentlichen radial zur Maschinenachse MA wirken. Um schädliche, die Messergebnisse eventuell verfälschende Auswirkungen dieser Kräfte zu vermeiden, zumindest aber zu vermindern, sind die Messzellen 7 und 8, bzw. deren elastische Elemente in Wirkrichtung dieser Kräfte steif, d.h. mit einem erhöhten
Widerstandsmoment ausgebildet. In Wirkrichtung der Gewichtskraft des zu wiegenden Behälters und auch entgegen dieser Wirkrichtung sind die Messzellen 7 und 8, bzw. deren elastische Elemente weich, d.h. mit einem reduzierten Widerstandsmoment ausgebildet.
Durch entsprechende Auswertung der von den Messzellen 7 und 8 während des Füllens gelieferten, den reversiblen Positionsänderungen zwischen Tragelement 6 und Rotor 4 entsprechenden Messsignale, insbesondere auch unter Anwendung mathematisch-statistischen Methoden kann die Gewichtskraft FG und damit das Gewicht des jeweiligen Behälters 2 während des Füllens ständig gemessen und/oder überwacht werden und zwar in überraschender Weise mit hoher Genauigkeit und insbesondere ohne Beeinflussung der Messergebnisse durch die
Winkelgeschwindigkeit bzw. Drehzahl des Rotors, durch Änderungen oder
Schwankungen dieser Drehzahl, durch die sich während des Füllens verändernde Lage des Masseschwerpunkts des jeweiligen Behälters 2 und durch die auf die Behälter 2 und das Füllgut wirkenden Zentrifugalkräfte FZ. Mit den verarbeiteten Signalen der Messzellen 7 und 8 wird tatsächlich nur die Gewichtskraft FG und das Gewicht des jeweiligen Behälters 2 ermittelt. Durch die Verwendung von wenigstens zwei Messzellen 7 und 8 an jeder Füllposition 1 können diese vorgenannten
Störgrößen bei der Verarbeitung von Messsignale in optimaler Weise kompensiert werden.
Die Messsignale der Messzellen 7 und 8 werden für die Verarbeitung mit hoher Taktfrequenz an den Füllpositionen 1 bzw. an den dortigen Wägevorrichtungen 5 abgerufen, sodass nicht nur eine ständige Messung und/oder Überwachung des Gewichtes der Behälter 2 an sämtlichen Füllpositionen 1 gewährleistet ist, sondern durch die hohe Taktfrequenz auch Verfälschungen der Messergebnisse durch
Erschütterungen und Eigenschwingungen der Füllmaschine ausgeschlossen werden.
Die Figur 2 zeigt eine Füllposition 1 mit einer Wägevorrichtung 5a, die sich von der Wägevorrichtung 5 im Wesentlichen nur dadurch unterscheidet, dass die den
Messzellen 7 und 8 entsprechenden Messzellen 7a und 8a, die wiederum bezogen auf die Maschinenachse MA radial oder im Wesentlichen radial gegeneinander versetzt und voneinander beabstandet sind, an Anschlussbereichen mit dem
Tragelement 6 und dem Rotor 4 verbunden sind, die (Anschlussbereiche) radial zur Maschinenachse MA gegeneinander versetzt sind. Hierfür ist das Tragelement 6 im Bereich seiner Schmalseiten mit jeweils einem über die Tragelementunterseite wegstehenden Halteklotz 9 bzw. 10 versehen, dem ein entsprechender Halteklotz 11 bzw. 12 an dem Rotor 4 bzw. an der Tragplatte 4.1 zugeordnet ist, sodass die
Messzelle 7a zwischen der dem Behälterträger 3 abgewandten Seite des
Halteklotzes 9 und dem Halteklotz 10 und die Messzelle 8a zwischen der den
Behälterträger 3 abgewandten Seite des Halteklotzes 10 und im Halteklotz 12 angeordnet ist. Jede Messzelle 7a bzw. 8a bzw. deren elastisch verformbares
Element werden daher bei parallel zur Maschinenachse MA wirkenden Kräften auf Scherung oder Biegung und bei radial zur Maschinenachse MA orientierten Kräften auf Zug oder Druck beansprucht.
In Wirkrichtung parallel zur Maschinenachse wirkender Kräfte sind die Messzellen 7a und 8a, bzw. deren elastische Elemente weich, d.h. mit einem reduzierten
Widerstandsmoment ausgebildet.
Die Figur 3 zeigt die Füllposition 1 mit einer Wägevorrichtung 5b, die im
Wesentlichen der Wägevorrichtung 5a entspricht, wobei in der Figur 3 die elastisch reversibel verformbaren Elemente 13 und die als Dehnungsmessstreifen 14 ausgebildeten Sensoren der Messzellen 7b und 8b mehr im Detail wiedergegeben sind. Die verformbaren Elemente 13 sind jeweils von einem dauerelastisch, bzw. reversibel verformbaren Rohrstück gebildet, welches mit seiner Achse tangential zur Drehrichtung des Rotors 4 orientiert ist, d.h. in horizontaler oder im Wesentlichen in horizontaler Richtung sowie senkrecht zur Längserstreckung des Tragelementes 6, und welches bei der dargestellten Ausführungsform einen quadratischen Außen- und Innenquerschnitt aufweist. An den in Richtung der Maschinenachse gegeneinander versetzten oberen und unteren Querschnittsseiten ist jeweils mindestens ein
Dehnungsmessstreifen 14 vorgesehen. An den beiden anderen, parallel oder im Wesentlichen parallel zur Maschinenachse MA orientierten Querschnittsseiten ist das Element 13 mit den Halteklötzen 9 und 1 1 bzw. 10 und 12 verbunden.
Die Figur 4 zeigt die Füllposition 1 mit einer Wägevorrichtung 5c, die sich von der Wägevorrichtung 5 dadurch unterscheidet, dass anstelle der Messzellen 7 und 8 Messzellen 7c und 8c vorgesehen sind. Jede Messzelle 7c und 8c ist wiederum mit einem elastisch reversibel verformbaren Element 15 und mit einem Sensorelement 16 ausgebildet. Jedes Sensorelement 16 erfasst bei der Wägevorrichtung
5, 5a, 5b, 5c unmittelbar die während des Füllens jeweils auftretende
Positionsänderung zwischen dem Tragelement 6 und dem Rotor 4 bzw. der
Tragplatte 4.1 im Bereich der Messzelle 7c bzw. 8c und liefert von diesen
Positionsänderungen abhängige elektrische Messsignale. Die Sensorelemente 16 sind hierfür elektrische Entfernungsmesser, vorzugsweise opto-elektrische
Entfernungsmesser bzw. Laserentfernungsmesser, die dann vorzugsweise am Rotor 4 bzw. an der Tragplatte 4.1 dem Tragelement 6 gegenüberliegend und mit ihrer Messrichtung auf das Tragelement 6 gerichtet vorgesehen sind.
Es versteht sich, dass die Messsignale der Wägevorrichtungen 5a - 5c in gleicher Weise, wie dies für die Messsignale der Wägevorrichtung 5 beschrieben wurde, mit einer hohen Taktfrequenz abgerufen oder ausgelesen und mit einem geeigneten Programm unter Verwendung von geeigneten mathematisch-statistischen Methoden verarbeitet werden, wobei wiederum durch die Verwendung von wenigstens zwei Messzellen 7a - 7c und 8a - 8c bei jeder Wägevorrichtung 5a - 5c störende
Einflüsse auf das jeweilige Messergebnis durch die Drehgeschwindigkeit oder durch Änderungen bzw. Schwankungen der Drehgeschwindigkeit des Rotors 4, durch die Verlagerung des Schwerpunktes des jeweiligen Behälters 2 während des Füllens sowie durch Zentrifugalkräfte FZ vollständig kompensiert werden.
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird. So wurde vorstehend davon ausgegangen, dass die Wägevorrichtungen 5, 5a, 5b, 5c am Rotor einer Füllmaschine angeordnet werden, wobei für jede Füllposition eine eigenständige Wägevorrichtung 5, 5a, 5b, 5c vorgesehen ist.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es allerdings ebenfalls vorgesehen, mehrere erfindungsgemäße Wägevorrichtungen 5, 5a, 5b, 5c an einem Rotor, welcher nicht der Rotor einer Füllmaschine ist, an zuordnen. Bei diesem Rotor kann es sich beispielsweise um den Rotor einer separaten Wägevorrichtung 5, 5a, 5b, 5c handeln, welche nach der Füllmaschine vorgesehen ist und dazu dient, das Gewicht der, von der Füllmaschine übernommenen, bereits vollständig gefüllten Behälter zu bestimmen.
Dabei ist es leicht möglich, das ermittelte Gewicht eines Behälters - und somit auch die Menge des diesem Behälter zugeführten Füllgutes genau dem Füllventil zuzuordnen, mit welchem dieser Behälter befüllt wurde.
Die Steuerung der einzelnen Füllventile erfolgt dann letztlich in Abhängigkeit der Messergebnisse der einzelnen Wägevorrichtungen 5, 5a, 5b, 5c der separaten Wägevorrichtung 5, 5a, 5b, 5c.
Der Vorteil dieser Vorgehensweise liegt darin, dass die Zahl der erfindungsgemäßen Wägevorrichtungen 5, 5a, 5b, 5c vermindert werden kann, wodurch sich eine erhebliche Kosteneinsparung ergibt.
Eine derartige separate Wägevorrichtung 5, 5a, 5b, 5c ist Gegenstand des
Anspruches 2.
Bezugszeichenliste
1 Füllposition
2 Behälter
2.1 Mündungsflansch
3 Behälterträger
4 Rotor
4.1 Grund- oder Tragplatte
5, 5a - 5c Wägevorrichtung
6 Tragelement
7, 7a - 7c Messzelle
8, 8a - 8c Messzelle
9 - 12 Halteklotz
13 elastisches Element
14 Sensorelement oder Dehnungsmessstreifen
15 elastisches Element
16 Sensorelement oder elektrischer Entfernungsmesser
MA Maschinenachse
FG Gewichtskraft
FZ Zentrifugalkraft

Claims

Patentansprüche
Wägevorrichtung (5, 5a, 5b, 5c) einer Füllmaschine zum gewichtsabhängigen Füllen von Behältern (2) mit mehreren, an einem um wenigstens eine
Maschinenachse (MA) umlaufend antreibbaren Rotor (4) vorgesehenen
Füllpositionen (1), mit einem Behälterträger (3) zum Halten des jeweiligen Behälters (2) während des Füllens sowie mit einer wirkungsmäßig zwischen dem Behälterträger (3) und dem Rotor (4) oder einer Grund- oder Tragplatte (4.1) angeordnete elektrische Messanordnung zur Ermittlung des Gewichtes des jeweiligen Behälters (2) und zur Erzeugung von elektrischen Messsignalen in Abhängigkeit von einer dem Gewicht des jeweiligen Behälters (2)
entsprechenden reversiblen Positionsänderung zwischen wenigstens einem den jeweiligen Behälterträger (3) aufweisenden oder mit diesem verbundenen Tragelement (6) der Wägevorrichtung (5, 5a, 5b, 5c) und wenigstens einer Bezugsposition oder Bezugsebene, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Messanordnung für die Messung der Positionsänderung des starren Tragelementes (6) an wenigstens zwei Messpositionen ausgebildet ist, von denen eine erste Messposition einen kleinen radialen Abstand von der wenigstens einen Maschinenachse (MA) aufweist als wenigstens eine zweite Messposition.
Wägevorrichtung (5, 5a, 5b, 5c) zur Ermittlung des Gewichtes von zuvor befüllten Behältern (2) mit mehreren, an einem um wenigstens eine Maschinenachse (MA) umlaufend antreibbaren Rotor (4) vorgesehenen Positionen zum Halten des jeweiligen Behälters (2), sowie mit einer wirkungsmäßig zwischen dem Behälterträger (3) und dem Rotor (4) oder einer Grund- oder Tragplatte (4.1) angeordnete elektrische Messanordnung zur Ermittlung des Gewichtes des jeweiligen Behälters (2) und zur Erzeugung von elektrischen Messsignalen in Abhängigkeit von einer dem Gewicht des jeweiligen Behälters (2)
entsprechenden reversiblen Positionsänderung zwischen wenigstens einem den jeweiligen Behälterträger (3) aufweisenden oder mit diesem verbundenen Tragelement (6) der Wägevorrichtung (5,5a, 5b, 5c) und wenigstens einer Bezugsposition oder Bezugsebene, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Messanordnung für die Messung der Positionsänderung des starren Tragelementes (6) an wenigstens zwei Messpositionen ausgebildet ist, von denen eine erste Messposition einen kleinen radialen Abstand von der wenigstens einen Maschinenachse (MA) aufweist als wenigstens eine zweite Messposition.
Wägevorrichtung (5,5a,5b,5c) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die elektrische Messanordnung für die Messung der Positionsänderung des starren Tragelementes (6) radial und/oder axial bezogen auf die wenigstens eine Maschinenachse (MA) ausgebildet ist.
Wägevorrichtung (5,5a,5b,5c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Messanordnung von wenigstens zwei Messzellen (7, 8; 7a - 7c, 8a - 8c) gebildet ist, dass der Behälterträger (3) und/oder das Tragelement (6) an den wenigstens zwei Messpositionen über jeweils wenigstens eine Messzelle (7, 8; 7a - 7c; 8a - 8c) gegenüber der jeweiligen Bezugsposition oder Bezugsebene gelagert ist, und dass jede Messzelle (7, 8; 7a - 7c, 8a - 8c) wenigstens ein Sensorelement (14, 16), welches die Positionsänderung des Tragelementes (6) erfasst, sowie
wenigstens ein eine Rückstellkraft erzeugendes und zur Lagerung des
Tragelementes (6) gegenüber der Bezugsposition oder Bezugsebene
dienendes, elastisches Element (13, 15) aufweist.
Wägevorrichtung (5, 5a, 5b, 5c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine elastische Element zumindest einer Messzelle (7, 7a - 7c; 8, 8a - 8c) zumindest in Achsrichtungen elastisch verformbar ist, die in einer Ebene radial oder im Wesentlichen radial zur Maschinenachse (MA) angeordnet sind.
Wägevorrichtung (5, 5a, 5b, 5c) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine elastische Element (13, 15) wenigstens einer Messzelle (7, 7a - 7c; 8, 8a - 8c) in einer Achsrichtung, die senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zu der radial oder im Wesentlichen radial zur Maschinenachse orientierten Ebene orientiert ist, starr oder im Wesentlichen starr ausgebildet ist oder ein Widerstandsmoment aufweist, welches deutlich größer ist als das Widerstandsmoment in Achsrichtungen in der genannten Ebene.
7. Wägevorrichtung (5,5a,5b,5c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugspositionen oder Bezugsebenen jeweils an einer dem Tragelement (6) zugewandten Seite, vorzugsweise an einer dem Tragelement zugewandten Oberseite des Rotors (4) oder der
Grundplatte (4.1) gebildet sind.
8. Wägevorrichtung (5,5a,5b,5c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Messzelle (7a, 7b; 8a, 8b) so angeordnet ist, dass das wenigstens eine elastische Element (13, 15) dieser Messzelle (7a, 7b; 8a, 8b) durch in Achsrichtung der Maschinenachse (MA) wirkende Kräfte auf Druck oder Zug und durch radial zur Maschinenachse wirkende Kräfte auf Biegung oder Scherung beansprucht wird oder durch in Achsrichtung der Maschinenachse (M) wirkende Kräfte auf Biegung oder Scherung und durch radial zur Maschinenachse wirkende Kräfte auf Druck oder Zug beansprucht wird.
9. Wägevorrichtung (5,5a, 5b, 5c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Messzellen (7, 8; 7a - 7c, 8a - 8c) zwischen einer senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht oder parallel oder im Wesentlichen parallel zu der wenigstens einen Maschinenachse (M) orientierten Seite des Tragelementes (6) und der jeweiligen, ebenfalls senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht oder parallel oder im Wesentlichen parallel zu der wenigstens einen Maschinenachse (MA) orientierten Bezugsebene angeordnet sind.
10. Wägevorrichtung (5, 5a, 5b, 5c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige wenigstens eine Sensorelement ein die reversible Verformung des elastischen Elementes (13) erfassendes Sensorelement ist.
11. Füllmaschine zum gewichtsabhängigen Füllen von Behältern (2) mit mehreren an einem um wenigstens eine Maschinenachse (MA) umlaufend antreibbaren Rotor (4) vorgesehenen Füllpositionen (1) mit jeweils wenigstens einer Wägevorrichtung (5, 5a, 5b, 5c), dadurch gekennzeichnet, dass die
Wägevorrichtungen (5, 5a, 5b, 5c) entsprechend einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet sind.
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