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技術 容器内へ充填製品を移し詰める充填機構及び方法

出願人 クロネスアーゲー
発明者 ヴォルフガンググルーバーステファンコーラーステファンポエシールジョセフドブリンガークリスティアンクエルジンガートーマスシューベック
出願日 2019年6月21日 (1年0ヶ月経過) 出願番号 2019-115424
公開日 2020年2月13日 (4ヶ月経過) 公開番号 2020-023356
状態 未査定
技術分野 瓶詰機;洗瓶ー密封ー一貫工程 基本的包装技術I(流動体の充填)
主要キーワード 作業空気 駆動ダイ 圧縮空気側 排気パネル 流動限界 排気導管内 制御空気 急速排気弁
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図面 (8)

課題

充填製品容器内へ移し詰めるため、改良された充填機構及びそれに応じた方法を提供する。

解決手段

充填製品を容器へ移し詰めるため、好ましくはソースビンへ移し詰めるための充填機構1に関するものであって、充填機構は充填製品流を調節するための弁と、弁の切替え位置を定めるための、操作流体を介して切替え可能な作業シリンダ20とを有しており、その場合に操作流体が圧力調整装置3を介して作業シリンダ20から導出可能である。

概要

背景

充填製品、たとえば飲料又は流動性食品、たとえばスープ又はソース、特にグリルソース又はケチャップを移し詰めるために、圧縮空気で操作される充填機構を有する回転充填器を使用することが、知られている。

充填機構を開閉するために、シングル作用する空気圧シリンダを設けることが知られており、空気圧シリンダは、たとえば圧縮空気で閉鎖し、かつばね力で開放するように、あるいはその逆に、形成されている。この種の充填機構においては、特に製品タンクと、たとえば遮断弁又は弁座内に固定の絞り孔を備えたメンブレン弁としても形成することができる、本来の充填弁との間の供給導管内に調整弁を設けることができ、その調整弁が適切な接続によって供給導管横断面を変化させて、充填弁が開放されている場合に適用に応じた急速充填又は低速充填を可能にする。メンブレン弁も同様に、充填パイプ出口を有する充填機構において、体積作業によって、したがって充填パイプ横断面又は充填パイプの前の製品導管内の横断面を部分的に増大させることによって、たとえばメンブレン弁を適切な方向へ切り替えることによって、残留製品と充填パイプの出口における滴を引き止め、あるいは充填パイプ内へ吸い戻すために、使用することができ、それが、充填すべき容器汚れの回避に関して充填の品質を高める。

空気圧シリンダは、通常、一定の作業空気圧においてそれぞれ常に同じ速度で開閉することができる。それぞれ充填すべき流動性の充填製品の流動学的特性に応じて、製品の粘性が低い場合に、切替えプロセスの間に充填製品の強すぎる加速を回避するために、たとえば前方閉鎖する弁における、遮断機構の低速の閉鎖と、たとえば製品導管内のメンブレン弁における、急速充填から低速充填への低速の切替えが、効果的であり得る。他方で、充填製品が高粘性である場合には、充填機構の出口における製品ビームキレを最適にするために、高速の(前方)閉鎖が効果的であり得る。したがって遮断弁又は他の、空気圧作業シリンダを介して駆動される、充填機構内の機能ユニット開放速度又は閉鎖速度を適用に従って適合させるために、通常、供給導管と排気導管内に固定の供給空気パネル及び/又は排気パネルが組み込まれて、それによって作業シリンダへの供給空気又は排気を絞って、開放速度又は閉鎖速度を適用事例固有に調節することができる。したがってたとえば、ほぼ同一の流動学的特性を有する充填すべき製品グループのために、充填機構内に個別の適用事例にとって充分な空気圧コンポーネント駆動ダイミクスが得られる。

上述した充填機構には、空気圧シリンダを制御するために固定の供給空気絞り又は排気絞りが設けられているので、充填機械上で著しく変化する流動学的特性を有する製品スペクトル、たとえば著しく異なる粘性を有する充填製品、固体の構成要素及び/又は粒子を有する充填製品とそれをもたない充填製品、ニュートン流体非ニュートン流体、糸を引く充填製品及び/又は流動学的流動限界を有する充填製品を充填する場合に、それぞれを適合させるための装備替えの手間が増大する結果となる。特にある製品グループから他の製品グループへ装備替えするために、供給空気パネル及び/又は排気パネルを交換しなければならない。

低粘性の充填製品においては、たとえば急速充填から低速充填へ切り替えるための空気圧シリンダの急速な閉鎖及び遮断弁の円錐の急速すぎる閉鎖は、マイナスに作用する。閉鎖衝撃によって、低粘性の充填製品が強く加速され、それによって遮断弁の出口において充填ビーム振動がもたらされることがある。遮断弁の前方閉鎖する弁円錐は、充填ビームの本来の流出速度を超えて充填製品を加速するので、ビームがせき止められて、肥厚し、あるいは同様に振動する。充填すべき容器の、大体において狭い開口横断面において、この現象によって、充填ビームがもはや正しく容器開口部内へ命中できず、起こりうる結果として製品損失容器外側と口もしくはねじの汚れ、著しい泡立ち又は容器からの泡のこぼれ及び容器からの製品噴出がもたらされる。

それに対して、付着し、あるいは糸を引く傾向があり、あるいは流動学的な流動限界を有する高粘性の充填製品においては、遮断弁の急速な閉鎖速度がポジティブに作用する。それに対して閉鎖速度が低すぎる場合には、閉鎖する際に充填製品が遮断弁の流出口に付着したままとなり、盛り上がり、管理されずに滴り、したがって充填すべき容器の重要な箇所を汚し、あるいは糸を引き、その糸も同様に容器を汚してしまう。流動学的な流動限界を有する充填製品は、フリービーム充填する場合に、さらに、充填の最後に著しく加速して、それによって充填ビームが完全に充填液面内へ潜るようにしなければならない。というのはそうでないと充填物表面上に製品円錐が形成されることになり、それが、場合によっては容器開口部を越えて張り出し、したがって容器開口部と栓を汚してしまうからである。

空気圧作業シリンダによって操作される機能ユニット、たとえば滴を抑えるための充填パイプ流出口を備えた充填機構内のメンブレン弁を使用する場合に、メンブレン弁によってあらわされる横断面と体積の急すぎる増大によってさらに、抑えている充填製品が余りに急激に吸い込まれてしまい、それに基づいて空気を吸い込む危険が生じる。しかし空気が吸い込まれた場合には、充填パイプがアイドリングすることがあり、それによって、容器が過充填され、あるいは滴る製品によって汚れる場合に、ネガティブな効果が生じる。充填パイプの横断面との組み合わせにおいて、それぞれ充填すべき媒体の流動学的特性に応じて、使用される空気式の機能ユニットの切替え速度の適合が、重要である。

幅広い製品スペクトルを移し詰める場合に、充填機構の遮断弁のための供給空気絞り又は排気絞りと、他の使用される空気式の機能ユニットとの妥協設計は実現がきわめて困難である。大体においてそこからは、著しく異なる充填製品について、製品の各々についての移し詰めが著しく悪化する。多様な製品スペクトルを最適に移し詰めることができるようにするために、既存の充填機構及び駆動技術においては、様々な流動学的特性を有する充填製品について、弁又は空気式の機能ユニットのそれぞれ最適な駆動ダイナミクスを示すためには、供給空気絞り又は排気絞りを時間と作業の手間をかけて交換するしかない。

概要

充填製品を容器内へ移し詰めるため、改良された充填機構及びそれに応じた方法を提供する。充填製品を容器へ移し詰めるため、好ましくはソースをビンへ移し詰めるための充填機構1に関するものであって、充填機構は充填製品流を調節するための弁と、弁の切替え位置を定めるための、操作流体を介して切替え可能な作業シリンダ20とを有しており、その場合に操作流体が圧力調整装置3を介して作業シリンダ20から導出可能である。

目的

本発明の課題は、充填製品を容器内へ移し詰めるため、好ましくはソースをビンへ移し詰めるための、改良された充填機構及びそれに応じた方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

充填製品容器内へ移し詰める、好ましくはソースビン内へ移し詰めるための充填機構(1)であって、充填製品流を調節する弁(2)と、前記弁(2)の切替え位置を定めるために、操作流体を介して切替え可能な作業シリンダ(20)とを有する、充填機構において、圧力調整装置(3)が設けられており、前記圧力調整装置を介して前記操作流体が調整されて前記作業シリンダ(20)から導出可能である、ことを特徴とする充填機構。

請求項2

前記弁(2)の切替え速度、好ましくは開放速度及び/又は閉鎖速度が、前記圧力調整装置(3)によって個別に開ループ制御可能/閉ループ制御可能である、ことを特徴とする請求項1に記載の充填機構(1)。

請求項3

前記作業シリンダ(20)へ供給される操作流体の供給が、絞らずに行われる、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の充填機構(1)。

請求項4

前記圧力調整装置(3)が調整弁、好ましくは比例調整弁(31)を有している、ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の充填機構(1)。

請求項5

前記圧力調整装置(3)が、操作流体を一時貯蔵するためのバッファ貯蔵器(32)を有し、その場合に前記バッファ貯蔵器(32)が好ましくは前記作業シリンダ(20)と前記調整弁の間に配置されている、ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の充填機構(1)。

請求項6

前記作業シリンダ(20)が空気圧シリンダとして形成されており、その場合に前記操作流体が好ましくは圧縮空気である、ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の充填機構(1)。

請求項7

前記作業シリンダ(20)が、シングル作用する作業シリンダ(20)、好ましくはシングル作用する空気圧シリンダである、ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の充填機構(1)。

請求項8

前記作業シリンダ(20)がダブル作用する作業シリンダ(20)、好ましくはダブル作用する空気圧シリンダである、ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の充填機構(1)。

請求項9

前記ダブル作用する作業シリンダ(20)が2つの接続端を有し、その場合に前記接続端の各々が、圧力調整装置(3)を有する別々の排出ガイド接続可能であり、又は前記2つの接続端が、好ましくは弁、特に好ましくは5/2ルート弁(6)を介して、交互に、前記圧力調整装置(3)を有する共通の排出ガイドと接続可能である、ことを特徴とする請求項8に記載の充填機構(1)。

請求項10

前記弁(2)が、前記充填機構(1)からの充填製品流を調達し、かつ中断するための充填弁として形成されており、又は、前記弁(2)が、メンブレン弁もしくは前記充填機構(1)の充填製品導管の通過横断面を調節するための絞り弁として形成されている、ことを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の充填機構(1)。

請求項11

充填製品を容器内へ移し詰めるための充填機構(1)を開ループ制御/閉ループ制御する方法であって、以下のステップ:−弁(2)の第1の切替え位置に達するために、前記充填機構(1)の前記弁(2)の作業シリンダ(20)の第1のチャンバ(23)に、操作流体を供給するステップと、−前記弁(2)の第2の切替え位置に達するために、圧力調整装置(3)を介して前記操作流体を導出するステップ、を有する、方法。

請求項12

前記弁(2)の切替え速度が、前記圧力調整装置(3)による圧力の調節によって個々に開ループ制御/閉ループ制御される、ことを特徴とする請求項11に記載の方法。

技術分野

0001

本発明は、容器内へ充填製品を移し詰める、好ましくはビン内へソースを移し詰める充填機構及びそれに応じた方法に関する。

背景技術

0002

充填製品、たとえば飲料又は流動性食品、たとえばスープ又はソース、特にグリルソース又はケチャップを移し詰めるために、圧縮空気で操作される充填機構を有する回転充填器を使用することが、知られている。

0003

充填機構を開閉するために、シングル作用する空気圧シリンダを設けることが知られており、空気圧シリンダは、たとえば圧縮空気で閉鎖し、かつばね力で開放するように、あるいはその逆に、形成されている。この種の充填機構においては、特に製品タンクと、たとえば遮断弁又は弁座内に固定の絞り孔を備えたメンブレン弁としても形成することができる、本来の充填弁との間の供給導管内に調整弁を設けることができ、その調整弁が適切な接続によって供給導管横断面を変化させて、充填弁が開放されている場合に適用に応じた急速充填又は低速充填を可能にする。メンブレン弁も同様に、充填パイプ出口を有する充填機構において、体積作業によって、したがって充填パイプ横断面又は充填パイプの前の製品導管内の横断面を部分的に増大させることによって、たとえばメンブレン弁を適切な方向へ切り替えることによって、残留製品と充填パイプの出口における滴を引き止め、あるいは充填パイプ内へ吸い戻すために、使用することができ、それが、充填すべき容器の汚れの回避に関して充填の品質を高める。

0004

空気圧シリンダは、通常、一定の作業空気圧においてそれぞれ常に同じ速度で開閉することができる。それぞれ充填すべき流動性の充填製品の流動学的特性に応じて、製品の粘性が低い場合に、切替えプロセスの間に充填製品の強すぎる加速を回避するために、たとえば前方閉鎖する弁における、遮断機構の低速の閉鎖と、たとえば製品導管内のメンブレン弁における、急速充填から低速充填への低速の切替えが、効果的であり得る。他方で、充填製品が高粘性である場合には、充填機構の出口における製品ビームキレを最適にするために、高速の(前方)閉鎖が効果的であり得る。したがって遮断弁又は他の、空気圧作業シリンダを介して駆動される、充填機構内の機能ユニット開放速度又は閉鎖速度を適用に従って適合させるために、通常、供給導管と排気導管内に固定の供給空気パネル及び/又は排気パネルが組み込まれて、それによって作業シリンダへの供給空気又は排気を絞って、開放速度又は閉鎖速度を適用事例固有に調節することができる。したがってたとえば、ほぼ同一の流動学的特性を有する充填すべき製品グループのために、充填機構内に個別の適用事例にとって充分な空気圧コンポーネント駆動ダイミクスが得られる。

0005

上述した充填機構には、空気圧シリンダを制御するために固定の供給空気絞り又は排気絞りが設けられているので、充填機械上で著しく変化する流動学的特性を有する製品スペクトル、たとえば著しく異なる粘性を有する充填製品、固体の構成要素及び/又は粒子を有する充填製品とそれをもたない充填製品、ニュートン流体非ニュートン流体、糸を引く充填製品及び/又は流動学的流動限界を有する充填製品を充填する場合に、それぞれを適合させるための装備替えの手間が増大する結果となる。特にある製品グループから他の製品グループへ装備替えするために、供給空気パネル及び/又は排気パネルを交換しなければならない。

0006

低粘性の充填製品においては、たとえば急速充填から低速充填へ切り替えるための空気圧シリンダの急速な閉鎖及び遮断弁の円錐の急速すぎる閉鎖は、マイナスに作用する。閉鎖衝撃によって、低粘性の充填製品が強く加速され、それによって遮断弁の出口において充填ビーム振動がもたらされることがある。遮断弁の前方閉鎖する弁円錐は、充填ビームの本来の流出速度を超えて充填製品を加速するので、ビームがせき止められて、肥厚し、あるいは同様に振動する。充填すべき容器の、大体において狭い開口横断面において、この現象によって、充填ビームがもはや正しく容器開口部内へ命中できず、起こりうる結果として製品損失容器外側と口もしくはねじの汚れ、著しい泡立ち又は容器からの泡のこぼれ及び容器からの製品噴出がもたらされる。

0007

それに対して、付着し、あるいは糸を引く傾向があり、あるいは流動学的な流動限界を有する高粘性の充填製品においては、遮断弁の急速な閉鎖速度がポジティブに作用する。それに対して閉鎖速度が低すぎる場合には、閉鎖する際に充填製品が遮断弁の流出口に付着したままとなり、盛り上がり、管理されずに滴り、したがって充填すべき容器の重要な箇所を汚し、あるいは糸を引き、その糸も同様に容器を汚してしまう。流動学的な流動限界を有する充填製品は、フリービーム充填する場合に、さらに、充填の最後に著しく加速して、それによって充填ビームが完全に充填液面内へ潜るようにしなければならない。というのはそうでないと充填物表面上に製品円錐が形成されることになり、それが、場合によっては容器開口部を越えて張り出し、したがって容器開口部と栓を汚してしまうからである。

0008

空気圧作業シリンダによって操作される機能ユニット、たとえば滴を抑えるための充填パイプ流出口を備えた充填機構内のメンブレン弁を使用する場合に、メンブレン弁によってあらわされる横断面と体積の急すぎる増大によってさらに、抑えている充填製品が余りに急激に吸い込まれてしまい、それに基づいて空気を吸い込む危険が生じる。しかし空気が吸い込まれた場合には、充填パイプがアイドリングすることがあり、それによって、容器が過充填され、あるいは滴る製品によって汚れる場合に、ネガティブな効果が生じる。充填パイプの横断面との組み合わせにおいて、それぞれ充填すべき媒体の流動学的特性に応じて、使用される空気式の機能ユニットの切替え速度の適合が、重要である。

0009

幅広い製品スペクトルを移し詰める場合に、充填機構の遮断弁のための供給空気絞り又は排気絞りと、他の使用される空気式の機能ユニットとの妥協設計は実現がきわめて困難である。大体においてそこからは、著しく異なる充填製品について、製品の各々についての移し詰めが著しく悪化する。多様な製品スペクトルを最適に移し詰めることができるようにするために、既存の充填機構及び駆動技術においては、様々な流動学的特性を有する充填製品について、弁又は空気式の機能ユニットのそれぞれ最適な駆動ダイナミクスを示すためには、供給空気絞り又は排気絞りを時間と作業の手間をかけて交換するしかない。

発明が解決しようとする課題

0010

この従来技術から出発して、本発明の課題は、充填製品を容器内へ移し詰めるため、好ましくはソースをビンへ移し詰めるための、改良された充填機構及びそれに応じた方法を提供することである。

課題を解決するための手段

0011

この課題は、充填製品を容器内へ移し詰める、好ましくはソースをビンへ移し詰める、請求項1の特徴を有する充填機構によって解決される。好ましい展開が、下位請求項、この明細書及び添付の図面から明らかにされる。

0012

それによれば、充填製品流を調節するための弁と、弁の切替え位置を定めるための、操作流体を介して切替え可能な作業シリンダとを有する、充填製品を容器内へ移し詰める、好ましくはソースをビンへ移し詰める、充填機構が提案される。本発明によれば、圧力調整装置が設けられており、それを介して操作流体が調整されて作業シリンダから導出可能である。

0013

操作流体が圧力調整装置を介して調整されて作業シリンダから導出可能であることによって、種々の充填製品を同一の充填機構によって移し詰めることができ、その場合に充填製品は著しく異なる流動学的特性を有することができ、たとえば著しく異なる粘性、固体成分及び/又は粒子の含有量、ニュートン流体と非ニュートン流体、糸を引く製品及び流動学的な流動限界を有する製品であることができ、その場合に充填機構において機械的変更を行う必要はなく、又はたとえばパネル又は弁円錐の交換の形式で、充填機構を装備替えする必要はない。

0014

言い換えると、弁の切替え速度、したがって開放速度と閉鎖速度は、機械的介入、たとえば排気絞りの交換なしで、それぞれの製品特性に適合させ、又は最適化することができる。それによって充填機械上で、種々の流動学的特性の充填製品を同一の充填機構を介してそれぞれの充填製品に適合されたパラメータによって移し詰めることが可能である。好ましくは低粘性の充填製品は、弁の低速の閉鎖速度により、かつ/又は高粘性の充填製品はより高速の閉鎖速度によって移し詰められる。

0015

好ましくは弁の切替え速度、好ましくは開放速度及び/又は閉鎖速度は、圧力調整装置によって個別に開ループ制御閉ループ制御可能である。

0016

弁の切替え速度は、圧力調整装置内のしかるべきカウンター圧力調節を用いて定めることができ、それに応じて適合させることができる。圧力調整装置内のカウンター圧力の調節が高くなるほど、もたらされる切替え速度は、それだけ低速になる。

0017

操作流体というのは、ここでは、作業シリンダのピストンを操作するために、作業シリンダの内部空間を2つのチャンバに分割するピストンに関して作業シリンダの少なくとも一方の側で作業シリンダへ供給され、それによってピストンに作用する流体である。好ましくは作業流体は、ガス状、特に好ましくはガス混合気、圧縮空気であり、あるいは液状、特に好ましくは流体圧液、好ましくは油圧オイルである。

0018

好ましい他の実施形態において、圧力調整装置内の圧力は、切替え位置に関して、又は作業シリンダのピストンの位置に関して、可変であって、したがって適合可能又は調節可能である。すなわち切替え速度は、作業シリンダ内のピストンのルートに沿って調節することができる。特に作業シリンダがシングル作用するように形成されており、かつ作業シリンダの、圧縮空気側とは逆のチャンバがばね付勢されている場合に、圧力調整装置によって圧力側の圧力を変化させることにより、ピストンに作用するばね力補償することができ、そのピストンに作用するばね力は、作業シリンダ内でピストンの距離が増大するにつれてばねの圧縮が小さくなることにより減少する。

0019

他の好ましい実施形態によれば、作業シリンダへ供給される操作流体の供給は絞らずに行われる。それによって、操作流体を搬出する場合に速度開ループ制御及び/又は閉ループ制御は圧力調整装置のみを介して行われる。したがってこのように形成された充填機構は、簡単で、同時に頑な構造を有している。

0020

圧力の調整は、圧力調整装置が他の好ましい実施形態に基づいて調整弁、好ましくは比例調整弁を有していると、特に正確に行うことができる。

0021

圧力調整装置による圧力調整支援するために、圧力調整装置は操作流体を一時貯蔵するためのバッファ貯蔵器を有することができ、その場合にバッファ貯蔵器は好ましくは作業シリンダと調整弁との間に配置されている。

0022

他の好ましい実施形態においては、圧力調整装置はオア弁又はシャトル弁を有することができる。それによって、作業シリンダに圧力が供給される場合に流れてくる操作流体を圧力調整装置の、操作流体の導出の際に操作流体の残留圧力を調整する部分を通過するように案内することが、可能である。したがって操作流体を供給するために、専用の通路を提供することができる。操作流体を導出する場合に、他の通路を提供することができ、それを介して導出する際の残留圧力が調整可能である。その場合に2つの通路は、オア弁を介して交互に作業シリンダ又は作業シリンダの一方の側への接続導管と接続することができる。特に好ましい実施形態によれば、作業シリンダは空気圧シリンダとして形成されており、その場合に操作流体は好ましくは圧縮空気である。それによってこの充填機構は、通常圧縮空気によって駆動される、普及した移し詰め設備内で使用することができ、移し詰め設備における大きな変更は不要である。

0023

充填機構の特に簡単な構造は、作業シリンダが他の好ましい実施形態に基づいてシングル作用する作業シリンダ、好ましくはシングル作用する空気圧シリンダである場合に、得ることができる。好ましくは作業シリンダは、圧縮空気閉鎖し、ばね力開放するように、あるいは圧縮空気開放し、かつばね力閉鎖するように形成されている。

0024

作業シリンダがダブル作用する作業シリンダとして、好ましくはダブル作用する空気圧シリンダとして、形成されている場合に、圧力調整装置が作業シリンダの2つのチャンバへ影響を与えるようにすることが、可能である。言い換えると、少なくとも1つの圧力調整装置が作業シリンダと次のように、すなわち圧力調整装置がそれぞれシリンダの2つのチャンバの1つと、そのチャンバから操作流体、好ましくは圧縮空気が導出されるべきであり、あるいは導出される場合に、接続されるように、接続することができる。それによって両側で交互に排気−圧縮空気調整を行うことができるので、2つの切替え方向において切替え速度を個別に調節することができる。準備されるカウンター圧力は、2つの切替え方向について異なることができ、それが様々な切替え速度においてもたらされる。それぞれ他方のチャンバへの、したがってそのときには圧力調整装置と接続されておらず、かつそのチャンバ上で作業シリンダに、圧力調整装置によって定められた圧力よりも高い圧力を受ける操作流体が供給されるチャンバへの、供給は、それぞれ絞らずに行うことができる。したがって供給側にも絞りパネルを設ける必要はない。

0025

特に頑丈かつ簡単に接続される充填機構は、ダブル作用する作業シリンダが2つの接続端を有し、その場合に接続端の各々が、圧力調整装置を有する別々の排出ガイド接続可能であり、あるいは2つの接続端が、好ましくは弁、特に好ましくは5−2ルート弁を介して交互に、圧力調整装置を有する共通の排出ガイドと接続可能であることによって、実現することができる。

0026

他の好ましい実施形態によれば、弁は、充填機構からの充填製品流を準備し、かつ中断するように形成されている。それによって充填製品は、充填機構から充填すべき容器へ提供し、開ループ制御/閉ループ制御し、かつ中断することができる。

0027

他の好ましい実施形態によれば、弁はメンブレン弁あるいは充填機構の充填製品導管の通過横断面を調節するための絞り弁として、形成されている。それによって充填機構内の充填製品の体積流を開ループ制御/閉ループ制御することができる。

0028

他の好ましい実施形態によれば、圧力調整装置によって調節された残留圧力は作業シリンダ内のピストンの位置に関してその長手軸に沿って変化するので、たとえば終端切替え位置の近傍においては圧力供給側と、圧力調整装置を介して操作流体が導出される側との間の圧力差は小さく、これらの終端位置の間では、より高い圧力差が生じ、したがってピストンはより急速に移動する。このようにして、たとえば終端位置のためのある種の「当接緩衝」を提供することもできる。

0029

上で設定された課題は、さらに、請求項11の特徴を有する容器内へ充填製品を移し詰める充填機構を開ループ制御/閉ループ制御する方法によって解決される。方法の好ましい展開が、この明細書、下位請求項及び図面から明らかにされる。

0030

それによれば、充填製品を容器内へ移し詰める充填機構を開ループ制御/閉ループ制御する方法が提案され、その方法は、弁の第1の切替え位置に達するために充填機構の弁の作業シリンダの第1のチャンバに操作流体を供給するステップと、弁の第2の切替え位置に達するために、圧力調整装置を介して操作流体を導出するステップとを有している。

0031

好ましくは、弁の切替え速度は、圧力調整装置による圧力の調節によって個々に開ループ制御/閉ループ制御することができる。

0032

この方法によって、充填機構に関して説明した利点と作用が同様に得られる。

0033

本発明の好ましい他の実施形態を、以下の図面の説明によって詳細に説明する。

図面の簡単な説明

0034

充填機構の作業シリンダと共に弁を図式的に示している。
第1の実施形態に基づく充填機構の回路図を図式的に示している。
第2の実施形態に基づく充填機構の回路図を図式的に示している。
第3の実施形態に基づく充填機構の回路図を図式的に示している。
第4の実施形態に基づく充填機構の回路図を図式的に示している。
第5の実施形態に基づく充填機構の回路図を図式的に示している。
第6の実施形態に基づく充填機構の回路図を図式的に示している。

実施例

0035

以下、図を用いて好ましい実施例を説明する。その場合に様々な図において同一、同様あるいは等しく作用する部材には、同一の参照符号が設けられており、冗長性を回避するために、これらの部材の説明は繰り返さない。

0036

図1には、容器内へ流入する充填製品の充填製品流を調節するための弁2を備えた、容器内へ充填製品を移し詰めるため、好ましくはビン内へソースを移し詰めるための充填機構1が、図式的に示されている。

0037

充填機構1は作業シリンダ20を有しており、その作業シリンダによって弁2を切り替えることができる。作業シリンダ20は、ここでは圧縮空気の形式の、操作流体を介して切替え可能である。そのために作業シリンダ20は、ピストン21を有しており、そのピストンが作業シリンダ20の内部空間を第1のチャンバ23と第2のチャンバ24に分割する。作業シリンダ20は、ここではダブル作用する空気圧シリンダとして形成されている。代替的に、作業シリンダ20はシングル作用するように、かつ/又はシングル作用もしくはダブル作用する流体圧シリンダとして、形成することができる。

0038

弁2は、ここでは、遮断−フリービーム弁として形成されている。代替的に、弁2は、他の形状を有することもでき、たとえばメンブレン弁又は充填製品流を絞るための絞り弁として形成することもできる。

0039

弁2の切替え位置は、作業シリンダ20の切替え位置を介して設定可能である。そのためにピストン21がピストンロッド22を介して弁2の弁円錐25と結合されており、その弁円錐はピストン21の移動を介して弁2の長手方向に移動可能である。弁2の閉鎖された位置において、弁円錐25が弁座26と接触する。開放するためには、弁円錐25がピストン21の移動によって弁座26から持ち上げられるので、弁円錐25と弁座26の間にそれに応じた通過横断面又は環状間隙が生じ、それを通して充填製品が流れることができる。弁円錐25が弁座26内へ沈み込むことにより、かつそれから持ち上がることによって、それに応じて充填製品流を制御することができる。

0040

図2は、第1の実施形態に基づく充填機構1の回路図を図式的に示している。充填機構は、図1に示す作業シリンダ20を備えた弁2を有している。

0041

ダブル作用する作業シリンダ20の2つのチャンバ23、24には、それぞれ3/2ルート弁5を介して圧縮空気供給4から圧縮空気が供給される。そのために圧縮空気供給4が2つの3/2ルート弁5に並列分岐している。その場合に3/2ルート弁5の一方は、接続導管27を介して作業シリンダ20の第1のチャンバ23へ通じている。2つの3/2ルート弁5の他方は、接続導管28内のオア弁30を介してダブル作用する作業シリンダ20の第2のチャンバ24へ通じている。

0042

ここではオア弁30は、ノーマルなオア弁に基づく急速排気弁の形式で形成されており、そのオア弁は周囲へ排気するための排気機能と組み合わされている。

0043

オア弁30を介して接続導管28は、さらに圧力調整装置3と接続されている。これは、バッファ32と比例調整弁31を有している。圧力調整装置3は、圧力調整装置3による(カウンター)圧力の調節によって弁2の切替え速度、ここでは閉鎖速度、が個々に開ループ制御/閉ループ制御できるようにして、操作流体が作業シリンダ20から導出可能であるように、形成されている。

0044

図2には、切替え弁5が次のように切り替えられること、すなわち第2のチャンバ24へ、たとえば6barの圧力を有する圧縮空気が供給され、第1のチャンバ23は排気7を介して周囲と直接接続されているので、したがって第2のチャンバ23から空気が実質的に絞られずに吹き出されることが、示されている。ピストン21は、第1のチャンバ23の方向の第1の側に位置し、したがって弁2は、ここでは弁2の閉鎖された位置に相当する、第1の切替え位置にある。

0045

作業シリンダ20とそれに伴って弁2も、他の切替え位置へ移動させるために、切替え弁5がそれぞれ他の切替え位置へ移動されるので、第1のチャンバ23には絞られずに圧縮空気が、たとえばここでも6barの圧力で供給され、第2のチャンバ24は圧力調整装置3のオア弁30を介してバッファ32及びそれに直列に連続する比例調整弁31と接続されている。

0046

供給導管28内の、そしてそれに伴って第2のチャンバ24内の圧力は、比例調整弁31を介してあらかじめ定められた水準に、たとえば4barの圧力に維持される。バッファ32は、圧力調整を支援するために用いられる。

0047

ピストン21とそれに伴って弁円錐25が移動する切替え速度の制御は、圧力調整装置3によって第2のチャンバ24内の残留圧力又は残留しているカウンター圧力を調節することによって行われ、その場合にこの切替え位置において閉鎖ストローク側として作用する第1のチャンバ23に3/2ルート弁5を介して圧縮空気が絞られずに供給される。

0048

したがってダブル作用する作業シリンダ20の開放ストローク側に相当する、第2のチャンバ24からの排気は、圧力調整装置3を介して圧力制御されるカウンター圧力通路内へ導出される。圧力調整装置3によって調節されたカウンター圧力が高くなるほど、したがって第1のチャンバ23と第2のチャンバ24の間の圧力差が小さくなるほど、作業シリンダ20の切替え速度、ここでは閉鎖速度及びそれに伴って弁2の閉鎖速度もそれだけ小さくなる。

0049

作業シリンダ20とそれに伴って弁2を再び図2に示す切替え位置へ戻るように移動さえるために、3/2ルート弁5はそれぞれ適切に再び図2に示す位置へ戻るように移動されなければならない。その場合にピストン21の移動は、制御されずに行われる。というのは、接続導管27が直接排気7と接続されており、かつ接続導管28は圧縮空気供給4と直接接続されているからである。したがってここでは作業シリンダの移動は、ピストンがカウンター圧力又は残留圧力に抗して移動される、逆方向の移動におけるよりも、高い速度で行われる。

0050

図3には、第2の実施形態に基づく充填機構1の回路図が図式的に示されている。充填機構1は、ここでも、図1に示す弁2を有している。

0051

この第2の実施形態においては、5/2ルート弁6がダブル作用する作業シリンダ20の2つのチャンバ23、24へ供給を行い、その場合に弁2が閉鎖される際に第2のチャンバ24の排気は、比例制御弁31とバッファ32を有する圧力調整装置3によって圧力制御される通路内へ導出される。閉鎖速度は、図2について説明したように、圧力調整装置3によって調節されるカウンター圧力によって、個別に調節され、開ループ制御/閉ループ制御され、それに対して第1のチャンバ23の駆動と排気ガイド及び弁2を開放するためにチャンバ24の側へ圧縮空気を供給することは、それぞれ5/2ルート弁6を介して絞られずに行われる。

0052

図4は、第3の実施形態に基づく充填機構1の回路図を図式的に示している。ここでは、第1のチャンバ23も第2のチャンバ24も、図2に関して第2のチャンバ24について具体的に記述されているように、それぞれ専用の圧力調整装置3と接続されている。

0053

この第3の実施形態において、ダブル作用する作業シリンダ20の2つのチャンバ23、24の排気ガイドは、それぞれの圧力調整装置3の比例制御弁31を介して準備される、それぞれバッファ32を有する圧力制御される排気通路を介して可能となり、その場合に2つのチャンバ23、24のための制御空気は、それぞれ3/2ルート弁5を介して供給され、排気はそれぞれオア弁30を介して、それぞれの圧力調整装置3を介して準備される、圧力調整される通路内へ導出される。この導出が、各還流空気通路のために調節されるカウンター圧力に従って、開放側でも閉鎖側でも弁ピストン速度の個別の調整を許す

0054

2つの圧力調整装置3が設けられているので、第1のチャンバ23から圧力を導出する際の残留圧力と第2のチャンバ24から圧力を導出する際の残留圧力は、互いに独立して定めることができる。したがってこの実施形態においては、開ループ制御/閉ループ制御の手間は非常に小さい。それにもかかわらず個別の開放及び閉鎖速度を設けることができる。

0055

図5は、第4の実施形態に基づく充填機構1の回路図を図式的に示しており、それにおいても同様に2つのチャンバ23、24の排気ガイドはそれぞれ別の圧力調整装置3を介して行われるが、その場合に2つのチャンバ23、24の圧縮空気の供給は、共通の5/2ルート弁6と共通の圧縮空気供給4を介して行われ、その圧縮空気供給はそれぞれ5/2ルート弁の切替え位置に応じて第1のチャンバ23と接続され、あるいは第2のチャンバ24と接続されている。

0056

図6は、第5の実施形態に基づく充填機構1の回路図を図式的に示している。充填機構1は、実質的に、図1について記述されたような、第1の実施形態に基づく充填機構の構造を有している。

0057

第1の実施形態とは異なり、第5の実施形態における作業シリンダ20は、シングル作用する作業シリンダ20として形成されており、その場合に第1のチャンバ23はばね8を有し、かつ適切にばね力操作される。したがって作業シリンダ20及びそれに伴って弁2は、圧縮空気で開放し、ばね力で閉鎖するように形成されている。第2のチャンバ24に操作流体が供給された後に、操作流体は、3/2ルート弁5が図6に示す切替え位置へ切り替えられた後に、再び圧力調整装置3を介して第2のチャンバ24から接続導管28、オア弁30、バッファ32及び比例調整弁31を介して排気7へ導出され、その場合にここでも比例調整弁31を介して作業シリンダ20のチャンバ24の側の残留圧力が、あらかじめ定められた値に調節される。

0058

ここでは、比例調整弁31によって調節された値は、作業シリンダ20内のピストン21の位置に依存している。ピストン21へ加わるばね8のばね力は、第1のチャンバ23からのピストン21の距離が増大するにつれて弱くなるので、第2のチャンバ24内の残留圧力は圧力調整装置3を介して低くなるように調整され、それによってピストン21は実質的に一定の速度で閉鎖位置へ移動する。

0059

図7は、第6の実施形態に基づく充填機構の回路図を図式的に示しており、この実施形態は第5の実施形態に実質的に相当するが、作業シリンダはばね力閉鎖し、かつ圧縮空気閉鎖するように形成されている。したがって第6の実施形態において、開放切替え速度は圧力調整装置3を介して個別に調節することができる。

0060

適用可能である限りにおいて、これらの実施例に示されるすべての個別特徴は、本発明の範囲を逸脱することなしに、互いに組み合わせ、かつ/又は交換することができる。

0061

1充填機構
2 弁
20作業シリンダ
21ピストン
22ピストンロッド
23 第1のチャンバ
24 第2のチャンバ
25弁円錐
26弁座
27接続導管
28 接続導管
3圧力調整装置
30オア弁
31 比例調整弁
32バッファ
4圧縮空気供給
5 3/2ルート弁
6 5/2ルート弁
排気導管
8 ばね

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