DE3009405A1

DE3009405A1 - Verfahren und anordnung zur steuerung elektrisch gesteuerter fuellelemente in fuellmaschinen

Info

Publication number: DE3009405A1
Application number: DE19803009405
Authority: DE
Inventors: Egon Ing.(grad.) 6551 Neu-Bamberg Ahlers
Original assignee: Seitz-Werke GmbH
Current assignee: KHS Maschinen und Anlagenbau AG
Priority date: 1980-03-12
Filing date: 1980-03-12
Publication date: 1981-09-17
Also published as: GB2072380A; IT8147949A0; KR840002335B1; IT8147949A1; FR2478059B1; GB2072380B; DK151714C; US4386635A; FR2478059A1; BR8101436A; NL8100561A; JPS56142187A; JPH0462955B2; BE887772A; KR830005053A; DK151714B; IT1170782B; DK73881A; NL190205B; DE3009405C2

Description

Die Erfindung· bezieht sich, auf ein Verfahren zur Steuerung elek trisch gesteuerter Füllelemente in Fiillmaschinen gemäß dem Ober begriff des Patentanspruchs 1 sowie auf eine Anordnung zur Durcführung des Verfahrens.

Zuverlässig und exakt arbeitende Füllelemente sind Vorausse tzun/ für optimale Füllergebnisse und damit für das optimale Arboi Lon von Füllmaschinen. Ein Füllelement der genannten Art ist beispielsweise aus der DE-OS 19 27 821 bekannt. Dieses Füllolement für eine Gegendruck-Füllmas chine in Ein- oder Mehrkarnmerbauweisc enthält ein das angepreßte Gefäß tragendes Füllrohr und einen den Schließimpuls für das Flüssigkeitsventil auslösenden Signalgeber, der von dem im Gefäßinnern in vo-rbestimmter Höhe aufsteigenden Flüssigkeitsspiegel beeinflußbar ist. Stellt bei diesem Füllelement bei zeitweiser Öffnung eines durch Magneten betätigten Gasablaßventils zur beschleunigten Rückgasableitung der im Gefäß aufsteigende Flüssigkeitsspiegel den Kontakt mit dom Signn geber her, so bewirkt ein erzeugtes elektrisches Steuersignal die Einschaltung eines in der Ventilbetätigungseinrichtung enthaltenen Elektromagneten. Diese Ventilbetätigungseinrichtung stellt entgegen der Wirkung einer Öffnerfeder das geöffnete Flüssigkeitsventil in die Schließlage zurück und behält die Schließlage bis zur Vorspannung des nachfolgenden Gefäßes bei. Während dieser Gefäßvorspannung behält das unter der Gegenwirkung der Öffnerfeder schließende Flüssigkeitsventil al loin unter der Einwirkung des im Eleraenteninnern herrschenden Flüssig· keitsdrucks die Schließlage bei.

Die mehreren Füllelemente einer Füllmaschine weisen jedoch unvormeidliche Exemplarstreuungen auf. Zudem wirken auf don Abfüllvorgang verschiedene äufieja jPaEafflatejs *in, wie beispielsweise die

BAD ORIGINAL

FUllguttemperatur, unterschiedliche Gefäß'ärteri" und verschiedene Einfüllgeschwindigkeiten. Diese Exemplarstreuungen und äußeren Parameter bewirken unterschiedliche Füllhöhen in den einzelnen zu füllenden Gefäßen. Es ist jedoch Ziel eines jeden Abfüllvorganges, neben einer sicheren und störungsfreien Betriebsweise der Füllmaschine eine genaue und gleichmäßige Füllung der Gefäße zu erreichen

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zur Steuerung der elektrisch gesteuerten Füllelemente einer Füllmaschine anzugeben, bei dem bzw. bei der eine möglichst genaue und gleichmäßige Füllung der Gefäße erzielt wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß nach Ansprechen des Signalgebers das Flüssigkeitsventil unter Vorgabe eines Korrekturfaktors zeitlich verzögert geschlossen wird.

Weitere günstige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den kennzeichnenden Merkmalen der Patentansprüche 2 bis 17 zu entnehmen.

Die erfindungsgemäßen Lösungen ermöglichen ein genaues und gleichmäßiges Füllen der FüUgefäße auch unter Berücksichtigung von Exemplarstreuungen der einzelnen Füllelemente einer Füllmaschine und unter Berücksichtigung der beim Abfüllvorgang auftretenden äußeren Einflüsse.

Eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Ist dadurch gekennzeichnet, daß jedem Füllelement ein an den Signalgeber des Füllelementes angeschlossenes Korrekturelement zugeordnet ist, dessen Ausgangssignal eine Steuereinheit beaufschlagt,

die wiederum auf das Flüssigkeitsventil einwirkt.

130038/0471

::":-;:-; 3009Ä05

Eine zweite Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß jedem Füllelement ein von Hand einstellbares Korrekturelement mit mehreren Korrekturgliedern zugeordnet ist, wobei beispielsweise einem Glied der Faktor Zeit als Korrekturfaktor, den übrigen Gliedern jeweils eine andere Korrekturaufgabe, beispielsweise der Abgleich mit den übrigen Füllelementen, zugewiesen ist.

Eine weitere Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß von den mehreren Korrekturgliedern des jedem Füllelement zugeordneten Korrektui— elements wahlweise ein oder mehrere Korrekturglieder durch die Steuersignale einer für sämtliche Füllelemente gemeinsamen Steuereinheit angesteuert werden.

Weitere, ergänzende Anordnungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den kennzeichnenden Merkmalen der Patenansprüche 21 - 25 zu entnehmen.

Mit diesen erfindungsgemäßen Anordnungen wird eine einstellbare Füllhöhenkorrektur bei der Abfüllung der Füllgefäße erzielt, die auch äußere Einflüsse und vorgebbare Parameter sowie die unvermeidlichen Exemplarstreuungen der einzelnen Füllelemente berücksichtigt.

Anhand eine? in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel soll der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke näher erläutert werden. Es zeigt:

130038/0471

Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Steuerung eines elektrischen Füllelements mit einem Korrekturelement,

Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Steuerung eines elektrischen Füllelements mit einem aus zwei Korrekturgliedern bestehenden Korrekturelements,

Fig. 3 ein Blockschaltbild zur Steuerung von elektrischen Füllelementen mit einem von einer elektronischen Steuereinheit beeinflußbaren Korrekturelement,

Fig. 4 das Blockschaltbild gemäß Fig. 3 in detaillierter Darstellung,

Fig. 5 eine weitere detaillierte Darstellung des Blockschaltbildes gemäß Fig. 4,

Fig. 6 eine zeitliche Darstellung der einzelnen Verfahrensschritte bei der Steuerung eines elektrischen Füllelements gemäß den Fig. 3 bis 5·

Das in Fig. 1 dargestellte Blockschaltbild zur Steuerung eines Füllelements entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren enthält einen auf die Füllhöhe im Gefäß ansprechenden Signalgeber 21, der bei Erreichen einer bestimmten Füllhöhe ein Signal an ein Korrekturelement 3 abgibt. Dieses Korrekturelement 3 wirkt auf eine Steuereinheit 1 ein, die jedem einzelnen Füllelement individuell zugewiesen ist und die Betätigungseinrichtung 22 für das Flüssigkeitsventil ansteuert. Das Korrekturelement 3 gibt dabei nach dem Ansprechen des Signalgebers 21 das von ihm abgegebene Signal um einen Korrekturfaktor t zeitlich verzögert an die Steuereinheit 1 weiter, die dann das zeitlich gegenüber der Signalabgabe des Signalgebers 21 verzögerte Schließen des Flüssigkeitsventils veranlaßt.

Die Zuordnung des oder der Korrekturelemente zu den einzelnen Füllelementen einer Füllmaschine kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß jedem einzelnen Füllelement ein individuelles Korrekturelement und damit ein individuell einstellbarer Korrekturfaktor zugeordnet

130038/0471 _wird.

3Q094Q5

Falls eine individuelle Einstellbarkeit nicht erforderlich ist, kann auch ein Korrekturelement für alle Füllelemente gemeinsam und damit ein gemeinsamer Korrekturfaktor vorgesehen werden.

Das in Fig. 2 dargestellte Blockschaltbild weist bei ansonsten gleichen Elementen eine Unterteilung des Korreskturelementes 3 in zwei

32 33

Einzel-Korrekturglieder ' und 3**· auf. In analoger Weise ist - falls erforderlich - auch ein mehrstufige Unterteilung in Einzel-Korrekturglieder möglich. Damit wird erreicht, daß der jedem einzelnen Füllelement zugeordnete Korrekturfaktor unterteilt werden kann, beispielsweise in einen allen Füllelementen gemeinsamen und einen jedem Füllelement individuell zugeordneten Teilbereich. Eine solche Aufteilung des Korrekturfaktors für verschiedene Korrekturaufgaben kann dann erforderlich werden, wenn verschiedene äußere Parameter auf den Füllvorgang einwirken, wobei diese äußeren Parameter in unterschiedlicher Art und Größe an den einzelnen Füllelementen auftreten. Es ist dann in Weiterbildung der Erfindung sinnvoll, bestimmte Korrekturfaktoi—Teilbereiche in Abhängigkeit von den größeren Parametern zu verändern.

Ein für jedes Füllelement individuell vorgebbarer Einzel-Parameter besteht beispielsweise in dem Sollwert für die Anstiegsgeschwindigkeit den Flüssigkeit im Füllgefäß.

Für alle Füllelemente gemeinsame Parameter, die über gemeinsame Korrekturgiieder vorgegeben werden können, sind beispielsweise Sollwerte für die Temperatur, die Flaschenart, und den Flüssigkeitsdruck.

Sowohl in diesem als auch im vorgenannten Ausführungsbeispiel kann die Steuereinheit 1 gemeinsam für alle Füllelemente und alle Korriekturelemente

130038/0471

bzw. für das eine Korrekturelement vorgesehe^VHs liegt jedoch auch im Rahmen dieser Erfindung, gruppenweise Füllelemente mit ihren individuell oder gruppenweise zugeordneten Korrekturelementen unter eine Steuereinheit und wahlweise alle Steuereinheiten unter eine zentrale Steuereinheit zusammenzufassen.

Das in Fig. 3 dargestellte Blockschaltbild zur Steuerung von elek-

Λ/·οη einer Vielzahl von Füllelementen,

trisch gesteuerten Füllelementen zeigtyem ruueLement ^ einSr nicht näher dargestellten rotierenden Gegendruck-Füllmaschine, das einen auf die Füllhöhe im Gefäß ansprechenden Signalgeber in Form einer in das Gefäß einführbaren Sonde 21, einen Magneten 22 der Betätigungseinrichtung für das Flüssigkeitsventil sowia einen Magneten 23 für die Betätigungseinrichtung eines Gasablaßventils zur beschleunigten Rückgasableitung enthält. Die Sonde 21 gibt ihre Meßdaten sowohl an ein Korrekturglied 3 als auch an eine elektronische Steuereinheit 1 ab. Diese elektronische Steuereinheit 1 beinhaltet eine Taktsteuerung sowie ein Steuer- und Rechenwerk und steht in direkter wechselseitiger Verbindung mit einem Eingabe- bzw. Erfassungsglied für bestimmte Einzelparameter 4. Die elektronische Steuereinheit 1 ist ausgangsseitig mit dem Korrekturglied 3 verbunden, das auf den Magneten 22 des Füllelementes 2 einwirkt.

Unter Zugrundelegung dieses Blockschaltbildes ergibt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren folgende Funktionsweise:

Die den einzelnen Füllelementen 2 zugeordneten Korrekturglieder 3 werden gemeinsam von der Taktsteuerung angesprochen. Der augenblickliche Zustand jedes Füllelementes wird dabei über die Sonde 21 abgefragt und im Steuer- und Rechenwerk mit den gespeicherten Vorgabedaten verglichen. Anschließend werden mittels des Korrekturgliedes 3 die korrigierten und in der Zeitfolge richtigen Betätigungssignale

130038/0471

300940S

zum Schließen des Flüssigkeitsventils des Füllelementes 2 abgegeben. Im einfachsten Fall wird dabei die Füllhöhe im Füllgefäß durch zeitlich verzögertes Schließen des Flüssigkeitsventils nach dem Ansprechen der Sonde 21 korrigiert. Ein solcher Korrekturfaktor würde keinerlei Exemplarstreuungen der einzelnen Füllelemente und keine äußeren Einflüsse berücksichtigen. Um die Exemplarstreuungen der Füllelemente mit in die Korrektur der Füllhöhe eingehen zubssen, wird der Korrekturfaktor in einen jedem Füllelement zugeordneten Teilbereich und einen allen Füllelementen gemeinsamen Teilbereich aufgeteilt. Beide Korrekturbereiche können dabei durch die Vorgabe äußerer Parameter verändert werden.

Die Verwendung einer in der elektronischen Steuereinheit 1 enthaltenen Taktsteuerung gestattet die rechnergeführte Änderung der beiden Korrekturbereiche, da bei einer zyklischen Bearbeitung der einzelnen Füllelemente die jeweils aktuellen Daten frühzeitig genug vorliegen. Auf diese Weise können z.B. der Flüssigkeitsdruck, die Füllguttemperatur und die verwendete Gefäßart bzw. Gefäßsorte als gemeinsame Parameter und die Aufstiegsgeschwindigkeit der Flüssigkeit an den Sonden als Einzelparameter verarbeitet werden.. In dem Zeitraum, der zum Füllen eines Füllgefäßes unter einem Füllelement benötigt wird, werden somit eine Vielzahl von Taktzyklen durchlaufen. In jedem dieser Taktzyklen können Änderungen der äußeren Parameter und damit der Korrekturfaktoren vorgenommen werden. Sie werden am Zyklusende für den folgenden Taktzyklus übernommen.

Zusätzlich kann in Weiterbildung der Erfindung innerhalb des Zeitraumes zum Füllen eines Füllgefäßes ein Taktzyklus in festlegbaren Zeitabständen oder bei Abruf zur Rückübertragung an die elektronische Steuereinheit verwendet werden.

130038/0471

Für die Übertragung der Signale auf längeren Übertragungswegen bietet sich ein an sich bekannter 2 aus 3-Vergleich der Signale an. Bei dieser bekannten Maßnahme werden drei aufeinanderfolgende Signale miteinander verglichen und zwei gleichwertige Signale als das richtige Signal angenommen. Auf diese Weise lassen sich mit großer Sicherheit Übertragungsstörungen ausblenden.

Das in Fig. k dargestellte Schaltbild zeigt eine etwas detailliert re Variante des Blockschaltbildes nach Fig. 3· Die elektronische Steuereinheit ist in diesem Schaltbild aufgeteilt in einen Taktgenerator 11, einen Zentralprozessor bzw. ein Steuer/Rechenwerk einen programmierbaren Festwertspeicher (PROM) 13» einen Schreib-/ Lese-Speicher (RAM) 14 sowie eine Ein-/Ausgabe-Steuerung 15· Der programmierbare Festwertspeicher 13» der Schreib-Lese-Speicher lh sowie die Ein-/Ausgabe-Steuerung 15 sind über wechselseitige Daten leitungen mit dem Zentralprozessor 12 verbunden, der vom Taktgenerator 11 angesteuert wird. Die Sonde 21 ist über das Korrekturglie^ 32, 33 mit dem Eingang des Ein-/Ausgabegliedes 15 verbunden. Das Ein-/Ausgabe-Glied 15 ist ausgangsseitig sowohl mit dem Steuermagneten 22 für das Füllelement 2 als auch mit einem Magneten 23 für die Betätigungseinrichtung eines Gasablaßventils verbunden. Schließlich besteht noch eine Regelkreis-Verbindung zwischen dem Zentralprozessor 12, einem Regler 5» einem Stellglied 6 sowie einem Glied k zur Abgabe der äußeren Parameter.

Funktionsweise und Aufbau dieser detaillierten Schaltungsanordnun§ entspricht weitestgehend der Anordnung nach Fig. 3. Sie zeigt jedoch die Rückkopplung der äußeren Parameter auf die Arbeitsweise des Zentralprozessors 12 und damit der elektronischen Recheneinheit auf.

130038/0471

Werden in einem Füllzeitbereich, d.h. der Bearbeitungszeit eines Füllgefäßes, mehr als 400 Taktzyklen durchlaufen, so kann jeweils ein Taktzyklus in definierten Zeitabständen zum Übertragen von Informationsdaten über den Betriebszustand der Füllelemente aus dem Taktzyklus der Taktsteuerung zur Bildung eines geschlossenen Regelkreises verwendet werden, ohne die Füllgenauigkeit wesentlich zu beeinflussen. Auf diese Weise ist ein ständiger Datenaustausch zwischen den rotierenden und den stationären Teilen einer Füllmaschine möglich. Damit kann ein geschlossener Regelkreis für eine oder mehrere der Füllmaschine im ruhenden Teil oder außerhalb der Maschine zugeordnete Regeleinrichtungen, z.B. Regler oder Pumpen, gebildet werden. Auf diese Art und Weise können ebenfalls zusätzlich geeignete Anzeigemittel den jeweiligen Betriebszustand der Füllmaschine darstellen.

In Fig. 5 ist ein detailliertes Schaltbild für eine Vielzahl von Füllelementen dargestellt, wobei für alle Füllelemente ein Füllelement repräsentativ gezeigt ist. An dem Füllelement 2 ist ein Schalter 7, der während der Vorspannzone wirksam geschaltet ist, sowie eine 'Sonde 21 angebracht. Zusätzlich ist strichpunktiert der Flüssigkeitswiderstand 8 dargestellt. Der Ausgang der Sonde 21 und der der übrigen Sonden der weiteren Füllelemente der rotierenden Gegendruck-Füllmaschine ist mit einem Frequenzgenerator 9 verbunden. Außerdem ist der Ausgang der Sonde 21 und der der übrigen Sonden über je ein Differenzier— und Integrierglied 10 an den Eingang eines jeweils einer Sonde zugeordneten Sondenverstärkers 31 angeschlossen, der seinerseits über ein Potentiometer 33 mit dem Eingang eines Korrekturverstärkers 32 verbunden ist. Der Ausgang dieses Korrekturverstärkers 32 wiederum ist über einen Optokoppler 100 mit einem

130038/0471

ersten Abschnitt 101 eines Taktgenerators 101, 102 verbunden.

Bei der vom Ausführungsbeispiel angenommenen Vielzahl von Füllelementen der rotierenden Gegendruck-Füllmaschine sind die Füllelemente in mehrere Gruppen aufgeteilt, wobei jeder Gruppe mit einer wählbaren Zahl von Füllelementen ein Taktgenerator 101, 102 zugewiesen ist. Dieser erste Abschnitt 101 des Taktgenerators 101, 102 schaltet, gesteuert von dem Signal -'j. des zweiten Abschnitts 102 des Taktgenerators 101, 102 von einem FüUelement der Gruppe zum nächsten FüUelement weiter, so daß ein Arbeitszyklus alle Füllelemende einer Gruppe umfaßt. Die mehreren Gruppen der Füllelemente der Gegendruck-Füllmaschine werden somit unabhängig voneinander taktweise bearbeitet, wobei der Zyklusbeginn und das Zyklusende der selbständigen Taktsteuerung für jede einzelne Gruppe durch Synchronisationsmittel in gegenseitige Übereinstimmung gebracht werden. Der Arbeitszyklus einer Gruppe läuft so ab, daß nacheinander jedes FüUelement über die durch den Optokoppler 100 mit dem Ausgang der Sonde 21 bestehende Verbindung in einzelnen Taktphasen bearbeitet wird, wobei die einzelnen Taktphasen von dem zweiten Abschnitt 102 des Taktgenerators 101, 102 vorgegeben werden, der die einzelnen Betriebs zustände abfragt. Am Ausgang des ersten Abschnitts 101 des Taktgenerators 101, 102 stehen die Signale E und D an, wobei das Signal D einmal über ein Negationsglied 130 geführt wird. Die Signale E und D 1 bzw. D 1 negiert werden an die Eingänge von drei UND-Gattern 103-105 gelegt. Zusätzlich werden weitere Eingänge dieser UND-Gatter 103 - 105 mit vom zweiten Abschnitt 102 des Taktgenerators 101, 102 abgegebenen Zustandsgrößen <f, φ bzw. φ beaufschlagt. Dieser zweite Abschnitt 102 des Taktgenerators 101, 102 steuert die folgenden Betriebszustände:

130038/0471

(f> Anschaltung des jeweils zu bearbeitenden Füllelements

an die elektronische Steuereinheit und Übernahme der Vorgabedaten B 1 - B 3

Signalausgabe an die Magnete 22 bzw. 23 zum Schließen des Flüssigkeitsventils und des Gasablaßventils

φ Vergleich der Zeit-Soll- und Ze it-Istwerte bei nicht

belegter Sonde zwecks Ein- oder Ausschalten des Magneten 23 des Gasablaßventils, erforderlichenfalls Addition eines Ist-Wert-Zeittakt-Impulses

φ Löschung der Zeit-Istwerte für den Magneten 23 des

Gasablaßventils bei belegter Sonde

φ Vergleich der Zeit-Soll- und Zeit-Istwerte bei belegter

Sonde für den Magneten 22 des Flüssigkeitsventils, erforderlichenfalls Addition eines Istwert-Zeittakt-Impulses

Signalausgabe an Magnet 22 bzw. 23 des Gasablaßventils bzw Flüssigkeitsventils zum Beit
Stellung oder zur Wiederöffnung

bzw Flüssigkeitsventils zum Beibehalten der SchließSYNC Synchronisationsleitung für die Übernahme neuer Parameter.

130038/04-71

Die Signale g bzw. (^ werden zusammen mit dem Ausgangssignal E des ersten Abschnitts 101 des Taktgenerators 101, 102 drei weiteren UND-Gattern 121 - 123 eingegeben, denen zusätzlich noch Ausgangssignale von drei Vergleichsgliedern 109-111 zugeführt sind. Diese Vergleichsglieder 109-111 sind mit den Ausgängen dreier Istwert-Glieder 106 - 108 bzw. dreier Sollwert-Glieder 112 - 114 beaufschlagt. An den Ausgang für das Signal g am zweiten Abschnitt 102 des Taktgenerators 101, 102 sind jeweils die Eingänge der drei Sollwert-Glieder 112 - 114 eines jeden Füllelements der Gruppe angeschlossen. Für die wetteren Füllelemente der Gruppe sind ebenfalls angeschlossen an den Ausgang des Signals <F deren UND-Gatter 121, an den Ausgang des Signals Q deren UND-Gatter 103, an den Ausgang des Signal 0 deren UND-Gatter 104, an den Ausgang des Signals Φ deren UND-Gatter 105 und schließlich an den Ausgang des Signals (^ deren UND-Gatter 122 und 123. Während die Istwert-Glieder 106-108 zyklisch mit den Ausgängen der drei Und-Gliedern 103-105 beaufschlagt sind, sind an die Eingänge der dem repräsentativ gezeigten Füllelement 2 zugeordneten drei Sollwert-Glieder 112 - 114, die mit den Digitalausgängen der drei Analog-Digital-Wandler 115 - 117 verbunden sind, die Eingänge der drei Sollwert-Glieder 112-114 eines jeden Füllelements der Gruppe angeschlossen. Die drei Analog-Digital-Wandler 115 - 117 sind dagegen allen Füllelementen der Gruppe gemeinsam zugeordnet. Zusätzlich sind dieEingänge der drei Sollwert-Glieder 112-114 mit dem Taktsignal Φ , das zum jeweils nächsten zu bearbeitenden Füllelement we iter se haltet, beaufschlagt. Die Analogeingänge der drei Analog-Digital-Wandler 115 - 117 sind an drei Potentiometer 118 - 120 angeschlossen, die der Einstellung der jeweiligen äußeren Parameter dienen.

130038/0471

Die Vergleichsglieder 110 und 111 ergeben neben ihrer Signalangabe an die nachgeschalteten UND-Gatter 122 und 123 noch zusätzlich Signale an das vorgeschaltete erste bzw. dritte UND-Gatter 103 bzw. 105 ab. Die . Eingänge zweier Speichel—Flip-Flops 124 und 125 sind an den Ausgang des einen UND-Gatters 121 angeschlossen, während die Eingänge der beiden Speicher-Flip-Flops 124 bzw. 125 mit den Ausgängen der beiden UND-Gatter 122 und 123 verbunden sind.

Die Ausgänge dieser beiden Speicher-Flip-Flops 124 und 125 wiederum sind über zwei Optokoppler 126 und 127 sowie zwei Verstärker 128 und 129 jeweils mit dem Magnet 23 für das Gasablaßventil bzw. dem Magnet 22 für das Flüssigkeitsven ti I des Füllelements verbunden.

Mit dieser Anordnung wird folgende Funktionsweise erzielt:

Wie bereits ausgeführt, läuft der Arbeitszyklus einer jeden Füllelement-Gruppe so ab, daß nacheinander der Betriebszustand für jedes Füllelement in einzelnen Taktphasen festgestellt wird. Für die Füllelemente aller Gruppen werden Zeitdaten vorgegeben, die jeweils für die Bearbeitung eines Füllelements, wahlweise für einen Arbeitszyklus, gültig sind. Dabei werden über die Sollwert-Glieder 112-114 die folgenden drei Zeitdaten blocks vorgegeben:

B (Sollwert-Glied 112) = Zeit vom Füllbeginn bis zum Beginn des

Schnellfüllens

B (Sollwert-Glied 113)= Zeit vom Füllbeginn bis zum Ende des

Schnellfüllens

B (Sollwert-Glied 114) = Zeit vom Belegen der Sonde bis zum 3

Schließen des Füllelementes.

130038/0471

Diese Zeiten werden an den Potentiometern 118 - 120 analog eingestellt und über die Analog-Digital-Wandler 115 - 117 in Hexa-Dezimal-Signale umgewandelt. Der Bearbeitungsablauf eines Füllelements entspricht für dieses Füllelement einem Zeittakt. Nach dem Durchlaufen eines Arbeitszyklus wird bei der erneuten Bearbeitung dieses Füllelements der nächste Zeittakt gegeben. Die Anzahl der Zeitfcakte stellt dabei den Zeit-Istwert dar, der von den Istwert-Gliedern 105 - 108 abgegeben wird. Der Meßkreis jedes Füllelements ist dabei ständig in Betrieb und wird bei der Bearbeitung über den zweiten Abschnitt 102 des Taktgenerators 101, 102 angewählt und abgefragt.

Zur erfindungsgemäßen Füllhöhenkorrektur wird die Sonde 21 eines Füllelements 2 durch den von der einlaufenden Flüssigkeit verursachten Flüssigkeitswiderstand 8 beim Erreichen der vorbestimmten Füllhöhe kurzgeschlossen. Die korrigierte Füllhöhe im Füllgefäß wird ei— reicht, wenn vom Erreichen der vorbestimmten Füllhöhe, die mittels der elektronischen Steuereinheit vorgegebene Korrekturzeit und die dem Korrekturfaktor für die Füllhöhe entsprechende Vorgabezeit des Sollwert-Gliedes 114 abgelaufen sind. Zu diesem Zeitpunkt schließt der Magnet 22 des Füllelementes 2 das Flüssigkeitsventil, so daß mit der noch in das Füllgefäß nachlaufenden Flüssigkeit die tatsächliche Füllhöhe erreicht ist.

Das zwischen dem Sondenverstärker 31 und dem Korrekturverstärker angeordnete Potentiometer 33 dient der Korrektur von Ungenauigkeiten im Füllverhalten und der Korrektur unvermeidlicher Toleranzen der elektrischen Bauteile in dem jedem Füllelement zugeordneten Meßkreis.

130038/0471

. - 30D9405

— 22 — -* - -■ ~ -

Anhand des in Fig. 6 dargestellten zeitlichen Ablaufs des Füllvorgangs unter einem Ftillelement wird die Funktion der Schaltuj anordnung nach Fig« 5 verdeutlicht. Diese Darstellung zeigt dei zeitlichen Verlauf der Signale, die von der zentralen elektroni sehen Steuereinheit für die Auswerte- und Steuervorgänge angewä werden.

Zum Zeitpunkt t₁, wo die Vorspannzone erreicht ist, wird der Sc ter 7 geschlossen und damit der Magnet 22 der Betätigungseinria tung für das Flussxgkextsventxl zum Halten des Flüssigkeitsvent in der Schließstellung wirksam geschaltet. Zum Zeitpunkt t_?, wo die Vorspannzone beendet und der Spanndruck erreicht ist, wird der Schalter 7 wiederum geöffnet, wodurch der Magnet 22 unwirkst geschaltet und das Flüssigkeitsventil zur Einnahme der Öffnungslage freigegeben wird. Zum Zeitpunkt t₂ wird gleichzeitig über das Sollwert-Glied 112 mit Zeitverzögerung der Magnet 23 für das Gasablaßventil wirksam geschaltet und außerdem das Sollwert-Glie

113 zum Unwirksamschalten des Magneten 23 innerhalb einer vorgegebenen Zeit vorbereitet. Zum Zeitpunkt t_ schaltet der wirksam gewordene Magnet 23 das Gasablaßventil in Öffnungslage zur Sehne füllung des Füllgefäßes. Zum Zeitpunkt tr, wo die Vorbereitungszi des Sollwert-Gliedes II3 abgelaufen ist, wird der Magnet 23 unwi; sam geschaltet und das Gasablaßventil geschlossen. Zum Zeitpunkt ist die vorbestimmte Füllhöhe durch die Flüssigkeit innerhalb des Füllgefäßes erreicht, so daß der Flüssigkietswiderstand 8 die Sonde 21 belegt und die Vorgabezeit t des Sollwert-Gliedes

114 einschließlich der Zeit des Korrektur-gliedes 32, 33 abgefragt wird. Zum Zeitpunkt t^ ergeht nach Ablauf der abgefragten Zeit die Signalausgabe über den Speicher 125, den Optokoppler 127 und den Verstärker 129 an den Magneten 22 zum Schließen des Flüssigkeitsventils. Zum Zeitpunkt t_ ist nach erfolgter Gefäßent

130038/0471

IAl

der Füllvorgang abgeschlossen, so daß das Gefäß vom Füllelement abgezogen wird. Die Sondenbelegung ist dadurch aufgehoben, so daß das Füllelement zum Füllen eines nachfolgenden Gefäßes bereitsteht und die Betriebs zu stände in vorbeschriebener Weise jeweils erneut abgefragt werden.

130038/0471

,X-r

Claims

Seitz-Werke GmbH, 6550 Bad KrsJusiiach P 2637 / G 2638 (Pat: Rf/AH - iG.03.19*0)

Verfahren und Anordnung zur Steuerung elektrisch gesteuerter FuUelemente in Füllmaschinen

PATENTANS PRUCHE

. Verfahren zur Steuerung elektrisch gesteuerter FuUelemente in Füllmaschinen zum Abfüllen von Flüssigkeiten in Füllgefäße durch Öffnen des Flüssigkeitsventils und mindestens einem auf die Flüssigkeit bei im Füllgefäß vorbestimmter Füllhöhe ansprechenden Signalgeber, dadurch gekennzeichnet, daß nach Ansprechen des Signalgebers das Flüssigkeitsventil unter Vorgabe eines Korrekturfaktors (t ) zeitlich verzögert geschlossen wird.

130038/0471

3009*05
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daßder Korrekturfaktor ( t ) jedem einzelnen Füllelement individuell zugeordnet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrekturfs

zugeordnet ist.

der Korrekturfaktor ( t ) allen Füllelementen der Füllmaschine
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Korrekturfaktor ( t ) in jedem einzelnen Füllelement ein oder mehrere Korrekturfaktoren für andere Korrekturaufgaben zugeordnet ist.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennze ichnet, daß der eine oder die mehreren Korrekturfaktoren für andere Korrekturaufgaben in einem jedem einzelnen Füllelement individuell zugeordneten Teilbereich und der Korrekturfaktor (t ) in einem allen Füllelementen der Füllmaschine gemeinsamen Teilbereich vorgesehen werden.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturfaktor-Teilbereiche in Abhängigkeit von äußeren Parametern verändert werden.
7. Verfahr« η nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Füllelemente (2) an eine elektronische Steuereinheit (1) angeschlossen sind und taktgesteuert zyklisch bearbeitet werden, wobei innerhalb des Zeitraums zum Füllen eines Füllgefäßes unter einem Füllelement (2) eine Vielzahl von Taktzyklen

130038/0471

durchlaufen werden und die durch die gemeinsame elektronische Steuereinheit (1) wahlweise angesprochenen ein oder mehreren Verzögerungsglieder des einem jeden FüUelement (2) zugeordneten Korrekturelements (3) durch die als Soll-Werte dienenden Parameter beeinflußt werden, die in der elektronischen Recheneinheit (1) mit den jeweils erfaßten Ist-Werten verglichen werden.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennze ichnet, daß für jedes Füllelement (2) Einzelparameter, beispielsweise der Soll-Wert für die Anstiegsgeschwindigkeit der Flüssigkeit im Füllgefäß, vorgegeben werden.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis Ti, dadurch gekennzeichnet, daß Parameter gemeinsam für alle Füllelemente, beispielsweise Sollwerte für die Temperatur, die Flaschenart und den Flüssigkeitsdruck, vorgegeben werden.
10. Verfahren nach Anspruch 7<, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Parameter in jedem Taktzyklus verändert werden können und am Zyklusende für den folgenden Taktzyklus übernommen werden.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 -10, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Zeitraumes zum Füllen eines Füllgefäßes ein Taktzyklus in festlegbaren Zeitabständen zur Rück-Übertragung an die elektronische Steuereinheit (1) verwendet wird.

130038/0471
12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 -11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Prüfung der Parameter auf Änderungen und Übertragungsfehler durch einen von der elektronischen Steuereinheit (1) vorzunehmenden Vergleich mit den zuvor eingespeicherten Parametern erfolgt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die übertragenen Daten eines Taktzyklus auf Übertragungsstörungen bei längeren Leitungswegen durch einen 2 aus 3-Vergleich überprüft werden.
14. Verfahren nach den Ansprüchen 1 -12, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten über den Betriebszustand der Füllelemente (2) aus den Taktzyklen zur Bildung eines geschlossenen Regelkreises für eine der Füllmaschine im ruhenden Teil oder außerhalb der Füllmaschine zugeordnete Regeleinrichtung, z.B. eine Pumpe, übertragen werden.
15. Verfahren nach den Ansprüchen 1 -14, dadurch gekennzeichnet, daß alle Füllelemente (2) einer Füllmaschine nacheinander bearbeitet werden und ein Arbeitszyklus eine Gruppe mit einer wählbaren Anzahl von Füllelementen (2) umfaßt,und daß mehrere Gruppen synchron bearbeitet werden.
16. Verfahren nach den Ansprüchen 1 -15, dadurch gekenn-

ze ichne t, daß für die Füllelemente aller Gruppen folgende drei Zeitdatenblöcke, die für die Bearbeitung eines Füllelementes (2) oder für einen Arbeitszyklus gelten, vorgegeben werden:

130038/0471

B = Zeit vom Füllbeginn bis zum Beginn des Schnellfüllens B = Zeit vom Füllbeginn bis zum Ende des Schnellfüllens

B = Zeit vom Belögen . der Sonde (21) bis zum Schließen 3

des Füllelementes (2).
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Bearbeitungsablauf eines Füllelementes -einem Zeittakt entspricht und nach dem Durchlaufen eines Arbeitszyklus bei der erneuten Bearbeitung des betreffenden Füllelementes (2) der nächste Zeittakt gegeben wird, wobei die Zahl der Zelttakte den Zeit-Ist-Wert darstellt.
18. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Füllelement (2) ein an den Signalgeber (21) des Füllelements (2) angeschlossenes Korrekturelement (3) zugeordnet ist, dessen Ausgangssignal eine Steuereinheit (1) beaufschlagt, die wiederum auf das Flüssigkeitsventil (22) einwirkt. (Fig. 1)
19. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Füllelement (2) ein von Hand einstellbares Korrekturelement (3) mit mehreren Korrekturgliedern (32,33 !^zugeordnet ist, wobei beispielsweise einem Glied der Faktor Zeit als Korrekturfaktor, den übrigen Gliedern jeweils eine andere Korrekturaufgabe, beispielsweise der Abgleich mit den übrigen Füllelementen, zugewiesen ist. (Fig. 2)

130038/0471
20. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß von den mehreren Korrekturgliedern des jedem Füllelement (2) zugeordneten Korrekturelements (3) wahlweise ein oder mehrere Korrekturglieder durch die Steuersignale einer für sämtliche Füllelemente (2) gemeinsamen Steuereinheit (1) angesteuert werden.
21. Anordnung nach den Ansprüchen 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß sämtlichenFüllelementen (2) ein gemeinsames Korrekturelement (3) mit einem oder mehreren Korrekturgliedern und eine die Korrekturglieder ansteuernde gemeinsame

Steuereinheit (1) zugeordnet ist.
22. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 -17, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgeber (21) des Füllelementes (2) sowohl mit einem Korrekturelement (3) als auch mit einer elektronischen Steuereinheit (1) verbunden ist, und daß das Korrekturelement (3) ausgangsseitig an ein das Füllelement (2) betätigendes Flüssigkeitsventil (22) und einen ein Gasabschlußventil betätigenden Magneten (23) und eingangsseitig an die elektronische Steuereinheit (1) angeschlossen ist. (Fig. 3)
23. Anordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgeber (21) über ein Korrekturelement (3) mit dem Eingang einer Ein/Ausgabe-Steuerung (15) verbunden ist, die ausgangsseitig sowohl das Flüssigkeitsventil (22) für das Füllelement (2) als auch einen Magneten (23) für das Gasabschlußventil ansteuert,

130038/0471

und über eine Datenhin- und -rückleitung mit einem von einem Taktgenerator (11) gesteuerten Zentralprozessor (12) verbunden ist.
24. Anordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß an den Zentralprozessor (12) ein programmierbarer Festwertspeicher (13) und ein Schreib-/L_esespe icher (14) angeschlossen ist.
25. Anordnung nach den Ansprüchen 23 und 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentralprozessor (12) über ein Regelglied (5) und ein Stellglied (6) mit einem Parameter-Geber (4), der wiederum an einen Eingang des Zentralprozessors (12) gelegt ist, verbunden ist.

130038/0471