DE3009405C2

DE3009405C2 - Verfahren und Anordnung zum Steuern von Füllelementen in Füllmaschinen

Info

Publication number: DE3009405C2
Application number: DE3009405A
Authority: DE
Inventors: Egon Ing.(grad.) 6551 Neu-Bamberg Ahlers
Original assignee: Seitz Enzinger Noll Maschinenbau AG
Current assignee: KHS Maschinen und Anlagenbau AG
Priority date: 1980-03-12
Filing date: 1980-03-12
Publication date: 1985-01-17
Also published as: JPS56142187A; DD158764A5; BR8101436A; IT8147949A0; US4386635A; GB2072380A; NL190205B; FR2478059A1; GB2072380B; NL190205C; IT8147949A1; DE3009405A1; DK73881A; KR840002335B1; JPH0462955B2; DK151714C; DK151714B; NL8100561A; BE887772A; FR2478059B1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern von Füllelementen in Füllmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie auf eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.

Zuverlässig und exakt arbeitende Füllelcmente sind Voraussetzung für optimale Füllergebnisse und damit für das optimale Arbeiten von Füllmaschinen. Ein Füllelement der eingangs genannten Gattung ist beispielsweise aus DE-OS 19 27 821 bekannt. Dieses Füllelement für eine Gegendruck-Füllmzschine in Ein- oder Mehrkammerbauweise enthält ein in das angepreßte Füllgefäß ragendes Füllrohr und einen Signalgeber, der von dem im Gefäßinnerin in vorbestimmter Höhe aufsteigenden Flüssigkeitsspiegel beeinflußt wird, um den Schließimpuls für das Flüssigkeitsventil auszulösen. Stellt bei diesem bekannten Füllelement der im Füllgefäß aufsteigende Flüssigkeitsspiegel den Kontakt mit dem Signalgeber her, so bewirkt ein erzeugtes elektri- bo sehes Steuersignal die Einschaltung eines in der Ventil· betätigungseinrichtung enthaltenen Elektromagneten. Die Ventilbetätigungseinrichtung stellt dann entgegen der Wirkung einer Offnerfeder das bis dahin geöffnete Flüssigkeitsventil in die Schließtage zurück. Um die Ansprech-Füllhöhe einstellbar zu machen, ist der Signalgeber höhenbeweglich ausgebildet und mittels eines Stcllrades einzeln oder mittels eines Sprossentriebes bei allen Füllelementen der Füllmaschine gemeinsam auf die jeweils gewünschte· RlllliiWic einstellbar. Hiesc Finstell barkeit erfordert komplizierte Einrichtungen, die jedoch keine schnell und wirksam vorzunehmenden Korrekturen zulassen.

Bei einem ähnlichen, aus DE-OS 21 28 780 bekannten Füllelement ist ein elektrischer Schaltkreis für die Steuerung des gesamten Füllvorganges in zwei Abschnitten vorgesehen, und zwar einem ersten mit dem Ansetzen des Füllgefäßes an das Füllelement beginnenden und sich über eine vorher bestimmte Zeitdauer erstreckenden ersten Abschnitt für schnelles Einfüllen und einem anschließenden zweiten Abschnitt für verlangsamtes Einfüllen bis bei diesem Abschnitt mit langsamen Einfüllen der Flüssigkeitsspiegel an den Signalgeber gelangt, der daraufhin ein Signal zum Sperren des Flüssigkeitszulaufes abgibt. Im Hinblick auf die zweistufige Flüssigkeitseinführung mit verschiedenen Füllgeschwindigkeiten ist der elektrische Schaltkreis dieses bekannten Füllelements auch mit zwei Schaltungszweigen ausgelegt, nämlich einem Schaltun/rzweig, der ein mti Einsteüpotentiorncicr ausgestattetes Verzögerungsrelais zur Abmessung der mit dem Ansetzen des Füllgefäßes beginnenden Zeit für die erste Füllstufe für schnelles Füllen aufweist und einen zweiten Schaltungszweig, in d^rn der auf die Füllhöhe im Füllgefäß ansprechende Signalgeber angeordnet ist und der dazu dient, das Flüssigkeitsventil zu schließen. Dieses bekannte Füllelement enthält weder die Möglichkeit, die Füllhöhe im Füllgefäß einzustellen, noch zwischen dem Ansprechen des Signalgebers auf die Füllhöhe im Füllgefäß und den Schließen des Flüssigkeitsventils eine Zeitkorrektur vorzunehmen.

Wie sich in der Praxis herausgestellt hat, ist es bei den bekannten Füllelementen trotz der Steuerung des Flüssigkeitsventils in Schließstellung mittels des auf die Füllhöhe im Füllgefäß ansprechenden Signalgebers nicht möglich, die gewünschte Füllhöhengenauigkeit und gleichmäßige Füllhöhe bei allen Füllgefäßen sicherzustellen.

Es wurde festgestellt, daß dies auf unvermeidliche Exemplarstreuungen der Füllelemente und auf äußere, d. li. für alle Füllelemente gemeinsame Parameter des Abfüllvorganges, wie beispielsweise die Temperatur, unterschiedliehe Gefäßarten, Flüssigkeitsdruck und verschiedene Einfüllgeschwindigkeiten zurückzuführen ist. Es ist jedoch Ziel eines jeden Abfüllvorganges, neben einer sicheren und störungsfreien Betriebsweise der Füllmaschine eine genaue und gleichmäßige Füllung der Gefäße bei einfacher Einstellung der Füllhöhe im begrenzten Bereich ohne Auswechselung der Füilrohre zu erreichen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Anordnung zur Steuerung von Füllelementen in Füllmaschinen anzugeben, mit welchen die Genauigkeit und Gleichmäßigkeil der Füllhöhen beim Füüen der Füllgefäße unter Berücksichtigung von Exemplarstreuungen der einzelnen Füllelemente und unter Berücksichtigung der beim Abfüllvorgang auftretenden äußeren Einflüsse wie Temperatur, Flaschenart, Flüssigkeitsdruck und Einfüllgeschwindigkeiten wesentlich verbessert werden, wobei trotzdem die Einrichtungen zu* Einstellung der Füllhöhe einfach aufgebaut und leicht und übersichtlich bedienbar sein sollen.

Diese Aufgabe wi'd erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale dos Anspruchs 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht ein genaues und gleichmäßiges Füllen der Füllgefäße auch

unter Berücksichtigung von Exemplarstrcuungcn der einzelnen Füllelemente einer Füllmaschine und unter Berücksichtigung der beim Abfüllvorgang auftretenden äußeren Einflüsse.

Zur Durchführung des Verfahrens, insbesondere in Abfüllmaschinen mit einer großen Anzahl von Füllelementen, kann erfindungsgemäß eine Anordnung vorgesehen sein, wie sie im Kennzeichen des Anspruchs 18 wiedergegeben ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen soll der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke näher erläutert werden. Es zeigt

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

F i g. 2 ein Blockschaltbild zur Steuerung eines elektrischen Füllelements mit einem aus zwei Korrckturgliedern bestehenden Korrekturelements,

F i g. 3 ein Blockschaltbild zur Steuerung von elektrischen Füllelemenlen mit einem von einer elektronischen Steuereinheit beeinflußbaren Korrekturelement.

F i g. 4 das Blockschaltbild gemäß F i g. 3 in detaillierter Darstellung,

Fig.S eine weitere detaillierte Darstellung des Blockschaltbildes gemäß F i g. 4,

F i g. 6 eine zeitliche Darstellung der einzelnen Verfahrensschritte bei der Steuerung eines elektrischen Füllelements gemäß den F i g. 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 eine Betätigungseinrichtung 22 für ein Flüssigkeitsventi! ansteuert Das Korrekturelement 3 gilt dabei nach dem Ansprechen des Signalgebers 21 das von ihm abgegebene Signal um eine Korrekturgröße /,(F i g. 6) 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 Füilelementen einer Füllmaschine kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß jedem einzelnen Füllelement ein individuelles Korrekturelement und damit ein individuell einstellbare Korrekturgröße zugeordnet wird.

Falls eine individuelle Einsteilbarkeit nicht erforderlich ist, kann auch ein Korrekturelement für alle Füllelemente gemeinsam und damit eine gemeinsame Korrekturgröße vorgesehen werden.

Das in F i g. 2 dargestellte Blockschaltbild weist bei ansonsten gleichen Elementen eine Unterteilung des Korrekturelementes 3 in zwei Einzel-Korrekturglieder 32,33 und 34 auf. In analoger Weise ist — falls erforderlich — auch eine mehrstufige Unterteilung in Einzel-Korrekturglieder möglich. Damit wird erreicht, daß die jedem einzelnen Füllelement zugeordnete Korrekturgröße unterteilt werden kann, beispielsweise in einen allen Füllelementen gemeinsamen und einen jedem Füllelement individuell zugeordneten Teilbereich. Eine solche Aufteilung der Korrekturgröße für verschiedene Korrekturaufgaben kann dann erforderlich werden, wenn verschiedene äußere Parameter auf den Füllvorgang einwirken, wobei diese äußeren Parameter in un terschiedlicher Art und Größe an den einzelnen Füilelementen auftreten. Es ist dann in Weiterbildung der Erfindung sinnvoll, bestimmte Korrekurgrößon-Teilberci· ehe in Abhängigkeit von den größeren Parametern zu verändern.

Ein für jedes Füllelemcnt individuell vorgebbarer Einzel-Paramcler besteht beispielsweise in dem Sollwert für die Anstiegsgeschwindigkeit der Flüssigkeit im Füllgefäß.

ίο Für alle Füllelementc gemeinsame Parameter, die über gemeinsame Korreklurglicdcr vorgegeben werden können, sind beispielsweise Sollwerte für die Temperatur, die Flaschenart, und den Flüssigkeitsdruck. Sowohl in diesem als auch im vorgenannten Ausfüh rungsbeispiel kann die Steuereinheit 1 gemeinsam für alle Füllelemente und alle Korrekturelemente bzw. für das eine Korrekturelemcnt vorgesehen werden. Ks liegt jedoch auch im Rahmen dieser Erfindung, gruppenweise Rillclemcnte mit ihren individuell oder gruppenweise zugeordneten Korreklurelcmenten unter eine Steuereinheit und wahlweise alle Steuereinheiten unter eine zentrale Steuereinheit zusammenzufassen.

Das in Fig.3 dargestellte Blockschaltbild zur Steuerung von elektrisch gesteuerten Füllelementen zeigt von einer Vielzahl von Füilelementen ein Füllelement 2 einer nicht näher dargestellten rotierenden Gegendruck-Füllmaschine, das eine in das Gefäß einführbare Sonde ii als auf die Füllhöhe im Gefäß ansprechenden Signalgeber, einen Magneten 22 der Betätigungsein richtung für das Flüssigkeitsventil sowie einen Magne ten 23 für die Betätigungseinrichtung eines Gasablaßventils zur beschleunigten Rückgasableitung enthält. Die Sonde 21 gibt ihre Mcßdatcn 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 direkicr wechselseitiger Verbindung mn einem Eingabe- bzw. Erfassungsglied für bestimmte Einzelparameter 4. Die elektronische Steuereinheit 1 ist aus- gangsseitig 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 gespei- cherten Vorgabedaten verglichen. Anschließend werden mittels des Korrekturgliedes 3 die korrigierten und in der Zeitfolge richtigen Betätigungssignale zum Schließen des Flüssigkeitsventils des Füllelementes 2 abgegeben. Im einfachsten Fall wird dabei die Füllhöhe im Füllgefäß durch zeitlich verzögertes Schließen des Flüssigkeitsventiis nach dem Ansprechen der Sonde 2t korrigiert. Eine solche Korrekturgröße würde keinerlei Exemplarstreuungen der einzelnen Fülleiemente und keine äußeren Einflüsse berücksichtigen. Um die Exem plarstreuungen der Füllelemente mit in die Korrektur der Füllhöhe eingehen zu lassen, wird die Korrekturgröße in einen jedem Füllelement zugeordneten Teilbereich und einen allen Füllelementen gemeinsamen Teilbereich aufgeteilt Beide Korrekturbereiche können da- bei durch die Vorgabe äußerer Parameter verändert werden.

Die Verwendung einer in der elektronischen Steuereinheit 1 enthaltenen Taktsteuerung gestattet die rech-

ncrgcfiihric Änderung der beiden Korreklurbcreiche, da bei einer zyklischen Bearbeitung der einzelnen FUlI-elemenlc 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 «Is 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 die Korrekturgrößen 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.

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 Fi g. 4 dargestellte Schaltbild zeigt eine etwas detailliertere Variante des Blockschaltbildes nach Fig.'. Die elektronische Steuereinheit ist in diesem Schaltbild aufgeteilt in einen Taktgenerator 11, einen Zentralprozessor bzw. ein Steuer/Rechenwerk 12 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 14 sowie die Ein-/Ausgabe-Steuerung 13 sind über wechselseitige Datenleitungen mit dem Zcntralprozessor 12 verbunden, der vom Taktgenerator 11 angesteuert wird. Die Sonde 21 ist über das Korrekturglied 32, 33 mit dem Eingang des Ein-/Ausgabegliedes 15 verbunden. Das Ein/Ausgabe-Glied 15 ist ausgangsscitig sowohl mit dem Steuermagneten 22 für das Füllelement 2 als auch mit dem Magneten 23 für die Betätigungseinrichtung des Gasablaßventils verbunden. Schließlich besteht noch eine Regelkreis-Verbindung zwischen dem Zentralprozessor 12, einem Regler 5, einem Stellglied 6 sowie dem Glied 4 zur Abgabe der äußeren Parameter.

Funktionsweise und Aufbau dieser detaillierten Schaltungsanordnung entspricht weitestgehend der Anordnung nach F i g. 3. Sie zeigt jedoch die Rückkopplung der äußeren Parameter auf die Arbeitsweise des Zentralprozessors 12 und damit der elektronischen Recheneinheit auf.

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 F i g. 5 ist ein detailliertes Schaltbild für eine Vielzahl von Füllelementen dargestellt, wobei für alle Füllelemente ein Füllelement 2 repräsentativ gezeigt ist. An dem Füllelement 2 ist ein Schalter 7, der während der Vorspannzone wirksam geschaltet ist, sowie eine Sonde

to 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 Sonderverstärkers 31 angeschlossen, der seinerseits über ein Potentiometer 33 mit dem Eingang eines Korrekturverstärkers 52 verbunden ist. Der Ausgang dieses Korrekturverstärkers 32 wiederum ist über einen Optokoppler 100 mit einem ersten Abschnitt t01 eines Taktgenerators 101,102 verbunden.

Bei der vom Ausführungsbeispiel angenommenen Vielzahl von Füllelementen der rotierenden Gegendruck-Fülimaschine sind die Füllelemente in mehreren 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 S&i des zweiten Abschnitts 102 des Taktgenerators 101, 102 von einem Füllelement der Gruppe zum nächsten Füllelement weiter, so daß ein Arbeitszyklus alle Füllelemente einer Gruppe umfaßt. Die mehreren Gruppen der Füllelemente der Gegendruck-Füllmaschine werden somit unabhängig voneinander taktweise bearbeitet, wobei der Zyklusbeginn und das Zykiusende der selbständigen Tak steuerung für jede einzelne Gruppe durch Synchronisationsmitte! in gegenseitige Überein-Stimmung gebracht werden. Der Arbeitszyklus einer Gruppe läuft so ab, daß nacheinander jedes Füllelement 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 wurden, der die einzelnen Betriebszustände 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 Eund D1 bzw. D1-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 Φι. Φα bzw. Φ₅ beaufschlagt Dieser zweite Abschnitt 102 des Taktgenerators 101, 102 steuert die folgenden Betriebszustände:

Φ\ Anschaltung des jeweils zu bearbeitenden Füllelements an die elektronische Steuerein

heit und Übernahme der Vorgabedaten ßl-B3

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

Φι Vergleich der Zest-Soll- und Zeit-!stwerte bei nicht belegter Sonde zwecks Ein- oder Ausschalten des Magneten 23 des Gasablaßventils,

erforderlichenfalls Addition eines Ist-Wert-Zeitiakt-Impulses

Φα Löschung der Zeit-Istwerte für den Magneten

23 des GasablaDventils bei belegter Sonde

Φί Vergleich der Zeit-Soll- und Zeit-Istwerte bei

belegter Sonde für den Magneten 22 des Flüssigkeitsventils, erforderlichenfalls Addition eines Ltwert-Zeittakt-Impulscs

<Ph Signaiausgabe an Magnet 22 bzw. 23 des Gasablaßventils bzw. Flüssigkeitsventils zum Beibehalten der Schließstellung oder zur Wiederöffnung

SYNC Synchronisationsleitung für die Übernahme neuer Parameter.

Die Signale Φι bzw. φ, werden zusammen mit dem Ausgangssignal £des ersten Abschnitts 101 des Taktgenerators 10t, 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 (Au A₂, A]) bzw. dreier Sollwert-Glieder 112-114 (B₁, B₂, B₃) beaufschlagt. An den Ausgang für das Signal Φ\ 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 weiteren Füllelemente der Gruppe sind ebenfalls angeschlossen an den Ausgang des Signals Φ] deren UND-Gatter 121, an den Ausgang des Signals Φι deren UND-Gatter 103, an den Ausgang des Signals Φ* deren UND-Gatter 104, an den Ausgang des Signals SP₅ deren UND-Gatter 105 und schließlich an den Ausgang des Signals φ, deren UND-Gatter 122 und 123. Während die Istwert-Glieder 106—108 zyklisch mit den Ausgängen der drei UND-Glieder 103—105 beaufschlagt sind, sind an die Eingänge der dem repräsentativ gezeigten Füllelement 2 zugeordneten drei Sollwert-Glieder (A/D) 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 Füllelementes der Gruppe angeschlossen. Die drei Analog-Digital-Wandler 115—117 sind dagegen allen Füllelementen der Gruppe gemeinsam zugeordnet. Zusätzlich sind die Eingänge der drei Sollwert-Glieder 112—114 mit dem Taktsignal Φ\, das zum jeweils nächsten zu bearbeitenden Füllelement weiterschaltet, 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.

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 Speicher-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. !25 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 Flüssigkeitsventil 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 Taklphasen festgestellt und in Form von Ist-Werten A\. A₁ und Αϊ auf die Istwert-Glieder 106—108 gegeben wird. Für die Füllelemente aller Gruppen werden Zeitdaten vorgegeben, die jeweils für die Bearbeitung eines Füllelementes, wahlweise für einen Arbeitszyklus, gültig sind. Dabei werden über die Sollwert-Glieder 112—114 die folgenden drei Zeitdatcnblocks vorgegeben:

ß, (Sollwert-Glied 112) ~

Zeit vom Füllbeginn bis zum Beginn des Schnellfüllens O₂ (Sollwert-Glied 113) = Zeit vom Füllbeginn bis /um Ende des Schncllfüllens S)(Sollwert-Glied114) = Zeit vom Belegen der Sonde bis zum Schließen des Füllelementes. Diese Zeiten werden an den Potentiometern

118--120 analog eingestellt und über die Analog-Digital-Wandler 115—117 in Hexa-Dezimal-Signale umgewandelt. Der Bcarbeitungsablauf eines Füllclements entspricht für dieses Füllelement einem Zeittakt. Nach dem Durchlaufen eines Arbeitszyklus wird bei der er neuten Bearbeitung dieses Füllelements der nächste Zeittakt gegeben. Die Anzahl der Zeittakte stellt dabei den Zeit-Istwert dar. der von den Istwert-Gliedern 106-108 abgegeben wird. Der Meßkreis jedes Füllelements ist dabei ständig in Betrieb und wird bei der Bear- beitung 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 Flüssigkeil verursachten Flüssigkeitswiderstand

w 8 beim Erreichen der vorbestimmten Füllhöhe kurzgeschlossen. Die korrigierte Füllhöhe im Füllgefäß wird erreicht, wenn vom Erreichen der vorbestimmten Füllhöhe, die mittels der elektronischen Steuereinheit vorgegebene Korrekturzeil und die der Korrekturgröße 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 32 angeordnete Potentiometer 33 dient der Korrektur von Ungenauigkeiten im Füllverhalten und der Korrektur unvermeidlicher Toleranzen der elektrischen Bauteile in dem jedem Füllelement zu geordneten Meßkreis.

Anhand des in F i g. 6 dargestellten zeitlichen Ablaufs des Füllvorgangs unter einem Füllelement wird die Funktion der Schaltungsanordnung nach Fig.5 verdeutlicht. Diese Darstellung zeigt den zeitlichen Verlauf der Signale, die von der zentralen elektronischen Steuereinheit für die Auswerte- und Steuervorgänge angewählt werden.

Zum Zeitpunkt t\, wo die Vorspannzone erreicht ist, wird der Schalter 7 geschlossen und damit der Magnet 22 der Betätigungseinrichtung für das Flüssigkeitsventil zum Halten des Flüssigkeitsventils in der Schließstellung wirksam geschaltet. Zum Zeitpunkt tz, wo die Vorspannzonc beendet und der Spanndruck erreicht ist, wird der Schalter 7 wiederum geöffnet, wodurch der

a Magnet 22 unwirksam geschaltet und das Flüssigkeitsventil zur Einnahme der Öffnungslage freigegeben wird. Zum Zeitpunkt ti wird gleichzeitig über das Sollwert-Glied 112 mit Zeitverzögerung der Magnet 23 für das

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Gasablaöventil wirksam geschaltet und außerdem das Sollwert-Glied 113 zum Unwirkiamschalten des Magneten 23 innerhalb einer vorgegebenen Zeit vorbereitet. Zum Ze.tpunkt fj schaltet der wirksam gewordene Magnet 23 das Gasablaßventil in Öffnungslage zur Schnellfüllung des Füllgefäßes. Zum Zeitpunkt i_t. wo die Vorbereitungszeit des Sollwert-Gliedes 113 abgelaufen ist, wird der Magnet 23 unwirksam geschaltet und das Gasablaßvcntii geschlossen. Zum Zeitpunkt /-, ist die vorbestimmte Füllhöhe durch die Flüssigkeit innerhalb des Füllgcfäßes erreicht, so daß der Flüssigkeitswiderstand 8 die Sonde 21 belegt und die Vorgabezeit i. des Sollwert-Gliedes 114 einschließlich der Zeit des Korrektur-Gliedes 32,33 abgefragt wird. Zum Zeitpunkt f₀ ergeht nach Ablauf der abgefragten Zeil die Signalausga- is be über den Speicher 125, den Optokoppler 127 und den Verstärker 129 an den Magneten 22 /um Schließen des Flüssigkeitsventils. Zum Zeitpunkt ij ist nach erfolgter Gefä3entlastung der Füllvorgang abgeschlossen, so daß das Gefäß vorn Fülieietneiii abge/.ogeii wird. Die Sön- a> denbclcgung ist dadurch aufgehoben, so daß das Füllelement zum füllen eines nachfolgenden Gefäßes bereitsteht und die Betricbszustände in vorbeschriebener Weise jeweils erneut abgefragt werden.

25 Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

JO

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55

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Steuern von Füilelementen in Füllmaschinen zum Abfallen von Flüssigkeiten in FQllgefißc durch verzögertes elektrisches Steuern des im Füllelement vorgesehenen Flüssigkeitsventils in die den Flüssigkeitszulauf in das an das Füllelement angesetzte Füllgefäß unterbrechende Schließlage mittels eines von einem in das Füllgefäß ragen- den elektrischen Signalgeber bei Erreichen einer Ansprechfüllhöhe abgegebenen Signals und unter Benutzung einer entsprechend gewünschter Beeinflussung der endgültigen Füllhöhe zu ermittelnden Korrekturgröße, dadurch gekennzeichnet, daß diese Korrekturgröße (U) der Steuerung des Flüssigkeitsventils vorgegeben wird und daß durch das abgegebene Signal eine der Korrekturgröße (t_r) entsprechende Verzögerungszeit ausgelöst wird, mit deren Ab&suf das Flüssigkeitsventil aus der bei Ansprechen acs Signalgebers eingenommenen Öffnungslage in Schließlage gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturgröße (t_v) zur Füllhöhenbeeinflussung für jedes einzelne Füllelement einer Füllmaschine ermittelt und eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine für alle Füllelemente einer Füllmaschine gemeinsame Korrekturgröße (U) zur FQU-höhenbeeinflussung ermittelt und diese gemeinsame Korrekturg''53e (U) für jedes einzelne Füllelement der Füllmaschine eine oder mehrere zusätzliche Korrekturgrößen für andere 'Korrekturaufgaben zugeordnet wird bzw. wertfm wobei diese eine bzw. mehreren zusätzlichen Korrekiurgrößen für andere Korrekturaufgaben in einen jedem einzelnen Füllelement zugeordneten Teilbereich und die gemeinsame Korrekturgröße (r,) in einen für alle Füllelemente der Füllmaschine gemeinsamen Teilbereich eingeführt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den jedem einzelnen Füllelement zugeordneten Teilbereich zusätzlich mindestens eine Korrekturgröße eingeführt wird, die aufgrund von Exemplarstreuungen der einzelnen Füllelemente einer Füllmaschine ermittelt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal des Signalgebers zusammen mit der ermittelten Korrekturgröße (t_v) und ggf. weiteren Korrekturgrößen in einem Rechner ausgewer- tet werden und das vom Rechner entwickelte Ausgangssignal zur Steuerung des Flüssigkeitsventils benutzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Benutzung einer elektronischen Steuereinheit als gemeinsamer Rechner zum Steuern aller Füllelemente einer Füllmaschine mindestens eine für alle Füllelemente gemeinsame Korrektui-größe und für jedes Füllelement eigene Korrekturgrößen im gemeinsamen Rechner gespeichert werden, wobei für jedes Füllelement aus dem Signal seines Signalgebers und die für das jeweilige Füllelement zutreffende Gesamtkorrekturgröße ein Ausgangssignal ermittelt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Füllelemente mittels der elektronischen Steuereinheit taktgesteuert werden, wobei innerhalb des Zeitraums zum Füllen eines Füllgefäßes unter einem Füllelement eine Vieizahl von Taktzyklen durchlaufen werden und die durch die gemeinsame elektronische Steuereinheit wahlweise angesprochenen ein oder mehreren Verzögerungsglicder des einem jeden Füllelement zugeordneten Korrekturelements durch die als Sollwerte dienenden Parameter beeinflußt werden, die in der als elektronische Recheneinheit ausgebildeten Steuereinheit mit den jeweils erfaßten IST-Werten verglichen werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Füllelement Einzelparameter, beispielsweise der Soll-Wert für die Anstiegsgeschwindigkeit der Flüssigkeit im Füllgefäß, vorgegeben werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Parameter gemeinsam für alle Füllelemente, beispielsweise Soll-Werte für die Temperatur, die Flaschenart und den Flüssigkeitsdruck, vorgegeben werden.

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zeichnet, daß die für alle Füllelementc gemeinsamen Parameter in jedem Taktzyklus angepaßt und am Zyklusende für den folgenden Taktzyklus übernommen werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Zeitraums zum Füllen eines Füllgcfäßes ein Taktzyklus in fcstlegbaren Zeitabständen zur Rück-Übertragung an die elektronische Steuereinheit verwendet wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Prüfung der Parameter auf Änderungen und Übertragungsfehler durch einen von der elektronischen Steuereinheit vorzunehmenden Vergleich mit den zuvor eingespeicherten Parametern erfolgt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die übertragenen Dnten eines Taktzyklus auf Übertragungsfehler bei längeren Leitungswegen durch einen 2- aus 3-Vergleich überprüft werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten über den Betriebszustand der Füllelemente aus den Taktzyklcn zur Bildung eines geschlossenen Regelkreises auf eine der Füllmaschine im ruhenden Teil oder außerhalb der Füllmaschine zugeordnete Regeleinrichtung, z. B. ein Regler oder eine Pumpe, übertragen werden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß alle Füllelemente einer Füllmaschine nacheinander gesteuert werden und ein Arbeitszyklus eine Gruppe von einer wählbaren Anzahl von Füllelementen umfaßt und daß mehrere Gruppen synchron gesteuert werden.

16. Verfahren nach Anspruch 15. dadurch gekennzeichnet, daß für die Fülleiemente aller Gruppen drei Zeitdatenblöcke Bi bis Sj, die für die Steuerung eines Füllelementes oder für einen Arbeitszyklus gellen, vorgegeben werden, wobei

Bi — Zeit vom Füllbeginn bis zum Beginn des

Schncllfüllens, Bi — Zeit vom Füllbeginn bis zum Ende des

Schnellfüllensund ßi = Zeit vom Belegen des Signalgebers bis zum

Schließen des Füllclemcntes

bcdciiicn.

17. Verfahren nach Anspruch lh. dadurch gckenn /.eichnei. ilaü der Ik'arbeitungsablauf eines Füllelemcnics einem Zeiuakt entspricht und nach dem Durchlaufen eines Arbeitszyklus bei der erneuten Bearbeitung des betreffenden Füllelementes der nächste Zeittakt gegeben wird, wobei die Zah! der Zeittakte den Zeit-Ist-Wert darstellt.

18. Anordnung zum Steuern von Füllelementen in Füllmaschinen zum Abfüllen von Flüssigkeiten in Füllgefäße durch verzögertes elektrisches Steuern des im Füllelement vorgesehenen Flüssigkeitsventils in die den Flüssigkeitszulauf in das an das Füllelement angesetzte Füllgefäß unterbrechende Schließlage gemäß Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei jedes Füllelement mil einem in das Füllgefäß ragenden, auf eine vorgegebene Füllhöhe ansprechenden, elektrischen Signalgeber und einem den Abfluß des Rückgases aus dem Füllgefäß drosselnden und/oder absperrenden Gasabschlußventil versehen ist und die Füllelemente der Abfüllmaschine ggf. gruppenweise an eine Steuereinheit angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, &sß der elektrische Signalgeber (21) jedes Füllelemer.ts (2) über ein Korrekturelement (32,33) mit dem Eingang einer Ein/Ausgabesteuerung (15) in der Steuereinheit (1) verbunden ist, die ausgangs die Betätigungseinrichtungen sowohl des Flüssigkeitsventils (22) als auch des Gasablaßventils (Magnet 23) ansteuert und über eine Daten-Hin- und Rückleitung mit einem von einem Taktgeber (11) gesteuerten Zentralprozessor (12) verbunden ist.

19. Anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Zcntralprozessor (12) über ein Regelglied (5) und ein Stellglied (6) mit einem Parameicr-Geber (4) verbunden ist, der wiederum an einen Eingang des Zentralprozessors (12) gelegt ist.