DE102022125616A1

DE102022125616A1 - Verfahren zum Befüllen von Behältern sowie Füllanlage

Info

Publication number: DE102022125616A1
Application number: DE102022125616.2A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Clüsserath; Dieter-Rudolf Krulitsch
Original assignee: KHS GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2022-10-05
Filing date: 2022-10-05
Publication date: 2024-04-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befüllen von Behältern (5), insbesondere Getränkebehältern, in zumindest einem ersten und einem zweiten rotierbar angetriebenen Füllstern (1, 2), welche jeweils eine Vielzahl entlang des Umfangs angeordnete Behälteraufnahmen (6) zum Transport der Behälter (5) und jeweils eine Fülleinrichtung (7) zum Befüllen der Behälter (5) mit einer Flüssigkeit aufweisen, wobei die Fülleinrichtung (7) des ersten Füllsterns (1) eine erste Füllmenge und anschließend die Fülleinrichtung (7) des zweiten Füllsterns (2) eine zweite Füllmenge in die Behälter (5) füllt, wobei das Füllvolumen während des Einfüllens der zweiten Füllmenge bestimmt und das Einfüllen der zweiten Füllmenge beendet wird, sobald ein vordefiniertes Füllvolumen erreicht ist und wobei die zweite Füllmenge höchstens 30 % des vordefinierten Füllvolumens entspricht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befüllen von Behältern, insbesondere von Getränkebehältern, in zumindest einem ersten und einem zweiten rotierbar angetriebenen Füllstern, welche jeweils eine Vielzahl entlang des Umfangs angeordnete Behälteraufnahmen zum Transport der Behälter und jeweils eine Fülleinrichtung zum Befüllen der Behälter mit einer Flüssigkeit aufweisen.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren, welches in der Getränkeindustrie Anwendung findet, wobei es sich bevorzugt bei den Behältern um Getränkebehälter, insbesondere um Getränkeflaschen, handelt. Die Getränkebehälter können aus Kunststoff, z. B. aus Polyethylenterephthalat (PET), oder Glas gebildet sein. Getränkebehälter aus Kunststoff werden üblicherweise in einem vorgelagerten Prozess, z. B. durch Streckblasen, aus vorgefertigten Vorformlingen gebildet. Alternativ kann es sich bei den Getränkebehältern um Dosen handeln, welche üblicherweise aus Metall, z.B. Aluminium, gebildet sind.
Zum Befüllen der Behälter sind rotierbar angetriebene Füllsterne vorgesehen, wobei die Behälter in einem Zulauf in die Füllsterne eingebracht und an einem Auslauf wieder entnommen werden. Während der zwischen dem Einlauf und dem Auslauf vorgesehenen Transportstrecke erfolgt dann ein Befüllen der Behälter, wobei sich die Erfindung bevorzugt auf Fülleinrichtungen bezieht, welche mit einem Freistrahl die Behälter befüllen. Ein solches Verfahren eignet sich insbesondere für das Befüllen von stillen Flüssigkeiten, z. B. Wasser oder Säften, welche entsprechend ohne Kohlensäure abgefüllt werden.
Ein derartiges Verfahren ist grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt, wobei häufig mehrere Füllsterne hintereinander eingesetzt werden, um den zur Verfügung stehenden Bauraum besser ausnutzen zu können. Gerade bei langen Einfüllzeiten müsste ein Füllstern mit verhältnismäßig großem Radius eingesetzt werden, um einerseits einen hohen Behälterdurchsatz und andererseits eine ausreichende Füllung gewährleisten zu können. Durch die Einbindung mehrerer Füllsterne ist es möglich, den zur Verfügung stehenden Bauraum besser ausnutzen zu können. Darüber hinaus können auch weitere Behandlungssterne eingebunden sein, in denen die Behälter in einer anderen Art und Weise behandelt werden können. Eine solche Behandlung kann beispielsweise eine Sterilisation, ein Etikettieren oder ein Verschließen der Behälter umfassen.
In der Praxis ist es ferner ein Bestreben sicherzustellen, dass stets ein vordefiniertes Füllvolumen in den Behältern eingebracht wird. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Füllsterne jeweils über eine Zeitsteuerung die Behälter befüllen, wobei unmittelbar nach Einlauf in den Füllstern der Füllvorgang startet und kurz vor Austritt aus dem Füllstern beendet wird. Über die Rotationsgeschwindigkeit und die Größe des jeweiligen Füllsterns kann dann ein entsprechendes Füllvolumen bestimmt werden.
Ferner ist es bekannt, Füllsterne zu verwenden, welche eine Messeinrichtung zur Messung des Füllvolumens aufweisen. Diese Messeinrichtung muss dann entsprechende Messsensoren aufweisen, welche den Füllstand überwachen. Nach Erreichen eines vordefinierten Füllvolumens wird dann der Füllvorgang aktiv beendet. Dieses Verfahren ist jedoch aufwendig, da eine Vielzahl von Messsensoren verwendet werden muss, welche zugleich einen relativ großen Messbereich zwischen einem leeren und einem befüllten Behälter hinreichend genau erfassen müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches sich durch eine einfache und kostengünstige Lösung auszeichnet, um innerhalb einer Füllanlage ein Befüllen mit einem vordefinierten Füllvolumen zu gewährleisten.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1. Erfindungsgemäß füllt die Fülleinrichtung des ersten Füllsterns eine erste Füllmenge und anschließend die Fülleinrichtung des zweiten Füllsterns eine zweite Füllmenge in die Behälter, wobei das Füllvolumen während des Einfüllens der zweiten Füllmenge bestimmt, insbesondere mehrfach oder kontinuierlich bestimmt, und das Einfüllen des zweiten Füllmenge beendet wird, sobald ein vordefiniertes Füllvolumen erreicht ist und wobei die zweite Füllmenge höchstens 30 %, insbesondere höchstens 20% oder 15 %, des vordefinierten Füllvolumens entspricht.
Entsprechend wird der Füllvorgang zumindest auf zwei Füllsterne aufgeteilt, wobei bevorzugt lediglich der zweite Füllstern mit einer Messeinrichtung ausgebildet ist. Zugleich bildet die erste Füllmenge die Hauptfüllmenge, welche in der Fülleinrichtung des ersten Füllsterns eingebracht wird, sodass folglich der zweite Füllstern dazu vorgesehen ist, eine erforderliche Restfüllmenge zum Erreichen des vordefinierten Füllvolumen einzubringen. Hierdurch ist es möglich, dass für eine Messeinrichtung zur Bestimmung des Füllvolumens wenige und/oder konstruktiv einfache Messsensoren ausreichend sind und die Messeinrichtung somit kostengünstig ausgeführt werden kann. Zugleich reicht es aus, wenn der zweite Füllstern, aber nicht der erste Füllstern über eine entsprechende Messeinrichtung verfügt.
Aus dem Bereich der Saftabfüllung ist es bekannt, dass in unterschiedlichen Füllsternen verschiedene Komponenten eingebracht werden. Bei einer dieser Komponenten handelt es sich hierbei zwingend um Fruchtstückchen oder Pulpe, wobei mittels eines Kolbenfüllers eine entsprechende Menge an Füllstücken bzw. Pulpe in die Behälter eingebracht wird und sodann eine Messung der Gewichtskraft erfolgt. Ausgehend hiervon kann dann berechnet werden, welche Menge an Flüssigkeit in dem zweiten Füllstern eingebracht werden muss, um ein entsprechendes Mischungsverhältnis zu erreichen. Eine solche Ausgestaltung beschreiben beispielsweise die DE 10 2012 000 758 A1 oder die DE 10 2010 032 398 A1 . Im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung erfolgt allerdings die Befüllung mit der Hauptfüllmenge in dem zweiten Füllstern, da dem Stand der Technik ein grundsätzlich anderer Gedanke zugrunde liegt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung soll kein bestimmtes Mischungsverhältnis vorbestimmt werden. Vielmehr soll der zweite Füllstern dazu genutzt werden, eine exakte Füllmenge zum Erreichen eines vordefinierten Füllvolumens zu bestimmen, wobei durch die vergleichsweise geringe zweite Füllmenge von vergleichsweise wenigen und/oder kleinen Messsensoren Gebrauch gemacht werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung entspricht die zweite Füllmenge höchstens 20 %, besonders bevorzugt höchstens 10 %, des vordefinierten Füllvolumens. Darüber hinaus ist es auch möglich, dass die zweite Füllmenge höchstens 5 % des vordefinierten Füllvolumens entspricht.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt eine Bestimmung des Füllvolumens an jeder der Behälteraufnahmen des zweiten Füllsterns. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass jeder Behälteraufnahme ein Messsensor zugeordnet ist, über welchen sich das entsprechende Füllvolumen bestimmen lässt. Während des Befüllens der Behälter erfolgt dann eine Messung des Füllvolumens, wobei nach Erreichen des vordefinierten Füllvolumens der Füllvorgang abgebrochen wird.
Gemäß einer ersten Alternative kann hierzu die Messeinrichtung das Füllvolumen anhand einer Messung der Gewichtskraft der Behälter bestimmen. Hierzu können die Messsensoren beispielsweise als Wägesensoren ausgebildet sein. Nach Einbringen des Behälters in die Behälteraufnahme bestimmt dann der Messsensor das Gewicht des Behälters, welcher bereits mit der ersten Füllmenge befüllt ist. Unter Kenntnis des Gewichts des Behälters sowie der Dichte der eingebrachten Flüssigkeit lässt sich dann bestimmen, welche zweite Füllmenge erforderlich ist, um das vordefinierte Füllvolumen zu erreichen.
Gemäß einer weiteren Alternative ist es möglich, dass die Messeinrichtung das Füllvolumen anhand einer Messung der Füllstandshöhe in den Behältern bestimmt.
Gemäß einem besonders bevorzugten Verfahren füllen die Fülleinrichtungen des ersten und des zweiten Füllsterns identische Flüssigkeiten in die Behälter. Mit identischen Flüssigkeiten ist in diesem Zusammenhang gemeint, dass sich die Flüssigkeiten hinsichtlich ihrer Art und Zusammensetzung nicht voneinander unterscheiden. So ist es dann beispielsweise möglich, im Rahmen des ersten Füllsterns eine erste Füllmenge einzufüllen, wobei die zweite Füllmenge lediglich einer Anpassung an das vordefinierte Füllvolumen dient.
Alternativ können sich die erste und die zweite Flüssigkeit voneinander unterscheiden. In einem solchen Fall kann dann beispielsweise im Rahmen des ersten Füllsterns eine erste Komponente, beispielweise Sirup oder ein Getränkekonzentrat, und im Rahmen des zweiten Füllsterns eine zweite Komponente, beispielweise Wasser, eingefüllt werden, wobei aber in jedem Fall sowohl in dem ersten als auch in dem zweiten Füllstern ausschließlich Flüssigkeiten in die Behälter gefüllt werden. Das Einbringen von Feststoffen oder pastösen Stoffen ist nicht vorgesehen.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung sieht ferner vor, dass das Einbringen der ersten Füllmenge zeitgesteuert erfolgt. Diese Zeitsteuerung kann sich allein aus der Transportgeschwindigkeit der Behälter in dem ersten Füllstern ergeben. Nach Einbringen des Behälters in den ersten Füllstern beginnt der Füllvorgang. Der Füllvorgang wird nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit beendet, kurz bevor der entsprechende Behälter aus dem ersten Füllstern entnommen wird. Gerade bei einer Ausgestaltung als Füllstern ist vorgesehen, dass die Behälter entlang einer gewissen Kreisstrecke transportiert werden, wobei beispielsweise im Rahmen einer Kurvensteuerung aktiv in den Füllvorgang eingegriffen werden kann. Bei einer Kurvensteuerung rollt eine Führungsrolle entlang einer Führungskurve ab, wobei durch die Ausgestaltung der Führungskurve der Füllvorgang gestartet oder beendet werden kann. Hierdurch ist es möglich, den Füllvorgang exakt an die vorgegebenen Winkelposition zu koppeln. Alternativ ist es möglich, dass im Rahmen einer Steuereinheit die Zeitdauer des Befüllens aktiv gesteuert wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung können die Behälteraufnahmen des ersten und/oder des zweiten Füllsterns als aktive oder passive Greifer ausgebildet sein oder aber zumindest aktive oder passive Greifer umfassen. Diese Greifer sind dann bevorzugt so ausgebildet, dass sie die Behälter an einem Hals- bzw. Neckbereich greifen können. Alternativ können anstelle von Greifern auch Neckringhalter vorgesehen sein, welche dazu ausgebildet sind, dass mit einem Neckring versehene Behälter, insbesondere Flaschen, auf diesem Neckringhalter aufliegen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht ferner vor, dass die Behälter unmittelbar von dem ersten Füllstern an den zweiten Füllstern übergeben werden. Entsprechend ist kein zusätzlicher Transportstern zwischen den beiden Füllsternen vorgesehen, sodass entsprechend die Behälter aus dem ersten Füllstern entnommen und unmittelbar in die Behälteraufnahmen des zweiten Füllsterns übergeben werden. Somit müssen lediglich die Bewegungen der beiden aneinander anschließenden Füllsterne miteinander synchronisiert werden. Zugleich kann der Bauraum der Anlage durch den Verzicht auf einen zusätzlichen Transferstern wesentlich verringert werden. Es bildet sich eine sehr kompakte Füllanlage, deren Funktionalität gegenüber den gattungsgemäßen Füllanlagen durch Verzicht auf einen Transportstern nicht eingeschränkt wird und vorbei durch die geringere Komponentenanzahl zugleich auch die Störanfälligkeit aufgrund von Fehlsynchronisierungen verringert wird.
In diesem Zusammenhang ist aber auch zu beachten, dass gerade in dem Übergabebereich, indem eine Übergabe von dem einem Füllstern an den anderen Füllstern erfolgt, beispielsweise Komponenten der Fülleinrichtungen miteinander kollidieren können, sodass entsprechende Maßnahmen vorzusehen sind, welche eine Kollision verhindern.
Eine Weiterbildung sieht ferner vor, dass die Behälter nach dem zweiten Füllstern einer Verschlusseinrichtung zugeführt werden, welche die Behälter verschließt. Beispielweise kann es sich um eine rotierbar angetriebene Verschlusseinrichtung handeln, über welche Verschlusskappen auf dem Außengewinde der Behälter aufgeschraubt werden. Besonders bevorzugt sind auch der zweite Füllstern und die Verschlusseinrichtung unmittelbar einander angrenzend, sodass es keinem weiteren Transferstern benötigt.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Füllanlage zum Befüllen von Behältern, insbesondere Getränkebehältern, mit zumindest einem ersten und einem zweiten rotierbar angetriebenen Füllstern, welche jeweils eine Vielzahl entlang des Umfangs angeordnete Behälteraufnahmen zum Transport der Behälter und jeweils eine Fülleinrichtung zum Befüllen der Behälter mit einer Flüssigkeit aufweisen, wobei der zweite Füllstern eine Messeinrichtung zur Bestimmung des Füllvolumens aufweist und wobei den Fülleinrichtungen eine mit der Messeinrichtung verbundene Steuereinheit zugeordnet ist, welche dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung kann die Füllanlage mindestens einen dritten Füllstern zum Füllen, insbesondere zum zeitgesteuerten Füllen, einer Füllmenge in die Behälter aufweisen. Dieser dritte Füllstern kann dem ersten Füllstern vorgeschaltet oder zwischen dem ersten und dem zweiten Füllstern angeordnet sein.
Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass der erste Füllstern und/oder der dritte Füllstern keine Messeinrichtung zur Bestimmung des Füllvolumens aufweist. Insbesondere weist der erste Füllstern und/oder der dritte Füllstern dabei weder Füllstandssensoren noch Durchflussmesseinrichtungen oder Gewichtskraftsensoren auf.
Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, die Fülleinrichtung des ersten Füllsterns zeitlich und die Fülleinrichtung des zweiten Füllsterns auf Basis von der Messeinrichtung übermittelten Daten zu steuern.
Entsprechend weist bevorzugt die Messeinrichtung jeweils den Behälteraufnahmen zugeordnete Gewichtskraftsensoren und/oder Füllstandssensoren auf. Die Gewichtskraftsensoren, bei denen es sich insbesondere um sog. Wägezellen handeln kann, können jeweils an den Behälteraufnahmen angeordnet oder in diese integriert sind und das Gewicht der Behälter einschließlich der eingefüllten Füllmenge messen.
Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die Fülleinrichtung des ersten und/oder des zweiten Füllsterns eine Vielzahl von Fluidzuführungen aufweisen, wobei die Fluidzuführungen den Behälteraufnahmen zugeordnet sind. Es handelt sich somit um mitrotierende Fluidzuführungen, welche die Behälter während des Transports entlang einer kurvenförmig ausgebildeten Transportbahn befüllen.
Darüber hinaus kann es vorgesehen sein, dass die Fluidzuführungen zumindest entlang einer vertikalen Richtung beweglich, z.B. hubbeweglich, ausgebildet sind. Gemäß an einer solchen Ausgestaltung werden die Fluidzuführungen zumindest mit einem Endabschnitt während des Befüllens abschnittsweise in die Behälter eingeführt, so dass die entsprechende Flüssigkeit ohne großartige Verluste in die Behälter eingebracht werden kann. Nach dem Befüllen wird der Endabschnitt dann wieder aus dem Behälter herausgeführt und der Behälter kann entweder den zweiten Füllstern oder der Verschlusseinrichtung zugeführt werden. Die Hubbewegung ist vorzugsweise ebenfalls kurvengesteuert ausgeführt, um Fehlstellungen während des Einführens und der Entnahme zu vermeiden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung schließen der erste und der zweite Behandlungsstern in einer Transportrichtung in einem Übergabebereich unmittelbar aneinander an. Grundsätzlich ist es im Rahmen der Erfindung aber auch möglich, dass zwischen den beiden Füllsternen oder zwischen dem Füllstern und einer Verschließeinrichtung ein oder mehrere Transportsterne vorgesehen sind.
Sofern die Füllsterne unmittelbar aneinander anschließen kann es erforderlich sein, Mittel vorzusehen, welche eine Kollision der Fluidzuführungen vermeiden. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Fluidzuführungen hubbeweglich ausgebildet sind, wobei in dem Übergabebereich zwischen den beiden Füllsternen die Fluidzuführungen der beiden Füllsterne einen unterschiedlich großen Hub vollziehen. Alternativ können die Fluidzuführungen auch schwenkbeweglich oder radial verschiebbar ausgebildet sein.
Eine Weiterbildung sieht ferner vor, dass der zweite Füllstern kleiner ausgebildet ist als der erste Füllstern. Ein kleinerer Füllstern meint im Rahmen der Erfindung, dass der Füllstern einen kleineren Durchmesser und/oder weniger Behälteraufnahmen aufweist. Eine solche Ausgestaltung ist möglich, da das Befüllen in dem zweiten Füllstern lediglich für eine kurze Zeitdauer erforderlich ist, da die zweite Füllmenge wesentlich geringer ist als die erste Füllmenge. Entsprechend erfordert der zweite Füllvorgang eine kleinere Transportstrecke. Auch die Messsensoren müssen nur für eine kurze Zeitdauer das Füllvolumen bestimmen. Alternativ können beide Füllsterne gleich groß ausgebildet sein. Eine solche Ausgestaltung kann beispielsweise dann sinnvoll sein, wenn unterschiedliche Flüssigkeiten in den beiden Füllsternen eingebracht werden.
Darüber hinaus ist bevorzugt auch eine Verschließeinrichtung vorgesehen, welche als rotierbar angetriebener Verschließstern ausgebildet ist und vorzugsweise unmittelbar an den zweiten Füllstern anschließt. Entsprechend ist auch hier ein Transportstern nicht erforderlich. Die Erfindung umfasst aber auch Ausgestaltungen mit einem Transportstern zwischen dem zweiten Füllstern und dem Verschließstern.
Darüber hinaus kann für höhere Abfüllleistungen die erste Füllmenge auch auf zwei oder mehr Transportsterne aufgeteilt werden. Die Füllmengenbestimmung und das Einbringen der zweiten Füllmenge erfolgt hierbei aber stets in dem zweiten Füllstern.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

1, 2 schematische Darstellungen einer Füllanlage mit zwei Füllsternen und einem Verschließstern,
3 die Füllanlage gemäß der 2 in einer detaillierteren Ansicht,
4 eine alternative Füllanlage mit unterschiedlich großen Füllsternen,
5 die Füllanlage gemäß der 2 mit dargestellten Übergabebereichen,
6-11 Schnittdarstellungen von Ausführungsvarianten der Füllanlage in einem Übergabebereich,
12 eine Füllanlage gemäß der 4 mit einer Füllstandsmessung.

Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Füllanlage mit einem ersten Füllstern 1, einem zweiten Füllstern 2 sowie einer als Verschließstern ausgebildeten Verschließeinrichtung 3, wobei gemäß der Ausgestaltung der 1 zwischen den Füllsternen 1, 2 und zwischen dem zweiten Füllstern 2 und der Verschließeinrichtung 3 jeweils ein Transportstern 4 vorgesehen ist. Entlang der Füllsterne 1, 2 sowie der Transportsterne 4 und der Verschließeinrichtung 3 werden Behälter 5 entlang einer Transportrichtung T geführt, wobei die Behälter 5 in den Füllsternen 1, 2 mit einer Flüssigkeit befüllt und in der Verschlusseinrichtung 3 verschlossen werden.
Die 2 zeigt eine analoge Ausgestaltung, bei der auf die Einbindung von zusätzlichen Transportsternen 4 verzichtet wurde, sodass entsprechend die Füllsterne 1, 2 sowie der zweite Füllstern 2 und die Verschlusseinrichtung 3 unmittelbar aneinander anschließen. Ausgehend von einer solchen Ausgestaltung zeigt die 3 die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Füllanlage.
Demnach weist sowohl der erste Füllstern 1 als auch der zweite Füllstern 2 eine Vielzahl entlang des Umfangs angeordnete Behälteraufnahmen 6 auf, wobei die Füllsterne 1, 2 rotierbar angetrieben sind und entsprechend auch die Behälteraufnahmen 6 entlang des Umfangs der Füllstelle 1, 2 rotieren. Die Behälteraufnahmen 6 dienen dazu, Behälter 5, insbesondere Getränkebehälter, aufzunehmen. Bei den Getränkebehältern handelt es sich insbesondere um Getränkeflaschen, z. B. aus Glas oder aus Kunststoff.
Darüber hinaus weisen der erstes und der zweite Füllstern 1, 2 jeweils eine Fülleinrichtung 7 auf, welche zum Befüllen der Behälter mit einer Flüssigkeit eingerichtet ist. Die jeweilige Fülleinrichtung 7 besteht im Wesentlichen aus einer Vielzahl von Fluidzuführungen 8, wobei je eine Fluidzuführung 8 einer Behälteraufnahme 6 zugeordnet ist, wobei die Fluidzuführungen 8 gemeinsam mit den Behälteraufnahmen 6 rotieren, sodass entsprechend über die gesamte Transportstrecke T innerhalb eines Füllsterns 1, 2 ein Befüllen der Behälter 5 möglich ist.
Der zweite Füllstern 2 verfügt darüber hinaus über eine Messeinrichtung 9 mit einer Vielzahl von Messsensoren 10. Bei den Messsensoren 10 handelt es sich um Wägesensoren, welche innerhalb der Behälteraufnahmen 6 angeordnet sind und über die es möglich ist, das Gewicht der Behälter 5 zu bestimmen. Ausgehend von dem Leergewicht eines Behälters 5 kann dann durch Bestimmung einer Gewichtskraft ermittelt werden, welche Füllmenge sich in den Behältern 5 befindet.
Ausgehend hiervon übermittelt die Messeinrichtung 9 die ermittelten Werte an eine Steuereinheit, welche dann die Fülleinrichtung 7 des zweiten Füllsterns 2 so steuert, dass ein zuvor vordefiniertes Füllvolumen in den Behältern 5 eingebracht wird.
Darüber hinaus kann die Steuereinheit 26 auch an den ersten Füllstern 1 angebunden sein und die im ersten Füllstern 1 über die Fülleinrichtung 7 eingebrachte erste Füllmenge zeitgesteuert einbringen. Hierbei ist die Steuereinheit 26 so eingerichtet, dass höchstens 30 % des vordefinierten Volumens im Rahmen der zweiten Füllmenge über die Fülleinrichtung 7 des zweiten Füllsterns 2 eingebracht wird, sodass der Hauptbestandteil des Füllvolumens über die erste Füllmenge im ersten Füllstern 1 eingebracht wird.
Vor diesem Hintergrund ist es auch nicht erforderlich, Messsensoren 10 im Rahmen des ersten Füllsterns 1 einzusetzen, da diese Messsensoren 10 lediglich dazu dienen, die Füllmenge zum Erreichen des vordefinierten Füllvolumens anzupassen.
Nach Durchlaufen des zweiten Füllsterns 2 werden die Behälter 5 unmittelbar an die Verschließeinrichtung 3 übergeben und dort verschlossen.
Dadurch, dass innerhalb des zweiten Füllsterns 2 lediglich eine geringe zweite Füllmenge in die Behälter 5 eingebracht wird, kann der zweite Füllstern 2 kleiner ausgebildet sein als der erste Füllstern 1. Eine solche Ausgestaltung zeigt beispielsweise die 4, wobei einerseits der Durchmesser des zweiten Füllsterns 2 und auch die Anzahl der Behälteraufnahmen 6 im Vergleich zu der Ausgestaltung gemäß 3 reduziert wurde.
Bei der Ausgestaltung gemäß den 2 bis 4 ohne zusätzliche Transportsterne 4 kann die Problematik bestehen, dass durch die direkte Übergabe der Behälter 5 zwischen den Füllsternen 1, 2 sowie der Verschließeinrichtung 3 die vorgesehenen Fluidzuführungen 8 miteinander kollidieren würden, wenn zumindest in einem Übergabebereich 11 keine Maßnahmen zur Kollisionsvermeidung getroffen werden.
Dies geht insbesondere aus der 5 hervor, welche eine Füllanlage gemäß der 3 zeigt, wobei der zweite Füllstern 2 Mittel aufweist, um eine Kollision der Fluidzuführungen 8 zu vermeiden.
Eine konkrete Ausführungsform geht dann aus der 6 hervor. Die 6 zeigt einen Behälter 5 in Form einer Getränkeflasche, welcher in einer Behälteraufnahme 6 des ersten Füllsterns 1 angeordnet ist. Der Behälteraufnahme 6 ist eine Fluidzuführung 8 zugeordnet, über welche eine Flüssigkeit in den Behälter 5 eingefüllt werden kann. Der Behälter 5 befindet sich in dem Übergabebereich 11, sodass eine Übergabe an den zweiten Füllstern 2 bevorsteht. Der zweite Füllstern 2 weist ebenfalls eine Fluidzuführung 8 auf, welche mit einem vertikalen Hub H beweglich ausgebildet ist. In dem Übergabebereich 11 wird die Fluidzuführung 8 des zweiten Füllsterns 2 angehoben, um eine Kollision der Fluidzuführungen 8 zu vermeiden.
Die Fluidzuführung 8 des ersten Füllsterns 1 ist unbeweglich ausgebildet und lässt sich daher nicht mit einem vertikalen Hub H bewegen. Nach Durchlaufen des Übergabebereichs 11 kann die Fluidzuführung 8 wieder in einer Behandlungsposition herunter bewegt werden.
Eine alternative Ausgestaltung zeigt die 7, bei der die Fluidzuführungen 8 sowohl des ersten als auch des zweiten Füllsterns 1, 2 hubbeweglich ausgebildet sind, wobei lediglich für die Hubbewegung der Fluidzuführung 8 des zweiten Füllsterns 2 eine aktive Hubsteuerung 12 in Form einer Kurvensteuerung vorgesehen ist und wobei mittels einem Mitnehmer 13 auch ein Hub der Fluidzuführung 8 des ersten Füllsterns 1 bewirkt wird.
Die 8 bis 11 zeigen weitere Ausgestaltungsvarianten des zweiten Füllsterns 2 und einer daran anschließenden Verschlusseinrichtung 3 in einem Übergabebereich 11, wobei in der Verschlusseinrichtung 3 ein Verschließen der Behälter 5 erfolgt. Grundsätzlich kann die Ausgestaltung aber auch auf eine Anordnung zwischen zwei Füllsternen 1, 2 übertragen werden.
Die Verschlusseinrichtung 3 weist eine als Verschließer 15 ausgebildete Behandlungseinrichtung auf. Mittels dieses Verschließers 15 können die Behälter 5 verschlossen werden, indem eine Verschlusskappe durch Rotation auf die Behälter 4 aufgeschraubt wird. Der Verschließer 15 ist über einen in vertikaler Richtung verlaufenden Hub hubbeweglich bewegbar, wobei der Hub ausschließlich dazu vorgesehen ist, die Verschlusskappe auf den Behälter 5 aufzuschrauben. Der Füllstern 2 weist hingegen Fluidzuführungen 8 auf, welche in radialer Richtung beweglich ausgebildet sind, so dass der Verschließer 15 und die Fluidzuführung 8 in dem Übergabebereich 11 nebeneinander angeordnet sein können, ohne zu kollidieren. Hierzu ist ein kurvengesteuerter Antrieb 14 vorgesehen. Hierbei rollt eine an der Fluidzuführung 8 angeordnete Rolle 16 an einer Führungskurve 17 ab, wobei die Rolle 16 und die Führungskurve 17 für eine Bewegung in radialer Richtung eingerichtet sind. Mittels eines Federelements 18 kann die Fluidzuführung 8 anschließend wieder in die Behandlungsposition überführt werden. Darüber hinaus zeigt die 8 auch eine Füllhöhenmesseinrichtung 21, welche an der Fluidzuführung 8 angeordnet ist.
Die 9 zeigt eine ähnliche Ausgestaltung, wobei die Kurve 17 unmittelbar an dem Verschließer 15 angeordnet ist.
Gemäß der 10 sind die Fluidzuführungen 8 des zweiten Füllsterns 2 sowohl in einer vertikalen Richtung als auch in radialer Richtung hubbeweglich angeordnet. Zur Verstellung ist ein schwenkbeweglicher Mechanismus 19 vorgesehen, welcher über einen pneumatischen Hubantrieb 20 angetrieben wird.
Die Ausgestaltung gemäß der 11 ähnelt der der 10, wobei aber anstelle eines rein radialen Versatzes ein Verschwenken in radialer Richtung erfolgt.
Die 12 zeigt eine mögliche Anordnung und Ausgestaltung einer Füllhöhenmesseinrichtung 21. Diese wird gebildet aus einem Endabschnitt 22 der Fluidzuführung 8, einer Leiteinrichtung 23 sowie einem Isolationsmaterial 24, welches den Endabschnitt 22 von der Leiteinrichtung 23 elektrisch trennt. Der Endabschnitt 22 sowie die Leiteinrichtung 23 sind aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt und liegen an unterschiedlichen Polen an. Sobald die Flüssigkeit 25 die beiden Pole elektrisch miteinander verbindet, kann ein Signalstrom zwischen dem Endabschnitt 22 und der Leiteinrichtung 23 fließen. Die erforderliche Füllhöhe ist somit erreicht.
Bezugszeichenliste

1: Erster Füllstern
2: Zweiter Füllstern
3: Verschließeinrichtung
4: Transportstern
5: Behälter
6: Behälteraufnahmen
7: Fülleinrichtung
8: Fluidzuführungen
9: Messeinrichtung
10: Messsensoren
11: Übergabebereich
12: Hubsteuerung
13: Mitnehmer
14: kurvengesteuerter Antrieb
15: Verschließer
16: Rolle
17: Führungskurve
18: Federelement
19: schwenkbeweglicher Mechanismus
20: Hubantrieb
21: Füllhöhenmesseinrichtung
22: Endabschnitt
23: Leiteinrichtung
24: Isolationsmaterial
25: Flüssigkeit
26: Steuereinheit
T: Transportrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012000758 A1 [0010]
DE 102010032398 A1 [0010]

Claims

Verfahren zum Befüllen von Behältern (5), insbesondere Getränkebehältern, in zumindest einem ersten und einem zweiten rotierbar angetriebenen Füllstern (1, 2), welche jeweils eine Vielzahl entlang des Umfangs angeordnete Behälteraufnahmen (6) zum Transport der Behälter (5) und jeweils eine Fülleinrichtung (7) zum Befüllen der Behälter (5) mit einer Flüssigkeit aufweisen, wobei die Fülleinrichtung (7) des ersten Füllsterns (1) eine erste Füllmenge und anschließend die Fülleinrichtung (7) des zweiten Füllsterns (2) eine zweite Füllmenge in die Behälter (5) füllt, wobei das Füllvolumen während des Einfüllens der zweiten Füllmenge bestimmt und das Einfüllen der zweiten Füllmenge beendet wird, sobald ein vordefiniertes Füllvolumen erreicht ist und wobei die zweite Füllmenge höchstens 30 % des vordefinierten Füllvolumens entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Füllmenge höchstens 10 % des vordefinierten Füllvolumens entspricht.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bestimmung des Füllvolumens an jeder der Behälteraufnahmen (6) des zweiten Füllsterns (2) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllvolumen anhand einer Messung der Gewichtskraft der Behälter (5) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllvolumen anhand einer Messung der Füllstandshöhe in den Behältern (5) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fülleinrichtungen (7) des ersten und des zweiten Füllsterns (1, 2) identische Flüssigkeiten in die Behälter (5) einfüllen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fülleinrichtung (7) des ersten Füllsterns (1) eine erste Flüssigkeit und die Fülleinrichtung (7) des zweiten Füllsterns (2) eine zweite Flüssigkeit einfüllt, wobei sich die ersten und die zweite Flüssigkeit voneinander unterscheiden.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen der ersten Füllmenge zeitgesteuert erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälter (5) unmittelbar von dem ersten Füllstern (1) an den zweiten Füllstern (2) übergeben werden.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälter (5) nach dem zweiten Füllstern (2) einer Verschließeinrichtung (3) zugeführt werden, welche die Behälter (5) verschließt.
Füllanlage zum Befüllen von Behältern (5), insbesondere Getränkebehältern, mit zumindest einem ersten und einem zweiten rotierbar angetriebenen Füllstern (1, 2), welche jeweils eine Vielzahl entlang des Umfangs angeordnete Behälteraufnahmen (6) zum Transport der Behälter (5) und jeweils eine Fülleinrichtung (7) zum Befüllen der Behälter (5) mit einer Flüssigkeit aufweisen, wobei der zweite Füllstern eine Messeinrichtung (9) zur Bestimmung des Füllvolumens aufweist und wobei den Fülleinrichtungen (7) eine mit der Messeinrichtung (9) verbundene Steuereinheit zugeordnet ist, welche dazu eingerichtet ist, die Fülleinrichtungen (7) derart zu steuern, dass die Fülleinrichtungen (7) im Betrieb das Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche durchführen.
Füllanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, die Fülleinrichtung (7) des ersten Füllsterns (1) zeitlich und die Fülleinrichtung (7) des zweiten Füllsterns (2) auf Basis der von der Messeinrichtung (9) übermittelten Daten zu steuern.
Füllanlage nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (9) jeweils den Behälteraufnahmen (6) zugeordnete Gewichtskraftsensoren und/oder Füllstandssensoren aufweist.
Füllanlage nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Fülleinrichtungen (7) des ersten und/oder des zweiten Füllsterns (1, 2) eine Vielzahl von Fluidzuführungen (8) aufweisen, wobei die Fluidzuführungen (8) den Behälteraufnahmen (6) zugeordnet sind.
Füllanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidzuführungen (8) beweglich, insbesondere hubbeweglich, schwenkbeweglich oder radial beweglich, ausgebildet sind.
Füllanlage nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Füllstern (1, 2) in einer Transportrichtung (T) in einem Übergabebereich (11) unmittelbar aneinander anschließen.
Füllanlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der erste und oder der zweite Füllstern (1, 2) Mittel zur Vermeidung einer Kollision der Fluidzuführungen (8) im Übergabebereich (11) aufweist.
Füllanlage nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Füllstern (2) kleiner ausgebildet ist als der erste Füllstern (1).
Füllanlage nach einem der Ansprüche 11 bis 18, gekennzeichnet durch eine Verschließeinrichtung (3) zum Verschließen der Behälter (5), welche an den zweiten Füllstern (2) anschließt.
Füllanlage nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschließeinrichtung (3) als rotierbar angetriebener Verschließstern ausgebildet ist.