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Flaschenbehandlungsanlage
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Die Erfindung betrifft eine Fl aschenbehandl ungsanl age nach dem
Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Bei der häufigsten und am längsten ausgeführten Aufstel lungsweise
derartiger Flaschenbehandlungsanlagen wird zwischen Flascheninspektor, Füller und
Etikettierer ein möglichst größer Pufferraum zwischen den genannten Behandlungsmaschinen
eingeplant, um vorübergehende unterschiedliche Leistungen der Maschinen, bedingt
durch Betriebsstörungen,die maschinelle Aussortierung fehlerhafter Flaschen unddie
Entfernung zerbrochener Flaschen, durch eine Pufferung auszugleichen. Vorteile dieser
Aufstellungsart mit einer Pufferung der Flaschen zwischen den einzelnen Maschinen
sind darin zu sehen, daß der Stillstand einer Maschine nicht sofort den Stillstand
der anderen Maschinen nach sich zieht und daß bei großen Pufferflaschenmengen eine
Reduzierung der als Störzeit anzusehenden Stillstandszeit des Füllers erreicht wird.
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Als Nachteile bei derartigen Anlagen sind zu werten der große Platzbedarf,
starke Geräuschbildung, hohe Kosten für die benötigten Transporteinrichtungen, den
Energiebedarf sowie das Betriebspersonal, ein hoher Verschleiß an Transportketten,
ein großer Bedarf an Schmiermitteln, starker Abrieb an den Flaschen sowie Betriebsunterbrechungen
durch Flaschenzusammenführungen.
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Der sogenannte Maschinenblock, in dem zwei Behandlungsmaschinen mechanisch
miteinander verbunden sind, wurde mit dem Ziel entwickelt, die vorerwähnten Nachteile
der Maschi-
nenaufstellung mit Pufferzonen zwischen den Maschinen
auszuschalten. Bei diesem Maschinenblock erfolgt der Transport der Flaschen zwischen
den Maschinen über Transfersterne oder Förderschnecken. Diese Anlagenkonzeption
vermeidet die vorbeschriebenen Nachteile der Maschinenaufstellung mit Pufferzonen.
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Der Maschinenblock weist jedoch die folgenden, schwerwiegenden Nachteile
auf: Die aussortierten Flaschen laufen als Lücke durch Füller und Etikettierer,
was erhebliche technologische Nachteile mit sich bringt. Der Zusammenbau von verschiedenen
Maschinen verursacht erhebliche Mehrkosten gegenüber der Einzelaufstellung. Die
freie Wahl der Maschinenfabrikate ist beschränkt.
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Ein Austausch einer Maschine zu einem späteren Zeitpunkt ist praktisch
nicht durchführbar. Durch die aussortierten Flaschen wird die Leistung reduziert.
Die Etikettierung wird durch das außen anhaftende Getränk bzw. das Abspritzwasser
sehr erschwert, der Etikettensitz mitunter verschlechtert.
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Die Etikettiermaschine schwimmt im Abfüllgut bzw. Wasser.
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Die Reste geplatzter Flaschen gelangen in die Etikettiermaschine und
verursachen dort Störungen. Leere, unterfüllte Flaschen und Flaschen ohne Verschluß
werden etikettiert. Die Zugänglichkeit zu den Maschinen ist erschwert, und die Obersicht
über die Anlage ist schlecht. Die Reinigung der Maschinen ist mit Schwierigkeiten
verbunden, und durch die Reinigung des Füllers werden Inspektor und Etikettierer
in Mitleidenschaft gezogen.
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Eine zwischen der Maschinenaufstellung mit Pufferzonen und dem Maschinenblock
liegende Anlagenkonstruktion stellt die automatische Flascheninspektionsmaschine
nach der DE-AS 27 01 547 dar. Diese Inspektionsmaschine wurde mit dem Ziel entwickelt,
einen lückenlosen Auslauf einwandfreier Flaschen bei jeder Leistung und eine wirtschaftliche
Arbeits-
weise zu erreichen. Das Inspektionsgerät, dem die Flaschen
von einer Waschmaschine zugeführt werden, weist einen Rotati ons förderer in Form
eines Sternrades auf, das die Flaschen durch den Inspektionsbereich fördert, und
ist durch einen kurzen Transporteur mit der Füllmaschine verbunden. Als Transporteur
wird eine Scharnierbandkette einreihiger Bauart mit seitlichen Geländern verwendet,
die alsEZuförderer für die zu prüfenden sauberen Flaschen dient. Das Sternrad der
Inspektionsmaschine wird über ein verstellbares Regelgetriebe und ein Differentialgetriebe
durch einen Elektromotor angetrieben. Das Differentialgetriebe ist an einen impulsgesteuerten
Schrittmotor angeschlossen, der durch ein Steuergerät betätigt wird, das mit der
dem Inspektionsbereich nachgeordneten Aussortiervorrichtung für fehlerhafte Flaschen
gekoppelt ist. Bei Ansprechen der Ausstoßvorrichtung auf eine verschmutzte Flasche
empfangt das Steuergerät für den an das Differentialgetriebe angeschlossenen Schrittmotor
ein Ausstoßsignal, so daß die Drehzahl des Sternrades der Inspektionsmaschine kurzzeitig
erhöht und dadurch ein lückenloser auslauf einwandfreier Flaschen aus der Inspektionsmaschine
erreicht wird. Im normalen Betrieb bildet sich zwischen dem Sternrad der Inspektionsmaschine
und der Fördereinrichtung der Füllmaschine ein geschlossener, einreihiger Flaschenstau
mit einem bestimmten Staudruck. Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Inspektionsmaschine
ist darin zu sehen, daß beim Aussortieren von fehlerhaften Flaschen die entstehende
Lücke in dem Flaschenstau durch die kurzzeitige Bes-chleuninung des Stern rades
der Inspektionsmaschineschlagartig geschlossen wird,wobei zwei durchgehende Flaschenströme
mit großer Masse und hoher Lärmentwi ckl ung aufeinanderorallen und die Gefahr einer
Beschädigung der Flaschen besteht.Aufgrund dieser Betriebsweise kann die Flascheninspektionsmaschine
nur bei Flaschenabfüllanlagen mit kleinen Leistungen eingesetzt werden. Diese Nachteile
treten auch bei der durch die DE-AS 27 01 547 bekannten Maschinenausführung auf,
bei der in den Antrieb des Rotationsförderers des Inspektors eine
Rutschkupplung
in Form einer Wirbelstromkupplung eingeschaltet ist.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine Regelung für Hochleistungsanlagen mit durch kurze Transporteure verbundenen
Flaschenbehandlungsmaschinen zu entwickeln, die eine genaue gegenseitige Abstimmung
der Drehgeschwindigkeiten der Rotationsförderer der Behandlungsmaschinen für einen
schonenden Flaschentransport durch die Anlage ermöglicht.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch einen Regelung mit den Merkmalen
im Kennzeichen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die erfindungsgemäße Flaschenbehandlungsanlage zeichnet sich gegenüber
bekannten Anlagen dieser Art durch folgende Vorteile aus: Die Regelung der Arbeitsgeschwindigkeiten
der Rotationsförderer von Inspektions-, Füll- und Etikettiermaschine erfaßt nicht
nur wie bisher die aussortierten fehlerhaften Flaschen,sondern auch Flaschen, die
nach dem Durchlaufen des Inspektionsgerätes zu Bruch gehen oder ggf. durch Bedienungsfehler
entfernt werden, und ermöglicht durch die hohe Genauigkeit den Betrieb von Hochleistungsanlagen.
Durch die kurzen Transporteure zwischen den einzelnen Behandlungsmaschinen erfordert
die Anlage einen verhältnismäßig kleinen Platzbedarf. Energie- und Personalkosten
der Anlage sind wesentlich geringer als bei den auf dem Markt befindlichen Anlagen
dieser Art. Weiterhin ist der Anfall an zerbrochenen Flaschen infolge des schonenden
Flaschentransportes erheblich kleiner, der daraus resultiert, daß die Flaschen eine
Behandlunasmaschine, z.B. das Inspektionsgerät, einzeln mit Abstand verlassen
und
auch einzeln zu dem durchgehenden Flaschenstrom im Einlauf der Füllmaschine aufschließen.
Der wesentlich reduzierte Lärmpegel der Anlage erfüllt die gesetzlich vorgeschriebenen
Bestimmungen. Schließlich können die Behandlungsmaschinen bei einer Modernisierung
oder einem Fabrikatwechsel zu einem späteren Zeitpunkt ohne Schwierigkeiten ausgetauscht
werden.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch
dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert. Es zeigen Fig. 1 die
Draufsicht des Inspektionsgerätes und der Füllmaschine der Flaschenbehandlungsanlage
und Fig. 2 den Signalflußplan des zweischleifigen Regelkreises für die Drehzahlregelung
der elektrischen Antriebsmotoren der Rotationsförderer von Inspektionsgerät und
Füllmaschine.
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In der in Fig. 1 ausschnittsweise dargestellten Flaschenbehandlungsanlage
werden gereinigte Flaschen 1 von einer nicht dargestellten Waschmaschine über einen
nicht dargestellten Puffer auf ein Plattenband 2 und von dort weiter über die Plattenbänder
3 und 4 in ein Inspektionsgerät 5 gefördert. Das Plattenband 4 dient als Zuförderer
für das Inspektionsgerät 5 und als Abförderer für die geprüften, sauberen Flaschen
1.
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In dem Inspektionsgerät 5 werden die Flaschen 1 durch drei hintereinander
angeordnete Sternräder 6, 7, 8 seitlich von dem Plattenband 4 weg an zwei fotoelektrischen
Inspektionsköpfen 9, 10 vorbeibewegt, durch die der Flaschenboden, die Flaschenseitenwand
und der Flaschenhals auf Verschmutzungen und ggf. Beschädigungen überprüft werden.
Die drei
Sternräder 6, 7, 8 des Inspektionsgerätes 5 werden über
ein nicht dargestelltes Getriebe und einen gemeinsamen Elektromotor 11 mit Drehzahlregelung
angetrieben.
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In dem Inspektionsgerät 5 ist außerdem ein nicht dargestellter Hochfrequenzscanner
untergebracht, der die Flaschen 1 auf Laugenreste überprüft.
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Dem Inspektionsbereich ist eine Aussortiervorrichtung 12 nachgeordnet,
die die fehlerhaften Flaschen auf ein von dem Plattenband 4 seitlich abzweigendes
Plattenband 13 stößt, das die Flaschen z.B. an ein weiteres Plattenband 14 übergibt,
das die aussortierten Flaschen zu einer Sammelstation 15 transportiert.
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Vom Plattenband 4 gelangen die geprüften Flaschen auf ein weiteres
Plattenband 16, das die Flaschen in die Füllmaschine 17 fördert. Dort werden die
Flaschen durch ein Sternrad 18, das durch einen Elektromotor 19 mit Drehzahlregelung
angetrieben wird, vom Plattenband 16 abgenommen und der nicht dargestellten Fülleinrichtung
zugeführt. Die abgefüllten Flaschen gelangen über ein weiteres Plattenband in eine
Verschließmaschine und von dort z.B. durch eine Waschschleuße in eine Etikettiermaschine.
Die der Füllmaschine 17 nachgeordneten Anlagenteile sind in Fig. 1 nicht dargestellt.
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Die Teilung der Sternräder 6, 7, 8 im Inspektionsgerät 5 ist derart
gewählt, daß die Flaschen 1 das Inspektionsgerät mit Abstand verlassen. Diese beabstandeten
Flaschen treffen einzeln auf den Flaschenstau, der sich im Einlauf 20 der Füllmaschine
17 aufbaut.
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Die Leistungen von Inspektionsgerät 5 und Füllmaschine 17 werden
durch eine Regelung in Abhängigkeit von dem die Anlage durchlaufenden Flaschenstrom
derart aufeinander abgestimmt, daß ein einwandfreier Betrieb bei hohen Leistungen
der Anlage möglich ist.
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Die gegenseitige Abstimmung der Arbeitsgeschwindigkeiten von Inspektionsgerät
5 und Füllmaschine 17 erfolgt durch eine Regelung der Drehzahl der Sternräder 6,
7, 8 des Inspektionsgerätes 5 und des Sternrades 18 der Füllmaschine 17 in Abhängigkeit
vom Differenzflaschenstrom gds der sich durch die Subtraktion des Flaschenstromes
gf im Einlauf 20 der Füllmaschine 17 und des Schlechtflaschenstromes g5 von dem
Flaschenstrom gj im Einlauf 21 des Inspektionsgerätes 5 ergibt, sowie in Abhängigkeit
der Lage des Auftreffpunktes s der das Inspektionsgerät 5 mit Abstand verlassenden
Flaschen 1 auf den Flaschenstau innerhalb einer Regelstrecke x zwischen Inspektionsgerät
5 und Füllmaschine 17. Die Regelstrecke x ist durch zwei verstellbare Stauschalter
22, 23 begrenzt.
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Die Drehzahl regelung des elektrischen Antriebsmotors 11 für die
Sternräder 6, 7, 8 des Inspektionsgerätes 5 und des elektrischen Antriebsmotors
19 für das Sternrad 18 der Füllmaschine 17 ist in dem Signalflußplan des zweischleifigen
Regelkreises nach Fig. 2 verdeutlicht.
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Die am Antriebsmotor 19 für das Sternrad 18 der Füllmaschine 17 anliegende
Füllerleitspannung UF dient als Sollwert für die Regelung. Aus dieser Spannung UF
ergibt sich nach der Subtraktion der beiden Reglerspannungen USR und UmR die Steuerspannung
UI für das Inspektionsgerät 5. Der Flaschenstrom gi im Einlauf 21 des Inspektionsgerätes
5, der Flaschenstrom gf im Einlauf 20 der Füllmaschine 17 und der Schlechtflaschenstrom
95 werden durch Impulsgeber gemessen.
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Aus den Flaschenströmen gj, gf und 9s wird in einem zentralen Rechner
der Differenzflaschenstrom gd berechnet.
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Sobald der Differenzflaschenstrom gd vom Nullwert abweicht, tritt
die Regelung der ersten Schleife des Signalflußplanes in Tätigkeit, durch die über
einen Mengenregler die Steuerspannung U1 des Elektromotors 11 für den Antrieb der
Sternräder 6, 7, 8 des Inspektionsgerätes 5 durch Anlegen der durch den Mengenregler
erzeugten Regelspannung UmR zur Erhöhung oder Herabsetzung der Drehzahl nI des Antriebsmotors
11 entsprechend geändert wird.
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Der Differenzflaschenstrom gd gibt gleichzeitig Aufschluß über die
Flaschenmenge m auf den Plattenbändern 4 und 16 zwischen Inspektionsgerät 5 und
Füllmaschine 17.
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Durch die zweite Schleife des Signalflußplanes erfolgt die Regelung
des Auftreffpunktes s der das Inspektionsgerät 5 mit Abstand verlassenden Flaschen
1 auf den Flaschenstau im Einlauf 20 der Füllmaschine 17. Bei einem Auswandern des
Auftreffpunktes s aus der durch die verstellbare Stauschalter 22, 23 begrenzten
Regelstrecke x wird die auf Ansprechen des Dreipunktschalters in der zweiten Schleife
des Signalflußplanes durch den Auftreffpunktregl er erzeugte Regelspannung USR zur
Korrektur der Füllerleitspannung UF im Sinne einer Erhöhung oder Herabsetzung der
Drehzahl n1 des Antriebsmotors 11 für die Sternräder 6, 7, 8 des Inspektionsgerätes
5 wirksam.
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Die vorbeschriebene Regelung kann auch für eine Abstimmung der Arbeitsgeschwindigkeit
von Füllmaschine und Etikettiermaschine verwendet werden.
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Ferner ist es möglich, die Regelgrößen gd und s bei der Regelung
der Arbeitsgeschwindigkeiten der Rotationsförderer 6, 7, 8 und 18 von Inspektionsgerät
5 und Füllmaschine 17 bzw.von Füllmaschine 17 und Etikettiermaschine
in
beliebiger Kombination auch auf die Antriebsmotoren für die Rotationsförderer der
Füllmaschine 17 und der Etikettiermaschine wirken zu lassen. Bei einer Regelung
der Arbeitsgeschwindigkeit der Rotationsförderer von Füllmaschine 17 und Etikettiermaschine
wird der Ausfall an Flaschen, die zerplatzen oder wegen fehlerhafter Füllung,nicht
ordnungsgemäßem Verschluß oder falscher Etikettierung aussortiert werden, berücksichtigt.
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