JP5280355B2 - 充填弁の安全制御方法、この方法を実施する制御ユニットおよびこの制御ユニットを備える充填装備 - Google Patents

Description

この発明は、特許請求項１の上位概念による充填装備を制御する方法、この方法を実施する制御ユニットおよびこの制御ユニットを備える充填装備に関する。

液状充填物を瓶或いはそのような容器に無菌性に詰める装備は重要性が増してきている。むしろ、液状充填物を無菌性で、即ちクリーンルーム条件（例えばクリーンルームクラス１００）の下で瓶或いはそのような容器に詰めて、例えば乳製品、ジュースのような例えば非常に敏感な飲み物を詰める際に、或いは医学的製品を詰める際に、この瓶或いはそのような容器をクリーンルーム条件下でも閉鎖することが必要である。これはワイン、ビール或いは果汁ショルノのような菌の少ない空気条件下で衛生的且つ微生物学的に敏感な製品を詰めるのに適している。

無菌性に詰めるために、原則的装備が知られていて、この装備がそのハウジング内部には外方に閉鎖されて、濾過殺菌された空気を供給されたクリーンルーム或いはクリーンルーム領域を形成し、クリーンルームを通して容器或いは瓶用の輸送区分が形成されていて、クリーンルーム領域内部には、洗浄器、充填機と閉鎖機が搬送方向において連続的に設けられている。通常には、とにかく、エアロック或いは出入口が空の充填すべき容器に供給するために、或いは充填閉鎖された容器を排出するために設けられているので、このクリーンルーム領域が安全領域により包囲されている。

さらに、瓶或いはそのような容器に液状充填物を充填する、特に瓶に飲み物を充填する充填要素が異なった実施例において知られていて、容積制御された充填（容積測定充填）用の充填要素としての実施例でも知られていた。これら充填要素では、液状充填物源（例えば貯蔵容器或いは蒸気ボイラー）とそれぞれの充填要素の間の液体導管貫流測定装置が設けられていて、この測定装置が充填過程の終了、即ち液体弁の閉鎖をひき起こす測定信号或いは制御信号を充填機の中央制御装置（コンピュータ）に送信する。

記載された無菌性充填装備を無菌に維持するために、記載されたように、外部からの接近を阻止することが必要である。例えば修理のために無菌性領域の一つの開口が必要であるならば、引き続いて、全領域の徹底的且つ手間取る清掃と殺菌が行われなければならない。それ故に、例えば修理を実施するために、領域の短い開口が従来の装備にて生じる損失をかなり越えている経済的損失を導く。

欧州特許出願公開第５１５９６０号明細書

本発明の課題は、特に無菌性使用に適する充填装備が、すぐに修理が実施されなければならないことなしに、ある故障の際に少なくとも一つの装備の一時的作動が可能なままであるように改良することである。

この発明は、特許請求項１の特徴事項を備える充填装備を制御する方法によってこの課題を達成される。

この方法では、欠陥のある貫流測定器の修理を即座に行う必要がなく、この発明による装備が貫流測定器の欠陥にもかかわらずに更に駆動される。第二貫流測定器の現実に測定された開放時間の使用によって、欠陥のある第一充填要素を備えて容器の比較的に確実な充填が行われる。しばしば強力に変更する現実の作動条件でも、例えば供給導管における充填物の圧力或いは全体としての充填装備の速度の変更に関し、現実の条件が特に欠陥のある充填要素の付近で考慮されるので、目標充填量の偏差がほんの僅かであり、それにより、充填量の確実な偏差に関する適切な要件が故障の場合にも一致され得る。

装備の容積が低下するか、或いは欠陥のある詰めの回数が明らかに増加することなしに、装備がかなり長い時間に更に作動される。この形式では、欠陥のある充填要素或いは欠陥のある貫流測定装置の必要な交換がある時点まで実施され得る。どっちみち、全詰め装備の計画通りの殺菌が必要であるか、或いは予め記載されている。それで、全装備の必要な停止時間が単に本来の交換に必要な時間だけ要求される。全装備の追加的下降或いは上昇と必要な不計画の殺菌が回避され得る。

この発明の好ましい構成は、従属請求項から明らかになる。

第二充填要素としての循環充填要素の際に第一充填要素に循環方向に先行する充填要素を使用することが好ましい。

充填装備の良く使われている構成では、充填要素が大きな循環ロータに固定されていて、このロータが同様に詰める物を備えるタンクを支持できる。このタンクの内部の充填状態が時間の経過で非常に強く変動し、しかも、タンクの内部の強力な立体的偏差が作動中に生じるので、充填要素における隣接する充填圧がその位置とそれぞれの時間的条件に依存して非常に強力に変動される。各充填要素が充填物用の固有の容器を支持するときに、同様な問題が生じる。

この装備構成では、必要な開放時間を決定するために、欠陥のある貫流測定器を備える充填要素に回転方向に先行する充填要素を使用することが好ましい。というのは、この充填要素が充填タンクまでの供給の立体的付近に基づいて欠陥のある要素と非常によく似た条件を受けるからである。このようにして、必要な開放時間を比較的に正確に、欠陥のある充填要素に使用することができる。

第二充填要素の弁開放信号がロータ速度に依存して必要な回転時間だけ遅延して充填位置だけ第一充填要素に励起される。目標貫流量が先行する第二充填要素にてそのような貫流測定装置によって測定されたらすぐに、この貫流測定装置が閉じられ、閉鎖インパルスが更に必要な時間だけ遅れて第一充填要素にも伝送される。この方法は特に欠陥のある場合には、第一充填要素の貫流測定装置を使用することが好ましい。

場合によっては、第一充填要素の必要な開放時間を評価するために、第二充填要素の測定された開放時間を修正要因により修正することが好ましい。

これは例えば第一と第二充填要素の貫流速度の静止偏差を考慮でき、静止偏差が構造的条件に基づいて生じ得る。

最後或いは複数の先行充填過程の目標貫流量を貫流するために必要な開放時間が各充填要素のために記憶され得る。

第二貫流要素の開放時間の間接的使用が場合によっては十分に示唆されていないものとして修正要因により修正されるならば、記憶された開放時間から別の遡及的推論を現実の機械作用にもたらすことが可能であり、その遡及的推論が記憶された開放時間から生じて、修正要因を評価するために使用する。

それ故に、修正要因が第一と第二充填要素の記憶された開放時間の利用によって算出されることが目的に適っている。

上記機能を実現するために、少なくとも一つの中央算出ユニット或いは制御ユニットが設けられている。この種の制御ユニットの使用が容器処理機械においても知られていて、これらの細部に対しての更なる実施例が必要ない。図面における表示では同様に放棄されていた。

この発明はその外にこの発明による方法を実施する制御ユニット並びに適切な制御ユニットを備える充填装備に関する。

この発明の記載された利点と更なる利点が添付された図面から明らかになる。

この発明により使用する無菌性詰め装備の部分的に切断された概略側面図を示す。 この発明により使用する充填弁を通る部分的切断側面図を示す。

次に、この発明は、添付図面を参照しながら詳細に説明される。

この発明の制御により使用する一般に１で示された無菌性充填区間が図１において詳細に図示されている。この場合には、前後に洗浄器２、充填装備３と閉鎖機４が閉鎖されたハウジング５内に存在する。瓶６或いはそのような容器が搬送装置によって片面にエアロック７を通してハウジング５の内部に輸送され、まず最初に洗浄器２から充填の前になお一度濯ぎ落されて殺菌されている。それに接続して、瓶６が充填装備３を通過して充填後に閉鎖機４内で蓋を備えている。それに接続して、瓶６が別のエアロック８を通過し、そのエアロックを通して瓶が無菌性ハウジング５の内部の無菌環境を再び出る。

無菌性装備の内部に新鮮な空気を供給するために、空気供給装置９が設けられて、空気が詳細に図示されていない濾過機構を通して塵や菌なしに形成された後に空気を装備の内部に供給する。

充填機械３が循環ロータ１０を有し、このロータが機械高軸線１１を中心に詳細に図示されていない駆動システムによって回転する。瓶６が洗浄器２を出た後にロータ１０により受取られ、このロータにより充填機械３を通して部分円軌道上に回転する。

ロータ１０には、充填要素、特に第一充填要素１２或いは第二充填要素１３が配置されている。瓶が充填要素１２、１３の充填開口の下でロータ１０と同じ回転速度で充填機械３を通して回転する。充填要素１２、１３が開放されていて、充填すべき物が瓶６に流入する。充填物の必要な量の通過後に充填要素１２、１３が再び閉鎖されて、瓶６が充填機械３から閉鎖機４に供給される。例えば筒状容器、複数室瓶などのような他の容器の充填が類似的に経過する。

充填要素１２、１３の構成は、図２に詳細に図示されている。この種の充填要素１２、１３はその下端には充填弁１４を有し、この充填弁が電気機構的切換要素１５のロッドを介して開閉され得る。液体容器１６には詰めるべき物、例えば飲み物或いは液状薬剤が存在する。貯蔵容器１６の充填状態１７が一連の要因、例えば最終充填過程以来の時点或いは、詳細に図示されていない、詰めるべき液体を充填機械３に供給する供給システムの流動率に依存している。いつも変更する液体レベル１７に基づいて、充填弁１４における充填圧が強力な変動を受けるので、貫通速度とその下に存在する瓶に一定充填量を達成する時間が同様に変動される。この変動にもかかわらずに、いつも一定充填量を瓶６に充填するために、磁気誘導貫通測定装置１８が設けられて、この測定装置は弁１４を通して通過する液体量を正確に決定され得る。

この発明による方法は次のように経過する；
充填要素１２の貫通測定器が省略される場合には、上記のように、強力に変動する機械パラメータに基づいて貫通量の充填物がもはや正確に決定され得ない。この理由から、回転方向に先行する充填要素１３の開放時間が測定される。これは充填要素１３の充填弁の開放からその閉鎖まで経過する時間であり、この時間がそこに存在して健全な貫通測定装置によって達成される。連続には、充填要素１２の充填弁がこの時間に開放されて、開始インパルスがロータ１０から同じ開始位置に回転されるために充填要素１２を必要とする時間だけ遅れて与えられ、この開始位置では前もって充填弁１４が充填過程の開始に存在する。

それから、健全な弁１３の開始インパルスと停止インパルスが適切に必要なロータ１０の回転速度に依存する回転時間だけ遅延して欠陥のある第一充填要素１２に更に与えられるから、両充填弁の状況の下で二重になる時間間隔に開放されることが生じる。

欠陥のある第一充填要素１２と健全な第二充填要素１３とが機械の立体的付近に存在するから、そこを支配する条件が相対的に類似であるので、上記方法が欠陥のある充填要素１２による十分な充填を導く。ここで、どっちみちハウジング５の内部の複数清掃と殺菌が実施されなければならないから、欠陥のある貫通測定装置の交換は装備１の次のローテーション通りの停止状態にて行われる。

前記方法態様が十分な充填成果を生じるならば、更に目的に適って先行する充填要素の開放時間が、例えば平均値形成によって欠陥のある第一充填要素１２用の開放時間の算出に取り入れられる。開放時間を修正するための静止的パラメータも、例えば構造的条件或いは一般的要件或いは開放時間の短縮により条件付けた個々の充填要素の一般に異なった貫通率に基づいて、時代の傾向に従って容器の充填超過或いは充填不足をある値だけ達成することが可能であり、それに応じて、それは装備作動に関して有効である。この値の固定要因の使用の外に、この充填要素或いはすべての充填要素の開放時間が機能性貫通測定器によりある時間間隔を越えて記憶されて算出される。

この発明は、無論、上記実施例に制限されないばかりではなく、むしろ、基本思想を放棄することなしに多様の観点に変更され得る。上記機械の配列並びに補充が他のタイプにより変更できる。同じことが充填物を詰める或いは充填する使用された容器にも適用される。とりわけまた、この発明は、交換時間を最小にするために、基本的に従来の無菌されていない詰め装備にも使用できる。

１．．．．．充填区間
２．．．．．洗浄器
３．．．．．充填装備
４．．．．．閉鎖機
５．．．．．ハウジング
６．．．．．瓶
７．．．．．エアロック
８．．．．．エアロック
９．．．．．空気供給装置
１０．．．．ロータ
１１．．．．機械高軸線
１２．．．．第一充填要素
１３．．．．第二充填要素
１４．．．．充填弁
１５．．．．電気機構式切換要素
１６．．．．液体容器
１７．．．．充填状態
１８．．．．貫通測定装置

Claims (9)

1. 貫通測定装置（１８）を備える複数の制御可能な充填要素（１２，１３）を有する充填装備（３）を制御する方法であって、第一充填要素（１２）の開放時間を制御するために、少なくとも一つの第二充填要素（１３）の目標貫流量を通過させるのに必要な開放時間がこの第二充填要素にある貫通測定装置（１８）によって測定されて、第一充填要素（１２）が測定された開放時間の間に開放され、充填要素（１２，１３）が循環し、第二充填要素（１３）として循環方向において第一充填要素（１２）に先行する充填要素が使用される方法において、
   この方法は、第一充填要素（１２）の貫通測定装置（１８）の欠陥のある場合にのみ使用されることを特徴とする方法。
2. 第一充填要素（１２）の必要な開放時間を算出するために、第二充填要素（１３）の測定された開放時間が修正要因により修正されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 最後或いは複数の先行する充填過程の目標貫流量を通過させるのに必要な開放時間が各充填要素（１２，１３）のために記憶されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 修正要因が第一充填要素（１２）と第二充填要素（１３）の記憶された開放時間の算出によって求められることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 追加的に別の充填要素（１１）の開放時間が測定されて、修正要因が別の充填要素（１２，１３）の測定された開放時間の重要度を算定した平均値の算出によって求められることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の方法。
6. 貫通測定装置（１８）として磁気誘導測定装置が使用されることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一項に記載の方法。
7. 充填要素として電気機構式、空気式及び油圧式または少なくともそのいずれかの一つの方式に制御可能な弁が使用されることを特徴とする請求項２乃至６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法を実施する制御ユニット。
9. 前記請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法を実施する制御ユニットを備える充填装備。

Images