特許 6953313 容器内に製品を充填するための装置及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6953313

(24)【登録日】2021年10月1日

(45)【発行日】2021年10月27日

(54)【発明の名称】容器内に製品を充填するための装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   B65B 3/12 20060101AFI20211018BHJP

【ＦＩ】

   B65B3/12

【請求項の数】19

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2017-555352(P2017-555352)

(86)(22)【出願日】2016年4月20日

(65)【公表番号】特表2018-513813(P2018-513813A)

(43)【公表日】2018年5月31日

(86)【国際出願番号】EP2016058785

(87)【国際公開番号】WO2016170001

(87)【国際公開日】20161027

【審査請求日】2019年4月16日

(31)【優先権主張番号】1550481-4

(32)【優先日】2015年4月22日

(33)【優先権主張国】SE

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】391053799

【氏名又は名称】テトラ ラバル ホールディングス アンド ファイナンス エス エイ

(74)【代理人】

【識別番号】100151105

【弁理士】

【氏名又は名称】井戸川 義信

(72)【発明者】

【氏名】ペータル・リンドバリ

(72)【発明者】

【氏名】ゲルト・エクベリ

【審査官】 新田 亮二

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−０８５５９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５７−００６７９９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 国際公開第０１／７６９４５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−２４６１４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５２１３８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２０１４２５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６５Ｂ ３／１２

Ｂ６７Ｃ ３／００ − １１／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

容器内に流動食品を充填するための装置であって、
− 前記容器内に前記流動食品を送出するように構成された充填ユニットであって、ポンプと、さらに、前記充填ユニットの一端の充填ノズルと、を備える、充填ユニットと；
− 第１の位置と第２の位置との間で往復して前記充填ユニットに対して前記容器を又は前記容器に対して前記充填ユニットを動かすための駆動ユニットであって、前記第１の位置では、前記容器の底端部が前記充填ノズルから最大距離に配置され、前記第２の位置では、前記容器の前記底端部が前記充填ノズルから最小距離に配置される、駆動ユニットと；
− 前記充填ノズルを通じて前記流動食品の送出を制御し、且つ前記駆動ユニットを制御するように構成された制御ユニットと；
を備え、
前記制御ユニットが、前記駆動ユニットの予め規定された位置で前記ポンプの速度を計算し、前記駆動ユニットの予め規定された位置で前記ポンプ速度に応じて駆動ユニット補償距離を計算し、且つ前記駆動ユニット補償距離を用いて駆動ユニット運動プロファイルを更新するように構成されていることを特徴とする装置。

【請求項2】

前記制御ユニットが、前記ポンプによって送出された現在の流動食品量に基づいて前記駆動ユニット運動プロファイルを計算するようにさらに構成されており、前記現在の流動食品量が長さ単位に換算されることを特徴とする請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記制御ユニットが、ｉ）前記第２の位置に対応する前記駆動ユニットの動作最終位置を記録し、ｉｉ）前記記録された動作位置を前記駆動ユニットのための新たな初期位置として割り当て、ｉｉｉ）前記新たな初期位置に基づいて、前記駆動ユニット運動プロファイルを計算するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。

【請求項4】

前記制御ユニットが、前記駆動ユニットが前記動作最終位置に到達する前に、前記充填ノズルを通じて前記流動食品の送出を開始するようにさらに構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。

【請求項5】

前記駆動ユニット運動プロファイルが、ポンプ運動プロファイルに応じて計算されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。

【請求項6】

前記制御ユニットが、理論値と、前記容器の充填中に所定の予め規定された時点の、長さ単位に換算された、前記ポンプによって送出された現在の流動食品量と、を比較することによって、前記駆動ユニット運動プロファイルを更新するように構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。

【請求項7】

前記制御ユニットが、理論値と、長さ単位に換算された、前記ポンプによって送出された現在の流動食品量を比較することによって、前記駆動ユニットの前記新たな初期位置に対する前記容器内の実際の流動食品レベルを計算するようにさらに構成されていることを特徴とする請求項３に記載の装置。

【請求項8】

前記制御ユニットが、前記駆動ユニットの予め規定された位置で前記実際の流動食品レベルに応じて駆動ユニット補償距離を計算し、且つ前記駆動ユニット補償距離を用いて前記駆動ユニット運動プロファイルを更新するようにさらに構成されていることを特徴とする請求項６に記載の装置。

【請求項9】

前記制御ユニットが、前記駆動ユニットの予め規定された位置で前記ポンプの加速度を計算し、前記駆動ユニットの予め規定された位置で前記ポンプ加速度に応じて駆動ユニット補償距離を計算し、且つ前記駆動ユニット補償距離を用いて前記駆動ユニット運動プロファイルを更新するようにさらに構成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。

【請求項10】

前記制御ユニットが、前記充填ノズルから離れるように前記容器を動かす前に、前記駆動ユニットがその最上位置に到達する直前に少量の前記流動食品を前記容器内に充填することを前記ポンプに指示する、請求項６から９のいずれか一項に記載の装置。

【請求項11】

前記充填ユニットが、充填容積内に送出される流動食品の量と、前記容器に送出される流動食品の量と、をそれぞれ調整するように構成された入口バルブ及び出口バルブを備え、前記制御ユニットが、前記入口バルブ及び前記出口バルブが開放及び閉鎖する時点を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置。

【請求項12】

容器内に流動食品を充填するための方法であって、
− 第１の位置から第２の位置へ、充填ユニットに対して前記容器を又は前記容器に対して前記充填ユニットを動かすために駆動ユニットを制御するステップであって、前記第１の位置では、前記容器の底端部が充填ノズルから最大距離に配置され、前記第２の位置では、前記容器の前記底端部が前記充填ノズルから最小距離に配置される、ステップと；
− 前記充填ユニットの一端を開放して、前記容器内に前記流動食品を充填するステップと；
− 前記容器内に前記流動食品を充填し続ける間に、前記駆動ユニットを制御することによって、前記充填ユニットの端部から離れるように前記容器を動かすか又は前記容器から離れるように前記充填ユニットの前記端部を動かして、駆動ユニット運動プロファイルに従って複数の予め規定された位置を通って進むステップと；
− 前記容器が予め規定された最終位置まで動かされたときに、前記充填ユニットの前記端部を閉鎖するステップと；
を含み、
前記方法が、
前記駆動ユニットの予め規定された位置で前記ポンプの速度を計算するステップと、
前記駆動ユニットの予め規定された位置で前記ポンプ速度に応じて駆動ユニット補償距離を計算するステップと、
前記駆動ユニット補償距離を用いて前記駆動ユニット運動プロファイルを更新するステップと、をさらに含むことを特徴とする方法。

【請求項13】

前記充填ノズルを通じての前記流動食品の送出が、前記駆動ユニットが前記充填ユニットの端部から離れるように前記容器を動かすか又は前記容器から離れるように前記充填ユニットの前記端部を動かすように制御される前に、開始されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

− 前記第２の位置に対応する前記駆動ユニットの動作最終位置を新たな初期位置として記録するステップをさらに含み、
前記容器の充填中に前記駆動ユニットの前記予め規定された位置が、前記新たな初期位置に対して再計算されることを特徴とする請求項１１から１３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項15】

理論値と、長さ単位に換算された、前記ポンプによって送出された現在の流動食品量と、を比較することによって、前記駆動ユニットのための運動プロファイルを計算するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

理論値と、長さ単位に換算された、前記ポンプによって送出された現在の流動食品量と、を比較することによって、前記駆動ユニットの前記新たな初期位置に対する前記容器内の実際の流動食品レベルを計算するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１４又は１５に記載の方法。

【請求項17】

前記駆動ユニットの予め規定された位置で前記ポンプの加速度を計算し、これにより、前記駆動ユニットの各予め規定された位置で前記ポンプ速度に応じて駆動ユニット補償距離を得るステップをさらに含むことを特徴とする請求項１５又は１６に記載の方法。

【請求項18】

前記充填ユニットの入口バルブ及び出口バルブの動きを制御することによって、前記充填システムの充填容積内に送出される前記流動食品の量と、前記容器に送出される流動食品の量と、をそれぞれ制御するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１１から１７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項19】

容器内に流動食品を充填するための装置用のコンピュータプログラム製品であって、
前記コンピュータプログラム製品が、
− 第１の位置から第２の位置へ、充填ユニットに対して前記容器を又は前記容器に対して前記充填ユニットを動かすために駆動ユニットを制御し、前記第１の位置では、前記容器の底端部が充填ノズルから最大距離に配置され、前記第２の位置では、前記容器の前記底端部が前記充填ノズルから最小距離に配置され；
− 前記充填ユニットの一端を開放して、前記容器内に前記流動食品を充填し；
− 前記容器内に前記流動食品を充填し続ける間に、前記駆動ユニットを制御することによって、前記充填ユニットの端部から離れるように前記容器を動かすか又は前記容器から離れるように前記充填ユニットの前記端部を動かして、複数の予め規定された位置を通って進み；
− 前記容器が予め規定された最終位置まで動かされたときに、前記充填ユニットの前記端部を閉鎖する；
ための指示セットを含み、
前記コンピュータプログラム製品が、前記駆動ユニットの予め規定された位置で前記ポンプの速度を計算し、前記駆動ユニットの予め規定された位置で前記ポンプ速度に応じて駆動ユニット補償距離を計算し、且つ前記駆動ユニット補償距離を用いて前記駆動ユニット運動プロファイルを更新するための指示セットをさらに含むことを特徴とするコンピュ
ータプログラム製品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、容器を製品で充填するための装置及び方法の分野に関する。

【背景技術】

【0002】

液体製品が高充填率で容器内に充填される充填機の分野では、どのように最小限の跳ね量、後だれ量又は泡立ち量で容器の可能な限り最も迅速な充填を確実にするかが周知の問題である。特に、充填作業後に加熱シールされる容器では、捕捉された液滴又は泡が、シール完全性を損なう可能性がある。これらの問題は、充填速度が高いことと、製品表面と充填パイプとの端部との間の距離が大きいことと、によって深刻にされる。

【0003】

流動食品が容器内に充填されるとともに後に容器がシールされる食品パッケージング産業では、流動食品は、通常、端部にゴムノズルを有する充填パイプを通じて送出される。一変形例では、充填される容器の開放端部が、ゴムノズルと一列に並べられ、リフター機構によってゴムノズルに向かって動かされ、このため、ゴムノズルが容器の内部に入る。リフター機構は、容器の初期位置又は最も低い位置から予め規定された所定距離で、容器の動きを停止するようにプログラムされている。この予め規定された距離で、流動食品が、ノズルから容器の底端部内に注がれ、リフター機構が、流動食品が容器内に充填される間に、容器の初期位置まで戻るように下方に容器を動かす。容器がその初期位置に到達する直前に、ゴムノズルからの流れが停止される。最終位置に到達した後に、リフト機構の鉛直方向の動き、従って容器の鉛直方向の動きが停止される。その後、容器は、機械のシーリング部へ動かされる。いくつかの他の変形例では、充填ノズルが、充填サイクル中に容器の代わりに動く。

【0004】

現在、特定の機械能力でパッケージを充填することを可能とするために、充填パイプの下端部に取り付けられるゴムノズルと、パッケージの内部の製品レベルと、の間の距離が、リフター機構がパッケージを下げる時間の間に本質的に一定であり且つ数値的に正しいように、製品が、制御された方式で充填ノズルから注ぎ出されることが非常に重要である。通常、リフター機構は、何らかの方法で、ゴムノズルを通じて流動食品を送出する充填ポンプと同期させられる。機械の視点から見た製品レベルは、少なくとも充填時間の半分の間、すなわちリフター機構が充填ポンプから非同期化する時点まで、（空間内で）一定に近いべきである。

【0005】

いくつかの公知の充填機、例えば図１Ａに示される例では、容器は、容器リフターによって底部レールから容器の最も高い位置へ持ち上げられ、このため、ゴムノズルの最も低い部分とパッケージの内側底部との間の距離は、ポンプが製品を送出し始めるときに正しい。

【0006】

通常、内側容器底部とゴムノズルの最も低いポイントとの間には、規定された推奨距離がある。豆乳のような“扱いにくい”製品を充填する場合、この距離は、最適ではなく、気泡の捕捉、製品の跳ね及び泡立ちをもたらす可能性がある。述べた影響を伴う問題は、製品残留物が、不利な容器完全性を引き起こす、しばしば容器の横断シーリングゾーンを汚すことである。

【0007】

このような充填機の他の例は、特許文献１及び２で与えられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】米国特許第４１０８２２１号明細書

【特許文献2】米国特許第６９４１９８１号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

不十分な充填性能には多くの原因がある。それら原因の１つは、入口バルブ及び出口バルブの開放及び閉鎖の間の時間差であり、これらバルブは、容器内への製品の放出を制御するために設けられている。例えば、ポンプ送出ストロークの最後にバルブオーバーラップがある場合（すなわち入口バルブ及び出口バルブが同時に開放される場合）、ゴムノズルの内部から出てくる厄介な後だれが、生じる。この後だれは、容器の割り出し中に、すなわち容器がパッケージング装置（充填機がその一部である）の１つのステーションから別のステーションに動かされる間に、横断シーリングゾーンに衝突する高い可能性を有する。バルブオーバーラップが、ポンプ送出ストロークの初期にあると、極めて多くの製品が極めて速く流出し、最終的にゴムノズルの外側に到達する可能性のある跳ねをもたらす。後に、この製品は、望ましくない後垂れを引き起こす。

【0010】

後だれの別の原因は、充填中にときどき製品がゴムノズルの外側にまで跳ねることである。これは、最初の製品がパッケージの底部に衝突したときに、充填の初めにすぐに生じる可能性がある。容器リフターと、関連する製品ポンプのカムプロファイルと、の間の不完全な同期が、ゴムノズルを下方に製品内に漬け、それによりゴムノズルの外側を濡らすことも考えられる。充填の終わりに、カートンリフターがポンプから非同期化して底部レールまで下方に動くと、ゴムノズルの外側と接触している製品は、落下する。

【0011】

ゴムノズルの外側にまで製品が跳ねる第３の理由は、ポンプが減速し始めてカートンリフターが底部レールに向かって下方への運動をちょうど継続しているときに生じる、いわゆる遠方充填(distance filling)である。この“遠方充填”の間、製品表面は、非常に荒く激しい。それは、ゴムノズルの最も低い部分と、荒い製品表面と、の間の距離が大きいと、悪化し、すなわち、この距離は、できるだけ長く最小化されるべきである。

【0012】

充填ステーションだけにおいて、製品残留物が横断シーリングゾーンを汚すのではないことに言及する価値がある。上端シールエリアに製品残留物を引き起こす他の機械の機能の例は、パッケージ輸送、上端シールエリアの高温空気加熱及び切妻上端の圧迫である。製品表面が充填の終わりに荒いと、発生される跳ねる波が製品をシーリングゾーンと接触させる傾向が非常にあり、同様に、泡が空気の捕捉に起因して発生されるか又はゴムノズルと製品表面との間の距離が充填の大部分中に極めて大きい場合、この泡は、跳ねる波の上端に位置するか、又は上端ヒーターによって横断シールシーリングゾーン上に吹き上げられるか、もしくは上端圧迫器閉鎖運動のスタート時に吹き飛ばされる。

【0013】

泡及び飛沫を排除するために、充填の大部分中に、理想的な製品表面とゴムノズルとの間には非常に小さい距離を有することが非常に重要である。現在の解決法により、これを最適化することは非常に困難である。改善された充填結果を達成するために入口バルブ及び出口バルブが開放する時間を手動で調節することは、いくつかの製品に対して機能するが、他の製品に対しては、充填のスタート時又は終わり（ただし両方ではない）のいずれかにおいてノズル距離を“良好”にすることのみ可能にし、それにより、説明した望ましくない影響の１つが生じる可能性がある。最適な充填サイクルのために、充填サイクルにわたって、容器内の製品レベルとゴムノズルの端部との間の距離を本質的に一定に維持することが望ましい。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明による１つの解決法は、容器内に製品を充填するための装置によって達成される。装置は、容器内に製品を送出するように構成された充填ユニットであって、ポンプと、さらに、充填ユニットの一端の充填ノズルと、を備える、充填ユニットと、充填ユニットに対して容器を又は容器に対して充填ユニットを動かすための駆動ユニットと、充填ノズルを通じて製品の送出を制御するように構成された制御ユニットと、容器を動かすための駆動機構と、を備え、制御ユニットは、充填ユニットのためのポンプ位置プロファイルに応じて新たな駆動ユニット位置プロファイルを計算するために、駆動ユニットが充填ノズルの端部に対して第１の最終位置に到達したときを記録し、且つ駆動ユニットのための新たな初期位置として第１の最終位置を設定するようにさらに構成されている。

【0015】

パッケージの充填中に製品表面とゴムノズルとの間の距離が、良好な充填性能を得る、すなわち泡、飛沫及び後だれを最小化させることに最も重要に帰するので、通常の原点として機械の底部レールを使用する代わりに“仮想的な”原点としてカートンリフターの最上位置を使用することにより、全ての“鉛直方向の”製造と、底部レール、カートングリッパを有するカートンリフター及び充填パイプのための取付許容差と、の“不利な”影響が排除される。

【0016】

本発明による方法の一実施形態では、制御ユニットが、駆動ユニットのための新たな初期位置と、長さ単位に換算された、ポンプによって送出された現在の製品量と、を比較することによって、駆動ユニット位置プロファイルを計算する。制御ユニットは、これを容器の充填中に所定の予め規定された時点に行ってもよい。

【0017】

換算は、新たな初期位置と、長さ単位に換算された、ポンプによって送出された現在の製品量−換算された量の２乗が掛けられた定数と、を比較することにより、駆動ユニットの新たな初期位置に対する容器内の実際の製品レベルを計算することによって、且つ駆動ユニットの各予め規定された位置で実際の製品レベルに応じた駆動ユニット補償距離を計算するように、制御ユニットによってなされる。このようにして、容器の膨らみに起因する容器内の製品レベルに関する望ましくない影響が最小化することができる。

【0018】

容器リフタープロファイルに関するパッケージの膨らみ補償は、充填の他のいかなる部分にも影響を与えることなく、パッケージの内部の製品レベルと、ゴムノズルと、の間の距離を正確に調節することを可能にする。この機能は、充填プロセスの終わりを大幅に改善する。

【0019】

本発明による装置の別の実施形態によれば、制御ユニットは、駆動ユニットの予め規定された位置でポンプの速度を計算し、且つ駆動ユニットの各予め規定された位置でポンプ速度に応じて駆動ユニット補償距離を計算するようにさらに構成されてもよい。このようにして、ポンプと充填装置のポンプハウジング内の製品の粘性との間の相互作用に起因する、理論的な製品レベルよりも低い実際の製品レベルが、補償することができ、容器の内部の製品レベルと充填ノズルの下端部との間の実際の距離が最小化することができる。補償は、容器充填サイクルの中間になされる。これは、影響がおよそこの時間により明らかになるからである。また、速度補償は、カートンリフターを、ポンプ速度が増大するときに理論的なポンプ及びカートンリフター位置プロファイルが必要とするものよりも、“高く”上げることに言及される価値がある。

【0020】

本発明による装置のさらに別の実施形態によれば、制御ユニットは、駆動ユニットの予め規定された位置でポンプの加速度を計算し、且つ駆動ユニットの各予め規定された位置でポンプ加速度に応じて駆動ユニット補償距離を計算するように構成されてもよい。結果として、制御ユニットは、充填ノズルから離れるように容器を動かす前に、駆動ユニットの計算された位置が新たな初期位置よりも低くなるまで新たな初期位置に容器を維持することを駆動ユニットに指示してもよい。このようにして、予期されるものよりも低い容器内での実際の製品レベルの補償は、充填サイクルの初期に達成することができる。通常、充填サイクルの初期により低い実際の製品レベルは、休止位置から製品をポンプハウジングから加速させて押し出すのにかかるポンプカムの時間に起因する。

【0021】

本発明による装置のさらに別の実施形態によれば、制御ユニットは、容器がその新たな初期位置に到達する前に容器に製品の予め規定された量を送出し始めることをポンプに指示するように構成され、予め規定された量は、容器がその新たな初期位置に到達したときに容器に送出される通常の製品量よりも少ない。このようにして、製品は、厳密に駆動ユニットがその最上位置に到達した時点に容器の底部に衝突する。この効果は、製品が容器の内側底部に沿って最適な方式で広がり、それにより製品がゴムノズルの外側に跳ねることを防止することである。別の効果は、後に充填サイクルのより遅い段階で容器の上端に上昇する可能性のある気泡の形成が減少することである。気泡の形成の減少は、上端シール内での考えられる製品捕捉に起因する上端シール完全性の問題のリスクが減少されることを意味する。事前充填運動は、スタート時間及びスタート量双方に関して調節可能である。事前充填は、充填ノズルを満たし、すなわち、充填ノズルを膨張させ、カートンリフターがその上端位置から最適な距離にあるときに製品がゴムノズルを出始めることを確実にさせる。

【0022】

本発明の装置の他の一実施形態によれば、充填ユニットが、入口バルブ及び出口バルブとポンプハウジングとを備え、入口バルブ及び出口バルブは、ポンプハウジング及び容器それぞれに送出される製品の量を調整するように構成され、制御ユニットは、入口バルブ及び出口バルブが開放及び閉鎖する時点を制御するように構成されている。このやり方で、入口バルブと出口バルブとの間の正しい同期がさまざまな機械速度で達成される。バルブを調節する１つの方式は、入口バルブ及び出口バルブ上で空圧式制限器を調節することであり、このため、規定された一定の運動又は動作が達成される。バルブ運動時間は、そして、現在の機械速度に応じてバルブ開放及び閉鎖時点を自動的に調節するために使用され、それにより、入口バルブ及び出口バルブの正しい開放及び閉鎖を保証する。

【0023】

第１の側面によれば、容器内に製品を充填するための装置が提供される。装置は、容器内に製品を送出するように構成された充填ユニットであって、ポンプと、さらに、充填ユニットの一端の充填ノズルと、を備える、充填ユニットと；第１の位置と第２の位置との間で往復して充填ユニットに対して容器を又は容器に対して充填ユニットを動かすための駆動ユニットであって、第１の位置では、容器の底端部が充填ノズルから最大距離に配置され、第２の位置では、容器の底端部が充填ノズルから最小距離に配置される、駆動ユニットと；充填ノズルを通じて製品の送出を制御し、駆動ユニットを制御し、且つ前記第２の位置から前記第１の位置への動きを制御するための新たな駆動ユニット運動プロファイルを計算するように構成された制御ユニットと；を備えている。制御ユニットが、駆動ユニットの予め規定された位置でポンプの速度を計算し、駆動ユニットの予め規定された位置でポンプ速度に応じて駆動ユニット補償距離を計算し、且つ前記駆動ユニット補償距離を用いて駆動ユニット運動プロファイルを更新するようにさらに構成されている。

【0024】

一実施形態では、制御ユニットが、ポンプによって送出された現在の製品量に基づいて新たな駆動ユニット運動プロファイルを計算するようにさらに構成されており、前記現在の製品量が長さ単位に換算される。

【0025】

一実施形態では、制御ユニットが、ｉ）前記第２の位置に対応する駆動ユニットの動作最終位置を記録し、ｉｉ）記録された動作位置を駆動ユニットのための新たな初期位置として割り当て、ｉｉｉ）前記新たな初期位置に基づいて、前記駆動ユニット運動プロファイルを計算するように構成されている。

【0026】

一実施形態では、制御ユニットが、駆動ユニットが前記動作最終位置に到達する前に、充填ノズルを通じて製品の送出を開始するようにさらに構成されている。

【0027】

一実施形態では、駆動ユニット運動プロファイルは、ポンプ運動プロファイルに応じて計算されている。

【0028】

一実施形態では、制御ユニットは、駆動ユニットのための新たな初期位置と、容器の充填中に所定の予め規定された時点の、長さ単位に換算された、ポンプによって送出された現在の製品量と、を比較することによって、駆動ユニット運動プロファイルを更新するように構成されている。

【0029】

一実施形態では、制御ユニットが、新たな初期位置と、長さ単位に換算された、ポンプによって送出された現在の製品量−換算された量の２乗が掛けられた定数と、を比較することによって、駆動ユニットの新たな初期位置に対する容器内の実際の製品レベルを計算するようにさらに構成されている。

【0030】

一実施形態では、制御ユニットが、駆動ユニットの予め規定された位置での実際の製品レベルに応じた駆動ユニット補償距離を計算し、且つ前記駆動ユニット補償距離を用いて駆動ユニット運動プロファイルを更新するようにさらに構成されている。

【0031】

一実施形態では、制御ユニットが、駆動ユニットの予め規定された位置でポンプの加速度を計算し、駆動ユニットの予め規定された位置でポンプ加速度に応じて駆動ユニット補償距離を計算し、且つ前記駆動ユニット補償距離を用いて駆動ユニット動作プロファイルを更新するようにさらに構成されている。

【0032】

一実施形態では、制御ユニットが、充填ノズルから離れるように容器を動かす前に、駆動ユニットのための計算された位置が新たな初期位置よりも低くなるまで新たな初期位置に容器を維持することを駆動ユニットに指示するように構成されている。

【0033】

一実施形態では、充填ユニットは、充填容器内に送出される製品の量と、容器に送出される製品の量と、をそれぞれ調整するように構成された入口バルブ及び出口バルブを備え、制御ユニットは、入口バルブ及び出口バルブが開放及び閉鎖する時点を制御するように構成されている。

【0034】

第２の側面によれば、容器内に製品を充填するための方法が提供される。方法は、第１の位置から第２の位置へ、充填ユニットに対して容器を又は容器に対して充填ユニットを動かすために駆動ユニットを制御するステップであって、第１の位置では、容器の底端部が充填ノズルから最大距離に配置され、第２の位置では、容器の底端部が充填ノズルから最小距離に配置される、ステップと；充填ユニットの一端を開放して、容器内に製品を充填するステップと；容器内に製品を充填し続ける間に、駆動ユニットを制御することによって、充填ユニットの端部から離れるように容器を動かすか又は容器から離れるように充填ユニットの端部を動かして、駆動ユニット運動プロファイルに従って複数の予め規定された位置を通って進むステップと；容器が予め規定された最終位置まで動かされたときに、充填ユニットの端部を閉鎖するステップと；を含む。方法が、駆動ユニットの予め規定された位置でポンプの速度を計算するステップと、駆動ユニットの予め規定された位置でポンプ速度に応じて駆動ユニット補償距離を計算するステップと、前記駆動ユニット補償距離を用いて駆動ユニット運動プロファイルを更新するステップと、をさらに含んでいる。

【0035】

一実施形態では、方法が、ポンプによって送出された現在の製品量に基づいて、前記第２の位置から前記第１の位置への動きを制御するための新たな駆動ユニット運動プロファイルを計算するステップをさらに含み、前記現在の製品量が長さ単位に換算されてもよい。

【0036】

一実施形態では、充填ノズルを通じての製品の送出が、駆動ユニットが充填ユニットの端部から離れるように容器を動かすか又は容器から離れるように充填ユニットの端部を動かすように制御される前に、開始される。

【0037】

一実施形態では、方法が、前記第２の位置に対応する駆動ユニットの動作最終位置を新たな初期位置として記録するステップをさらに含み、容器の充填中に駆動ユニットの前記予め規定された位置が、新たな初期位置に対して再計算されてもよい。

【0038】

一実施形態では、方法が、駆動ユニットのための新たな初期位置と、長さ単位に換算された、ポンプによって送出された現在の製品量と、を比較することによって、駆動ユニットのための運動プロファイルを計算するステップをさらに含んでもよい。

【0039】

一実施形態では、方法が、新たな初期位置と、長さ単位に換算された、充填ユニットのポンプによって送出された現在の製品量−換算された量の２乗が掛けられた定数と、を比較することによって、駆動ユニットの新たな初期位置に対する容器内の実際の製品レベルを計算するステップをさらに含んでもよい。

【0040】

一実施形態では、方法が、駆動ユニットの予め規定された位置でポンプの加速度を計算し、これにより、駆動ユニットの各予め規定された位置でポンプ速度に応じて駆動ユニット補償距離を得るステップをさらに含んでもよい。

【0041】

一実施形態では、方法が、充填ユニットの入口バルブ及び出口バルブの動きを制御することによって、充填システムの充填容積内に送出される製品の量と、容器に送出される製品の量と、をそれぞれ制御するステップをさらに含んでもよい。

【0042】

第３の側面によれば、容器内に製品を充填するための装置用のコンピュータプログラム製品が提供される。コンピュータプログラム製品が、第１の位置から第２の位置へ、充填ユニットに対して容器を又は容器に対して充填ユニットを動かすために駆動ユニットを制御し、第１の位置では、容器の底端部が充填ノズルから最大距離に配置され、第２の位置では、容器の底端部が充填ノズルから最小距離に配置され；充填ユニットの一端を開放して、容器内に製品を充填し；容器内に製品を充填し続ける間に、駆動ユニットを制御することによって、充填ユニットの端部から離れるように容器を動かすか又は容器から離れるように充填ユニットの端部を動かして、複数の予め規定された位置を通って進み；容器が予め規定された最終位置まで動かされたときに、充填ユニットの端部を閉鎖する；ための指示セットを含む。コンピュータプログラム製品が、駆動ユニットの予め規定された位置でポンプの速度を計算し、駆動ユニットの予め規定された位置でポンプ速度に応じて駆動ユニット補償距離を計算し、且つ前記駆動ユニット補償距離を用いて駆動ユニット運動プロファイルを更新するための指示セットをさらに含む。

【図面の簡単な説明】

【0043】

【図1A】第１の位置にある、一実施形態によるパッケージング容器を充填するための装置を示す。

【図1B】第２の位置にある同じ装置を示す。

【図2】本発明の第１の実施形態による方法のフローチャートを示す。

【図3】本発明の第２の実施形態による方法のフローチャートを示す。

【図4】本発明の第３の実施形態による方法のフローチャートを示す。

【図5】本発明の第４の実施形態による方法のフローチャートを示す。

【図6】本発明の第５の実施形態による方法のフローチャートを示す。

【図7】本発明の第６の実施形態による方法のフローチャートを示す。

【図8】図２から図７で図示した実施形態による方法を使用する例示的な充填装置内での容器のための充填プロセスの１サイクルを図示するダイアグラムを示す。

【発明を実施するための形態】

【0044】

次からのページでは、本発明のいくつかの実施例が提供される。これらの例は、本発明を限定するものと解釈されるべきではなく、説明することのみのためのものであると理解されるべきである。

【0045】

図１Ａは、容器を充填するための装置１００を示し、この場合の容器は、カートンから作られたパッケージング容器ＣＯＮＴである。図１Ａでは、容器ＣＯＮＴは底部位置にあり、この位置では、それら容器は、容器の殺菌である過去の処理ステップから到着したばかりである。容器ＣＯＮＴは、底部レール上に配置されている。また、図１Ａから分かるように、容器の上方開放端部は、充填装置１００に含まれる充填ノズルＦＮ１，ＦＮ２の下端部と一列に並べられている。容器を動かすための機構は、両矢印によって示された鉛直方向に可動のカムＣＣＡＭを有する容器リフターの形態の駆動ユニットＤＵである。

【0046】

充填装置１００は、製品タンクＰＴ内への、容器ＣＯＮＴに充填される製品（図示せず）の流れを調整する製品供給バルブＰＳＶを備えている。さらに、タンクＰＴの上に配置されたスプレーバルブＳＶが、充填装置１００に含まれる製品タンクＰＴとポンプハウジングＰＨ１，ＰＨ２と充填パイプＦＰ１，ＦＰ２と充填ノズルＦＮ１，ＦＮ２とを洗浄するための洗浄液体の供給を調整するために使用される。この洗浄流体は、製品タンクＰＴの上方部分に配置された洗浄ヘッドＣＨを通じて送出される。

【0047】

さらに、充填装置１００は、想定される製品レベルの上端で浮かんでいるレベルプローブＬＰにより、タンクＰＴ内での製品レベルを検出するための手段を備えている。

【0048】

充填ノズルＦＮ１，ＦＮ２から容器ＣＯＮＴ内への制御された製品の流れを保護するために、入口バルブＩＶ１，ＩＶ２及び出口バルブＯＶ１，ＯＶ２のセットが、充填パイプＦＰ１，ＦＰ２内に配置されている。充填パイプＦＰ１，ＦＰ２は、１つの入口バルブＩＶ１，ＩＶ２及び１つの出口バルブＯＶ１，ＯＶ２とそれぞれ関連付けられている。さらに、充填パイプＦＰ１，ＦＰ２は、対応するポンプＰ１，Ｐ２とそれぞれ関連付けられている。

【0049】

この図では、ポンプハウジングＰＨ１，ＰＨ２それぞれの入口バルブＩＶ１，ＩＶ２は、開放しており、入口バルブ開放に応じた所定のレートで製品がポンプハウジングＰＨ１，ＰＨ２に入ることを可能にする。この位置では、出口バルブＯＶ１，ＯＶ２は、閉鎖され、容器リフターＤＵが容器ＣＯＮＴを上方最終位置に対応する特定の高さに動かすまで閉鎖されたままである。

【0050】

図１Ｂでは、容器リフターＤＵがその最上位置にあり、この位置では充填ノズルＦＮ１，ＦＮ２がそれぞれの容器内側に入り、それらノズルが容器底部から離れ且つ容器底部の鉛直上側で短い距離に配置されている、状況が表されている。通常、充填サイクルは、容器リフターＤＵがその最上位置に到達したときに始まる。従って、容器リフターＤＵが最上位置に到達したときに始まる充填サイクルの初期には、ポンプＰ１，Ｐ２が、充填パイプＦＰ１，ＦＰ２及び充填ノズルＦＮ１，ＦＮ２を通じてポンプハウジングＰＨ１，ＰＨ２から容器ＣＯＮＴ内に製品をポンプ送りし始める。次のステップでは、容器リフターＤＵが、製品が充填ノズルＦＮ１，ＦＮ２からなおも送出される間に、容器ＣＯＮＴを下方に動かす。通常、ノズルＦＮ１，ＦＮ２を通じた製品の送出は、容器リフターＤＵがその第１の初期位置に到達する直前に、すなわち容器リフターが底部レールのレベルに到達したときに停止し、底部レールは、容器が充填装置に向かって且つ充填装置を越えて輸送されるレールである。容器リフターＤＵの動きのこの第２の部分の間に、すなわち容器リフターＤＵの最上位置に到達する瞬間から少なくとも容器リフターＤＵが底部レールに到達する直前の充填プロセスの終わりまで、容器リフターカムＣＣＡＭ及びポンプカム（図示せず）の動きは、同期させられる。この理由は、少なくとも理論的には、充填ノズルＦＮ１，ＦＮ２から離れるように底部レールに向かって容器ＣＯＮＴが動く間に、容器ＣＯＮＴ内の製品レベルと充填ノズルＦＮ１，ＦＮ２の下端部との間の大体一定の距離を達成するためである。

【0051】

しかしながら、上述したように、高い充填速度、すなわち一時間あたり数千個の容器が充填される速度では、充填装置のこのようなセットアップは、充填された容器のシール完全性に影響を及ぼす可能性がある、望ましくない跳ね、後だれ及び泡立ちをもたらす可能性がある。

【0052】

本発明は、これら問題の少なくともいくつかを軽減することと、確立された動作速度よりもさらに速い速度で充填装置が動作することを可能にすることと、を目指す。このために、制御ユニットＣＵが、設けられており、制御ユニットＣＵは、充填ノズルＦＮ１，ＦＮ２を通じて製品の送出を制御し、且つ駆動ユニットＤＵを制御するように構成されている。さらに、制御ユニットＣＵは、充填ユニットのためのポンプ位置プロファイルに応じて新たな駆動ユニット位置プロファイルを計算するために、駆動ユニットＤＵが充填ノズルＦＮ１，ＦＮ２の端部に対して第１の最終位置に到達したときを記録し、且つ駆動ユニットＤＵのための新たな初期位置として第１の最終位置を設定するように構成されている。言い換えると、制御ユニットＣＵは、ｉ）容器ＣＯＮＴの底端部が充填ノズルＦＮ１，ＦＮ２から最小の鉛直方向距離に配置される位置に対応する駆動ユニットＤＵの動作最終位置を記録し、ｉｉ）記録された動作位置を駆動ユニットＤＵのための新たな初期位置として割り当て、ｉｉｉ）前記新たな初期位置に基づいて、前記位置から容器ＣＯＮＴの底端部が充填ノズルＦＮ１，ＦＮ２から最大距離に配置される位置への動きを制御するための新たな駆動ユニット運動プロファイルを計算するように構成されている。

【0053】

図２は、本発明の第１の実施形態を表すフローチャートを図示している。この例は、図１Ａ及び図１Ｂの充填装置１００の動作によって実現されると考えられる。しかしながら、本発明による方法のこの実施形態及び他の実施形態による方法の原理は、鉛直方向の充填が行われるとともに充填された容器の開放端部が何らかの方式でシールされる必要がある任意の充填システムに適用可能であることが言及されるべきである。

【0054】

ここで、ステップ２００では、駆動ユニット、例えば図１Ａの容器リフターは、駆動ユニットがさらなる動きを停止するその最上位置へ、充填装置の充填ノズルの下端部に向かって上方に底部レールから容器を持ち上げる。駆動ユニットのための最上位置は、好ましくはすでに予め規定されている。最上位置では、充填ノズルは、容器の内側に入っており、容器底部から短い距離又は最小距離に配置されている。ここで、容器底部は容器の閉鎖された側を意味し、特に充填される容器が上下逆に回転される場合には、容器底部は“真の”容器底部ではない可能性があることが明確にされるべきである。

【0055】

ステップ２１０では、充填装置の制御ユニットＣＵは、容器リフトユニットの新たな初期位置として容器リフトユニットの新たな上端位置を設定する。容器の充填中に製品表面と充填ノズルとの間の距離が、良好な充填性能を得る、すなわち泡の形成、跳ね及び後だれが最小化されることに関して顕著な影響を有するので、カートンリフターの最上位置は、充填機の底部レールが容器リフターのための標準原点である通常のケースの代わりに、“仮想的な”原点として選択される。これをなすことによって、すべての“鉛直方向の”製造と、底部レール、カートングリッパを有するカートンリフター及び充填パイプに対する取付許容差と、のネガティブな影響が排除される。

【0056】

ステップ２２０では、制御ユニットＣＵは、例えば、容器リフターの原点又は新たな初期位置として、この新たな最上位置を使用して、容器リフター位置カムプロファイル上での予め規定されたポイントを再計算することによって、新たな駆動ユニット運動プロファイルを再計算する。容器リフター位置カム規定ポイントは、好ましくは、充填中にその最上位置及びポンプの送出運動に基づいている。再計算の一変形例は、容器リフターの新たな初期位置を得るとともに、その後、カートンリフターのための長さ単位に換算された、充填ポンプによって送出された現在の量を差し引くことである。長さ単位は、例えばミリメートルである。

【0057】

続いて、ステップ２３０では、制御ユニットＣＵは、容器内に製品を送出し始めることをポンプに指示することと、再計算された容器リフターカム位置プロファイルに従うことを容器リフターカムに指示することと、によって充填サイクルを開始する。

【0058】

ステップ２４０では、容器リフターは、製品が容器になおも送出される間ずっと、元の状態へ底部レールに向かって充填ノズルの端部から離れるように容器を動かす。

【0059】

ステップ２５０では、容器リフターが底部レールにほとんど到達したときに、ポンプから容器への製品送出は停止され、容器のための充填サイクルが終わる。

【0060】

最後に、ステップ２６０では、容器リフターが、容器リフターが底部レールに到達したときに、充填ノズルから離れる動きを停止する。

【0061】

容器は、続いて、さらなる処理のためのシーリング及び折り曲げステーション（図示せず）へ進行させられる。

【0062】

従って、本発明による方法の第１の実施形態は、ポンプカム位置プロファイルに応じて充填中に、理想的な容器リフター位置プロファイル又は運動プロファイルを制御ユニットに計算させることによって、充填中に製品表面と充填ノズルとの間の距離を制御する。製品が、泡及び小さな気泡の形成なく完全に圧縮可能であることと、充填装置内には弾性（弾性部品）がないことと、パッケージの断面が一定であることと、を仮定すると、上記の補償方法は非常に良好に機能する。

【0063】

図３は、充填性能がさらに改善された、本発明による方法の第２の実施形態を図示している。

【0064】

すなわち、出願人によって、所定の場合には、図２による本発明の実施形態が、当該容器リフターが極めて早期に又は極めて速く下方に動かされることをもたらしていたことと、ゴムノズルの下端部と製品表面との間の距離が充填中に増大していたことと、が分かった。

【0065】

この挙動に対する根本的な原因の調査が、それは充填中のパッケージの膨らみによって引き起こされていることをもたらした。パッケージの膨らみは、いくらかより丸みを帯びた形態への、理想的な正方形形態からのパッケージの断面の変化として説明することができ、理想的な正方形形態は、概して７０ｍｍ×７０ｍｍ又は９１ｍｍ×９１ｍｍのどちらかである。より丸みを帯びた断面は、断面積が増大することを意味し、次に、理論的なポンプ及びカートンリフター位置値が与えるものよりもパッケージの内部の製品レベルが低くなることを意味する。

【0066】

パッケージの内部の真の／実際の製品の高さの測定は、７５０ｍｌ，１０００ｍｌ，１７５０ｍｌテトラレックスカートンで行われ、これにより、それらが異なる製品レベルでどのくらい膨らむかを調べた。水で充填された１０００ｍｌ、７０ｍｍ×７０ｍの断面のパッケージでは、最終製品レベルは、理論的な製品レベルよりも約１５ｍｍ低かった。１７５０ｍｌ、９１ｍｍ×９１ｍの断面のパッケージでは、最終製品レベル差は、約１３ｍｍであった。膨らみ測定は、静止して、すなわちパッケージが水平面上に立設して、すなわちパッケージ内に下方に製品を押し込むポンプのような動的な影響が全くなく行われた。

【0067】

本発明による方法の第２の実施形態に戻ると、容器リフターの形態の駆動ユニットは、図２の実施形態と同様に、ステップ３００で容器を底部レールからその最上位置に動かし、この最上位置で駆動ユニットが停止する。

【0068】

ステップ３１０では、充填サイクルが始められ、すなわちポンプが充填ノズルを通じて容器に製品を送出し始める。

【0069】

ステップ３２０では、容器リフターが、容器を充填ノズルから離れるように底部レールに向かって下方に動かす。

【0070】

ステップ３３０では、制御ユニットＣＵが、容器内の現在の製品レベルを計算し、現在の製品レベルを理論値と比較する。容器内の実際の製品レベルの計算は、パッケージの内部の実際の製品レベルが理想的なレベルと等しいと仮定した所定の式、すなわち、ミリメートルに換算された、ポンプが送出した製品のミリリットル数―送出された量の２乗が掛けられた“定数”に従ってなされる。この式によって計算されたこの製品レベル値は、充填の初期には、パッケージの内部の理論的な製品レベルからずれが非常に小さいように示されるが、より遅い製品レベルがより高くなってきたときには影響がより大きくなる。また、膨らみ量は、容器の底面の面積に依存しており、より大きい底面積を有する容器は、底面積が縮小された容器よりも大きく膨らむ傾向がある。

【0071】

ここで、ステップ３４０で、制御ユニットＣＵが、現在の製品レベルが理論値よりも低いことを検出すると、これは、容器が膨らんでいるサインであり、すなわち容器のパッケージング材料は、外側に膨らんでおり、従って、理論値以下に容器内の製品レベルを実際に下げる。この場合、制御ユニットは、ステップ３５０で、容器への製品量の送出を増大させることをポンプに指示し、これにより容器の膨らみを補償する。カートンリフタープロファイルに関する膨らみ補償を有するランニングテストは、初期に変更を行うことなく、充填の終わりにノズルを製品レベル距離に調節することを可能にしたことを示した。

【0072】

実際の製品レベルと理論的な製品レベルとの間に相違がないことが検出されると、充填サイクルは、駆動ユニットが底部レールに到達する直前にステップ３６０で停止するまで、ステップ３４５で通常通り継続する。

【0073】

ステップ３７０では、駆動ユニットが底部レールに到達したときに、駆動ユニットはさらなる動きを停止する。

【0074】

図で説明した補償技術を有する充填方法を使用してさえも、いくつかの場合には、ポンプ及びリフターの実際の位置のみが考慮されると、ポンプ及びリフターが互いに追従するべきであるにも関わらず、ポンプ及び容器リフターが互いに追従しないという問題が発生することがある。ポンプと容器リフターとの間でこのように同期しない結果、パッケージの内部の製品レベルが、理論的な計算に従うはずである製品レベルよりも低いことをもたらす可能性がある。

【0075】

図４は、この問題に対処する、本発明による方法の第３の実施形態を示す。

【0076】

図４の実施形態では、ステップ４００〜４３０は、図３のステップ３００〜３００と同一であり、従って繰り返し説明されない。

【0077】

ステップ４４０では、従って、容器リフターが充填ノズルから離れるように底部レールに向かって容器を動かし始めた後に、制御ユニットＣＵは、容器内の実際の製品レベルを決定する。ステップ４４０において、実際の製品レベルが、充填サイクルの初期に理論的な製品レベルよりも低いことが検出されると、ポンプと、容器に送出される製品と、の間の相互作用にスプリング効果が起こりうる。考えられるスプリング効果は、容器リフターの動きによって補償することができるポンプ加速度に関する。

【0078】

ステップ４５０では、制御ユニットＣＵが、次の容器がより長い期間の間その最上位置に保持され、それによりポンプ加速効果を補償するように、メモリ内に情報を格納する。

【0079】

しかしながら、ステップ４４５で、ずれがないことが検出された場合、充填サイクルは、容器リフターが底部レールに到達する直前にステップ４６０で停止されるまでステップ４４５で変わらずに続く。

【0080】

ステップ４７０では、容器リフターの動きは、底部レールに到達したときに停止される。

【0081】

図５は、本発明による方法の別の実施形態を図示し、この実施形態では、ステップ５００〜５３５は、図４に示される、以前の実施形態のステップ４００〜４４５と同一である。

【0082】

ここで、ステップ５３０で実際の製品レベルが予期される理論値より低いことが決定され且つ決定が充填サイクルの中間に近くなされると、このずれは、充填容積から製品を押し出すポンプカムと製品自体の粘性との相互作用に起因している可能性がある。

【0083】

この場合、制御ユニットＣＵは、ステップ５４０で容器リフターのための補償値を計算し、その後、それに応じて容器リフターの下方への動きを減速させる。制御ユニットＣＵが本質的になすことは、ポンプカム位置曲線に沿った所定の予め規定された位置におけるポンプカムのための速度値を計算し、この値を同曲線の理論値と比較することである。そして、これら予め規定された位置で、制御ユニットＣＵは、容器リフターカム位置曲線上の対応する予め規定された位置で容器リフター補償距離を計算する。補償は、シンプルに倍率であり、倍率は、容器カムリフターに適用されると、容器カムリフターの動きの減速をもたらす。

【0084】

補償ファクタがステップ５５０で容器リフターカムに適用され、一時的に容器リフターカムを減速させた後に、充填サイクルは、容器リフターが底部レールに到達する直前にステップ５６０で停止される。

【0085】

最後に、ステップ５７０では、容器リフターの動きが、容器リフターが底部レールに到達したときに、停止される。

【0086】

図６は、以下の問題に対処する、本発明による方法のさらに別の実施形態を表している。充填サイクルの初めに製品中での空気の捕捉を回避するために、内側パッケージ底面を満たすために厳密に適切な時間に正しい量の製品がゴムノズルを出ることは非常に重要である。理想的な状況は、ゴムノズルから流出する最初の製品が、厳密にカートンリフターがその最上位置に到達したときにパッケージの内側底部に接触することである。

【0087】

ここで、ステップ６００では、容器リフターは、容器を底部レールから充填装置の充填ノズルに向かって動かす。その後、ステップ６１０では、制御ユニットＣＵは、容器リフターがその最上位置に到達する直前に少量の製品、すなわちいわゆる事前充填量を容器内に解放することをポンプに指示する。通常、用語“最上位置の直前”を、容器リフターがその最上位置に到達する時点の前の予め規定された時点と規定してもよい。このような事前充填量は、カートンリフターがその最上位置に到達する時間と厳密に同じ時間である標準的なポンプカムの始動の数ミリ秒前に充填し始めるよう要求される。事前充填量と、事前充填が始まる時間と、の双方は、操作者によって調節されてもよい。ポンプ事前充填運動の効果は、充填の初めに早く安定した製品表面を得て、それにより製品表面の下で空気が捕捉されることを回避することである。気泡が製品表面の下で捕捉されると、それら気泡は残りの充填中に多くの障害を引き起こす。

【0088】

捕捉された気泡の第１の障害は、それら気泡が体積を有することである。この体積は、ゴムノズルにより近くまで製品レベルをより高くさせるか、又はゴムノズルを製品内に漬けさせることさえする。捕捉された気泡の第２の障害は、それら気泡が製品表面で割れると、荒く激しい表面をもたらすことである。これら２つの障害の影響は、同時に生じ、すなわち製品表面は、ゴムノズルにより近いか又は接触さえし、表面で割れる泡は荒い波を発生させ、そして、製品がゴムノズルの外側に上がり始める傾向が非常にある。この製品を上げることは、横断シーリングゾーンがゴムノズルの下部を通過するときに横断シーリングゾーンを濡らすことさえするか、又はパッケージの割り出し中に横断シールゾーンを濡らす後だれを発生させる。

【0089】

ここで、容器リフターがその最上位置に到達したときに、さらなる動きがステップ６２０で停止される。

【0090】

その後、容器に対する標準的な充填サイクルが、上述した実施形態のいずれかのように、ステップ６３０で始まる。

【0091】

ステップ６４０では、容器リフターが、充填ノズルから離れるように底部レールに向かって容器を下方に動かすとともに、ポンプは、容器リフターが底部レールにおいてその最低位置に到達する直前にステップ６５０で充填サイクルを停止する。

【0092】

最後に、ステップ６６０では、容器リフターは、容器リフターが底部レールに到達したときに、さらなる動きを停止する。

【0093】

図７は、本発明による方法のさらに別の実施形態を示す。

【0094】

ステップ７１０では、制御ユニットＣＵは、操作者によって選択された機械速度をチェックする。この理由は、１つの機械速度のための入口バルブ及び出口バルブに対する同期が、バルブが他の機械速度に対しても同期したままであることを補償しない可能性があるためである。

【0095】

入口バルブ及び出口バルブの開放及び閉鎖のタイミングは、要求を満たす充填サイクルのために非常に重大である。バルブオーバーラップは、製品の制御されていない流れのリスクが増大するので、回避されなければならない。

【0096】

入口バルブ及び出口バルブは、空気圧シリンダによって駆動される。これらシリンダの運動又は動作時間は、主に、空気圧と、シリンダに取り付けられた流れ制限器と、に依存している。実際には、これは、運動時間が、所定の空気圧力及び特定の制限器設定のために大体一定であることを意味する。一例として、充填装置は、１時間当たり５０００個、５５００個、６０００個、６５００個又は７０００個のパッケージを製造するために設定される。これは、実際の開放及び閉鎖時点が、入口バルブ及び出口バルブの正しい同期とともにすべての製造速度に対するポンププロファイルを得るために、変更される必要があることを意味する。

【0097】

従って、ステップ７１０では、制御ユニットＣＵは、入口バルブ及び出口バルブを開放及び閉鎖するための時点を計算するため且つ従って充填装置での時点を調節するために、アルゴリズムを使用する。このようにして、入口バルブ及び出口バルブの同期は、現在の機械速度から独立することになる。

【0098】

ステップ７２０では、容器リフターは、充填ノズルに向かって容器を上方に動かし始め、容器リフターがその最上位置に到達したときにステップ７３０で停止する。

【0099】

その後、充填サイクルは、入口バルブ及び出口バルブの閉鎖及び開放時点が更新されて、ステップ７４０で始まる。

【0100】

続いて、ステップ７５０では、容器リフターは、製品がなおも容器内に充填されている間に、底部レールの方向に充填ノズルから離れるように容器を動かす。

【0101】

ステップ７６０では、充填サイクルは、更新された出口バルブ閉鎖時点を使用することによって、製品の容器内へのさらなる送出を停止することによって終了される。

【0102】

最後に、ステップ７７０では、容器リフターは底部レールに到達し、さらなる容器リフターの動きは停止される。

【0103】

図８は、最適な充填サイクルを得るために上述された多くの補償方法を使用する新たな充填サイクルを説明する。

【0104】

最初に、容器リフター上に容器９８２が搭載された容器リフター（図示せず）が、底部レールに配置される。そして、容器リフターが充填装置の充填ノズル９８４に向かって且つ最上位置に向かって容器を動かすと、プロセスが符号９００で始まる。後に充填サイクルにおいて容器の上端に上がってシール完全性を損なう可能性のある気泡の捕捉を回避するために、少量の製品が、厳密にカートンリフターがその最上位置に到達した時点に製品が容器の底部に到達するように、充填ノズルから解放される。言い換えると、事前充填量は、図６の実施形態で説明された、容器リフターがその最上位置に到達する２〜３ミリ秒前に、ステップ９１０で充填ノズル９８４から解放される。このような補償は、ステップ１の充填最適化と称されてもよい。

【0105】

その後、“真の”充填サイクルがステップ９２０で始まる。この段階で、製品表面９２０が理論値よりも低く、且つこれが充填容積内の製品と相互作用するポンプカムの加速度によってほぼ確実に引き起こされるので、制御ユニットＣＵは、予め規定された期間その最上位置にとどまることを容器リフターに指示する。予め規定された時間量は、ポンプカム位置プロファイル曲線から計算され、容器リフターがその最上位置にとどまるミリ秒数に換算される。このような補償は、ステップ２の充填最適化と称されてもよい。

【0106】

容器リフターが、ステップ９３０で容器を下方に動かし始めると、制御ユニットＣＵは、ポンプ速度及び製品の粘性の相互作用を補償するために、容器リフターに、その動きを減速することを指示する。この補償は、ステップ３の充填最適化と称されてもよい。

【0107】

充填サイクルの終わり近くに、容器の断面積と、容器内の製品の重量と、は、理論的な製品レベルと比較して減少された製品レベルにつながる容器の膨らみを引き起こす。制御ユニットＣＵは、ステップ９４０で充填サイクルの終わり近くに、膨らみを補償するために容器に送出される製品量を増大させることをポンプに指示する。この補償は、ステップ４の充填最適化と称されてもよい。

【0108】

最後に、充填サイクルの終わりに、ポンプは、ステップ９５０で容器に製品を送出することを停止し、その直後に、容器リフターは、ステップ９６０で再び底部レールに到達する。

【0109】

上記の最適化ステップをまとめると、全体として、ゴムノズルの最下部と製品表面との間の距離が、充填が始まってすぐ後に大きくなると、加速度補償が増大されるべきであるといえる。シンプルに数種類の力（最終ポンプカム位置近くの加速度）が、ゴムノズルを出る実際の製品をポンプピストンの運動から段階シフトさせる弾性に関連する。

【0110】

加速度が減少に変わるときにゴムノズルの最下部と製品表面との間の距離が充填の中間で増大すると、速度補償が変更されるべきである。数種類の力に依存する粘性効果又はパッケージの動的な膨らみは、パッケージの内部の製品レベルをあるべきものよりも低くさせる。

【0111】

そして、後に、ゴムノズルの最下部と製品表面との間の距離が充填の終わりに近くより大きくなると、パッケージ膨らみ補償が使用されるべきである。

【0112】

図２〜図７で説明されたすべての補償方法のためのパラメータは、制御パネル上で操作者によって選択されてもよいことも言及されるべきである。さらに、パラメータのいくつか又はすべては、容器内に充填される製品のタイプと、容器サイズと、特に容器の底面積と、機械速度と、によって影響を与えられる。

【0113】

事前充填補償と、ポンプカム速度と、加速度補償と、膨らみと、のための値の予め規定されたセットが、複数の製品、容器サイズ及び機械速度に対して、充填装置のメモリ内にすでに格納されていてもよい。従って、操作者は、これら既知の値から単に選択し、そして、制御ユニットＣＵは、事前充填補償と、速度と、加速度補償と、膨らみと、のための対応するパラメータを選択してもよい。

【0114】

制御パネルを使用することで、操作者は、最適な充填プロセスを達成するために、補償値を良好にチューニングすることができる。

【0115】

また、容器内での製品の動きを理解するために、複数の窓付き容器（窓付き容器は１つの透明側を有する容器を意味する）が使用されてもよい。充填サイクル中の、液体の挙動と、容器内の製品レベルのレベル変化と、を観測することで、操作者は、どのタイプの補償技術を使用するか、又はいくつかの補償方法を組み合わせるかを決定することができる。

【0116】

上述したように、補償パラメータは、製品ごとに、機械ごとに、パッケージングサイズごとに変化する。従って、新たな各形態のためのテストランは、正しい補償パラメータ及び技術が使用される前になされる必要がある。

【0117】

上記の説明では、充填動作を調節するための複数のさまざまな方法が記載された。これらの方法は、充填作業中の容器の下方への動きにわたる充填ノズルに対する容器の内部の製品レベルの所望の位置を達成する包括的なコンセプトにすべて基づいている。１つ以上の望ましくない影響を補償することによって、充填動作のより正しい制御が達成される。これらの望ましくない影響は、例えば、ｉ）充填サイクルの初期段階中の気泡の捕捉、ｉｉ）容器の膨らみ、ｉｉｉ）製品の粘性に起因するポンプ速度の変化、又はｉｖ）ポンプの可動パーツと製品との間の相互作用に起因するポンプ加速度の変化に関する。

【符号の説明】

【0118】

１００ 装置、９８２，ＣＯＮＴ 容器、９８４，ＦＮ１，ＦＮ２ 充填ノズル、ＣＵ 制御ユニット、ＤＵ 駆動ユニット、ＩＶ１，ＩＶ２ 入口バルブ、ＯＶ１，ＯＶ２ 出口バルブ、Ｐ１，Ｐ２ ポンプ

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】