(57)【要約】      （修正有）【課題】充填製品を容器内へ移し詰めるため、改良された充填機構及びそれに応じた方法を提供する。【解決手段】充填製品を容器へ移し詰めるため、好ましくはソースをビンへ移し詰めるための充填機構１に関するものであって、充填機構は充填製品流を調節するための弁と、弁の切替え位置を定めるための、操作流体を介して切替え可能な作業シリンダ２０とを有しており、その場合に操作流体が圧力調整装置３を介して作業シリンダ２０から導出可能である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
充填製品を容器内へ移し詰める、好ましくはソースをビン内へ移し詰めるための充填機構（１）であって、充填製品流を調節する弁（２）と、前記弁（２）の切替え位置を定めるために、操作流体を介して切替え可能な作業シリンダ（２０）とを有する、充填機構において、
圧力調整装置（３）が設けられており、前記圧力調整装置を介して前記操作流体が調整されて前記作業シリンダ（２０）から導出可能である、ことを特徴とする充填機構。
【請求項２】
前記弁（２）の切替え速度、好ましくは開放速度及び／又は閉鎖速度が、前記圧力調整装置（３）によって個別に開ループ制御可能／閉ループ制御可能である、ことを特徴とする請求項１に記載の充填機構（１）。
【請求項３】
前記作業シリンダ（２０）へ供給される操作流体の供給が、絞らずに行われる、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の充填機構（１）。
【請求項４】
前記圧力調整装置（３）が調整弁、好ましくは比例調整弁（３１）を有している、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の充填機構（１）。
【請求項５】
前記圧力調整装置（３）が、操作流体を一時貯蔵するためのバッファ貯蔵器（３２）を有し、その場合に前記バッファ貯蔵器（３２）が好ましくは前記作業シリンダ（２０）と前記調整弁の間に配置されている、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の充填機構（１）。
【請求項６】
前記作業シリンダ（２０）が空気圧シリンダとして形成されており、その場合に前記操作流体が好ましくは圧縮空気である、ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の充填機構（１）。
【請求項７】
前記作業シリンダ（２０）が、シングル作用する作業シリンダ（２０）、好ましくはシングル作用する空気圧シリンダである、ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の充填機構（１）。
【請求項８】
前記作業シリンダ（２０）がダブル作用する作業シリンダ（２０）、好ましくはダブル作用する空気圧シリンダである、ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の充填機構（１）。
【請求項９】
前記ダブル作用する作業シリンダ（２０）が２つの接続端を有し、その場合に前記接続端の各々が、圧力調整装置（３）を有する別々の排出ガイドと接続可能であり、又は前記２つの接続端が、好ましくは弁、特に好ましくは５／２ルート弁（６）を介して、交互に、前記圧力調整装置（３）を有する共通の排出ガイドと接続可能である、ことを特徴とする請求項８に記載の充填機構（１）。
【請求項１０】
前記弁（２）が、前記充填機構（１）からの充填製品流を調達し、かつ中断するための充填弁として形成されており、又は、
前記弁（２）が、メンブレン弁もしくは前記充填機構（１）の充填製品導管の通過横断面を調節するための絞り弁として形成されている、
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の充填機構（１）。
【請求項１１】
充填製品を容器内へ移し詰めるための充填機構（１）を開ループ制御／閉ループ制御する方法であって、以下のステップ：
−弁（２）の第１の切替え位置に達するために、前記充填機構（１）の前記弁（２）の作業シリンダ（２０）の第１のチャンバ（２３）に、操作流体を供給するステップと、
−前記弁（２）の第２の切替え位置に達するために、圧力調整装置（３）を介して前記操作流体を導出するステップ、
を有する、方法。
【請求項１２】
前記弁（２）の切替え速度が、前記圧力調整装置（３）による圧力の調節によって個々に開ループ制御／閉ループ制御される、ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器内へ充填製品を移し詰める、好ましくはビン内へソースを移し詰める充填機構及びそれに応じた方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
充填製品、たとえば飲料又は流動性の食品、たとえばスープ又はソース、特にグリルソース又はケチャップを移し詰めるために、圧縮空気で操作される充填機構を有する回転充填器を使用することが、知られている。
【０００３】
充填機構を開閉するために、シングル作用する空気圧シリンダを設けることが知られており、空気圧シリンダは、たとえば圧縮空気で閉鎖し、かつばね力で開放するように、あるいはその逆に、形成されている。この種の充填機構においては、特に製品タンクと、たとえば遮断弁又は弁座内に固定の絞り孔を備えたメンブレン弁としても形成することができる、本来の充填弁との間の供給導管内に調整弁を設けることができ、その調整弁が適切な接続によって供給導管横断面を変化させて、充填弁が開放されている場合に適用に応じた急速充填又は低速充填を可能にする。メンブレン弁も同様に、充填パイプ流出口を有する充填機構において、体積作業によって、したがって充填パイプ横断面又は充填パイプの前の製品導管内の横断面を部分的に増大させることによって、たとえばメンブレン弁を適切な方向へ切り替えることによって、残留製品と充填パイプの出口における滴を引き止め、あるいは充填パイプ内へ吸い戻すために、使用することができ、それが、充填すべき容器の汚れの回避に関して充填の品質を高める。
【０００４】
空気圧シリンダは、通常、一定の作業空気圧においてそれぞれ常に同じ速度で開閉することができる。それぞれ充填すべき流動性の充填製品の流動学的特性に応じて、製品の粘性が低い場合に、切替えプロセスの間に充填製品の強すぎる加速を回避するために、たとえば前方閉鎖する弁における、遮断機構の低速の閉鎖と、たとえば製品導管内のメンブレン弁における、急速充填から低速充填への低速の切替えが、効果的であり得る。他方で、充填製品が高粘性である場合には、充填機構の出口における製品ビームのキレを最適にするために、高速の（前方）閉鎖が効果的であり得る。したがって遮断弁又は他の、空気圧作業シリンダを介して駆動される、充填機構内の機能ユニットの開放速度又は閉鎖速度を適用に従って適合させるために、通常、供給導管と排気導管内に固定の供給空気パネル及び／又は排気パネルが組み込まれて、それによって作業シリンダへの供給空気又は排気を絞って、開放速度又は閉鎖速度を適用事例に固有に調節することができる。したがってたとえば、ほぼ同一の流動学的特性を有する充填すべき製品グループのために、充填機構内に個別の適用事例にとって充分な空気圧コンポーネントの駆動ダイナミクスが得られる。
【０００５】
上述した充填機構には、空気圧シリンダを制御するために固定の供給空気絞り又は排気絞りが設けられているので、充填機械上で著しく変化する流動学的特性を有する製品スペクトル、たとえば著しく異なる粘性を有する充填製品、固体の構成要素及び／又は粒子を有する充填製品とそれをもたない充填製品、ニュートン流体と非ニュートン流体、糸を引く充填製品及び／又は流動学的流動限界を有する充填製品を充填する場合に、それぞれを適合させるための装備替えの手間が増大する結果となる。特にある製品グループから他の製品グループへ装備替えするために、供給空気パネル及び／又は排気パネルを交換しなければならない。
【０００６】
低粘性の充填製品においては、たとえば急速充填から低速充填へ切り替えるための空気圧シリンダの急速な閉鎖及び遮断弁の円錐の急速すぎる閉鎖は、マイナスに作用する。閉鎖衝撃によって、低粘性の充填製品が強く加速され、それによって遮断弁の出口において充填ビームの振動がもたらされることがある。遮断弁の前方閉鎖する弁円錐は、充填ビームの本来の流出速度を超えて充填製品を加速するので、ビームがせき止められて、肥厚し、あるいは同様に振動する。充填すべき容器の、大体において狭い開口横断面において、この現象によって、充填ビームがもはや正しく容器開口部内へ命中できず、起こりうる結果として製品損失、容器外側と口もしくはねじの汚れ、著しい泡立ち又は容器からの泡のこぼれ及び容器からの製品噴出がもたらされる。
【０００７】
それに対して、付着し、あるいは糸を引く傾向があり、あるいは流動学的な流動限界を有する高粘性の充填製品においては、遮断弁の急速な閉鎖速度がポジティブに作用する。それに対して閉鎖速度が低すぎる場合には、閉鎖する際に充填製品が遮断弁の流出口に付着したままとなり、盛り上がり、管理されずに滴り、したがって充填すべき容器の重要な箇所を汚し、あるいは糸を引き、その糸も同様に容器を汚してしまう。流動学的な流動限界を有する充填製品は、フリービーム充填する場合に、さらに、充填の最後に著しく加速して、それによって充填ビームが完全に充填液面内へ潜るようにしなければならない。というのはそうでないと充填物表面上に製品円錐が形成されることになり、それが、場合によっては容器開口部を越えて張り出し、したがって容器開口部と栓を汚してしまうからである。
【０００８】
空気圧作業シリンダによって操作される機能ユニット、たとえば滴を抑えるための充填パイプ流出口を備えた充填機構内のメンブレン弁を使用する場合に、メンブレン弁によってあらわされる横断面と体積の急すぎる増大によってさらに、抑えている充填製品が余りに急激に吸い込まれてしまい、それに基づいて空気を吸い込む危険が生じる。しかし空気が吸い込まれた場合には、充填パイプがアイドリングすることがあり、それによって、容器が過充填され、あるいは滴る製品によって汚れる場合に、ネガティブな効果が生じる。充填パイプの横断面との組み合わせにおいて、それぞれ充填すべき媒体の流動学的特性に応じて、使用される空気式の機能ユニットの切替え速度の適合が、重要である。
【０００９】
幅広い製品スペクトルを移し詰める場合に、充填機構の遮断弁のための供給空気絞り又は排気絞りと、他の使用される空気式の機能ユニットとの妥協設計は実現がきわめて困難である。大体においてそこからは、著しく異なる充填製品について、製品の各々についての移し詰めが著しく悪化する。多様な製品スペクトルを最適に移し詰めることができるようにするために、既存の充填機構及び駆動技術においては、様々な流動学的特性を有する充填製品について、弁又は空気式の機能ユニットのそれぞれ最適な駆動ダイナミクスを示すためには、供給空気絞り又は排気絞りを時間と作業の手間をかけて交換するしかない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この従来技術から出発して、本発明の課題は、充填製品を容器内へ移し詰めるため、好ましくはソースをビンへ移し詰めるための、改良された充填機構及びそれに応じた方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この課題は、充填製品を容器内へ移し詰める、好ましくはソースをビンへ移し詰める、請求項１の特徴を有する充填機構によって解決される。好ましい展開が、下位請求項、この明細書及び添付の図面から明らかにされる。
【００１２】
それによれば、充填製品流を調節するための弁と、弁の切替え位置を定めるための、操作流体を介して切替え可能な作業シリンダとを有する、充填製品を容器内へ移し詰める、好ましくはソースをビンへ移し詰める、充填機構が提案される。本発明によれば、圧力調整装置が設けられており、それを介して操作流体が調整されて作業シリンダから導出可能である。
【００１３】
操作流体が圧力調整装置を介して調整されて作業シリンダから導出可能であることによって、種々の充填製品を同一の充填機構によって移し詰めることができ、その場合に充填製品は著しく異なる流動学的特性を有することができ、たとえば著しく異なる粘性、固体成分及び／又は粒子の含有量、ニュートン流体と非ニュートン流体、糸を引く製品及び流動学的な流動限界を有する製品であることができ、その場合に充填機構において機械的変更を行う必要はなく、又はたとえばパネル又は弁円錐の交換の形式で、充填機構を装備替えする必要はない。
【００１４】
言い換えると、弁の切替え速度、したがって開放速度と閉鎖速度は、機械的介入、たとえば排気絞りの交換なしで、それぞれの製品特性に適合させ、又は最適化することができる。それによって充填機械上で、種々の流動学的特性の充填製品を同一の充填機構を介してそれぞれの充填製品に適合されたパラメータによって移し詰めることが可能である。好ましくは低粘性の充填製品は、弁の低速の閉鎖速度により、かつ／又は高粘性の充填製品はより高速の閉鎖速度によって移し詰められる。
【００１５】
好ましくは弁の切替え速度、好ましくは開放速度及び／又は閉鎖速度は、圧力調整装置によって個別に開ループ制御／閉ループ制御可能である。
【００１６】
弁の切替え速度は、圧力調整装置内のしかるべきカウンター圧力調節を用いて定めることができ、それに応じて適合させることができる。圧力調整装置内のカウンター圧力の調節が高くなるほど、もたらされる切替え速度は、それだけ低速になる。
【００１７】
操作流体というのは、ここでは、作業シリンダのピストンを操作するために、作業シリンダの内部空間を２つのチャンバに分割するピストンに関して作業シリンダの少なくとも一方の側で作業シリンダへ供給され、それによってピストンに作用する流体である。好ましくは作業流体は、ガス状、特に好ましくはガス、混合気、圧縮空気であり、あるいは液状、特に好ましくは流体圧液、好ましくは油圧オイルである。
【００１８】
好ましい他の実施形態において、圧力調整装置内の圧力は、切替え位置に関して、又は作業シリンダのピストンの位置に関して、可変であって、したがって適合可能又は調節可能である。すなわち切替え速度は、作業シリンダ内のピストンのルートに沿って調節することができる。特に作業シリンダがシングル作用するように形成されており、かつ作業シリンダの、圧縮空気側とは逆のチャンバがばね付勢されている場合に、圧力調整装置によって圧力側の圧力を変化させることにより、ピストンに作用するばね力を補償することができ、そのピストンに作用するばね力は、作業シリンダ内でピストンの距離が増大するにつれてばねの圧縮が小さくなることにより減少する。
【００１９】
他の好ましい実施形態によれば、作業シリンダへ供給される操作流体の供給は絞らずに行われる。それによって、操作流体を搬出する場合に速度開ループ制御及び／又は閉ループ制御は圧力調整装置のみを介して行われる。したがってこのように形成された充填機構は、簡単で、同時に頑丈な構造を有している。
【００２０】
圧力の調整は、圧力調整装置が他の好ましい実施形態に基づいて調整弁、好ましくは比例調整弁を有していると、特に正確に行うことができる。
【００２１】
圧力調整装置による圧力調整を支援するために、圧力調整装置は操作流体を一時貯蔵するためのバッファ貯蔵器を有することができ、その場合にバッファ貯蔵器は好ましくは作業シリンダと調整弁との間に配置されている。
【００２２】
他の好ましい実施形態においては、圧力調整装置はオア弁又はシャトル弁を有することができる。それによって、作業シリンダに圧力が供給される場合に流れてくる操作流体を圧力調整装置の、操作流体の導出の際に操作流体の残留圧力を調整する部分を通過するように案内することが、可能である。したがって操作流体を供給するために、専用の通路を提供することができる。操作流体を導出する場合に、他の通路を提供することができ、それを介して導出する際の残留圧力が調整可能である。その場合に２つの通路は、オア弁を介して交互に作業シリンダ又は作業シリンダの一方の側への接続導管と接続することができる。特に好ましい実施形態によれば、作業シリンダは空気圧シリンダとして形成されており、その場合に操作流体は好ましくは圧縮空気である。それによってこの充填機構は、通常圧縮空気によって駆動される、普及した移し詰め設備内で使用することができ、移し詰め設備における大きな変更は不要である。
【００２３】
充填機構の特に簡単な構造は、作業シリンダが他の好ましい実施形態に基づいてシングル作用する作業シリンダ、好ましくはシングル作用する空気圧シリンダである場合に、得ることができる。好ましくは作業シリンダは、圧縮空気閉鎖し、ばね力開放するように、あるいは圧縮空気開放し、かつばね力閉鎖するように形成されている。
【００２４】
作業シリンダがダブル作用する作業シリンダとして、好ましくはダブル作用する空気圧シリンダとして、形成されている場合に、圧力調整装置が作業シリンダの２つのチャンバへ影響を与えるようにすることが、可能である。言い換えると、少なくとも１つの圧力調整装置が作業シリンダと次のように、すなわち圧力調整装置がそれぞれシリンダの２つのチャンバの１つと、そのチャンバから操作流体、好ましくは圧縮空気が導出されるべきであり、あるいは導出される場合に、接続されるように、接続することができる。それによって両側で交互に排気−圧縮空気調整を行うことができるので、２つの切替え方向において切替え速度を個別に調節することができる。準備されるカウンター圧力は、２つの切替え方向について異なることができ、それが様々な切替え速度においてもたらされる。それぞれ他方のチャンバへの、したがってそのときには圧力調整装置と接続されておらず、かつそのチャンバ上で作業シリンダに、圧力調整装置によって定められた圧力よりも高い圧力を受ける操作流体が供給されるチャンバへの、供給は、それぞれ絞らずに行うことができる。したがって供給側にも絞りパネルを設ける必要はない。
【００２５】
特に頑丈かつ簡単に接続される充填機構は、ダブル作用する作業シリンダが２つの接続端を有し、その場合に接続端の各々が、圧力調整装置を有する別々の排出ガイドと接続可能であり、あるいは２つの接続端が、好ましくは弁、特に好ましくは５−２ルート弁を介して交互に、圧力調整装置を有する共通の排出ガイドと接続可能であることによって、実現することができる。
【００２６】
他の好ましい実施形態によれば、弁は、充填機構からの充填製品流を準備し、かつ中断するように形成されている。それによって充填製品は、充填機構から充填すべき容器へ提供し、開ループ制御／閉ループ制御し、かつ中断することができる。
【００２７】
他の好ましい実施形態によれば、弁はメンブレン弁あるいは充填機構の充填製品導管の通過横断面を調節するための絞り弁として、形成されている。それによって充填機構内の充填製品の体積流を開ループ制御／閉ループ制御することができる。
【００２８】
他の好ましい実施形態によれば、圧力調整装置によって調節された残留圧力は作業シリンダ内のピストンの位置に関してその長手軸に沿って変化するので、たとえば終端切替え位置の近傍においては圧力供給側と、圧力調整装置を介して操作流体が導出される側との間の圧力差は小さく、これらの終端位置の間では、より高い圧力差が生じ、したがってピストンはより急速に移動する。このようにして、たとえば終端位置のためのある種の「当接緩衝」を提供することもできる。
【００２９】
上で設定された課題は、さらに、請求項１１の特徴を有する容器内へ充填製品を移し詰める充填機構を開ループ制御／閉ループ制御する方法によって解決される。方法の好ましい展開が、この明細書、下位請求項及び図面から明らかにされる。
【００３０】
それによれば、充填製品を容器内へ移し詰める充填機構を開ループ制御／閉ループ制御する方法が提案され、その方法は、弁の第１の切替え位置に達するために充填機構の弁の作業シリンダの第１のチャンバに操作流体を供給するステップと、弁の第２の切替え位置に達するために、圧力調整装置を介して操作流体を導出するステップとを有している。
【００３１】
好ましくは、弁の切替え速度は、圧力調整装置による圧力の調節によって個々に開ループ制御／閉ループ制御することができる。
【００３２】
この方法によって、充填機構に関して説明した利点と作用が同様に得られる。
【００３３】
本発明の好ましい他の実施形態を、以下の図面の説明によって詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】充填機構の作業シリンダと共に弁を図式的に示している。
【図２】第１の実施形態に基づく充填機構の回路図を図式的に示している。
【図３】第２の実施形態に基づく充填機構の回路図を図式的に示している。
【図４】第３の実施形態に基づく充填機構の回路図を図式的に示している。
【図５】第４の実施形態に基づく充填機構の回路図を図式的に示している。
【図６】第５の実施形態に基づく充填機構の回路図を図式的に示している。
【図７】第６の実施形態に基づく充填機構の回路図を図式的に示している。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、図を用いて好ましい実施例を説明する。その場合に様々な図において同一、同様あるいは等しく作用する部材には、同一の参照符号が設けられており、冗長性を回避するために、これらの部材の説明は繰り返さない。
【００３６】
図１には、容器内へ流入する充填製品の充填製品流を調節するための弁２を備えた、容器内へ充填製品を移し詰めるため、好ましくはビン内へソースを移し詰めるための充填機構１が、図式的に示されている。
【００３７】
充填機構１は作業シリンダ２０を有しており、その作業シリンダによって弁２を切り替えることができる。作業シリンダ２０は、ここでは圧縮空気の形式の、操作流体を介して切替え可能である。そのために作業シリンダ２０は、ピストン２１を有しており、そのピストンが作業シリンダ２０の内部空間を第１のチャンバ２３と第２のチャンバ２４に分割する。作業シリンダ２０は、ここではダブル作用する空気圧シリンダとして形成されている。代替的に、作業シリンダ２０はシングル作用するように、かつ／又はシングル作用もしくはダブル作用する流体圧シリンダとして、形成することができる。
【００３８】
弁２は、ここでは、遮断−フリービーム弁として形成されている。代替的に、弁２は、他の形状を有することもでき、たとえばメンブレン弁又は充填製品流を絞るための絞り弁として形成することもできる。
【００３９】
弁２の切替え位置は、作業シリンダ２０の切替え位置を介して設定可能である。そのためにピストン２１がピストンロッド２２を介して弁２の弁円錐２５と結合されており、その弁円錐はピストン２１の移動を介して弁２の長手方向に移動可能である。弁２の閉鎖された位置において、弁円錐２５が弁座２６と接触する。開放するためには、弁円錐２５がピストン２１の移動によって弁座２６から持ち上げられるので、弁円錐２５と弁座２６の間にそれに応じた通過横断面又は環状間隙が生じ、それを通して充填製品が流れることができる。弁円錐２５が弁座２６内へ沈み込むことにより、かつそれから持ち上がることによって、それに応じて充填製品流を制御することができる。
【００４０】
図２は、第１の実施形態に基づく充填機構１の回路図を図式的に示している。充填機構は、図１に示す作業シリンダ２０を備えた弁２を有している。
【００４１】
ダブル作用する作業シリンダ２０の２つのチャンバ２３、２４には、それぞれ３／２ルート弁５を介して圧縮空気供給４から圧縮空気が供給される。そのために圧縮空気供給４が２つの３／２ルート弁５に並列に分岐している。その場合に３／２ルート弁５の一方は、接続導管２７を介して作業シリンダ２０の第１のチャンバ２３へ通じている。２つの３／２ルート弁５の他方は、接続導管２８内のオア弁３０を介してダブル作用する作業シリンダ２０の第２のチャンバ２４へ通じている。
【００４２】
ここではオア弁３０は、ノーマルなオア弁に基づく急速排気弁の形式で形成されており、そのオア弁は周囲へ排気するための排気機能と組み合わされている。
【００４３】
オア弁３０を介して接続導管２８は、さらに圧力調整装置３と接続されている。これは、バッファ３２と比例調整弁３１を有している。圧力調整装置３は、圧力調整装置３による（カウンター）圧力の調節によって弁２の切替え速度、ここでは閉鎖速度、が個々に開ループ制御／閉ループ制御できるようにして、操作流体が作業シリンダ２０から導出可能であるように、形成されている。
【００４４】
図２には、切替え弁５が次のように切り替えられること、すなわち第２のチャンバ２４へ、たとえば６ｂａｒの圧力を有する圧縮空気が供給され、第１のチャンバ２３は排気７を介して周囲と直接接続されているので、したがって第２のチャンバ２３から空気が実質的に絞られずに吹き出されることが、示されている。ピストン２１は、第１のチャンバ２３の方向の第１の側に位置し、したがって弁２は、ここでは弁２の閉鎖された位置に相当する、第１の切替え位置にある。
【００４５】
作業シリンダ２０とそれに伴って弁２も、他の切替え位置へ移動させるために、切替え弁５がそれぞれ他の切替え位置へ移動されるので、第１のチャンバ２３には絞られずに圧縮空気が、たとえばここでも６ｂａｒの圧力で供給され、第２のチャンバ２４は圧力調整装置３のオア弁３０を介してバッファ３２及びそれに直列に連続する比例調整弁３１と接続されている。
【００４６】
供給導管２８内の、そしてそれに伴って第２のチャンバ２４内の圧力は、比例調整弁３１を介してあらかじめ定められた水準に、たとえば４ｂａｒの圧力に維持される。バッファ３２は、圧力調整を支援するために用いられる。
【００４７】
ピストン２１とそれに伴って弁円錐２５が移動する切替え速度の制御は、圧力調整装置３によって第２のチャンバ２４内の残留圧力又は残留しているカウンター圧力を調節することによって行われ、その場合にこの切替え位置において閉鎖ストローク側として作用する第１のチャンバ２３に３／２ルート弁５を介して圧縮空気が絞られずに供給される。
【００４８】
したがってダブル作用する作業シリンダ２０の開放ストローク側に相当する、第２のチャンバ２４からの排気は、圧力調整装置３を介して圧力制御されるカウンター圧力通路内へ導出される。圧力調整装置３によって調節されたカウンター圧力が高くなるほど、したがって第１のチャンバ２３と第２のチャンバ２４の間の圧力差が小さくなるほど、作業シリンダ２０の切替え速度、ここでは閉鎖速度及びそれに伴って弁２の閉鎖速度もそれだけ小さくなる。
【００４９】
作業シリンダ２０とそれに伴って弁２を再び図２に示す切替え位置へ戻るように移動さえるために、３／２ルート弁５はそれぞれ適切に再び図２に示す位置へ戻るように移動されなければならない。その場合にピストン２１の移動は、制御されずに行われる。というのは、接続導管２７が直接排気７と接続されており、かつ接続導管２８は圧縮空気供給４と直接接続されているからである。したがってここでは作業シリンダの移動は、ピストンがカウンター圧力又は残留圧力に抗して移動される、逆方向の移動におけるよりも、高い速度で行われる。
【００５０】
図３には、第２の実施形態に基づく充填機構１の回路図が図式的に示されている。充填機構１は、ここでも、図１に示す弁２を有している。
【００５１】
この第２の実施形態においては、５／２ルート弁６がダブル作用する作業シリンダ２０の２つのチャンバ２３、２４へ供給を行い、その場合に弁２が閉鎖される際に第２のチャンバ２４の排気は、比例制御弁３１とバッファ３２を有する圧力調整装置３によって圧力制御される通路内へ導出される。閉鎖速度は、図２について説明したように、圧力調整装置３によって調節されるカウンター圧力によって、個別に調節され、開ループ制御／閉ループ制御され、それに対して第１のチャンバ２３の駆動と排気ガイド及び弁２を開放するためにチャンバ２４の側へ圧縮空気を供給することは、それぞれ５／２ルート弁６を介して絞られずに行われる。
【００５２】
図４は、第３の実施形態に基づく充填機構１の回路図を図式的に示している。ここでは、第１のチャンバ２３も第２のチャンバ２４も、図２に関して第２のチャンバ２４について具体的に記述されているように、それぞれ専用の圧力調整装置３と接続されている。
【００５３】
この第３の実施形態において、ダブル作用する作業シリンダ２０の２つのチャンバ２３、２４の排気ガイドは、それぞれの圧力調整装置３の比例制御弁３１を介して準備される、それぞれバッファ３２を有する圧力制御される排気通路を介して可能となり、その場合に２つのチャンバ２３、２４のための制御空気は、それぞれ３／２ルート弁５を介して供給され、排気はそれぞれオア弁３０を介して、それぞれの圧力調整装置３を介して準備される、圧力調整される通路内へ導出される。この導出が、各還流空気通路のために調節されるカウンター圧力に従って、開放側でも閉鎖側でも弁ピストン速度の個別の調整を許す。
【００５４】
２つの圧力調整装置３が設けられているので、第１のチャンバ２３から圧力を導出する際の残留圧力と第２のチャンバ２４から圧力を導出する際の残留圧力は、互いに独立して定めることができる。したがってこの実施形態においては、開ループ制御／閉ループ制御の手間は非常に小さい。それにもかかわらず個別の開放及び閉鎖速度を設けることができる。
【００５５】
図５は、第４の実施形態に基づく充填機構１の回路図を図式的に示しており、それにおいても同様に２つのチャンバ２３、２４の排気ガイドはそれぞれ別の圧力調整装置３を介して行われるが、その場合に２つのチャンバ２３、２４の圧縮空気の供給は、共通の５／２ルート弁６と共通の圧縮空気供給４を介して行われ、その圧縮空気供給はそれぞれ５／２ルート弁の切替え位置に応じて第１のチャンバ２３と接続され、あるいは第２のチャンバ２４と接続されている。
【００５６】
図６は、第５の実施形態に基づく充填機構１の回路図を図式的に示している。充填機構１は、実質的に、図１について記述されたような、第１の実施形態に基づく充填機構の構造を有している。
【００５７】
第１の実施形態とは異なり、第５の実施形態における作業シリンダ２０は、シングル作用する作業シリンダ２０として形成されており、その場合に第１のチャンバ２３はばね８を有し、かつ適切にばね力操作される。したがって作業シリンダ２０及びそれに伴って弁２は、圧縮空気で開放し、ばね力で閉鎖するように形成されている。第２のチャンバ２４に操作流体が供給された後に、操作流体は、３／２ルート弁５が図６に示す切替え位置へ切り替えられた後に、再び圧力調整装置３を介して第２のチャンバ２４から接続導管２８、オア弁３０、バッファ３２及び比例調整弁３１を介して排気７へ導出され、その場合にここでも比例調整弁３１を介して作業シリンダ２０のチャンバ２４の側の残留圧力が、あらかじめ定められた値に調節される。
【００５８】
ここでは、比例調整弁３１によって調節された値は、作業シリンダ２０内のピストン２１の位置に依存している。ピストン２１へ加わるばね８のばね力は、第１のチャンバ２３からのピストン２１の距離が増大するにつれて弱くなるので、第２のチャンバ２４内の残留圧力は圧力調整装置３を介して低くなるように調整され、それによってピストン２１は実質的に一定の速度で閉鎖位置へ移動する。
【００５９】
図７は、第６の実施形態に基づく充填機構の回路図を図式的に示しており、この実施形態は第５の実施形態に実質的に相当するが、作業シリンダはばね力閉鎖し、かつ圧縮空気閉鎖するように形成されている。したがって第６の実施形態において、開放切替え速度は圧力調整装置３を介して個別に調節することができる。
【００６０】
適用可能である限りにおいて、これらの実施例に示されるすべての個別特徴は、本発明の範囲を逸脱することなしに、互いに組み合わせ、かつ／又は交換することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１  充填機構
２  弁
２０  作業シリンダ
２１  ピストン
２２  ピストンロッド
２３  第１のチャンバ
２４  第２のチャンバ
２５  弁円錐
２６  弁座
２７  接続導管
２８  接続導管
３  圧力調整装置
３０  オア弁
３１  比例調整弁
３２  バッファ
４  圧縮空気供給
５  ３／２ルート弁
６  ５／２ルート弁
７  排気導管
８  ばね
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2020023356.tif 000007
【図６】
2020023356.tif 000008
【図７】
2020023356.tif 000009
【外国語明細書】
2020023356000001.pdf