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公開番号2025043329
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-28
出願番号2024158974
出願日2024-09-13
発明の名称容器を充填するための装置の閉ループ制御弁の機能性の決定
出願人クロネスアーゲー
代理人個人,個人,個人,個人
主分類B65B 1/30 20060101AFI20250321BHJP(運搬;包装;貯蔵;薄板状または線条材料の取扱い)
要約【課題】本発明は、特に容器に充填材を充填するための装置を提供する。
【解決手段】装置(10)は、充填材用の閉ループ制御弁(36)と、診断デバイス(56)とを備える。診断デバイス(56)は、閉ループ制御中に閉ループ制御弁(36)の制御変数の制御値を監視し、監視された制御値の関数として、閉ループ制御弁(36)の機能の状態を決定するように構成される。有利なことに、装置(10)は、閉ループ制御弁(36)の機能性、したがって摩耗が、動作中に監視及び検出されることを可能にすることができる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
容器（１２）に充填材を充填するための装置（１０）であって、
前記充填材のための閉ループ制御弁（３６、４４、５２）と、
診断デバイス（５６）であって、
－閉ループ制御中に、前記閉ループ制御弁（３６、４４、５２）の制御変数、好ましくは弁リフト量又は弁開度の制御値を監視し、
－前記監視された制御値の関数として、前記閉ループ制御弁（３６、４４、５２）の機能の状態、好ましくは摩耗の状態を決定するように構成されている診断デバイス（５６）と、
を備える装置（１０）。
続きを表示（約 2,600 文字）【請求項２】
前記診断デバイス（５６）が更に、前記閉ループ制御弁（３６、４４、５２）の前記機能の状態を、許容可能制御値範囲の関数としても決定するように構成され、好ましくは、
前記閉ループ制御弁（３６、４４、５２）の前記機能の状態が、前記監視された制御値が前記許容可能制御値範囲外である場合には、機能の損なわれた状態として決定され、かつ／又は前記監視された制御値が前記許容可能制御値範囲内である場合には、機能の正常状態として決定される、請求項１に記載の装置（１０）。
【請求項３】
前記許容可能制御値範囲が、前記制御変数の最大値の５０％以上、５５％以上若しくは６０％以上であり、かつ／又は７５％以下、７０％以下、若しくは６５％以下の範囲内であり、かつ／又は、
前記許容可能制御値範囲が、
－前記装置（１０）の出力、
－前記容器（１２）のフォーマット及び／又は充填容積、
－前記装置（１０）の充填材容器（３４）内の充填レベル、
－前記装置（１０）の前記充填材容器（３４）内の圧力、
－前記装置（１０）の前記充填材容器（３４）の上流の前記充填材の予圧、並びに
－前記充填材の温度、
のうちの少なくとも１つの関数として指定される、請求項２に記載の装置（１０）。
【請求項４】
前記診断デバイス（５６）が、
－閉ループ制御中に、前記閉ループ制御弁（３６、４４、５２）の前記制御値を監視して、前記制御値が指定された時間窓内及び／又は定常状態で監視されるようにし、かつ、
－前記閉ループ制御弁（３６、４４、５２）の前記機能の状態を、前記監視された制御値の関数として決定して、前記閉ループ制御弁（３６、４４、５２）の前記機能の状態が、前記指定された時間窓において及び／又は前記定常状態において監視された前記制御値の関数として決定されるように更に構成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の装置（１０）。
【請求項５】
前記指定された時間窓が、
前記装置（１０）の始動段階後に開始し、及び／若しくは、
前記装置（１０）が始動した後、１分以降、２分以降、又は３分以降に開始し、並びに／又は
前記装置（１０）の停止段階前に終了し、及び／若しくは、
前記装置（１０）の停止（例えば、容器充填）前、３分以内、２分以内、又は１分以内には終了し、及び／若しくは、
前記装置（１０）の出力変化の前に終了する、及び／若しくは前記装置（１０）の出力変化の後に開始する、
請求項４に記載の装置（１０）。
【請求項６】
前記診断デバイス（５６）が、
－閉ループ制御中に前記閉ループ制御弁（３６、４４、５２）の前記制御値を監視して、前記制御値が、前記装置（１０）の実質的に一定の動作条件下で監視されるようにし、及び、
－前記閉ループ制御弁（３６、４４、５２）の前記機能の状態を、前記監視される制御値の関数として決定して、前記機能の状態が、前記実質的に一定の動作条件において監視される前記制御値の関数として決定されるように更に構成されている、請求項１～５のいずれか一項に記載の装置（１０）。
【請求項７】
前記診断デバイス（５６）は、更に、以下：
前記装置（１０）の出力が、指定された出力範囲内にあること、
前記装置（１０）の容器ロック装置（２４）が、開いていること、
前記装置（１０）の充填材容器（３４）内の充填レベルが、指定された充填レベル範囲内にあること、
前記装置（１０）の充填材容器（３４）内の圧力が、指定された圧力範囲内にあること、
前記装置（１０）のカレット除去システム（２６）の弁が、閉じていること、
前記装置（１０）の充填材容器（３４）に供給されるときの前記充填材の予圧が、指定された予圧範囲内にあること、及び／又は
前記充填材の温度が、指定された温度範囲内であること、
のうちの少なくとも１つが適用される場合に、実質的に一定の動作条件が存在すると決定するように更に構成されている、請求項６に記載の装置（１０）。
【請求項８】
前記閉ループ制御弁（３６、４４、５２）を通る充填材流量を検出するように構成された流量検出デバイス（４８）を更に備え、
前記診断デバイス（５６）が、前記流量検出デバイス（４８）によって検出された充填材流量の関数としても、好ましくは、前記検出された充填材流量と、前記監視された制御値の関数として決定される前記閉ループ制御弁（３６、４４、５２）を通る理論上の充填材流量とを比較することによって、前記閉ループ制御弁（３６、４４、５２）の前記機能の状態を決定するように更に構成されている、
請求項１～７のいずれか一項に記載の装置（１０）。
【請求項９】
ユーザに対して情報を出力する出力デバイスを更に備え、
前記診断デバイス（５６）が、前記決定された機能の状態に関する情報を出力するよう前記出力デバイスを動作させるように更に構成される、請求項１～８のいずれか一項に記載の装置（１０）。
【請求項１０】
容器（１２）に充填材を充填するための、好ましくは請求項１～９のいずれか一項に記載の装置（１０）の閉ループ制御弁（３６、４４、５２）の機能性を決定するための方法であって、
前記閉ループ制御弁（３６、４４、５２）によって閉ループ制御を行うステップと、
前記閉ループ制御中に、診断デバイス（５６）によって、前記閉ループ制御弁（３６、４４、５２）の制御変数、好ましくは弁リフト量又は弁開度の制御値を監視するステップと、
前記診断デバイス（５６）によって、前記監視された制御値の関数として前記閉ループ制御弁（３６、４４、５２）の機能の状態を決定するステップと、任意選択的に、
前記決定された機能の状態を出力デバイスによってユーザに出力するステップと、
を含む方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、閉ループ制御弁を有する、容器に充填材を充填するための装置に関する。本発明は更に、容器に充填材を充填するための装置の閉ループ制御弁の機能性を決定するための方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
回転式充填機などの容器を充填するための装置は、様々な位置で閉ループ制御弁を使用することができる。例えば、充填材容器内の充填レベルを一定値に調整するために、閉ループ制御弁を、充填機の充填材容器への充填材入口に配置することができる。閉ループ制御弁はまた、容器に充填するときに充填材の流れを調整するために、充填機の充填ステーションに一体化され得る。
【０００３】
閉ループ制御弁は、その寿命にわたって摩耗する可能性がある。例えば、弁座と弁部材との間のシール面が時間とともに摩耗したり、シール用エラストマインサートが時間とともに摩耗したり、閉ループ制御弁のアクチュエータが時間とともに摩耗したりする可能性がある。摩耗が進行すると、閉ループ制御弁は突然故障する（漏れる）場合がある。
【０００４】
従来、閉ループ制御弁は、特定の間隔で、例えば、６０００時間の動作時間後、又は１年に１回、点検、分解、又は交換することができる。この技術の欠点は、動作中の閉ループ制御弁の耐久性又は磨耗に関して信頼できる記述を行うことができないことである。例えば、選択されたメンテナンス間隔が、長すぎるか又は短すぎる場合もあり得る。外部の影響（化学的性質、温度、製造精度、材料変動など）が大きな変動を引き起こす可能性があるので、寿命に関する大まかな情報しか与えることができない。
【０００５】
本発明は、容器を充填するための装置の閉ループ制御弁の機能の監視を改善するという目的に基づく。
【発明の概要】
【０００６】
この目的は、独立請求項の特徴によって達成される。有利な発展形態は、従属請求項及び明細書に記載されている。
【０００７】
本開示の一態様は、容器に充填材を充填するための装置に関する。装置は、充填材のための（少なくとも）１つの閉ループ制御弁を有する（例えば、充填材の流れを調整するように、又は装置の充填材容器内の充填レベル若しくは圧力を調整するように構成及び配置される）。この装置は、診断デバイスを有しており、この診断デバイスは、閉ループ制御（例えば、流量又は充填レベル又は圧力の閉ループ制御）中に、閉ループ制御弁の制御変数、好ましくは弁リフト量（例えば、寸法なしで、パーセント単位で、又は長さなどの単位で指定される弁リフト量）又は弁開度（例えば、寸法なしで、パーセント単位で、又は長さ若しくは面積などの単位で指定される弁開度）の制御値を監視するように構成される。診断デバイスは更に、監視された制御値の関数として、（例えば、それぞれの）閉ループ制御弁の（例えば、正常な及び／又は障害のある）機能状態、好ましくは摩耗状態を決定するように構成される。
【０００８】
有利なことに、装置は、閉ループ制御弁の機能性、したがって摩耗が、装置の動作中及び閉ループ制御弁による閉ループ制御中に、監視及び決定されることを可能にすることができる。制御値を監視する場合には、例えば、異常などを検出することができ、それから閉ループ制御弁の機能の状態を推定することができる。これにより、各閉ループ制御弁について、いつ交換又は保守が必要かを個別に見ることが可能になる。この決定はまた、事前に実行することができ、閉ループ制御弁が故障した後だけでなく、閉ループ制御弁が故障するリスクがあるときにすでに対応することができるようになる。これにより、予防的にメンテナンスなどを計画することができる。したがって、不必要な早期交換を回避することができる。監視等は、製造中であっても、自動的に、取り外し及び分解なしに行うことができる。更に、これは、装置内の各閉ループ制御弁が個別に監視されることを可能にし、これは、従来のランダムな分解及び試験と比較して、著しい改善である。例えば、万一閉ループ制御弁上のプッシュロッドが緩みそうな場合に、直ちに検出して対応することも可能である。
【０００９】
例えば、診断デバイスは、閉ループ制御弁の信号出力から、又は閉ループ制御弁に関連付けられた閉ループ制御コントローラ／閉ループ制御デバイスの信号出力から、制御値を受信するように更に構成することができる。
【００１０】
閉ループ制御のための閉ループ制御変数（プロセス変数、調整変数）は、好ましくは、閉ループ制御弁を通る検出された流量、又は装置の充填材容器内の検出された充填レベル、又は装置の充填材容器内の検出された圧力であり得る。
（【００１１】以降は省略されています）

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