AT500383A2

AT500383A2 - Verfahren und vorrichtung zum füllen von behältern

Info

Publication number: AT500383A2
Application number: AT16542002A
Authority: AT
Original assignee: Geiger Maschb Ag
Priority date: 2001-12-12
Filing date: 2002-11-04
Publication date: 2005-12-15
Also published as: CH695293A5; AT500383B1; DE10250294A1

Description

1/ • · ··<« «·· » . · * * · · « «4«»*·· , '··'.'.·'···"··' ··' "'PflreNTflNiuflLTe · ........... Dipl.-Ing. Herbert Hefel

Geiger Maschinenbau AG ΗΓή

. R-όδΟό FGLDHIRCH CH-9008 St. Gallen (Schweiz) tgslseastr. 65q, Postfach 61 .....< - ...... - t r··,^· ' ···* verfahren und Vorrichtung zum Füllen von Behältern

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und eine Vorrichtung zum Füllen von Behältern durch Zuführen eines Füllmediums über eine nach unten geöffnete Düse oder einen nach unten geöffneten Füllstutzen.

Das Füllen von oben offenen Behältern mit einem fliessfähigen Medium mittels einer nach unten geöffneten Düse ist Stand der Technik. Beim Füllvorgang ragt die Düse von oben bis zum Rand des zu füllenden Behälters oder in diesen hinein. Besondere Anforderungen ergeben sich bei einem zähflüssigen Füllmedium. Dies ist namentlich bei der hochviskosen Druckfarbe der Fall, wie sie beispielsweise in Rotationsdruckmaschinen verwendet wird. In diesem Bereich wird zunehmend dazu übergegangen, die Druckfarbe in Kartuschen abzufüllen, deren Handhabung im Druckereibetrieb einfacher ist. Zum Füllen der Kartuschen sind entsprechend ausgebildete Vorrichtungen erforderlich. Es ist beispielsweise bekannt, die halbfeste Druckfarbe in eine waagerecht in der Befüllungs-Vorrichtung anzuordnenden, rohrförmigen Kartusche zu pressen, wobei die Füllmenge volumetrisch bestimmt wird. Durch diese Lösung lassen sich zwar die Probleme umgehen, die sich aufgrund der hohen Viskosität der Druckfarbe beim Füllen von oben her ergeben, dafür handelt man sich jedoch andere Nachteile ein. Um dagegen von oben her eine auf dem Kopf stehende, mit offenem Boden nach oben gerichtete Kartusche gravimetrisch zu füllen, muss die Düse von oben in die noch leere Kartusche hinein geführt werden. Dabei ist die Düse, um ein zuverlässiges, gleichmässiges Füllen sicherzustellen, teleskopartig bis annähernd zum nach unten gerichteten Hals der rohrförmigen Kartusche zu führen. Ansonsten kann es beispielsweise zu Lufteinschlüssen kommen. Beim Füllvorgang ist indessen darauf zu achten, dass die Düse nicht in das ansteigende Niveau der Druckfarbe gerät. Dies wäre sowohl beim gegenwärtigen als auch bei den nachfolgenden Füllvorgängen weiterer Kartuschen nachteilig. Die mit der zähflüssigen, pastösen Druckfarbe verschmutzte Düse muss in so einem Fall immer wieder gereinigt werden. Um diesen Problemen zu begegnen, ist ein dauerndes, aufmerksames Überwachen und manuelles, senkrechtes Führen der Düse oder der Kartusche erforderlich. Unerwünschte Verschmutzungen sind dennoch nicht vollständig zu vermeiden.

Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, durch welche das Füllen von Behältern, insbesondere auch von Druckfarben-Kartuschen, von oben her ermöglicht wird, wobei eine Düse oder ein Füllstutzen in den Behälter einführbar ist, ohne dass diese Düse bzw. der Füllstutzen in das während des Füllvorgangs im Behälter ansteigende Niveau des Füllmediums eintauchen und verschmutzen kann.

Das erfindungsgemässe Verfahren entspricht den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Merkmale der Vorrichtung sind aus Patentanspruch 6 ersichtlich. Weitere vorteilhafte Ausbildungen gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes anhand der Zeichnung näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Ansicht der erfindungswesentlichen Teile der

Vorrichtung, teilweise in Sprengdarstellung;

Fig. 2 und 3 zeigen je eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1 in verschiedenen Arbeitsstellungen.

Die Vorrichtung dient dazu einen während des Füllvorgangs oben offenen Behälter 1, insbesondere eine rohrförmige Kartusche, mit einem fliessfähigen Medium zu Füllen, insbesondere Druckfarbe. Hierzu wird der Behälter 1 an einer Halterung 2 angeordnet, die unterhalb einer Düse oder eines Füllstutzens 3 liegt. Die Halterung 2 ist entlang einer senkrechten Achse 4 an einem Linearantrieb 5 verfahrbar. Dieser weist einen oberen und einen unteren Endschalter 6 und 7 auf. Zu diesem Antrieb gehört ein Motor 8, in Form eines Cetriebemotors mit Bremse. Der Linearantrieb 5 wirkt mit einem Längenmess-System 9 zusammen, der die jeweilige lineare Position ermittelt. Durch diese Einrichtungen ist der Behälter 1 senkrecht verfahrbar. Der Bewegungsspielraum liegt zwischen einer oberen Position - wie sie aus Fig. 1 ersichtlich ist - in der die Düse oder der Füllstutzen 3 bis annähend zum Hals 10 des Behälters 1 ragt, und einer unteren Position - wie sie aus Fig. 2 hervorgeht - in welcher der Behälter 1 frei unterhalb der Düse bzw. des Füllstutzens 3 steht. Für die Erfindung wesentlich ist, dass an der Halterung 2, bzw. zwischen dieser und dem Linearantrieb 5, eine Wiegeeinrichtung 11, genauer gesagt ein Wägezelle vorgesehen ist. Hierdurch ist das Gewicht des Behälters 1 feststellbar und zwar insbesondere das sich verändernde, während dem Füllvorgang zunehmende Gewicht Die Wiegeeinrichtung 11 steht mit einer Steuerung 12, bzw. einem Relais-Interface, in Verbindung. An einem Waagenterminal 13 ist das Gewicht ablesbar. Dank diesen Einrichtungen kann während des Füllvorgangs der Linearantrieb 5 gewichtsabhängig nach unten gefahren werden.

Auf den genauen Funktionsablauf wird später eingegengen. zunächst sollen noch die übrigen Bauteile der erfindungsgemässen Vorrichtung erwähnt werden. Die Steuerung 12 ist mit einem Schalter 14 betätigbar, vorzugsweise einem Fuss-Schalter. Darüber hinaus steht die Steuerung 12 mit dem Linearantrieb 5 in Verbindung, bzw. mit dem Motor 8 und dem Längenmess-System 9. Sinnvollerweise wird durch die Steuerung 12 auch die Düse oder der Füllstutzen 3 angesteuert, bzw. die entsprechenden Einrichtungen an einem hier nicht dargestellten Tank, aus dem die Druckfarbe in die Vielzahl einzelner Behälter 1 abzufüllen ist. Gewöhnlich wird dieser Tank über der Düse bzw. dem Füllstutzen 3 stehen. Ein solcher Tank kann als technisch bekannt vorausgesetzt werden; er ist daher nicht näher zu beschreiben. Die erfindungsgemässe Vorrichtung steht vorteilhaft auf dem Boden 15, bzw. sie ist an einem diese und den Tank tragenden Gestell 16 angeordnet, wie er in den Fig. 2 und 3 gestrichelt angedeutet ist. • »»♦ • · * · · * ·

Mittels eines Pneumatik-Zylinders 17 kann der Linearantrieb 5 mit der daran angesetzten Halterung 2 und dem darauf aufgesetzten Behälter 1, um eine unten, waagerecht liegende Schwenkachse in eine Schwenkstellung nach Fig. 3 in eine ausserhalb der Achse 21der Düse bzw. des Füllstutzens 3 liegende Position gekippt werden. Dem Pneumatik-Zylinder 17 sind ein oder zwei Endschalter 18 bzw. 19 zugeordnet. Zum Pneumatik-Zylinder 17 gehört ausserdem ein Steuerventil 20, der von der Steuerung 12 ansteuerbar ist.

Die Ausgangslage vor Beginn eines Füllvorgangs ist folgende: Der Pneumatik-Zylinder 17 ist in die gekippte Schwenkstellung nach Fig. 3 ausgefahren. Dessen Steuerventil 20 ist stromlos. Der die Halterung 2 tragende Linearantrieb 5 ist in seiner oberen Position, d.h. am Endschalter 6. Die Wiegeeinrichtung 11 ist eingeschaltet, wobei die Eichung vorzugsweise so vorgenommen wurde, dass das Waageterminal 13 kein Gewicht anzeigt, z.B. 0.00 kg. Hierzu ist die Wiegeeinrichtung 11, bzw. das Waageterminal 13, unter Abzug des Eigengewichts der daran angeordneten Bauteile zu eichen. Dabei zu berücksichtigen sind u.a. das Gewicht der Halterung 2 und vorzugsweise auch das Gewicht des leeren Behälters 1. Auf dieser Grundlage ist der Steuerung 12 das Gewicht eines vollen Behälters 1 vorgegeben. Beim Gewicht des vollen Behälters 1 kann es sich um ein immer gleiches Standardgewicht handeln. Denkbar ist es jedoch auch, verschiedene Gewichte, je nach Art des Behälters 1, bzw. der Kartusche, oder der Zusammensetzung des Füllmediums vorzusehen. Hierzu könnte das jeweilige Gewicht manuell eingebbar oder aus einer vorgegebenen Auswahl abrufbar sein.

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Der Füllvorgang läuft wie folgt ab: Der leere Behälter 1 wird gern. Fig. 3 auf oder in die Halterung 2 gesetzt. Hierauf wird der Schalter 14 betätigt. Dies hat automatisch zur Folge, dass der Linearantrieb 5 im Eilgang nach unten fährt, bis zum Endschalter 7. Durch Ansteuerung des Pneumatikzylinders 17, bzw. dessen Steuerventils 20, wird der Linearantrieb 5 in die aufrechte Stellung gern. Fig. 2 geschwenkt. Der Behälter 1 befindet sich nun senkrecht direkt unterhalb der Düse bzw. des Füllstutzens 3. Der Linearantrieb 5 fährt jetzt im Eilgang nach oben, bis zum Endschalter 6. Die Düse bzw. der Füllstutzen 3 ragt nun tief in den Behälter 1 hinein, entsprechend der Darstellung nach Fig. 1. Die Wiegeeinrichtung 11 wird aktiviert. Sobald sich diese beruhigt hat, startet der Füllvorgang. Während des Füllvorgangs fährt der Linearantrieb 5 gewichtsabhängig nach unten, bis zum Endschalter 7. Jetzt befindet sich der volle Behälter 1 wieder in der unteren Position nach Fig. 2. Wenn der Füllvorgang beendet ist kann ein Abblasen der Düse stattfinden. Nun wird der Linearantrieb 5 durch den Pneumatik-Zylinder 17 durch Ansteuerung dessen Steuerventils 20 wieder nach vorn in die Kippstellung geschwenkt, wonach der Linearantrieb 5 im Eilgang nach oben, bis zum Endschalter 6, in die Position nach Fig. 3 gefahren wird. Der volle Behälter 1, in diesem Fall die volle Kartusche, kann mühelos entnommen, eine leere aufgesetzt und der neue Füllvorgang durch Betätigung des Schalters 14 gestartet werden. Auf die gefüllten Behälter 1, d.h. auf die Kartuschen, ist jeweils der Boden aufzusetzen. Danach können die Kartuschen ausgeliefert bzw. an der Druckmaschine angesetzt werden. Während des Füllvorgangs wird die Bewegung des Linearantriebs so gesteuert, dass sich die Düse bzw. der Füllstutzen 3 stets direkt oberhalb • · #7 · ♦ * /· des Füllstandes im inneren des Behälters 1 befindet. Das bedeutet, dass der Behälter 1, abhängig von seinem zunehmenden Gewicht, kontinuierlich nach unten gefahren wird. Dadurch wird einerseits ein optimales, lufteinschlussfreies Füllen des Behälters 1 sichergestellt, andererseits wird zuverlässig vermieden, dass die Düse oder der Füllstutzen 3 in das im Behälter 1 ansteigende Niveau des Füllmediums eintauchen kann. Konkret wird verhindert, dass die Düse oder der Füllstutzen 3 durch die pastöse Druckfarbe restlos verschmiert oder gar Druckfarbe im relativ schmalen Zwischenraum zwischen der Aussenwand des Füllstutzens 3 und der Innenwand des Behälters 1, d.h. der rohrförmigen Kartusche, rasch nach oben steigt und womöglich aus dieser heraus drängt und vor dem Auftreffen auf dem Boden 15 auch noch weitere Teile der Vorrichtung verschmiert. Nicht zu sprechen von der Bedienungsperson, die jedenfalls vor Fortsetzung der Füllarbeit alles reinigen muss.

Zum zuverlässigen Regeln des Bewegungsablaufs des Linearantriebs 5 im Zusammenspiel mit dem ihm zugeordneten Längenmess-System 9, der Wiegeeinrichtung 11 und der Steuerung 12, müssen letzterer die entsprechenden Steuerungs-Parameter vorgegeben werden. Das bedeutet, dass bei der Programmierung die den jeweiligen Füll- und Gewichtsständen zugeordneten linearen Positionen des Linearantriebs 5 zu ermitteln sind, bzw. der Steuerung 12 ein entsprechender Algorithmus vorzugeben ist.

Es liegt im Rahmen der Erfindung die Vorrichtung im einzelnen auch anders als im vorgehend beschriebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiel auszubilden. So können die einzelnen Komponenten auch durch andere, geeignete Einrichtungen ersetzt werden. Die Möglichkeit, den Linearantrieb 5 gern. Fig. 3 nach zu schwenken ist nicht erfindungswesentlich. Dieses Merkmal könnte auch weggelassen werden, wobei jedoch die Vorrichtung - um jeweils einen Behälter unter die Düse bzw. den Füllstutzen 3 setzen zu können - entsprechend abzuändern wäre. Beispielsweise könnte der Linearantrieb 5 länger gestaltet werden oder es könnte ein seitliches Verschieben, sei es des Linearantriebs 5, der Halterung 2 oder der Düse bzw. des Füllstutzens 3 vorgesehen werden. Zum Bewegen des Linearantriebs 5 und der Halterung 2 kann auch eine andere Art von Antrieb als der Pneumatik-Zylinder 17 verwendet werden. Theoretisch ist es ferner denkbar, anstelle des zu füllenden Behälters 1 die Düse bzw. den Füllstutzen 3 vertikal zu bewegen. In diesem Fall würde - immer Abhängig vom jeweiligen Füllgewicht des Behälters 1 - nicht dieser nach unten, sondern die Düse bzw. der Füllstutzen 3 nach oben gefahren. Letzteres erscheint allerdings weniger sinnvoll, da es bauliche Veränderungen am Tank, bzw. an der Zuführung zum Füllstutzen 3 bedingen würde.

Das Verfahren und die Vorrichtung sind besonders zum Füllen von Druck-farben-kartuschen für Druckereimaschinen geeignet. Selbstverständlich ist jedoch deren Verwendung auch in anderen Fällen mit vergleichbarer Problematik und Aufgabenstellung möglich.

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Rate

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Claims

• · ’3 • · * · • · * 4 ♦ • · * • · · * · * PHTiNTfUMlilrUTf Patentansprüche Dipl.-Ing. Herbert Hefel Mao. Dr. Rolf Hofmonn R-6806 FELDKIRCH Cgslssestr. 65a, Postfach 61 1. verfahren zum Füllen von Behältern (1) durch Zuführen eines Füllmediums über eine nach unten geöffnete Düse oder einen nach unten geöffneten Füllstutzen (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Düse oder der Füllstutzen (3) zu Beginn des Füllvorgangs in den noch leeren Behälter (1) hinein ragt, wobei während des Füllvorgangs die gegenseitige Position des zu füllenden Behälters (1) einerseits und der Düse oder des Füllstutzens (3) andererseits, abhängig vom sich während des Füllvorgangs durch das Zuführen des Füllmediums verändernden Gewicht des Behälters (1) vertikal verschiebt, mit dem Zweck, ein Eintauchen der Düse bzw. des Füllstutzens (3) in das im Behälter (1) ansteigende Niveau des Füllmedium zu verhindern.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) in Relation seines während des Füllvorgangs zunehmenden Gewichtes abgesenkt, d.h. nach unten verschoben wird, wobei das Absenken entweder kontinuierlich oder schrittweise erfolgt. 3. verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass während des Füllvorgangs das Gewicht des Behälters (1) kontinuierlich oder in Abständen ermittelt wird und über eine Steuerung (12) eine den Behälter (1) führende Halterung (2) durch einen Antrieb kontinuierlich oder schrittweise nach unten verschoben wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine den Behälter (1) aufzunehmen bestimmte Halterung (2) zunächst in ei- HE 17504 40 • · • · ne erste, ausserhalb der Achse (21) der Düse bzw. des Füllstutzens (3) liegende Position gefahren wird, in welcher der Behälter auf die Halterung (2) aufsetzbar ist, dann die Halterung (2) in eine zweite Position gefahren wird, in welcher der Behälter (1) in der Achse (21) der Düse bzw. des Füllstutzens (3) liegt, wonach die Halterung (2) nach oben in eine dritte Position gefahren wird, in der die Düse bzw. der Füllstutzen (3) in den zu füllenden Behälter (1) hinein ragt, vorzugsweisen bis in die Nähe seines während des Füllvorgang unten liegenden Endes, z.B. in die Nähe des Halses (10) des Behälters (1), aus welcher dritten Position die Halterung (2) entsprechend dem Fortgang des Füllvorganges abgesenkt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des Füllvorgangs das Gewicht des Behälters (1) ermittelt wird und die Düse oder der Füllstutzen (3) entsprechend dem Fortgang des Füllvorganges über eine Steuerung (12) durch einen Antrieb nach oben verschoben wird, d.h. in die aus dem zu füllenden Behälter heraus führende Richtung.
6. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Halterung (2), zur Aufnahme des Behälters (1), die mit einer Wiegeeinrichtung (11) in Verbindung steht, durch welche das Gewicht des Behälters (1) und seines Inhalts ermittelbar ist, wobei entweder die Halterung (2) und/oder eine das Füllmedium zuzuführen bestimmte, nach unten gerichtete Düse oder ein nach unten gerichteter Füllstutzen (3) derart mit einem Antrieb bewegbar ist/sind, dass während dem Füllvorgang über eine Steuerung (12) die gegenseitige Position des zu füllenden Behälters (1) einerseits und der Düse oder des Füllstutzens (3) andererseits, abhängig vom sich während des Füll-vorgangs durch das Zuführen des Füllmediums verändernden Gewicht des Behälters (1) vertikal verschiebbar ist, mit dem Zweck, ein Eintau* chen der Düse bzw. des Füllstutzens (3) in das im Behälter (1) ansteigende Niveau des Füllmediums zu verhindern.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die den Behälter (1) aufzunehmen bestimmte Halterung (2) entlang einer Achse (4) eines Linearantriebs (5) auf und ab verfahrbar ist, d.h. in Richtung auf die Düse oder den Füllstutzen (3) und von dieser/diesem wieder weg.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearantrieb (5) mit einem Längenmess-System (9) verbunden ist, durch welchen die jeweilige Position der Halterung (2) am Linearantrieb (5) ermittelbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearantrieb (5) um eine im Bereich seines unteren Endes liegende Achse derart schwenkbar bzw. kippbar ist, dass die Halterung (2) in eine ausserhalb der Achse (21) der Düse bzw. des Füllstutzens (3) liegende Position bewegbar ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen Antrieb, beispielsweise einen Pneumatik-Zylinder (17), durch den der Linearantrieb (5) in seine ausserhalb der Achse (21) der Düse bzw. des Füllstut- 12 * t :. · • ί · zens (3) liegende Schwenk- bzw. Kippstellung und wieder zurück bewegbar ist.
11.Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Antrieb, mittels welchem die Düse oder der Füllstutzen (3) nach oben, d.h. von der Halterung (2) weg und wieder zurück in Richtung auf die Halterung (2) verschiebbar ist. ^.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerung (12) den jeweiligen Füll- und Gewichtsständen eines Behälters (1) zugeordnete Positionen des die Halterung (2) oder die Düse bzw. den Füllstutzen (3) bewegenden Antriebs, z.B. eines Linearantriebs (5), oder ein entsprechender Algorithmus zur Errechnung dieser Positionen vorgegeben sind/ist.

Pate Dipl.4hg. efel Mag. Dr. Raff Hofmann