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Verfahren und Vorrichtung zur Dichtheitskontrolle von
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Einwegspritzen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Dichtheitskontrolle von Einwegspritzen.
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Sogenannte Einwegspritzen, also Spritzen, die nach einmaligem Gebrauch
weggeworfen werden, bestehen im allgemeinen aus einem Zylinder und einem in dem
Zylinder eingesetzten Kolben.
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Eine Verlängerung des Kolbens ragt aus dem einseitig offenen Zylinder
heraus und trägt an diesem Ende eine Druckplatte, auf die man beim Spritzen mit
dem Daumen drückt. Das zugeordnete Ende des Zylinders weist Griffplatten auf, unter
die man beim Spritzen mit zwei Fingern greift. Das den Griffplatten entgegegengesetzte
Ende des Zylinders besitzt eine Spritzenöffnung, normalerweise in einem axial vorragenden
Ansatz. Bevorzugtes Material für Einwegspritzen sind geeignete Kunststoffe, beispielsweise
Polypropylen. Der Kolben muß gegenüber dem Zylinder hinreichend abgedichtet sein,
um eine sichere Funktion der Spritze zu gewährleisten. Dies-geschieht entweder durch
den Werkstoff des Kolbens selbst, der an seinem Außenumfang eine in Axialrichtung
schmale, umlaufende Kante besitzt.
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Man kann aber auch eine gesonderte Dichtungsmanschette um den Kolben
vorsehen. Auf den weiter oben erwähnten Ansatz kann beim Spritzen eine Einwegkanüle
aufgesetzt werden.
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Es ist empfehlenswert, montierte Einwegspritzen -also Einwegspritzen,
bei denen der Kolben in den Zylinder eingeschoben ist - auf Dichtheit zu prüfen,
um nur wirklich funktionssichere Einwegspritzen in den Handel zu bringen und Spritzen,
die zwischen Kolben und Zylinder nicht hinreichend dicht sind, rechtzeitig auszusondern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde, ein besonders einfaches,
ein sicheres Ergebnis lieferndes Verfahren zur Dichtheitskontrolle von Einwegspritzen
zu schaffen. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem kennzeichnenden
Teil des Anspruchs 1.
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In den meisten Fällen geht man so vor, daß man den Kolben zunächst
bei noch nicht abgedichtet geschlossene4spritzenöffnung ein kleines Stück in den
Zylinder einschiebt, beispielsweise bis hinter einen leichten Rastvorsprung am Innenumfang
des Zylinders, um danach bei abgedichtet geschlossener Spritzenöffnung den Kolben
zur Durchführung der eigentlichen Dichtheitskontrolle weiter in den Zylinder einzuschieben.
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Dieses weitere Einschieben erfolgt normalerweise nicht ganz bis zum
spritzenöffnungsseitigen Ende des Zylinders, um einen Raum für die verdichtete Luft
zu behalten. Die Zurückbewegung des Kolbens nach Entlastung von der Kraft zum weiteren
Einschieben erfolgt normalerweise nicht ganz zurück bis zur Ausgangslage, da die
verdichtete Luft für den Rest des Rückweges nicht mehr genügend Kraft zur Uberwindung
der Reibung zwischen Kolben und Zylinder liefert.
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Die erfindungsgemäße Art der Dichtheitskontrolle hat den Vorteil,
daß sie die Beanspruchungen simuliert, wie sie auch beim Einsatz der Spritze bei
der späteren Verwendung auftreten, da auch beim späteren Einsatz der Spritze der
innere Spritzenraum unter Überdruck steht. Ferner wird durch den im Innenraum der
Spritze herrschenden Überdruck der Zylinder leicht aufgeweitegt, so daß sich bei
der Dichtheitskontrolle eher eine Verschlechterung der Dichtwirkung zwischen Kolben
und Zylinder und somit eine verschärfte Dichtheitskontrolle ergibt.
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Außerdem wird auch die gegebenenfalls vorhandene Dichtmanschette um
den Kolben in dem Sinne druckbeaufschlag#t#, wie sie auch beim späteren Einsatz
druckbeaufschlagt wird.
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Schließlich hilft der innere Überdruck bei der Dichtheitskontrolle
sicherzustellen, daß keine etwaigen Abriebteilchen vom Material der Dichtung zum
Abdichten der Spritzenöffnung ins Innere der Spritze gelangt.
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Ferner bietet die erfindungsgemäße Art der Dichtheitskontrolle den
Vorteil, daß etwaige Spritzen mit Schwachstellen im Zylinder, beispielsweise Poren,
Rissen und dergleichen, ebenfalls bei der Dichtheitskontrolle festgestellt und ausgesondert
werden.
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Die genannten Vorteile bestehen auch gegenüber der grundsätzlich denkbaren
Möglichkeit, zur Dichtheitskontrolle den Kolben bei abgedichtet geschlossener Spritzenöffnung
ein Stück aus dem Zylinder herauszuziehen und dann unter der Wirkung des entstehenden
Unterdrucks sich zurückbewegen zu lassen. In diesem Fall würde nämlich die Dichtheitskontrolle
bei sich unter der Wirkung des äußeren Uberdrucks radial zusammenziehendem Zylinder
erfolgen, was die Dichtheitskontrolle wesentlich weniger scharf machen würde. Auch
Fehler im Material des Zylinders würden nicht so gut festgestellt werden, da sich
Poren, Risse oder dergleichen unter der Wirkung des äußeren Überdrucks eher schließen
würden.
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Vorzugsweise erfolgt das Weiter-Einschieben und die Verdichtung der
enthaltenen Luft über nahezu die gesamte Zylinderlänge, also beispielsweise zwischen
dem oben erwähnten Rastvorsprung und der oben erwähnten Stellung nahe dem spritzenöffnungsseitigen
Ende des Zylinders. Auf diese Weise erfolgt die Dichtheitskontrolle praktisch über
die gesamte Funktionslänge der Spritze. Außerdem hat man ein möglichst großes Luftvolumen
zur Verdichtung zur Verfügung, was die Rückbewegungskraft vergrößert und die Einwirkung
von Fehlern verkleinert.
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Die Erfindung bezieht sich ferner auf einer Vorrichtung zur Dichtheitskontrolle
von Einwegspritzen, die in Anspruch 3 gekennzeichnet ist und insbesondere zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist.
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Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung so ausgebildet,
daß die Einwegspritzen von Station zu Station schrittweise weiterbewegt werden und
sich dabei an der Verschiebeeinrichtung
und der Feststelleinrichtung
vorbeibewegen.
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Hierdurch kann man eine hohe Leistung der Vorrichtung erreichen. Grundsätzlich
denkbar sind schrittweise Weiterbewegungen in gradlinigerRichtung oder in kreisförmigerRichtung,
wobei die Weiterbewegung in kreisförmigerRichtung in Art einer Rundschalttischmaschine
bevorzugt ist. Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung einer derartigen Rundschalttischmaschine
ist in Anspruch 6 gekennzeichnet.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es ganz besonders bevorzugt,
daß die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Dichtheitskontrolle in einer Maschine integriert
ist, die zugleich die Montage der Einwegspritzen bewerkstelligt.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Rundschalttisch-Spritzenmontagemaschine
noch näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 Eine schematische Draufsicht auf den Rundschalttisch
der Spritzenmontagemaschine mit 8 Stationen, wobei an einigen Stationen die Relativstellung
von Kolben und Zylinder eingezeichnet ist; Fig. 2 Einen Vertikalschnitt durch eine
Station, an der die Kolben ein kleines Stück in die Zylinder eingeschoben werden;
Fig. 3 Einen vertikalen Schnitt an einer Station, in der die Kolben zur Dichtheitskontrolle
weiter eingeschoben werden; Fig. 4 Eine ausschnittsweise Draufsicht auf den Rundschalttisch
an einer Station, an der festgestellt wird, ob sich die Kolben genügend weit zurückbewegt
haben; Fig. 5 Einen Vertikalschnitt an der Station von Fig. 4.
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Der insbesondere in Fig. 1 erkennbare Rundschalttisch 2 wird durch
einen geeigneten Antrieb und ein geeignetes Getriebe, beispielsweise nach Art eines
Malteserkreuz-Getriebes, derart gegen den Uhrzeigersinn drehend angetrieben, daß
er jeweils nach einer Weiterdrehung um 450 für eine bestimmte Zeit stillsteht. Während
dieser Stillstandzeit können an einzelnen oder allen der 8 eingezeichneten Stationen
Arbeitsvorgänge durchgeführt werden. Der Antrieb ist so ausgelegt, daß der Rundschalttisch
2 etwa während eines Drittels der Zeit zum schrittweisen Weiterbewegen in Bewegung
ist, während etwa zwei Drittel der Zeit bei ruhendem Rundschalttisch 2 für Arbeitsvorgänge
zur Verfügung stehen. Eine typische Drehzahl des Rundschalttisches 2 ist so, daß
pro Minute 60 Weiterschaltungen, also bei 8 Stationen ca. 8 Umdrehungen pro Minute
stattfinden.
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Unterhalb des Rundschalttisches 2 rotiert eine horizontale,
nicht
dargestellte Steuerwelle, die axial verteilt mehrere Steuerkurven trägt. Mit Hilfe
dieser Steuerkurven lassen sich über geeignete Zwischenhebel an den einzelnen Stationen
Arbeitsbewegungen ausführen, wie weiter unten noch deutlicher werden wird.
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In einer Station 01 werden Zylinder 4 lagerichtig dem Rundschalttisch
2 zugeführt, wo sie jeweils in eine von mehreren kreisförmig auf dem Rundschalttisch
2 angeordneten Halteeinrichtungen 6 aufgenommen werden. Die Halteeinrichtungen 6
besitzen jeweils zwei federnde Druckstücke, mit denen jeweils ein Zylinder 4 gegen
ein oberes und ein unteres Wiederlager8 gedruckt werden.
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In einer Station 02 wird mit einem nicht dargestellten, berührungslosen
Schalter überprüft, ob die jeweils durchkommende Halteeinrichtung 6 tatsächlich
einen Zylinder 4 enthält.
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In einer Zufuhrstation 03 (Fig. 2) bewegen sich in einem vertikalen
Rohr 10 axial hintereinander Kolben 12 nach unten und werden der Reihe nach von
einer Zange 14 erfasst und radial nach innen über den gerade dort befindlichen Zylinder
4 verschoben. Die radiale Bewegung der Zange 14 wird über eine nicht dargestellte
Steuerwelle mit einer Kurvenscheibe eingeleitet; die öffnungs- und Schließbewegung
der Zange 14 erfolgt durch geeignete Schrägflächen im Bewegungsweg der Zange 14.
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Wenn sich der jeweilige Kolben 12 oberhalb des jeweiligen Zylinders
4 befindet, wird er mit einer vertikalen Stange 16 ein kleines Stück nach unten
in den Zylinder 4 eingeschoben.
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Die Stange 16 wird über einen Hebel 18 und eine weitere, unter dem
Rundschalttisch 2 führende Stange 20 betätigt, die ihrerseits über einen nicht dargestellten
Hebel von einer Steuerkurve auf der nicht dargestellten Steuerwelle betätigt wird.
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In einer nachfolgenden Station 04 (Fig. 3) wird der Kolben 12 mit
einer Stange 22 weiter nach unten in den Zylinder 4 eingeschoben, bis sich das untere
Ende des Kolbens einige Millimeter vor dem unteren Ende des Zylinders 4 befindet.
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Die Stange 22 wird durch eine weitere, vertikale Stange 24 betätigt,
die über eine Klemmbrücke 26 mit der Stange 22 verbunden ist. Die Stange 24 wird
über einen Zwischenhebel von einer Steuerkurve auf der bereits beschriebenen Steuerwelle
zu Betätigung nach unten gezogen, ähnlich wie dies für die Stange 20 für den Fall
des nach oben Drückens beschrieben worden ist.
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JederHalteeinrichtung 6 ist eine Abdichteinrichtung 28 zugeordnet,
die im wesentlichen aus einem radial liegenden Hebel besteht, der auf seinem Außenarm
oben einen Gummieinsatz 30 trägt. Der Innenarm des Hebels 32 trägt eine Rolle 34,
die auf eine Kurvenbahn 36 unterhalb des Rundschalttisches 2 abrollen kann. Der
Hebel 32 steht unter der Wirkung einer Druckfeder 38, die sein Außenende nach oben
gegen den Ansatz 40 des Zylinders 4 drücken will. Dies wird über den größten Teil
des Umfangs des Rundschalttisches dadurch verhindert, daß die Kurvenbahn 36 zu hoch
ist und wegen des Abrollens der Rolle 34 eine Bewegung des Innenarms des Hebels
32 nach unten verhindert. Lediglich über einen Kreisbogen, der sich von vor der
Station 04 bis zu einer Stelle zwischen den Stationen 05 und 06 erstreckt, ist die
Kurvenbahn 36 niedriger, so daß in diesem Bereich die Feder 38 den Gummieinsatz
30 von unten gegen den Ansatz 40 drücken kann und dadurch die öffnung in der unteren
Stirnfläche des Ansatzes 40 verschließt.
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Bei jeder Halteeinrichtung 6 liegen die Griffplatten 42 des Zylinders
4 auf der Oberseite einer Platte 44 auf, wobei eine darüber angeordente weitere
Platte 46 über die Griffplatten 42 greift. Auf diese Weise ist der Zylinder 4 axial
festgelegt.
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An der Station 05 findet kein Arbeitsvorgang statt. Nach Verlassen
der Station 04 drückt die Stange 22 nicht mehr auf
die Druckplatte
48 des Kolbens 12, so daß diese unter der Wirkung der verdichteten Luft im Innenraum
der Spritze allmählich wieder nach oben wandert. In Abstimmung auf die Schaltgeschwindigkeit
des Rundschalttisches 2 muß dieserKreisbogen, auf dem der Gummieinsatz 30 von unten
gegen den Ansatz 40 anliegt, lang genug sein, um eine Zurückbewegung des Kolbens
12 zu einer oberen Zurückbewegungsstellung zu ermöglichen. Die Länge des erforderlichen
Kreisbogens hängt auch von der Größe der Spritze und den Reibungsverhältnissen zwischen
Kolben 12 und Zylinder 4 ab. Wegen der Reibung an dieser Stelle erfolgt auch bei
dichten Spritzen keine Zurückbewegung bis genau zur Stellung, in der die Luftverdichtung
ihren Anfang nahm. Die Stellung, bis zu der sich die Kolben 12 bei dichten Spritzen
jeweils nach oben zurückbewegen müssen, ergibt sich leicht aus der Erfahrung.
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An der Station 06 geschehen zwei Arbeitsvorgänge. Beim Einfahren der
jeweiligen Halteeinrichtung 6 in die Station 06 kommt die Druckplatte 48 der jeweiligen
Spritze in Kontakt mit einem Taster 50 eines, beispielsweise induktiolarbeitenden,
Schalters 52. Nachdem der Rundschalttisch 2 zu Ruhe gekommen ist, wird also durch
den Schalter 52 im Verein mit dem Taster 50 festgestellt, ob die Druckplatte 48
und damit der Kolben 12 mit Verlängerung 54 die erforderliche Höhe der Zurückbewegung
erreicht hat. Wenn dies bei undichten oder vom Material des Zylinders 4 her fehlerhaften
Spritzen nicht der Fall ist, wird ein entsprechendes Signal an eine nicht dargestellte
Weiche an der Station 07 gegeben, die daraufhin die betreffende Spritze als Ausschuß
aussondert.
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Nachdem sich die jeweilige Halteeinrichtung 6 eine kurze Zeit in der
Station 06 befunden hat, wird - gesteuert von einem mit der Steuerwelle in Verbindung
stehenden Programmschaltwerk -mit Hilfe einer pneumatischen Kolben-Zylinder-Einheit
56 der jeweilige Kolben 12 vollständig nach unten in den Zylinder 4 eingeschoben,
um so die Spritze verpackungsfertig zu machen.
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In der Station 06 ist der Ansatz 40 nicht mehr unten durch
den
Gummieinsatz 30 abgeschlossen.
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An der Station 07 geschieht das Auswerfen der so fertig montierten
und geprüften Spritzen. Die Station 08 ist eine Zwangsauswerfstation zum Auswerfen
von in der Station 07 nicht ausgeworfenen Spritzen.
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Der Abstand der einzelnen Halteeinrichtungen 6 in Umfangsrichtung
des Rundschalttischs 2 entspricht bei der gezeichneten Maschine dem Weiterschaltabstand,
also 450 Man kann jedoch pro Station auch mehrere Halteeinrichtungen 6 in Umfangsrichtung
nebeneinander vorsehen und entsprechend mehrere Arbeitseinrichtungen pro Station
in Umfangsrichtung nebeneinander vorsehen, wenn man eine Maschine höherer Leistung
wünscht.
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Die Werkstückaufnahmen der Halteeinrichtungen 6 lassen sich zur Anpassung
an den jeweiligen Spritzentyp auswechseln, wobei man die untere Stirnfläche des
Ansatzes 40 wegen der Lage des Hebels 32 auf gleicher Höher beibehält. Zur Anpassung
an den jeweiligen Spritzentyp sind Einstellmöglichkeiten vorgesehen, insbesondere
Längenverstellbarkeit der Stange 20, axiale Verschiebbarkeit der Klemmbrücke 26,
vertikale Einstellbarkeit des Schalters 52 inklusive Taster 50.