TW572833B - Liquid usage monitoring - Google Patents
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Description
572833 A7 _ B7 五、發明説明（彳 ) 發明領域 本發明係關於液體使用之監控。本發明尤其係關於高價 值或潛在具有敏感特性之液體使用的高精確度監控。 發明背景 已有相當廣泛不同之方法及程序來監控液體材料之使用 Ϊ。以最簡單的型式而言，此一監控之需要係用以確保具 有足夠之液體來進行所需執行之任務，例如，在一諸如交 通工具燃料箱之儲存容器中。在此一應用中，一浮標或其 他液體高度指示器係可監控液體之容積，雖然並非很精確 ，但當容積降至一低水位時，其可以發出一信號來指示此 一狀況。 μ量汁可以提供較為精確的監控，例如，包括在一液體 導官中之轉子或渦輪機，其可以直接或間接地連結至發信 號及控制元件。將轉動次數加以計算，且用以產生一可以 指示體積流量之信號。此類旋轉式計量器在燃料泵領域中 已有相田的發展，且對於較高液體容積的供應可以提供足 夠精確的測量值。針對此類泵之電氣控制迴路已有採用各 種特徵。舉例來說’美國專利第3,99〇，術號係關於一種汽 油泵之中繼控制電路，其中在泵正常操作之前，一按鍵操 作之開關係需要暫時關閉’而在一施配操作之後，便可回 復該開關。 針對某些液體，其係需要具有比汽油還要高精確度的監 控:k些液體包括藥劑、某些化學處理劑、輻射性或毒性 材料，以及特殊用途的材料，例如，彳以使用在喷墨印刷
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機中之特殊用途的墨水。一般而言，此類材料係以劑量來 供應’亦即，一小量且經控制的體積係由一來源容器中重 複地施配出去，且該容器係隨著液體的消耗而再充填或更 換液體。 在喷墨印刷的領域中，通常係需要監控在供應匣中之墨 水剩餘量，以警告使用者何時需要換裝一補充匣。在最簡 單的型式中，此一監控係藉由在匣體中所設置之一小型檢 視窗口來達成^在許多例子中則已有提出更複雜的監控。 美國專利第6,045,206號係揭露一種操作一喷墨印刷機之方 法’其包含使用一維修算術邏輯來控制一維修動作時機之 步驟，及保留印刷機經過一段時間之操作特性的歷史記錄 的步驟，以及根據歷史記錄來改變印刷機後續使用之維修 算術邏輯。 液體材料之使用的完整記錄不僅是要清楚操作特性以及 直接施加之體積，且尚需知道在諸如充填、清洗及清潔該 使用設備的步驟中所浪費掉的任何液體材料量。 發明摘要 依照本發明，其係提供一種由提供沖洗、充填及清潔步 驟之施加設備中以重複之小控制量來施加之液體使用的監 控方法，其中該設備係包括至少一用以供應或循環液體之 液體泵，且其中使用的方法參數係受到監控，並且以一種 可傳輸之方式加以記錄，所監控之參數係包括每一液體泵 之施加次數，沖洗、充填及清潔步驟之次數，以及使用時 間0 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐） 572833 A7 ___B7_ 五、發明説明（3 ) 本發明尚提供一種用以監控以重複的小控制量來施加之 液體的設備’其中該設備係提供沖洗、充填及清潔步驟， 且包括一個或多個用以供應或循環液體之液體栗，其中使 用參數係以可傳輸之型式來加以監控及記錄，所監控之參 數係包括每一液體泵之施加次數，沖洗、充填及清潔步驟 之次數，以及使用時間。 本發明之目的係用以確保所監控之參數，係可幾乎完全 代表液體使用之記錄。只要已知使用在每一各別應用中之 一般液體體積，則施加次數的記錄值便可顯示直接使用在 施加設備中之液體體積。間接使用之體積，其可視為浪費 的液體，係由使用在沖洗、充填及清潔該設備中之所有液 體體積來表示。這些浪費的體積可以直接測量，例如，藉 由測量在清潔該設備中所使用之吸收性材料所增加之重量 ，或者藉由計算沖洗、充填及清潔步驟之次數，且將這些 次數乘上這些步驟通常所消耗之體積，而間接測量而得。 本發明之一獨特的優點係在於，液體處理容量可事先測 疋之液體栗的使用次數的記錄值，係可表示總使用量，其 可以與由其他參數所指示之體積進行交叉比對。在總使用 量之各別指示值之間的差異，便可警告使用者可能產生操 作上的問通’例如’設備發生錯誤或故障，並且可及時採 取必要的矯正措施。 為了增加液體使用監控的精確度，或者為了提供使用量 的額外交又比對，亦可以監控其他的參數，例如包括在設 備中之開關及控制閥的打開及關閉次數。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） A7 B7
572833 五、發明説明（4 各別元件之體積及/或相關動作最好係藉由一個或多個微 處理器來加以監控及控制，例如，一可程式邏輯控制器。 該微處理器係可内裝在施加設備中或者係與其並置在一起 ，但亦可以定位在與設備遠遠隔開的位置。在一配置方式 中’一微處理器係構成設備之一部分，而另一微處理器則 係定位在遠處。遠處定位之優點係在於，其可以縮短現場 人員的現場檢查時間，並且可以由單一位置來監視及控制 數個作業工站。微處理器係可以藉由諸如直接引線連接、 指定的電話線路、無線電連結或網際網路連結之傳輸路徑 來接收資料。 & 圖式之簡單說明 圖1係液體使用監控系統之概要視圖。 較佳實施例之說明 在本發明之一貫施例中，液體係由一收納容器中供應出 來，其中該收納容器係容納一有限的初始液體體積。由於 在容器中之初始體積以及精確的消耗量皆已知，因此一操 作員便可以測出何時該容器容量大約快用完，而可以安排 更換補充。精確度亦可達到一各別容器容量幾乎完全用完 ，藉此使得在容器更換之間具有最大的使用期間，並且避 免在回收的容器中仍殘留相當多的液體體積。 本發明係可以應用於所有需要特別注意之作用液體類型 。其可以單獨使用，或者在某些情況下，其可以包含溶液 或懸浮液的成份。實際上，其可以係溶解的或懸浮的成份 ，而使得液體在使用上具有需要特別監控之不尋常特性。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公爱了
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舉例來說，該液體或其成份係相當昂貴，因此基於成本上 的考量，其在使用時必須特別地節省。其在使 最好係儘可能僅針對給定之任務所需要的用量，並且儘可 能有效地應用並非在處理過程中直接採用的任何材料。 在敏感性材料的例子中，尤其若其具有容易腐壞的特性 時’、在所有容器容量完全使用完之前，其係有需要進行更 換補充。廷可以藉由記錄容器之"使用期限，，日期，並且在 應用^前，先檢查該液體是否在此—日期之前。此一檢查 可以藉由程式化-微處理器來提供，以警告操作員來檢查 使用期限。該微處理器亦可加以程式化，以在屆臨使用期 限時，停止液體的供應。本發明之另一優點係在於，其可 以將此類檢查及控制應用於具有有害特性之材料上。 最好可以回收用完之容器，以經由合格的供應商來重新 充填。這可以確保更換過之液體具有合格的品質，且具有 精確的充填容量而可成功地加以監控。容器在合格充填之 後最好係加以密封’以避免内容物被擅自更改。對於處理 敏感性或有害材料，其係特別需要密封，以保護使用者不 會與材料相接觸。 在本發明之另一實施例中，液體容器係可構成該使用液 體之設備的一個整體性部分。在此一實施例中，容器麝嗔 所構成之該設備的部分，係皆需要回收給合格的供應商， 以重新充填液體。此一可回收單元係需要加以密封，以保 濩使用者免於與液體内容物相接觸。 針對某些印刷任務而言，尤其係那些使用敏感性墨水的 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）
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572833 A7 B7 五、發明説明（6 印刷任務’欲加以監控之主要參數係所印刷的影像數量以 及系統運動的θ己錄’特別是當其回收至一供應商以進行再 充填時。這些5己錄係可提供操作員對於所生產及印記之物 品數量以及系統必須回收以進行再充填的有用數據。 視情況而定，傳輸記錄之監控係可以自動來執行。微處 理器係没什成可以發出一警告信號，例如，當一容器内的 液體大約快用完時。 各別容器係可以印記一種或多種序號或編碼。這有助於 辨識特定的容器及其内容物。在本發明之一較佳實施例中 ’序號係記錄在谷器上，而使該序號亦可以被傳送至微處 理器。這使得微處理器可以顯示出容器已位在應用設備中 之定位，且當需要提供一補充容器時，這可進一步有助於 遠距控制。若有需要，該微處理器係可加以程式化，以使 設備只有在其辨識出該容器係具有經認可之序號時才可以 操作，藉此避免一未經認可之容器被安裝在設備中，進而 避免使用未經認可的液體。舉例來說，此一辨識操作係可 以藉由條碼或射頻辨識（RFID)標籤。 尚可要求操作員在打開設備以更換容器之前，先輸入一 密碼至微處理器中。這有助於確保僅有適當的合格人員才 可以安裝該補充容器。此一措施尤其係針對高敏感性材料 的使用上，例如，有潛在危險（諸如輻射性）的材料。 在特別敏感性材料的例子中，可以在容器以及由容器所 構成之該設備的部分上配備一自動導引裝置，該裝置可以 發出一信號，以指示該容器位在何處。該自動導引裝置亦
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可加以程式化，使得若容器離開已知的收納位置時，其可 以發出或傳送一警告信號，該信號亦可以係一 RFII)信號。 本發明將參考附圖來進一步說明，其中在附圖中係顯示 一噴墨印刷機之印刷頭的概要側面及部分的截面視圖，其 中該印刷頭係安裝一種依照本發明之監控系統。本發明以 此應用為例來說明，乃係因為在印刷方法中所使用之某些 墨水的不尋常且敏感的特性。在此應強調的是，本發明並 未侷限於此一特定型式，且並非在此一型式中所顯示之所 有元件皆為本發明之主要特徵。 舉例來說，使用在噴墨印刷機中之墨水可以包含一種特 殊的色料，其係可以選用一種或多種染料或者係固態微粒 材料。色料可以係一種使一印記影像在日光或一般人工光 源中可以顯示一種可以被看到之顏色，或者在日光或習知 人工光源中不會顯示特定顏色，但在特殊光線，例如，紫 外線或LED，下則會顯示顏色之顏料。或者，該色料可以 係色素或添加劑，其在施加磁性、電子或光譜裝置之後便 可以顯現其存在。 使用在喷墨印刷機中之染料類型的實例係包括金屬屑片 、無機材料，包含鐵及其他金屬氧化物，包括過渡金屬及 稀土族金屬之氧化物；有機金屬複合物；以及有機材料， 包括咼分子量芳香族化合物，諸如恩昆（anthraquinones)、 芳香胺及奎納克林（quinacridones)。一般使用之色素係包括 磁鐵礦、鐵化鋇、鐵化锶、氧化鐵、二氧化鈦、銅花青染 料及碳黑。 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)
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範圍相當廣泛的影像係可依照所需要的印刷工作及印刷 頭的複雜度而施加至基板上。一般的影像係包括文字、數 字、圖案、照片、圖畫、商標、辨識記號、”販售者，，或，，使 用者”、日期、批號、詳細地址及一般說明。影像所需要之 精確度係視印刷頭之任務以及結構的複雜度而定。 圖式所不之系統係在一生產線上對於物品的編碼細目， 例如批號的工業應用。其包括一印刷頭i 〇，市場上所謂的 Trident Ultrajet機型，該印刷頭係連結至一外殼2〇的前面。 印刷頭10係具有複數個内部毛細管槽道，每一槽道皆具有 一墨水喷嘴11。在印刷頭10中，每一毛細管係具有一相連 結的壓電7G件，其係受到能量脈衝所控制，以將墨滴噴出 而集中形成所需要之影像。 一用以作為墨水之主要容器之第一貯槽14係具有一注入 管16及排出管18以及一高度感應器15。該注入管16係包括 一流量汁12 ,以監視墨水輸送之速率，且包括一開/關閥13。 一位在排出官1 8中之墨水饋進泵丨7係將墨水傳送通過一 同軸靜態混合器19，以確保任何墨水固體可以完全地散佈 。排出官18係由混合器19延伸出而連續通至一第二貯槽以 ，其中該第二貯槽22係定位在比第一貯槽14還高的位置。 第一貯槽22係具有一墨水高度感應器23，其與泵17係共 同將第二貯槽22中之墨水體積保持在一固定的量值。一由 貯槽22延伸出之排放#25係通至_充填泵3()及—流量計31。 印刷頭H)係承載一具有特定形狀之套蓋臂36，其係可轉 動地。又置在一軸桿38上，且具有一彈性負載之襯墊套蓋板 -12- 本紙張尺度適財S S家標準(CNi) A4規格(摩297公董)
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線 572833 A7 __ B7 五、發明説明（9 ) 4〇 ’其係用以封閉及套蓋該喷嘴11。 一刮擦刃片39係定位在指定位置39處，且橫越過印刷頭 10之主體部分的寬度。刮擦刃片39係安裝在一桿體骨架41 上’該骨架係包含相互連接之桿體，而該桿體則係藉由一 電動驅動之轉輪42所驅動^當觀看圖式時，在骨架41上之 一組桿體係可以在印刷頭主體部分10的近端側看到；而同 樣的桿體則係配置在另一端側上。一吸收性襯塾4 5係定位 在喷嘴11的正下方，以接收由於刮擦刃片39的動作而從噴 嘴Π濺出的墨水，且當其返回到停止位置時，其可以與刮 擦刀片39相接觸，以將任何殘留的墨水由刮擦刃片上清除。 在印刷操作開始時，泵30係先啟動，以將墨水充填至印 刷頭10中。貯槽14及22的相對位置係使得由於高度差而使 墨水可以因為虹吸作用而通過該印刷頭10，以確保印刷頭 10可以接收到具有均勻且低墨水饋進壓力之固定的墨水流 。在初步充填之後，泵30便可以關閉，而僅藉由虹吸作用 以及墨水饋進泵17的動作便可以達到墨水的循環。 一可程式邏輯控制器50係定位在外殼20内部靠近頂部的 位置’且其係藉由電線（由虛線52所標示）而連接至系統之各 別元件。控制器50係具有一外接埠51，以收納一相關之遙 控器（未顯示）的連接器。 在開始印刷操作之前，印刷頭10係靜止的，如圖所示， 且套蓋臂36係將套蓋板40牢靠在喷嘴11上❶接著，將套蓋 臂36移開，然後啟動該驅動轉輪42來操作該桿體骨架41， 以將刮擦刃片39由其停止位置移動至一上方位置，亦即略 -13· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)
裝 訂
572833 A7 B7 五、發明説明（10 高於噴嘴11之位置。接著，便可藉由充填泵30之動作來充 填該印刷頭10，同時沖洗該噴嘴11 ^ 接著，藉由連續轉動該驅動轉輪42便可開始操作該刮擦 刀片39，造成骨架41將刮擦刃片39垂直向下地拉動並且通 過該噴嘴11，以清除喷嘴上之任何墨水。在印刷頭表面上 的大部分墨水係可以藉由刮擦刃片39之刮擦動作而濺開， 並且沉積在吸收性襯墊45上。當刮擦刃片在回到停止位置 的過程中與吸收性襯墊45相接觸時，殘留的墨水便可以由 刮擦刃片39上清除。由刮擦刃片39所清除的墨水量係可以 由吸收性襯墊45所吸收，使其不會被任經同意的人士所濫 用。在一系列的印刷操作之後，便可將襯墊45加以更換。 在刮擦刃片39以及刃片桿體骨架41回到停止位置時，該 印刷機便可以準備開始進行印刷操作。在操作結束時，套 蓋臂36便會回到圖式所示之套蓋位置。 控制器50係用以防止在套蓋板4〇位在定位的狀況下來進 行到擦動作，且反之亦然，其亦可防止在刮擦動作進行的 狀況下來操作該套蓋臂36。 遙控器係可以藉由啟動印刷頭10中之壓電元件來指定影 像圖樣，例如，藉由傳送一經控制之電壓至該印刷頭1〇來 完成。藉此，其便可以有效地監控所印刷之影像數量。配 合控制器50，其便可以監控所有與印刷相關的其他動作： 開/關閥13之首先打開、套蓋臂36之套蓋及脫蓋動作、沖洗 及充填步驟、刮擦刃片39之刮擦動作、液體泵的啟動次數 以及其操作的時間長度、通過流量計丨2及3丨之流量、以及 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 572833 A7 — ___ B7 五、發明説明（H ) 由南度感應器15及23所指示之高度。控制器可進一步程式 化，以監控可以獲取數據的機會。所印刷之標記數量的計 數係特別有用，尤其針對每次接收到諸如批號及販賣曰期 之產品的生產運作，因為該計數後係在一給定的運作中提 供所生產之物品數量的預先查核。監控數據之記錄係由控 制器50來執行’其可以與遙控器或其他選定之控制單元來 相互核對。 南度感應器1 5係可針對貯槽14中之墨水高度降低到接近 需要充填之位置時來發出一警告。其亦可以由所知道的墨 水直接或間接用量而針對控制器50所計算之剩餘量來進行 任何流失量的調整。藉由知道使用速率，其便可以精確的 估算出墨水何時將會用完，藉以緊急地再充填墨水。 再充填的進行係可直接將新墨水倒入至第一貯槽丨4中， 或者將貯槽14取出或甚至將整個單元移出至一充填站來完 成。針對敏感性或具有危險性之墨水，將貯槽14或單元取 出係較佳的方式，因為可以由技巧熟練的人員在經控制的 環境下來進行再充填操作。 •15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
Claims (1)
- 572833 A8 B8 第091111467號專利申請案 的 中文申請專利範圍替換本(92年11月）g 六、申請專利範圍 1. 2. 一種液體使用的監控方法，該液體由提供沖洗、充填 及清潔步驟之施加設傷以重複之小控制量來施加，其 中“備係包括至少一用以供應或循環液體之液體泵 ’且其中使用的方法參數係受到監控，並且以一種可 傳輸之方式加以記錄，所監控之參數係包括每一液體 栗之施加次數，沖洗、充填及清潔步驟之次數， 使用時間。 :據申請專利範圍第1項之方法，其中該監控參數尚包 在叹備中之開關以及控制閥之打開及關閉操作之次數 3. 4. 5. 6. 7. 8. 根據申請專利範圍第2項之方法，其中該液體係由 ，容器所供應，該容器係、容納的初始液體體積。 根^請專利範圍第3項之方法，其中該容器係回收給 一 ϋ格的供應商來進行再充填。 根據申請專利範圍第4項之方法，其中容器在合格再 填之後係加以密封，以避免其内容物遭到撺自更換。 =據申請專利範圍第3項之方法，其中該容器係構成 使用液體之设備的一個整體性部分。 根據申請專利範圍第⑴項任一項中之方法 =細或相關動作係受到至少一微處理器的監 諳專利範圍第7項之方法，其中-微處理器係 收 充 該 装 訂 裝在施加設備中 内 9·根^請專利範圍第8項之方法，其中—微處理器係構 本紙張尺度適用_家料(CNS)域格(嫩挪公^_ 572833A B c D 、忒α又備之一部分，而另一個微處理器則係定位在遠處 0 根據申β月專利I巳圍第9項之方法，其中該微處理器係設 計成可以藉由直接電線連接、專用電話線、無線連結 或網際網路連結之其中一種或多種方式來接收資料。 根據申w月專利範圍第i 〇項之方法，《中一微處理器係 設計成可以傳送警告信號。 12·根^請專利範圍第叫之方法，其中一序號係記錄 在各器上，且該序號亦可以被傳送至微處理器。 13· «申請專利範圍第12項之方法，其中微處理器係可 程式化，使得僅在設備辨識出該容器具有一經認可序 號的情況下，才可以操作該設備。 14·根據申凊專利範圍第12項之方法，纟中該微處理器係 可程式化，使得在打開設備來更換一容器之前，其會 要求輸入一密碼。 15.根據申請專利範圍第1至0項任一項中之方法，其中一 自動導引裝置係與容器相連結，以傳送一信號來指示 其所在之位置。 16· —種用以監控以重複的小控制量施加液體的設備，其 中違设備係提供沖洗、充填及清潔步驟，且包括一個 或夕個用以供應或循環液體之液體栗，其中使用參數 係以可傳輸之型式來加以監控及記錄，所監控之參數 係包括每一液體泵之施加次數，沖洗、充填及清潔步 驟之次數，以及使用時間。 572833A BCD 17. 根才申，月專利範圍第16項之設備，其尚包括一微處理器 〇 18. 申請專利範圍第以項之設備，其包括一可更換之 合器’ 5亥备器係容納-定的初始液體體積。 19·根據申請專利範圍第16、以^項之設備，其包括一 自動導引裝置，其係可傳送一信號來標示其所在的位 置。 20. —種噴墨印刷機，1台 4其包括如申请專利範圍第16、17或 18項所述之設備。 21· -種：墨印刷機’其包括如申請專利 之設備。 Η所 -3- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）
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