DE10250294A1 - Method for filling containers involves adjusting position of container and filler pipe according to filling weight to prevent pipe from projecting into rising level of filling medium - Google Patents
Method for filling containers involves adjusting position of container and filler pipe according to filling weight to prevent pipe from projecting into rising level of filling mediumInfo
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Abstract
Description
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. The present invention relates to methods and an apparatus for Filling of containers by supplying a filling medium over a nozzle open at the bottom or a filler neck open at the bottom.
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. The filling of open containers with a flowable medium state of the art by means of a nozzle opened downwards. At the Filling process protrudes the nozzle from the top to the edge of the one to be filled Container or into this. There are special requirements with a viscous filling medium. This is particularly the case with highly viscous printing ink, as for example in Rotary printing press is used. In this area it is becoming more and more proceeded to fill the ink in cartridges whose Handling in the print shop is easier. For filling the cartridges appropriately trained devices are required. It is known for example, the semi-solid printing ink in a horizontal in the Filling device to be arranged, tubular cartridge press, the filling quantity being determined volumetrically. Through this Although the solution can bypass the problems that arise due to the result in high viscosity of the printing ink when filling from above, however, there are other disadvantages. To contrast from above an upside down with an open bottom To fill the directed cartridge gravimetrically, the nozzle must be in from above the empty cartridge is inserted. The nozzle is around ensure a reliable, even filling, telescopic up approximately to the downward neck of the tubular Cartridge. Otherwise it can lead to air pockets, for example come. When filling, however, make sure that the nozzle does not get into the increasing level of the printing ink. This would be both in the current as well as in the subsequent filling processes further cartridges disadvantageous. The one with the viscous, pasty In this case, the ink-soiled nozzle must be cleaned again and again become. To deal with these problems is a constant, careful monitoring and manual, vertical guidance of the nozzle or the cartridge is required. Unwanted contaminants are nevertheless not completely avoidable.
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. The object of the invention is therefore a method and a method To create a device through which the filling of containers, especially from ink cartridges, is made possible from above, a nozzle or a filler neck being insertable into the container, without this nozzle or the filler neck in the during Immerse the filling process in the rising level of the filling medium and can pollute.
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. The method according to the invention corresponds to the characteristic ones Features of claim 1. The features of the device are can be seen from claim 6. Further advantageous training emerge from the dependent claims.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes anhand der Zeichnung näher beschrieben. A preferred embodiment of the Subject of the invention described in more detail with reference to the drawing.
Fig. 1 zeigt eine Ansicht der erfindungswesentlichen Teile der Vorrichtung, teilweise in Sprengdarstellung; Fig. 1 shows a view of the essential parts of the device according to the invention, partly in exploded view;
Fig. 2 und 3 zeigen je eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1 in verschiedenen Arbeitsstellungen. FIGS. 2 and 3 each show a side view of the device according to FIG. 1 in different working positions.
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 Getriebemotors 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. The device serves to fill a container 1 , which is open at the top during the filling process, in particular a tubular cartridge, with a flowable medium, in particular printing ink. For this purpose, the container 1 is arranged on a holder 2 , which lies below a nozzle or a filler neck 3 . The holder 2 can be moved along a vertical axis 4 on a linear drive 5 . This has an upper and a lower limit switch 6 and 7 . A motor 8 , in the form of a geared motor with a brake, belongs to this drive. The linear drive 5 interacts with a length measuring system 9 , which determines the respective linear position. The container 1 can be moved vertically by means of these devices. The range of motion lies between an upper position - as can be seen from FIG. 1 - in which the nozzle or the filler neck 3 projects up to approximately the neck 10 of the container 1 , and a lower position - as can be seen from FIG. 2 - in which the container 1 stands freely below the nozzle or the filler neck 3 .
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. It is essential for the invention that a weighing device 11 , more precisely a weighing cell, is provided on the holder 2 , or between the latter and the linear drive 5 . As a result, the weight of the container 1 can be determined, in particular the changing weight that increases during the filling process. The weighing device 11 is connected to a controller 12 or a relay interface. The weight can be read off a weighing terminal 13 . Thanks to these devices, the linear drive 5 can be lowered depending on the weight during the filling process.
Auf den genauen Funktionsablauf wird später eingegangen. 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. The exact functional sequence will be discussed later. The remaining components of the device according to the invention should first be mentioned. The controller 12 can be actuated by a switch 14 , preferably a foot switch. In addition, the controller 12 is connected to the linear drive 5 , or to the motor 8 and the length measuring system 9 . It makes sense to also control the nozzle or the filler neck 3 or the corresponding devices on a tank (not shown here) from which the printing ink is to be filled into the large number of individual containers 1 by the controller 12 . Usually this tank will be above the nozzle or the filler neck 3 . Such a tank can be assumed to be technically known; it cannot therefore be described in more detail. The device according to the invention is advantageously on the floor 15 , or it is arranged on a frame 16 which supports it and the tank, as is indicated by dashed lines in FIGS. 2 and 3.
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 21 der 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. By means of a pneumatic cylinder 17 , the linear drive 5 with the holder 2 attached to it and the container 1 placed thereon can move about a pivot axis lying horizontally below into a pivot position according to FIG. 3 into an axis 21 of the nozzle or the filler neck 3 lying position can be tilted. One or two limit switches 18 and 19 are assigned to the pneumatic cylinder 17 . The pneumatic cylinder 17 also includes a control valve 20 which can be controlled by the controller 12 .
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. The starting position before the start of a filling process is as follows: The pneumatic cylinder 17 is extended into the tilted swivel position according to FIG. 3. Its control valve 20 is de-energized. The linear drive 5 carrying the holder 2 is in its upper position, ie at the limit switch 6 . The weighing device 11 is switched on, the calibration preferably being carried out in such a way that the weighing terminal 13 does not indicate any weight, e.g. B. 0.00 kg. For this purpose, the weighing device 11 , or the weighing terminal 13 , is to be calibrated by deducting the dead weight of the components arranged thereon. The weight of the holder 2 and preferably also the weight of the empty container 1 must be taken into account. On this basis, the controller 12 is given the weight of a full container 1 . The weight of the full container 1 can always be the same standard weight. However, it is also conceivable to provide different weights, depending on the type of container 1 or the cartridge, or the composition of the filling medium. For this purpose, the respective weight could be entered manually or called up from a predefined selection.
Der Füllvorgang läuft wie folgt ab: Der leere Behälter 1 wird gem. 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 Pneumatik- Zylinders 17, bzw. dessen Steuerventils 20, wird der Linearantrieb 5 in die aufrechte Stellung gem. 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. The filling process is as follows: The empty container 1 is gem. Fig. 3 placed on or in the holder 2 . The switch 14 is then actuated. This automatically has the consequence that the linear drive 5 moves downwards in rapid traverse up to the limit switch 7 . By actuating the pneumatic cylinder 17 , or its control valve 20 , the linear drive 5 is in the upright position acc. Fig. 2 pivoted. The container 1 is now located vertically directly below the nozzle or the filler neck 3 . The linear drive 5 now travels upwards to the limit switch 6 . The nozzle or the filler neck 3 now protrudes deep into the container 1, as shown in FIG. 1. The weighing device 11 is activated. As soon as it has calmed down, the filling process starts. During the filling process, the linear drive 5 moves depending on the weight down to the limit switch 7 . Now the full container 1 is again in the lower position according to FIG. 2. When the filling process has ended, the nozzle can be blown off. Now the linear drive 5 is pivoted forward by the pneumatic cylinder 17 by actuating its control valve 20 into the tilt position, after which the linear drive 5 is moved upward in rapid traverse up to the limit switch 6 into the position according to FIG. 3. The full container 1 , in this case the full cartridge, can easily be removed, an empty one placed on it and the new filling process started by actuating the switch 14 . The bottom is to be placed on the filled containers 1 , ie on the cartridges. The cartridges can then be delivered or attached to the printing press.
Während des Füllvorgangs wird die Bewegung des Linearantriebs so gesteuert, dass sich die Düse bzw. der Füllstutzen 3 stets direkt oberhalb 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. During the filling process, the movement of the linear drive is controlled such that the nozzle or the filler neck 3 is always located directly above the fill level in the interior of the container 1 . This means that the container 1 , depending on its increasing weight, is continuously moved downwards. This ensures, on the one hand, an optimal, air-free filling of the container 1 , and on the other hand reliably prevents the nozzle or the filler neck 3 from being immersed in the level of the filling medium rising in the container 1 .
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. Specifically, it is prevented that the nozzle or the filler neck 3 is completely smeared by the pasty printing ink or even the printing ink in the relatively narrow space between the outer wall of the filler neck 3 and the inner wall of the container 1 , ie the tubular cartridge, rises quickly and possibly out of it pushes out and also smeared other parts of the device before hitting the floor 15 . Not to speak of the operator, who has to clean everything before continuing the filling work.
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. In order to reliably regulate the sequence of movements of the linear drive 5 in interaction with the length measuring system 9 assigned to it , the weighing device 11 and the controller 12 , the corresponding control parameters must be specified for the latter. This means that during programming the linear positions of the linear drive 5 assigned to the respective fill and weight levels are to be determined, or an appropriate algorithm is to be specified for the controller 12 .
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 gem. 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. It is within the scope of the invention to design the device in detail differently than in the preferred embodiment described above. The individual components can also be replaced by other suitable devices. The possibility of the linear drive 5 acc. Fig. 3 to pivot is not essential to the invention. This feature could also be omitted, but the device - in order to be able to place a container under the nozzle or the filler neck 3 - would have to be modified accordingly. For example, the linear drive 5 could be made longer or a lateral displacement, be it the linear drive 5 , the holder 2 or the nozzle or the filler neck 3 , could be provided. A different type of drive than the pneumatic cylinder 17 can also be used to move the linear drive 5 and the holder 2 . Theoretically, it is also conceivable to move the nozzle or the filler neck 3 vertically instead of the container 1 to be filled. In this case, depending on the respective filling weight of the container 1 , it would not be moved downwards, but rather the nozzle or the filler neck 3, respectively. The latter, however, appears to make less sense since it would necessitate structural changes to the tank or to the feed to the filler neck 3 .
Das Verfahren und die Vorrichtung sind besonders zum Füllen von Druckfarben-Kartuschen für Druckereimaschinen geeignet. Selbstverständlich ist jedoch deren Verwendung auch in anderen Fällen mit vergleichbarer Problematik und Aufgabenstellung möglich. The method and the device are particularly suitable for filling Ink cartridges suitable for printing machines. Of course However, their use is also comparable in other cases Problems and tasks possible.
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Effective date: 20120411 |