DE69615691T2 - Method and device for filling containers - Google Patents
Method and device for filling containersInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Füllen von Behältern, wie beispielsweise Spritzen oder Patronen, mit fließfähigen Materialien, und insbesondere mit Materialien von hoher Viskosität, wie beispielsweise Lötpaste, Kleber und Schmierstoffe.The present invention relates to a method and apparatus for filling containers, such as syringes or cartridges, with flowable materials, and in particular with materials of high viscosity, such as solder paste, adhesives and lubricants.
Spritzen und Patronen zum Enthalten von derartigen fließfähigen Materialien von hoher Viskosität sind mit einer Abgabedüse an einem Ende und mit einer größeren Öffnung am anderen Ende ausgebildet. Bei bekannten Füllsystemen wird die Abgabedüse blockiert oder verschlossen, während die Spritze oder Patrone durch die größere Öffnung gefüllt wird. Die gefüllte Spritze oder Patrone wird dann mit einem Stopfen verschlossen, der in die größere Öffnung eingeschoben wird. Um den Inhalt der Spritze abzugeben, wird entweder die Blockierung der Abgabedüse aufgehoben oder deren Verschluß erbrochen, und der Stopfen wird in die Spritze oder Patrone eingeschoben, wobei er das Material in der Spritze oder Patrone durch die Abgabedüse verdrängt.Syringes and cartridges for containing such high viscosity flowable materials are designed with a dispensing nozzle at one end and a larger opening at the other end. In known filling systems, the dispensing nozzle is blocked or closed while the syringe or cartridge is filled through the larger opening. The filled syringe or cartridge is then closed with a stopper which is inserted into the larger opening. To dispense the contents of the syringe, the dispensing nozzle is either unblocked or broken open and the stopper is inserted into the syringe or cartridge, displacing the material in the syringe or cartridge through the dispensing nozzle.
Diese bekannten Füllsysteme zum Füllen von Spritzen oder Patronen mit hoch viskosen Materialien erfordern die Verwendung eines Hockdruck-Pumpsystems. Die hoch viskosen Materialien werden in die Spritze oder Patrone durch deren größere Öffnung eingeleitet, d. h. nicht durch die Abgabedüse, und anschließend wird ein Stopfen in das Ende der Spritze oder Patrone eingesetzt, um zu verhindern, daß Luft in Kontakt mit dem Material innerhalb der Spritze oder Patrone kommt.These known filling systems for filling syringes or cartridges with high viscosity materials require the use of a high pressure pumping system. The high viscosity materials are introduced into the syringe or cartridge through its larger opening, i.e. not through the dispensing nozzle, and then a plug is inserted into the end of the syringe or cartridge to prevent air from coming into contact with the material inside the syringe or cartridge.
Die britische Patentanmeldung UK-2169662 offenbart eine Vorrichtung zum Füllen einer Abdichtungsspritze aus einem Behälter mit Abdichtungsmaterial, wobei die Vorrichtung eine Füllplatte aufweist, Haltemittel zum Halten der Trommel der Spritze in einer feststehenden Beziehung zu der Vorrichtung und in abdichtendem Zusammenwirken mit der Füllplatte, Tragmitteln zum Tragen des Behälters mit Abdichtungsmittel, und eine Fülleinrichtung, um die Spritzentrommel und den Behälter zu einer Bewegung axial relativ zueinander zu veranlassen, um die Trommel mit Dichtmittel zu füllen.British patent application UK-2169662 discloses an apparatus for filling a sealing syringe from a container with sealing material, the apparatus comprising a filling plate, holding means for holding the barrel of the syringe in a fixed relationship to the apparatus and in sealing cooperation with the filling plate, support means for supporting the container with sealing material, and a filling device for to cause the syringe barrel and the container to move axially relative to each other in order to fill the barrel with sealant.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Probleme zu lösen, die im Zusammenhang mit bekannten Füllsystemen vorhanden sind, und demgemäß wird nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Füllen einer Spritze oder Patrone bereitgestellt, mit: einem Vorratsbehälter zur Aufnahme eines fließfähigen Füllmaterials; einem Plunger, der mit dem Vorratsbehälter verbunden ist, um Druck auf das fließfähige Füllmaterial in dem Vorratsbehälter auszuüben, wobei der Plunger wenigstens eine Abgabeöffnung enthält, die einen Kanal durch den Plunger zur Verbindung mit einer zu füllenden Spritze bzw. Patrone definiert; einem Mittel zum Ausüben von Druck auf den Plunger; und einem Sensor, der auf dem Mittel zum Ausüben von Druck auf den Plunger montiert und betreibbar ist, um das Vorhandensein eines in der Spritze bzw. Patrone angeordneten Stopfens auf einer ausgewählten Füllhöhe zu erfassen.It is an object of the present invention to solve the problems associated with known filling systems and accordingly, according to one aspect of the present invention, there is provided an apparatus for filling a syringe or cartridge comprising: a reservoir for containing a flowable filling material; a plunger connected to the reservoir for applying pressure to the flowable filling material in the reservoir, the plunger including at least one dispensing opening defining a channel through the plunger for connection to a syringe or cartridge to be filled; means for applying pressure to the plunger; and a sensor mounted on the means for applying pressure to the plunger and operable to detect the presence of a plug disposed in the syringe or cartridge at a selected fill level.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Füllen einer Spritze oder Patrone mit einem fließfähigen Füllmaterial aus einem Vorratsbehälter bereitgestellt, das die Schritte umfaßt: Anordnen einer Düse einer leeren Spritze oder Patrone in einer Abgabeöffnung eines mit dem Vorratsbehälter verbundenen Plungers; Ausüben von Druck auf den Plunger, um das Füllmaterial aus dem Vorratsbehälter durch die Abgabeöffnung und in die Spritze bzw. Patrone durch die Düse zu treiben; Bereitstellen eines Stopfens in der leeren Spritze bzw. Patrone benachbart zur Düse der Spritze bzw. Patrone; Bereitstellen eines auf dem Mittel zum Ausüben von Druck auf den Plunger montierten Meßmittels zum Messen der Verlagerung des Stopfens; Messen der Verlagerung des Stopfens; und Erzeugen eines Signals, um das Ausüben von Druck auf den Plunger zu stoppen, wenn die Verlagerung des Stopfens ein vorab festgelegtes Maß erreicht hat.According to a further aspect of the present invention there is provided a method of filling a syringe or cartridge with a flowable filling material from a storage container comprising the steps of: placing a nozzle of an empty syringe or cartridge in a discharge opening of a plunger connected to the storage container; applying pressure to the plunger to force the filling material from the storage container through the discharge opening and into the syringe or cartridge through the nozzle; providing a plug in the empty syringe or cartridge adjacent to the nozzle of the syringe or cartridge; providing a measuring means mounted on the means for applying pressure to the plunger for measuring displacement of the plug; measuring displacement of the plug; and generating a signal to stop applying pressure to the plunger when displacement of the plug has reached a predetermined amount.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Ausführungsformen davon beispielhaft beschrieben, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen:For a better understanding of the present invention, embodiments thereof will now be described by way of example only, with reference to the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 eine endseitige Ansicht einer die Erfindung verkörpernden Vorrichtung zum Füllen von Behältern mit einem fließfähigen Material oder Viskosität zeigt;Figure 1 shows an end view of an apparatus embodying the invention for filling containers with a flowable material or viscosity;
Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1 zeigt; undFig. 2 shows a side view of the device according to Fig. 1; and
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 1 zeigt.Fig. 3 shows a plan view of the device according to Fig. 1.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1, 2 und 3 umfaßt eine Vorrichtung, die die vorliegende Erfindung verkörpert, ein Füllsystem 1, das auf einem Maschinenbett 2 positioniert ist, so daß sich die arbeitenden Teile des Füllsystems 1 in einer geeigneten Höhe für Betrieb, Wartung und Bedienung befinden.Referring to Figures 1, 2 and 3, an apparatus embodying the present invention comprises a filling system 1 positioned on a machine bed 2 so that the working parts of the filling system 1 are at a suitable height for operation, maintenance and servicing.
Das Füllsystem 1 umfaßt einen Füllmaterialtank 3, der in Form eines zylindrischen Gefäßes 3 aus rostfreiem Stahl mit einem geschlossenen unteren Ende 4 und einem offenen oberen Ende 5 ausgeführt ist. Das Gefäß 3 ist mit einem fließfähigen Material gefüllt, das in Spritzen, Patronen oder ähnliches zu füllen ist. Das obere offene Ende 5 des Gefäßes 3 wird durch einen kreisförmigen Plunger 6 verschlossen. Der Plunger 6 weist präzise Abmessungen auf, so daß eine hermetische Abdichtung mit einer inneren Oberfläche 7 des Gefäßes 3 hergestellt wird, um zu gewährleisten, daß keine Luft in Kontakt mit dem Material in dem Gefäß 3 kommen kann. Vorzugsweise werden nicht dargestellte O-Ringe verwendet, um eine geeignete hermetische Abdichtung zwischen dem Plunger 6 und dem Gefäß 3 zu gewährleisten.The filling system 1 comprises a filling material tank 3 which is in the form of a cylindrical vessel 3 made of stainless steel with a closed lower end 4 and an open upper end 5. The vessel 3 is filled with a flowable material to be filled into syringes, cartridges or the like. The upper open end 5 of the vessel 3 is closed by a circular plunger 6. The plunger 6 has precise dimensions so that a hermetic seal is made with an inner surface 7 of the vessel 3 to ensure that no air can come into contact with the material in the vessel 3. Preferably, O-rings (not shown) are used to ensure a suitable hermetic seal between the plunger 6 and the vessel 3.
Der Plunger 6 ist mit einem nicht dargestellten Luftablaßventil versehen, das geöffnet werden kann, um zu ermöglichen, daß irgendwelche Luft, die sich zwischen dem Material in dem Gefäß 3 und dem Plunger 6 befindet, evakuiert werden kann, wenn der Plunger 6 nach unten auf die Höhe des Materials innerhalb des Gefäßes 6 abgesenkt wird. Sobald der Plunger 6 auf das Material innerhalb des Gefäßes 3 stößt und ein Teil des Materials durch das Luftablaßventil nach außen gedrückt wird, wird das Luftablaßventil geschlossen. Damit sitzt der Plunger 6 unmittelbar auf dem Material in dem Gefäß 3 auf, und es bleibt keinerlei Luft in dem Gefäß 3 zurück.The plunger 6 is provided with an air release valve (not shown) which can be opened to allow any air located between the material in the vessel 3 and the plunger 6 to be evacuated when the plunger 6 is lowered downwards to the level of the material within the vessel 6. As soon as the plunger 6 hits the material within the vessel 3 and some of the material is forced out through the air release valve, the air release valve is closed. Thus, the plunger 6 sits directly on the material in the vessel 3 and no air remains in the vessel 3.
Der Plunger 6 ist mit einer oder mehreren Abgabeöffnungen 8 ausgebildet. Die oder jede Abgabeöffnung 8 bildet einen Kanal zwischen dem Material in dem Gefäß 3 und einer Spritze 9 oder Patrone 10, die mit der oder jeder Abgabeöffnung 8 zu verbinden ist.The plunger 6 is formed with one or more dispensing openings 8. The or each dispensing opening 8 forms a channel between the material in the vessel 3 and a syringe 9 or cartridge 10 which is to be connected to the or each dispensing opening 8.
Jede Abgabeöffnung 8 ist so bemessen, daß sie eine Abgabedüse 11 einer Spritze 9 oder einer Patrone 10 aufnehmen kann.Each dispensing opening 8 is dimensioned such that it can accommodate a dispensing nozzle 11 of a syringe 9 or a cartridge 10.
In der Ausführungsform, die in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellt ist, sind drei getrennte Gefäße 3 entlang dem Maschinenbett 2 angeordnet. Ein A-Rahmen 12 ist auf dem Maschinenbett 2 fixiert und bildet einen Tragrahmen über den Gefäßen 3. Der Scheitelpunkt des A-Rahmens trägt drei getrennte Pneumatikzylinder 13, die jeweils einen Kolben 14 aufweisen, der von seinem Zylinder 13 nach unten in Richtung auf ein jeweiliges Gefäß 3 vorsteht. Jeder Kolben 14 ist an der Mitte des Plungers 6 von jeweils einem Gefäß 3 fixiert.In the embodiment shown in Figures 1, 2 and 3, three separate vessels 3 are arranged along the machine bed 2. An A-frame 12 is fixed to the machine bed 2 and forms a support frame over the vessels 3. The apex of the A-frame carries three separate pneumatic cylinders 13, each having a piston 14 projecting downwards from its cylinder 13 towards a respective vessel 3. Each piston 14 is fixed to the center of the plunger 6 of a respective vessel 3.
Eine Betätigung eines Zylinders 13 bewirkt daher eine Bewegung des zugehörigen Plungers 6. Vorzugsweise werden die Pneumatikzylinder 18 durch Druckluft betätigt, die von einem Luftkompressor bereitgestellt wird, und der Druck, der durch die Zylinder 13 auf die Plunger 6 ausgeübt wird, kann in Abhängigkeit von der Viskosität des Materials innerhalb der Gefäße 3 gesteuert werden.Actuation of a cylinder 13 therefore causes movement of the associated plunger 6. Preferably, the pneumatic cylinders 18 are actuated by compressed air provided by an air compressor, and the pressure exerted by the cylinders 13 on the plungers 6 can be controlled depending on the viscosity of the material within the vessels 3.
Jede Spritze 9 oder Patrone 10 wird, wenn sie leer ist, mit einem Stopfen 15 versehen, der in der Spritze 9 oder Patrone 10 unmittelbar benachbart zu deren Abgabedüse 11 angeordnet ist. Oben auf jedem einzelnen Stopfen 15 wird ein Anschlagring 16 aus rostfreiem Stahl angeordnet.Each syringe 9 or cartridge 10, when empty, is provided with a stopper 15 which is arranged in the syringe 9 or cartridge 10 immediately adjacent to its dispensing nozzle 11. A stop ring 16 made of stainless steel is arranged on top of each individual stopper 15.
Wie in den Füllsystemen nach Fig. 2 und 3 auf der linken Seite und in der Mitte dargestellt ist, die die vorliegende Erfindung verkörpern, ist ein Endanschlagsensor 17 auf dem Kolben 14 angebracht. Der Endanschlagsensor 17 arbeitet so, daß er die Anwesenheit des Anschlagrings 16 aus rostfreiem Stahl oben auf dem Stopfen 15 erfaßt.As shown in the filling systems of Figures 2 and 3 at the left and center, which embody the present invention, an end stop sensor 17 is mounted on the piston 14. The end stop sensor 17 operates to detect the presence of the stainless steel stop ring 16 on top of the plug 15.
Im Betrieb wird der Plunger 6 unmittelbar oben auf das Material in dem Gefäß 3 aufgesetzt, und das Luftablaßventil wird geschlossen. Die Abgabedüse 11 einer Spritze 9 oder Patrone 10 wird in eine Abgabeöffnung 8 in einem Plunger 6 eingesetzt. Die Düse 11 wird in Bezug auf die Abgabeöffnung 8 hermetisch verschlossen. Der Pneumatikzylinder 13, der mit dem Plunger 6 gekoppelt ist, wird betätigt, um zu veranlassen, daß durch den Kolben 14 Druck auf den Plunger 6 ausgeübt wird. Der Plunger 6 vergrößert dadurch den Druck auf das Material innerhalb des Gefäßes 3, wobei das Material durch die Abgabeöffnung 8 und durch die Abgabedüse 11 nach oben in die Spritze 9 oder Patrone 10 gedrückt wird.In operation, the plunger 6 is placed directly on top of the material in the vessel 3, and the air release valve is closed. The dispensing nozzle 11 of a syringe 9 or cartridge 10 is inserted into a dispensing opening 8 in a plunger 6. The nozzle 11 is hermetically sealed with respect to the dispensing opening 8. The pneumatic cylinder 13 coupled to the plunger 6 is actuated to cause pressure to be exerted on the plunger 6 by the piston 14. The plunger 6 thereby increases the pressure on the material within the vessel 3, forcing the material through the dispensing opening 8 and through the dispensing nozzle 11 upwards into the syringe 9 or cartridge 10.
Während das Material in die Spritze 9 oder Patrone 10 durch die Düse 11 gedrückt wird, wird der Stopfen 15 nach oben in die Spritze 9 oder Patrone 10 gedrückt, während sich das Volumen des Materials in der Spritze 9 oder Patrone 10 vergrößert. Der Anschlagring 16 aus rostfreiem Stahl bewegt sich dadurch mit dem Stopfen 15 entlang der Spritze 9 oder Patrone 10 nach oben, während die Spritze 9 oder Patrone 10 gefüllt wird. Der Anschlagring 16 aus rostfreiem Stahl kommt schließlich in Kontakt mit dem Endanschlagsensor 17, der das Vorhandensein des Anschlagrings 16 aus rostfreiem Stahl beispielsweise dadurch erfaßt, daß der Anschlagring 16 aus rostfreiem Stahl einen elektrischen Kreis mit dem Sensor 17 schließt. Dies zeigt an, daß die Spritze 9 oder Patrone 10 voll ist, und ein Signal wird abgegeben, um die Anwendung von Druck durch den Pneumatikzylinder 13 auf den Plunger 16 anzuhalten. Die Höhe des Endanschlagsensors kann verändert werden, so daß die Spritze oder Patrone bis zu einem ausgewählten Volumen gefüllt wird.As the material is forced into the syringe 9 or cartridge 10 through the nozzle 11, the plug 15 is forced upward into the syringe 9 or cartridge 10 as the volume of material in the syringe 9 or cartridge 10 increases. The stainless steel stop ring 16 thus moves upward along the syringe 9 or cartridge 10 with the plug 15 as the syringe 9 or cartridge 10 is filled. The stainless steel stop ring 16 eventually comes into contact with the end stop sensor 17 which detects the presence of the stainless steel stop ring 16, for example by the stainless steel stop ring 16 completing an electrical circuit with the sensor 17. This indicates that the syringe 9 or cartridge 10 is full and a signal is given to stop the application of pressure by the pneumatic cylinder 13 to the plunger 16. The height of the end stop sensor can be changed so that the syringe or cartridge is filled to a selected volume.
Die gefüllten Spritzen 9 oder Patronen 10 werden dann von den Abgabeöffnungen 8 für eine anschließende Verwendung gelöst.The filled syringes 9 or cartridges 10 are then released from the dispensing openings 8 for subsequent use.
Wenn die Versorgung mit Füllmaterial in einem Behälter 3 erschöpft ist, kann der Plunger 6 in bzw. aus dem Gefäß 3 nach oben zurück angehoben werden, wobei das Luftablaßsystem geöffnet ist, um zu gewährleisten, daß kein Material in teilweise gefüllten Spritzen 9 oder Patronen 10 durch den reduzierten Druck in dem Behälter 3, der durch die Bewegung des Plungers 6 entlang des Gefäßes 3 nach oben bewirkt wird, in das Gefäß 3 zurückgesaugt wird.When the supply of filling material in a container 3 is exhausted, the plunger 6 can be raised back up into or out of the vessel 3 with the air release system open to ensure that no material in partially filled syringes 9 or cartridges 10 is sucked back into the vessel 3 by the reduced pressure in the container 3 caused by the movement of the plunger 6 upwards along the vessel 3.
Die Draufsicht gemäß Fig. 3 zeigt, wie die Anordnung von Abgabeöffnungen 8 auf einem Plunger 6 angepaßt werden kann, um unterschiedliche Größen und Anzahlen von Spritzen 9 oder Patronen 10, die zu füllen sind, aufzunehmen. Die Plunger 6 in den Füllsystemen auf der linken Seite und in der Mitte in Fig. 2 und 3 können jeweils zwei Patronen 10 aufnehmen, während das Füllsystem auf der rechten Seite 8 Spritzen 9 aufnehmen kann, wobei eine Anordnung von Abgabeöffnungen 8 verwendet wird, die um die Mitte des Plungers 6 herum positioniert ist.The top view of Fig. 3 shows how the arrangement of dispensing openings 8 on a plunger 6 can be adapted to accommodate different sizes and numbers of syringes 9 or cartridges 10 to be filled. The plungers 6 in the filling systems on the left and in the middle in Figs. 2 and 3 can each accommodate two cartridges 10, while the filling system on the right can accommodate 8 syringes 9 using an arrangement of dispensing openings 8 positioned around the center of the plunger 6.
Wie zuvor erwähnt, hängt der Druck, der zum Füllen einer Spritze oder Patrone mit einem fließfähigen Material großer Viskosität erforderlich ist, bei Verwendung der Ausführungsformen nach der vorliegenden Erfindung von der Viskosität des Füllmaterials ab.As previously mentioned, the pressure required to fill a syringe or cartridge with a high viscosity flowable material using the embodiments of the present invention depends on the viscosity of the filling material.
Im Falle einer Lötpaste mit einer Viskosität von 1100 kcPs liegt der Druck, der auf den Plunger 6 ausgeübt werden muß, im Bereich von 110 psi (758 kN/m²).In the case of a solder paste with a viscosity of 1100 kcPs, the pressure that must be exerted on the plunger 6 is in the range of 110 psi (758 kN/m²).
Die vorstehend beschriebene Vorrichtung und das Verfahren eignen sich besonders zum Füllen von Spritzen oder Patronen 10 oder ähnlichem mit fließfähigen Materialien großer Viskosität, wie beispielsweise Lötpaste, Kleber, Schmierstoffe usw.The device and method described above are particularly suitable for filling syringes or cartridges 10 or the like with flowable materials of high viscosity, such as solder paste, adhesives, lubricants, etc.
Es ist möglich, die Anzahl von Gefäßen 3, die in Fig. 2 und 3 dargestellt sind, durch einen einzigen Vorratstank zu ersetzen, der einen Vorrat für das Füllmaterial bildet. Der einzelne Tank weist eine Anzahl von sich nach oben erstreckenden zylindrischen Hülsen auf, im vorliegenden Beispiel drei, jeweils eine zum Aufnehmen eines entsprechenden Plungers 6.It is possible to replace the number of vessels 3 shown in Figs. 2 and 3 by a single storage tank forming a reservoir for the filling material. The single tank comprises a number of upwardly extending cylindrical sleeves, in the present example three, each for receiving a respective plunger 6.
Claims (9)
Applications Claiming Priority (1)
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| DE69615691D1 (en) | 2001-11-08 |
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Legal Events
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