WO2019110637A1 - Verfahren und setzwerkzeug zum einsetzen eines kolbens in einen behälter - Google Patents

Verfahren und setzwerkzeug zum einsetzen eines kolbens in einen behälter Download PDF

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WO2019110637A1
WO2019110637A1 PCT/EP2018/083587 EP2018083587W WO2019110637A1 WO 2019110637 A1 WO2019110637 A1 WO 2019110637A1 EP 2018083587 W EP2018083587 W EP 2018083587W WO 2019110637 A1 WO2019110637 A1 WO 2019110637A1
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piston
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setting tool
seal
deformation funnel
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Ulrich Hans NAGEL
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3lmed GmbH
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    • B65B7/16—Closing semi-rigid or rigid containers or receptacles not deformed by, or not taking-up shape of, contents, e.g. boxes or cartons
    • B65B7/28—Closing semi-rigid or rigid containers or receptacles not deformed by, or not taking-up shape of, contents, e.g. boxes or cartons by applying separate preformed closures, e.g. lids, covers
    • B65B7/2821—Closing semi-rigid or rigid containers or receptacles not deformed by, or not taking-up shape of, contents, e.g. boxes or cartons by applying separate preformed closures, e.g. lids, covers applying plugs or threadless stoppers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M5/00—Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests
    • A61M5/002—Packages specially adapted therefor, e.g. for syringes or needles, kits for diabetics
    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A61M5/00—Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests
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    • A61M5/31—Details
    • A61M5/315—Pistons; Piston-rods; Guiding, blocking or restricting the movement of the rod or piston; Appliances on the rod for facilitating dosing ; Dosing mechanisms
    • A61M5/31511—Piston or piston-rod constructions, e.g. connection of piston with piston-rod
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B3/00—Packaging plastic material, semiliquids, liquids or mixed solids and liquids, in individual containers or receptacles, e.g. bags, sacks, boxes, cartons, cans, or jars
    • B65B3/003—Filling medical containers such as ampoules, vials, syringes or the like
    • B65B3/006—Related operations, e.g. scoring ampoules

Definitions

  • the present invention relates to a method for inserting a piston into a container, in particular a container of a discharge cartridge, as well as a suitable setting tool.
  • containers and cartridges are often used in which the materials are filled and kept closed by a flask.
  • Such cartridges can also be used to discharge the materials.
  • the piston in the container or the cartridge is displaced in the discharge direction and the material exits from an outlet opposite the piston and can be used directly (one-component system) or mixed with a second component from a second container (two-component system).
  • pistons used must be movably received in the container and close the materials in the container tightly from the environment.
  • pistons are used which have elastic or viscoelastic elements which have prestressed elements for sealing, wherein the discharge pressure does not exceed the prestressing force, so that a Leakage when discharging does not occur.
  • the disadvantage is that even with the slow discharge of the components, a high friction occurs. As a result, in particular when the cartridge is manually actuated, the force required for discharging becomes so high that precise metering of the delivered amount is made more difficult.
  • sealing lips and / or elastomeric rings are therefore provided and mounted such that in rest position of the piston only a small contact pressure to the inner wall, but a displacement of the piston on the component mass, and thereby resulting pressure, the contact pressure of the seal the wall increases. This is usually achieved by the seal projecting laterally from the piston and in the discharge direction. Such pistons will not leak even at very high pressures. Such an arrangement typically fails only when the container is heavily inflated or even bursting.
  • the piston may first be inserted into the container and advanced to the outlet. Then the material is pressed in through the outlet, pushing the piston away from it.
  • This procedure typically involves inserting the piston and filling the material in a vacuum, otherwise trapping the air in front of the piston between the material and the piston.
  • the mass In the case of cartridges whose outlet is sealed and which are only opened by the user, it is naturally not possible for the mass to be filled through the outlet, so that the method described for filling the mass for such cartridges is eliminated.
  • the material is first filled into the container and then the air space in the cylinder and the space behind it to the provided piston evacuated. Thereafter, the piston is advanced to the material. As soon as the piston reaches the rear end of the container, it seals. However, with less good vacuum, air between the material and the piston in the container is compressed and remains in the cartridge. The air can only be reduced to an acceptable minimum if the material fills the container so completely that the piston directly touches the material. However, fluctuations in the level can cause mass to get on the back of the piston and dirty the cartridge.
  • the vacuum is improved in a technically complicated manner such that the compressed air can be neglected.
  • a high vacuum can lead to outgassing of contents of the product and thus bubble formation in the materials, so that the insertion of the piston creates a negative pressure in the container, which favors the diffusion of ambient air during storage and thus deteriorates the storage stability.
  • the described outgassing can destabilize the materials by, for example, oxygen is removed, which increases the storage stability, especially in polymerizable components.
  • inserting the piston and filling the materials in a vacuum usually involves a high load on the materials.
  • working in a vacuum is technically complicated and time-consuming, thereby significantly increasing the production costs.
  • a vent may be provided in the piston itself.
  • a piston with a vent opening is disclosed for example in WO 2012/055921 A1. Although such pistons are sufficiently tight and allow virtually complete venting, however, their construction is quite complex, resulting in relatively high production costs.
  • DE 200 07 810 U1 discloses a pick-up with a receiving block, holders and bleeding tongues.
  • a piston with a sealing lip can be placed and used together with the transducer in a cartridge.
  • the piston can be placed on the cartridge contents without an air cushion as air escapes between the vent tabs and the inside of the cartridge.
  • the vent tabs are made of a flexible material so that they can be bent outward to insert the piston. This leads, especially at low piston diameters, to a reduced stability and manageability of the setting tool when inserting the piston into the cartridge, so that damage to the cartridge during insertion is not excluded.
  • the method according to the invention for inserting a piston into a container, in particular a container of a dispensing cartridge comprises inserting a piston which at its outer circumference has at least one, in particular special elastic or viscoelastic, deformable seal is provided in a setting tool, in particular as described below.
  • the at least one seal of the piston in particular elastically or viscoelastically, is deformed inwards, as a result of which, in particular, the radial diameter of the seal or the piston is reduced.
  • the outer contour of the piston defined by the at least partially defined by the, in particular elastic or viscoelastic, deformable seal is reduced radially.
  • the setting tool is introduced into the container with the piston received therein, whereby air can escape or escape from the container through at least one vent opening.
  • the piston is ejected from the setting tool within the container, so that the at least one seal of the piston can expand radially to bear against the inner side of the container, in particular elastically or viscoelastically.
  • the inventive method allows an air-free insertion of the piston, so that the disadvantages described above do not occur.
  • the inventive method for the piston is so gentle that no injury or permanent deformation of the seal occurs and therefore a high storage stability of the filled materials and a good seal against the environment is achieved.
  • the piston is not deformed unevenly at any point.
  • the container in which the piston is used at no point damaged or unevenly loaded, so that there are no leaks.
  • the method according to the invention also makes it possible to use pistons produced in a simpler manner, for example without an additional elastomer ring, without impairing the seal. Accordingly, a considerable cost and assembly time reduction can be achieved in the manufacture and the insertion of the pistons, whereby the production costs are reduced.
  • Another advantage of the method is that the piston is ejected and placed in the container only when the air has already been removed by the at least one vent opening. Therefore, it is not necessary to guide the air past the placed piston. Therefore, the seal of the piston and the piston itself can only fulfill their intended function, in which the sealing and not just the venting is paramount.
  • the expansion of the gasket which takes place only in the desired position within the container, seals the interior of the container from the environment. Therefore, it is provided according to the invention that the seal of the piston in the setting tool, in particular elastically or viscoelastically, is deformed radially inward, which can be achieved in particular by inserting the piston into the setting tool.
  • a preferred piston in the method has a, in particular cylindrical main body, which encloses a front wall in the dispensing direction and one in the dispensing direction, the rear wall opposite the front wall. Both the front and back walls may contain pits and elevations.
  • the dispensing direction is that direction in which material located in the container can be removed from it, for which purpose the piston is displaced in the dispensing direction.
  • the piston is preferably introduced into a container such that the front wall in the dispensing direction and the rear-side wall are arranged counter to the dispensing direction. For pistons which have an internal mirror plane to this extent and whose front wall therefore does not differ from the rear wall, the direction in which the piston is inserted into the container is irrelevant.
  • the seal of the piston comprises a sealing lip in the dispensing direction and a sealing lip which is rear in the dispensing direction, the sealing lips projecting in the radial direction from the side wall.
  • air-free means any insertion of a piston into a container in which the volume of air in the container interior sealed off by the piston is below 2%, preferably 1%, particularly preferably 0.5% and very particularly preferably 0, 2% of the volume of the sealed container interior. This corresponds to a complete escape of the air.
  • the container interior extends from the front wall of the piston directed in the discharge direction to the outlet of the container.
  • the vent opening is formed in the simplest case by a circumferential gap between setting tool and container, which is achieved in that the outer and the inner contour of the setting tool and the container are matched to each other.
  • the inner diameter of the container is greater than or equal to the outer diameter of the setting tool, so that the setting tool as described above can be inserted into the container.
  • air is a very low viscous medium, roughnesses and unevennesses on the surface of the container and the setting tool, which are produced as a result of production, are sufficient to form a vent opening, so that venting is possible in any case.
  • Excluded are only cases in which an insertion of the setting tool is connected in the container with a widening of the container, as could be done by the deformation of the container, a seal between setting tool and container.
  • the piston is inserted into the setting tool by means of a separate deformation funnel, which can also consist of several parts (for example two jaws).
  • the deformation funnel deforms the at least one seal of the piston, in particular elastically or viscoelastically, radially inwards. This deformation takes place when the piston is pushed into the deformation funnel and is correspondingly achieved by an axial force on the piston in the insertion direction and a radial force resulting from the shape of the deformation funnel.
  • the deformation funnel facilitates insertion of the piston into the setting tool, which speeds up and simplifies the process as a whole.
  • the piston in a state in which the at least one seal of the piston, in particular elastically or viscoelastically, is deformed radially inwardly is transferred from the deformation funnel into the setting tool.
  • the at least one seal is deformed radially inwards and also remains in this position and deformation during the transfer into the setting tool. This avoids excessive, in particular elastic or viscoelastic, loading of the seal. Even sensitive elastomer seals are thus not hurt by sharp edges, especially on the setting tool.
  • the deformation funnel is removed after transferring the piston into the setting tool. This ensures that the deformation funnel can not complicate the handling and insertion of the setting tool in the container. Nevertheless, the piston is still simply inserted into the deformation funnel and transferred into the setting tool, so that the advantages described above are retained.
  • the at least one seal of the piston is deformed radially inwards, in particular elastically or viscoelastically, before insertion into the setting tool by means of the deformation funnel, such that a sealing lip is folded over in one direction, that of the insertion direction corresponds to the setting tool in the container.
  • the sealing lip folded over in this way projects away from the piston in the direction of the insertion direction of the setting tool and is thus arranged in the discharge direction of the container.
  • the seal is deformed so that upon discharge the contact pressure of the seal on the container inner wall increases.
  • An advantage of the method according to the invention is that the seal of the piston does not have to be set in such a position in the manufacturing process of the piston, but is brought into the corresponding position when inserted into the setting tool. As a result, the piston used can be made cheaper.
  • the deformation funnel is designed in several parts, in particular in two parts, and thus has a plurality of parts, for example jaws, which together form the deformation funnel.
  • the deformation funnel is divided along the opening for insertion of a piston so that two separable parts are obtained. If the parts of the deformation funnel are removed from each other, the enlarged radial cross-section of the opening, so that the deformation funnel can be very easily, in particular from the side, mounted on the setting tool. The piston is then pushed into the setting tool in one go through the forming funnel mounted on the setting tool.
  • the piston is held in the axial direction relative to the container and at the same time the setting tool is removed from the container in the axial direction.
  • the piston By holding the piston relative to the container in the context of the present application, any embodiment is understood in which the movement of the piston relative to the container over a distance of less than 10 mm, preferably less than 1 mm, most preferably less than 0 , 1 mm limited. So the piston can be directly on the filled material are placed and held there while the setting tool is withdrawn axially.
  • the piston for ejection within the container by means of an ejector plunger in the axial direction is held relative to the container.
  • the container before the insertion of the setting tool, the container is filled with a, in particular liquid or pasty, material, wherein the setting tool is introduced into the container so far that the piston touches the liquid or pasty material.
  • the volume of air between the material and the piston is kept as low as possible and the piston is precisely positioned.
  • the material located in the at least one vent opening can be removed from the setting tool after ejecting the plunger and removing the setting tool from the container, whereby the setting tool is available for re-insertion of another piston.
  • the reaching of a position of the piston in the container and / or the escape of air from the container is monitored, and that the ejection of the piston from the setting tool takes place only when reaching a position of the piston in the container in which the piston contacts the material, and / or the fully permanent escape of air from the container is detected.
  • the monitoring of the position can take place, for example, contactlessly by means of a magnetizable element provided in the piston and application of an external magnetic field or by way of a known imaging method by means of electromagnetic radiation.
  • Another variant provides pressure sensors, which detect an increase in the force applied to advancing the setting tool, as soon as the piston touches the liquid or pasty material and thereby determine the position of the piston.
  • An advantage of this design is that the insertion of the piston can be automated and monitored, which lowers the production costs. It is also possible to combine several of the variants described above.
  • the setting tool is rotated relative to the container prior to ejection of the piston from the setting tool and / or moved in a direction deviating from the axial direction. This facilitates the escape of air, since any roughness on the surface of the container inside can be exploited as supporting vents.
  • a setting tool according to the invention for inserting a piston which has an outer contour defined at least in regions by a seal, in particular elastically or viscoelastically deformable, into a container having an inner contour comprises, in particular a container of a discharge cartridge, comprises an insertable insertable into the container with an outer contour adapted to the inner contour of the container.
  • the setting tool can be inserted into the container, since the outer or the inner contour of the setting tool and the container are matched to one another.
  • at least one piston receptacle provided on one side with an opening for inserting and ejecting the piston is provided.
  • the piston receptacle has an inner contour adapted to the outer contour of the piston. It is not necessary that the outer contour of the piston and the outer diameter are smaller or equal to the inner contour and the inner diameter of the piston receiving are configured. Rather, it may be provided that the piston is inserted under a, in particular elastic or viscoelastic, deformation in the piston seat and is thereby compressed in this. This is the case, in particular, when the piston has a circumferential seal which is deformed radially inwardly in the setting tool but projects beyond the inner contour of the setting tool in an undeformed state.
  • the setting tool has a device for generating an axial relative movement between the insertion section and a piston accommodated in the piston receptacle. This allows ejection of the plunger within a container.
  • An inventive setting tool is preferably used in a method described above for inserting a piston.
  • the invention therefore also preferably relates to the use of a setting tool according to the invention in a method described above for inserting a piston into a container.
  • the device for generating an axial relative movement is in the simplest case an ejector tappet, which can eject through the insertion section through the piston from the piston seat. Since the piston in a preferred Variant is placed on a liquid or pasty material present in the container, it is preferred, however, if the ejector ram holds the piston axially to the container and thus to the material, while the insertion section is pulled out of the container. This movement is facilitated, in particular, by the provision of handles in the event of manual actuation on the ejector tappet and / or on the insertion section. In the case of automatic actuation, the necessary forces can be transmitted to the ejector in a manner known per se to the technical standard and per se.
  • a device for generating an axial relative movement between the insertion section and the piston can be provided on the insertion section itself.
  • the piston receptacle of the setting tool has a wall thickness of 0.02 mm to 0.5 mm, preferably 0.05 mm to 0.25 mm, in particular 0.15 mm ⁇ 0.05 mm.
  • the wall thickness should be selected as a function of the material used for the production of the setting tool.
  • a high stiffness material such as steel, aluminum, titanium and / or fiber reinforced composites
  • lower wall thicknesses can be achieved without deforming the setting tool when used in a method as described above.
  • small wall thicknesses in particular in the range of 0.05 mm to 0.25 mm, it is advantageous that the piston or its seal is not unnecessarily deformed when inserted into the setting tool or within it.
  • the wall thickness is selected relative to the inner and outer diameter of the piston receptacle. This allows for the fact that larger setting tools regularly require higher wall thicknesses in order to provide the stability required for the application of the setting tools.
  • the ratio of the inner diameter to the outer diameter of the piston receptacle is 95% to 99.9%, preferably 97% to 99.5%, particularly preferably 99% ⁇ 0.5%. Within these ratios, a balance between the lowest possible wall thickness and the highest possible rigidity of the setting tool is obtained.
  • the piston receptacle is limited on the side opposite the opening in the axial direction by a stop.
  • This stop prevents insertion of the piston in the setting tool beyond the piston seat addition. Therefore, it is particularly preferred if the axial length of the limited by the stopper piston seat is adapted to the axial extent of the piston, so that the piston does not protrude further than necessary in the setting tool.
  • the setting tool can be made more compact.
  • the piston receptacle in the axial direction can not be completely absorbed by the piston receptacle so that a sealing lip of the seal of the piston in the dispensing direction is not deformed in the setting tool, whereas a sealing lip which is rear in the dispensing direction is deformed in the piston receptacle of the setting tool.
  • the outer contour of the insertion section is adapted to the inner contour of the container such that between the outer contour of the Einsetzabitess and the inner contour of the container a vent opening is formed.
  • This embodiment is the simplest variant of a vent opening, which is designed in this way around the insertion section circumferentially. Since only low-viscosity air is to be conducted through the vent opening, it is generally sufficient if the setting tool can be inserted into the container such that the inner diameter of the container is greater than or equal to the outer diameter of the setting section of the setting tool.
  • the at least one vent opening is formed by roughness and unevenness on the inner contour of the container and / or the outer contour of the setting tool.
  • the insertion section can be inserted into the container, whereby at least one vent opening is already formed.
  • Further variants, however, which are more complex due to the design, can provide depressions on the outer contour of the insertion section, which extend in the axial direction along the insertion section and guide the air out of the container.
  • the setting tool does not produce a widening thereof when the insertion section is inserted into the container, as this can lead to a deformation of the inner contour of the container and / or the outer contour of the insertion section, so that a Sealing between the container and insertion portion results and a vent through the at least one vent opening is difficult.
  • the setting tool additionally has a deformation funnel which can be moved relative to the insertion section and has a conically tapered opening.
  • the inner diameter of the deformation funnel is smaller than or equal to the inner diameter of the inner contour of the piston receptacle. Due to the tapered opening of the deformation line It is easier to insert the piston into the deformation funnel. It is also ensured that the deformation of the seal of the piston takes place uniformly over the entire circumference.
  • the deformation funnel has a stop which is supported behind the piston receiving means, in particular on the thick-walled part, of the setting tool. This can be avoided that high axial forces are transmitted to the thin-walled and therefore knife-like sharp front edge of the piston seat when pushing the piston. This considerably increases the stability of the setting tool.
  • the radial width of the stop preferably corresponds to the wall thickness of the piston receptacle. As a result, the deformation funnel can be easily placed on the piston seat and held axially in one direction.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of a setting tool according to the invention and a piston insertable therein, 2 shows an exploded view of the setting tool shown in FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a longitudinal section of a deformation funnel together with a longitudinal section of a piston insertable therein
  • FIG. 4 shows a longitudinal section of the setting tool according to FIG. 1 with a deformation funnel according to FIG. 3 and the piston of FIG. 4 accommodated therein.
  • 5 a shows a longitudinal section of a container with a longitudinal section of an insertion section of the setting tool insertable therein when being inserted into a container
  • FIG. 5b shows a cross section along the axis A-A through the container and the insertion portion of the setting tool according to Fig. 5a,
  • FIG. 5c shows a cross section along an axis A-A as shown in FIG. 5b, with a further variant for forming a vent opening, FIG.
  • 6a is a plan view of a two-part deformation funnel in an assembled state
  • 6b is a plan view of a two-part deformation funnel in a separated state
  • FIG. 6c shows a plan view of a two-part deformation funnel according to FIG. 6b with a setting tool received therein
  • FIG. 6d shows a plan view of a two-part deformation funnel in an assembled state with a setting tool received therein
  • FIG. 6c shows a plan view of a two-part deformation funnel according to FIG. 6b with a setting tool received therein
  • FIG. 6d shows a plan view of a two-part deformation funnel in an assembled state with a setting tool received therein
  • FIG. 7 shows a plan view of a mounting plate for the automatic insertion of several pistons into a setting tool according to the invention and subsequent insertion of the pistons into a plurality of containers of a cartridge
  • FIG. 8 shows a longitudinal section of a setting tool according to the invention with piston, two-part deformation funnel and mounting plate,
  • FIG. 9a With setting tool according to the invention (FIG. 9b) and a piston (FIG. 9d) insertable therein, during insertion of the piston into the setting tool with the aid of the deformation funnel, FIG.
  • FIG. 1 shows the setting tool 1 according to the invention, which can be used in the method according to the invention.
  • the setting tool 1 comprises an insertion section 2 with an outer contour 3, wherein within the insertion section 2, a piston receptacle 4 is provided which has an opening 5 for insertion and ejection of a piston 6.
  • the piston seat 4 has an inner contour 7, which is adapted to the outer contour 8 of the piston 6.
  • the wall thickness of the piston seat 4 is in the present preferred embodiment 0.15 mm, the piston 6 here has an outer diameter of 18.5 mm and an axial extent of 9 mm.
  • the outside diameter of the piston, including the sealing lips, is 19.8 mm.
  • the inner diameter of the piston seat 4 is in this case smaller than the outer diameter of the sealing lips of the piston 6, by 1, 1 mm.
  • the axial length of the piston seat 4 is 9 mm.
  • washers may be used. If a forward sealing lip of the seal of the piston 6 (see FIG. 3) is later tilted in the container opposite the dispensing direction, ie to the rear, the piston is pressed into the piston receptacle 4 far enough so that only the rear sealing lip is compressed within the piston receptacle 4 by a tilt forward on the inner diameter of the piston seat 4, the front sealing lip remains outside of the piston seat 4 and is initially not deformed. If both sealing lips are laterally tilted forward in the container, the piston 6 is pressed correspondingly deeper into the piston receptacle 4, so that both sealing lips within the piston receptacle 4 are compressed by tilting to the front.
  • sealing lips which are located in the Kolbenauf- acceptance, not changed. Sealing lips, which are located in front of the piston housing 4 and therefore are not compressed, are compressed by the container and inevitably tilted backwards.
  • the sealing lips previously in the piston seat 4 were heavily compressed, radially up to the container inner wall. This is done by reducing the pivoting of the sealing lip forward. For a radially perpendicular protruding of the sealing lips or even a folding over the space within the container is not enough.
  • the piston seat 4 On the opposite side of the opening 5, the piston seat 4 has a stop 10 which limits the piston seat 4 and prevents any further insertion of the piston 6.
  • the piston 6 can be completely or only partially received in the piston receiving 4.
  • the stop 10 is designed here circumferentially along the inner contour 7, but may also have other shapes, for example. In the form of a secant inserted web. In the illustrated case, the stop 10 is formed by the wall thickness of the insertion section 2 increasing to 3.5 mm in the region adjoining the piston receptacle 4.
  • the setting tool 1 preferably has a vent opening 11, which is formed along the insertion section 2, so that air outside the setting tool 1 can leave the container and be vented.
  • the vent opening 11 is formed as, for example, circumferential, intermediate space between the inner contour of the container (not shown) and the outer contour 3 of the insertion section 2.
  • the vent opening 11 can also be designed as an axially extending recess provided on the outer contour 3 along the insertion section 2, so that the air can escape from the container along the setting tool 1.
  • the setting tool preferably has a step 12 provided on the insertion section 2, which can be adapted such that it is placed on a preferably provided deformation funnel (not shown) can be.
  • the step 12 in conjunction with a corresponding bearing surface of a deformation funnel can provide an increased mechanical stability for the insertion of the piston 6 into the setting tool 1.
  • a device for generating an axial relative movement between the insertion section 2 and the piston 6 is provided according to the invention.
  • This is in the simplest case of a tool for manual handling an ejector plunger 13 which can be inserted into a recess 14 within the insertion section 2.
  • the ejector ram 13 in the present example has a diameter of 12 mm and is dimensioned from its axial length so that it can eject the piston 6 from the piston seat 4 through the insertion section 2.
  • handle bars 15 are provided both on the ejector plunger 13 and on the insertion section 2. Therefore, the setting tool 1 is so constructed that, by squeezing the holding handles 15, the ejector plunger 13 fixes the plunger 6 axially within the container while the inserting portion 2 inserted in the container is pulled out of the container.
  • FIG. 1 For a better understanding of the construction of the setting tool 1, the components shown in FIG. 1 are shown again in an exploded view in FIG. 2, for which reason reference is made to the above description of FIG.
  • FIG. 3 shows a deformation funnel 16 in a longitudinal section and a piston 6 which can be inserted therein.
  • the piston 6 has on its outer circumference a circumferential seal 17, which preferably comprises at least two deformable sealing lips 18 and two support rings 19.
  • the support rings 19 simplify and stabilize the centering of the piston 6 in the setting tool 1 and within the container.
  • the deformation funnel 16 comprises an opening 20 which has a conical section 21 whose largest inner diameter is preferably 22 mm and whose smallest inner diameter is preferably 18.7 mm.
  • a piston 6 which can be inserted into the opening 20 and its seal 17, in particular the deformable sealing lips 18, are elastically or viscoelastically uniformly deformed, whereby damage to the seal 17 is avoided.
  • the conical section 21 of the opening 20 is followed by a static section 22 with a constant inner diameter.
  • the inner diameter of this section 22 of the deformation funnel 16 is preferably dimensioned so that it is smaller than or equal to the inner diameter of the inner contour 7 of the piston seat 4 in FIG.
  • the deformation funnel 16 has a step 23 whose radial width corresponds to the wall thickness 9 of the piston seat 4.
  • the step 23 is constructed so that the step 23 connects directly to the section 22.
  • the inner diameter of the deformation funnel 16 can be widened by the radial width of the step 23, so that the piston seat 4 can be inserted into a receiving region 24 of the deformation funnel 16 until it reaches the step 23. Due to the coordination of the radial width of the step 23 to the wall thickness 9 of the piston seat 4, the piston 6 can be transferred from the deformation funnel 16 into the piston seat 4, without leading to steps or edges in the jointly formed inner contour of the deformation funnel 16 and the piston seat 4 comes. This in turn protects the seal 17 of the piston 6 from damage.
  • the deformation funnel 16 can be supported on the step 12 of the setting tool 1.
  • FIG. 4 shows a setting tool for the manual operation according to FIG. 1, with the deformation funnel 16 attached and the piston 6 received therein
  • FIG. 4 shows a setting tool for the manual operation according to FIG. 1, with the deformation funnel 16 attached and the piston 6 received therein
  • FIGS. 5a, 5b and 5c are intended to illustrate the design and possible embodiments of a vent opening 11.
  • the insertion section 2 of the setting tool 1 according to the invention is shown inside a container 25 or when inserted into the container 25.
  • the outer contour 3 of the insertion section 2 is adapted to the inner contour 26 of the container such that the insertion section 2 can be inserted into the container 25.
  • at least one vent opening 11 is formed, which in the simplest case is formed by unevenness or roughness on the inner contour 26 of the container 25 and / or the outer contour 3 of the insert.
  • Setting section 2 is formed.
  • FIG. 5 b shows a cross-section A-A from FIG. 5 a in order to clarify the structure of the vent opening 11.
  • this is formed as a circumferential recess or gap between the outer contour 3 of the insertion section 2 and the inner contour 26 of the container 25.
  • the radial width that is to say the distance between the outer contour 3 of the insertion section 2 and the inner contour 26 of the container 25, of a vent opening 11 as small as possible, since this reduces the diameter of the piston. 4 as large as possible can be configured.
  • the mechanical load on the piston 6 or its seal 17 can be kept as low as possible and, at the same time, a good seal between the piston 6 and the container inner contour 26 can be achieved.
  • FIG. 5 c shows a further possibility for designing the vent opening 1 1, in that incisions 27 are made in the outer contour 3 of the insertion section 2. see that form the vent passage 11. By such cuts 27, the venting is simplified. However, since the incisions 27 generally also protrude into the inner contour 7 of the piston receptacle 4, such a variant is associated with increased mechanical loading for the piston 6 or its seal 17, which is why such a design is only used in the case of particularly elastic or viscoelastic pistons 6 or 6 Piston seals 17 should be used. Regularly, it is also sufficient to provide a single incision 27 on the outer contour 3 of the insertion section 2.
  • FIGS. 6a to 6d the structure and operation of a two-part deformation funnel 16 is illustrated by showing a schematic plan view of a corresponding deformation funnel 16.
  • a two-part deformation funnel 16 comprises a first and a second part 16a and 16b, respectively, which are displaceable along the directions indicated by the arrows 28. Furthermore, in the preferred variant shown here, the deformation funnel 16 is modified such that two openings 20 are provided for the simultaneous reception of a respective piston 6 (not shown). As a result, a plurality of pistons 6 can be inserted into a plurality of piston housings 4 of one or more setting tools 1 at the same time, which means a considerable saving of time when piston 6 is inserted into a container. Furthermore, it is not uncommon to provide a plurality of containers in a cartridge arrangement, so that an adapted to the number of containers embodiment of the setting tool 1 and the Verformnungsstrichters 16 is preferred.
  • FIG. 6a shows a deformation funnel 16 with two openings 20 for inserting a piston 6, in which the parts 16a and 16b are joined together.
  • the parts 16a and 16b are displaced away from one another along the direction illustrated by the arrows 28, whereby the radial cross-sectional area of the opening 20 increases.
  • a plurality of setting tools 1 with a corresponding piston seat 4, or a setting tool 1 with a plurality of piston seats 4, can be inserted into each enlarged opening 20, which is illustrated in FIG. 6c.
  • first part 16a and the second part 16b are pushed towards each other and joined together, so that the respective piston receivers 4 are enclosed by the openings 20, which is shown in FIG. 6d.
  • placement of the deformation funnel 16 on the setting tool 1 is facilitated and can be automated more easily.
  • the parts 16a and 16b are formed separately from each other.
  • An above-described two-part Verformungstrich- ter 16 also allows a simpler automation of the insertion of a piston 6 in a setting tool. 1
  • a further development of the method according to the invention comprises the use of a disc-shaped mounting plate 29 shown in FIG. 7.
  • the mounting plate 29 has a plurality of bores 30 for accommodating in each case a piston 6.
  • a two-part deformation funnel 16 with the parts 16a and 16b is provided on the mounting plate 29, as shown in FIG Figures 6a to 6d has been explained above.
  • the mounting plate 29 is also a receptacle 31 for a cartridge assembly provided with two juxtaposed containers.
  • the holes 30 and the Verformungstrich- ter 16 are therefore arranged in the axial direction of the mounting plate 29 at different positions or heights.
  • the holes 30, the receptacle 31 and the two-part Verformungstrich- ter 16 are preferably arranged on the mounting plate 29, that for the respective piston 6 received therein a threefold rotation axis with respect to the center of the mounting plate 29 results.
  • pistons 6 received in the bores 30 are transferred by rotation of the mounting plate 29 along the direction of rotation shown by the arrows 32 to the position corresponding to the openings 20 of the deformation funnel 16.
  • pistons 6 received in the bores 30 can be positioned below the openings 20 of the deformation funnel 16 by rotation of the mounting plate 29, so that the pistons 6 can subsequently be transferred into the deformation funnel 16. From the deformation funnel 16, the pistons 6 can be transferred into at least one setting tool 1 (not shown).
  • the mounting plate 29 continues to be rotated in the same direction, the containers of a cartridge arrangement (not shown) accommodated in the receptacle 31 are placed below the at least one setting tool 1 and the pistons 6 can be inserted into the containers of the cartridge arrangement without air become.
  • the exact operation of the mounting plate 29 when inserting a piston in the setting tool according to the invention will be explained in conjunction with Figure 8 in detail.
  • FIG. 8 shows a schematic longitudinal section of a setting tool 1 according to the invention in conjunction with a two-part deformation bar 16 and a mounting plate 29, each as described above, during insertion of a piston 6 into the setting tool 1.
  • a piston 6 this is first placed in the bore 30 of the mounting plate 29 and held there.
  • the bore 30 is dimensioned so that the piston 6 with its outer contour 8 is completely absorbed, without any deformation of the seal of the piston 6 occurring.
  • the piston is inserted from above into the mounting plate 29 in the bore 30 and a step 33 prevents a gravitational Fieraus fallen the piston 6 from the bore 30th
  • the mounting plate 29 rotates by 120 ° and comes to a stop below the Verformungschpurers 16.
  • the parts 16a and 16b of the deformation funnel 16 open so that the opening 20 is enlarged.
  • the setting tool 1 can be inserted into the deformation funnel 16, this closed by joining the parts 16 a and 16 b and the piston 6 are first transferred into the deformation funnel 16 and then into the piston seat 4 of the Setzwerk- 1 by, for example Plunger 34 pushes the piston 6 out of the opening 20 of the deformation funnel 16 out into the piston receptacle 4.
  • the position of the step 12 of the setting tool 1 can be matched to the position of the abutment 35 of the deformation funnel 16 in such a way that the setting tool 1 can be supported on the deformation funnel 16, whereby the mechanical stability is increased.
  • the mounting plate 29 is further rotated and the receptacle 31 with recorded therein Cartridge assembly comes below the setting tool 1 to a stop.
  • the setting tool 1 is inserted into the container 25 of the cartridge assembly and advanced to a material filled in the container 25.
  • a pressure sensor (not shown) detects an increase in the force required for advancing as soon as the setting tool 1 contacts the material . Since at the same time the air in the container 25 is removed past the setting tool 1 from the container 25, the piston 6 can be placed practically free of air on the material.
  • the ejector ram 13 is moved onto the piston 6 and the setting tool 1 is removed from the container 25.
  • the seal 17 widens radially and seals against the container inner contour 26. The piston 6 is thus placed virtually free of air on the material.
  • FIGS. 9a to 9d and 10a to 10d show schematic longitudinal sections through a two-part deformation funnel 16 with the parts 16a and 16b, a setting tool 1 according to the invention, a piston 6 and a container 25.
  • the deformation funnel 16 is in an open position, in which the parts 16 a and 16 b are positioned at a distance from one another and thus suitable for receiving the setting tool 1.
  • FIG. 9b In a second method step (FIG. 9b), the setting tool 1 is inserted into the opened deformation funnel 16 and the deformation funnel 16 closed by the parts 16a and 16b are moved towards each other until they are positively against each other ( Figure 9c). As a result, the deformation funnel 16 is attached to the setting tool 1 and the setting tool 1 is received by the deformation funnel 16. This sequence is also illustrated by FIGS. 6a to 6d.
  • a third method step the piston 6 is pushed through the deformation funnel 16 into the setting tool 1, or its piston receptacle 4, as shown in FIG. 9d.
  • the length of the piston receptacle 4 is dimensioned such that the sealing lip 18 adjoining the front wall remains undeformed, since this protrudes beyond the piston receptacle 4 of the setting tool 1, as best seen in FIG. 10b.
  • the two-part deformation funnel 16 is removed from setting tool 1 by displacing the parts 16a and 16b away from each other, which is illustrated in FIG. 10a.
  • the setting tool 1 is inserted into a container 25 (FIG. 10b).
  • the undeformed sealing lip 18 is deformed in the direction of the rear wall in the discharge direction, which can be seen in FIGS. 10c and 10d.
  • FIG. 10d shows the piston 6 placed in the container 25 after the setting tool 1 has been pulled out.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einsetzen eines Kolbens (6) in einen Behälter (25), insbesondere einen Behälter (25) einer Austragskartusche. Zunächst findet das Einsetzen eines Kolbens (6), der an seinem Außenumfang mit wenigstens einer elastisch verformbaren Dichtung (17) versehen ist, in ein Setzwerkzeug (1)statt, wobei die wenigstens eine Dichtung (17) des Kolbens (6) im Setzwerkzeug (1) elastisch radial nach innen verformt ist. Ferner wird das Setzwerkzeug (1) mit dem darin aufgenommenen Kolben (6) in den Behälter (25) eingeführt, wobei Luft aus dem Behälter durch wenigstens eine Entlüftungsöffnung (11) entweichen kann, und schließlich wird Kolben (6) innerhalb des Behälters (25) aus dem Setzwerkzeug (1)ausgeworfen, so dass sich die wenigstens eine Dichtung (17) des Kolbens (6) zur Anlage an die Innenseite (26) des Behälters (25) elastisch radial aufweiten kann.

Description

Verfahren und Setzwerkzeug zum Einsetzen eines
Kolbens in einen Behälter
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einsetzen eines Kolbens in einen Behälter, insbesondere einen Behälter einer Austragskartusche, sowie ein dafür geeignetes Setzwerkzeug.
Zur Lagerung und zum Transport von Materialien oder Stoffgemischen, bspw. für Dentalmaterialien, Kleb- und Baustoffe, werden häufig Behälter und Kartu- schen eingesetzt, in welchen die Materialien eingefüllt und durch einen Kolben verschlossen aufbewahrt werden. Derartige Kartuschen können auch zum Aus- tragen der Materialien verwendet werden. Dazu wird der Kolben in dem Behälter bzw. der Kartusche in Austragsrichtung verschoben und das Material tritt aus einem dem Kolben gegenüberliegenden Auslass aus und kann direkt verwendet (Einkomponentensystem) oder mit einer zweiten Komponente aus einem zwei- ten Behälter (Zweikomponentensystem) vermischt werden.
Da viele Materialien dazu neigen, mit der nach dem Befüllen der Kartusche und dem Einsetzen des Kolbens in der Kartusche verbleibenden Luft zu reagieren, ist man bestrebt, die Luft möglichst vollständig aus dem Behälter entweichen zu lassen. Etwaige in dem Behälter verbleibende Luft zwischen dem Kolben und dem in der Kartusche befindlichen Material wird auch deshalb als nachteilig empfunden, weil die Luft ein kompressibles Polster bildet, das die Genauigkeit der Dosierung beim Austragen des Materials aus der Kartusche verschlechtert.
Die verwendeten Kolben müssen in dem Behälter beweglich aufgenommen sein und die im Behälter befindlichen Materialien dicht von der Umgebung abschlie- ßen. Beispielsweise werden Kolben eingesetzt, die elastische oder viskoelasti- sche Elemente aufweisen, die zur Abdichtung vorgespannte Elemente aufwei- sen, wobei der Austragsdruck die Vorspannkraft nicht übersteigt, so dass eine Undichtigkeit beim Austragen nicht auftritt. Nachteilhaft ist daran, dass auch beim langsamen Austragen der Komponenten eine hohe Reibung auftritt. Dadurch wird, insbesondere bei manueller Betätigung der Kartusche, die zum Austragen benötigte Kraft so hoch, dass eine genaue Dosierung der ausgetra- genen Menge erschwert wird. Üblicherweise werden daher Dichtlippen und/oder Elastomerringe vorgesehen und derart angebracht, dass in Ruhelage der Kol- ben nur ein geringer Anpressdruck zur Innenwand besteht, aber ein Verschie- ben des Kolbens auf die Komponentenmasse, und ein dadurch entstehender Druck, den Anpressdruck der Dichtung auf die Wand erhöht. Dies wird üblicher weise dadurch erreicht, dass die Dichtung seitlich vom Kolben und in Austrags- richtung wegragt. Solche Kolben werden auch bei sehr hohen Drucken nicht undicht. Typischerweise versagt eine solche Anordnung erst beim starken Auf- blähen oder gar Platzen des Behälters der Kartusche.
Für ein im Wesentlichen luftfreies Einsetzen der luftundurchlässigen Kolben und damit verbundenem Abfüllen der Masse gibt es mehrere Möglichkeiten.
Beispielsweise kann zuerst der Kolben in den Behälter eingeführt werden und bis zum Auslass vorgeschoben werden. Anschließend wird das Material durch den Auslass eingepresst und schiebt dabei den Kolben von diesem weg. Bei diesem Verfahren wird typischerweise das Einsetzen des Kolbens und die Abfül- lung des Materials im Vakuum vorgenommen, da sonst die vor dem Kolben befindliche Luft zwischen Material und Kolben eingeschlossen wird. Bei Kartu- schen, deren Auslass zugeschmolzen wird und welche erst vom Anwender geöffnet werden, ist eine Abfüllung der Masse durch den Auslass naturgemäß nicht möglich, sodass das beschriebene Verfahren zur Abfüllung der Masse für solche Kartuschen ausscheidet.
In einem weiteren Verfahren wird zunächst das Material in den Behälter einge- füllt und anschließend der Luftraum im Zylinder und der Raum dahinter zu dem bereitgestellten Kolben evakuiert. Danach wird der Kolben bis zum Material vorgeschoben. Sobald der Kolben das hintere Ende des Behälters erreicht, dichtet er ab. Dabei wird allerdings bei weniger gutem Vakuum Luft zwischen Material und Kolben im Behälter verdichtet und verbleibt in der Kartusche. Die Luft lässt sich dabei nur dann auf ein akzeptables Minimum reduzieren, wenn das Material den Behälter so vollständig ausfüllt, dass der Kolben unmittelbar das Material berührt. Schwankungen in der Füllhöhe können jedoch dazu füh- ren, dass Masse auf die Rückseite des Kolbens gerät und die Kartusche ver- schmutzt.
Alternativ wird in technisch aufwendiger Weise das Vakuum derart verbessert, dass die verdichtete Luft vernachlässigt werden kann. Ein hohes Vakuum kann aber zu Ausgasungen von Inhaltsstoffen des Füllguts und damit zu Blasenbil- dung in den Materialien führen, sodass das Einsetzen des Kolbens einen Unter- druck im Behälter erzeugt, was ein Eindiffundieren von Umgebungsluft während der Lagerung begünstigt und damit die Lagerstabilität verschlechtert. Außerdem kann das beschriebene Ausgasen die Materialien destabilisieren, indem bei spielsweise Sauerstoff entfernt wird, der insbesondere in polymerisierbaren Komponenten die Lagerstabilität erhöht. Jedenfalls sind ein Einsetzen des Kol- bens und ein Abfüllen der Materialien im Vakuum meist mit einer hohen Belas- tung für die Materialien verbunden. Ferner ist das Arbeiten im Vakuum technisch aufwendig und zeitintensiv und erhöht dadurch die Produktionskosten deutlich.
Aufgrund der beschriebenen Problematik und der einfachen Umsetzbarkeit wird daher oftmals ohne Vakuum gearbeitet. Dazu wird das Material zunächst in den Behälter eingefüllt. Um den Kolben von der dem Auslass abgewandten Seite in den Behälter einzuschieben, ist es notwendig, die Luft im Behälter entweichen zu lassen, da diese andernfalls eingeschlossen wird, was es ja zu vermeiden gilt. Dazu können Kolben eingesetzt werden, deren Dichtungen unter Druck undicht werden und daher die Luft beim Einschieben entweichen lassen. Diese Kolben können selbstverständlich unter erhöhtem Austragsdruck keine ausrei- chende Abdichtung bereitstellen und sind für längere Lagerzeiten und luftemp- findliche Materialien ungeeignet. Aufgrund der geringen Kosten werden solche Kolben dennoch bei sehr günstigen Masseprodukten wie Einkomponenten- Fugenmassen und Montageklebern durchaus verwendet.
Als Alternative dazu kann eine Entlüftungsöffnung im Kolben selbst vorgesehen sein. Ein solcher Kolben mit Entlüftungsöffnung ist beispielsweise in der WO 2012/055921 A1 offenbart. Solche Kolben sind zwar ausreichend dicht und erlauben eine praktisch vollständige Entlüftung, allerdings ist deren Aufbau durchaus komplex, sodass relativ hohe Fertigungskosten anfallen.
Eine weitere gängige Lösung zum Entweichen der Luft beim Einsetzen des Kolbens besteht darin, einen Draht oder ein dünnes Rohr zwischen Dichtung des Kolbens und der Innenwand des Behälters einzuklemmen. Durch die so herbeigeführte Undichtigkeit kann die Luft während des Vorschiebens des Kol- bens zum Material allerdings nur punktuell entweichen. Wenn Füllmaterial diese Stelle erreicht, ist eine weitere Entlüftung nicht mehr möglich. In den meisten Fällen wird also Luft Zurückbleiben.
Nach dem Entlüften wird der Draht oder das Rohr herausgezogen. Allerdings wird dabei die Dichtung derart beansprucht, dass keine ausreichende Abdich- tung nach Herausziehen des Drahtes oder des Rohrs erreicht wird. Kolben, die auf diese Weise eingesetzt werden, werden daher mit zusätzlichen Dichtungen, beispielsweise einem Gummiring, versehen, der jedoch relativ teuer ist und eine hohe Reibung erzeugt, was das Austragen der Materialien durch den Anwender erschwert. Ferner hinterlässt der Draht oder das Rohr oftmals Beschädigungen an der Behälterinnenwand, die zu einer Undichtigkeit und daher geringerer Lagerstabilität führen. DE 10 2011 100 976 A1 beschreibt einen Verschluss- und Ausdrückkolben mit einer Kolbenplatte, einer Schürze, einer nach vorne weisenden Dichtlippe, meh- reren nach hinten weisenden Dichtlippen und einem Setzring. Ferner wird ein Setzwerkzeug beschrieben, welches einen Axialschub auf den Setzring über- trägt.
DE 200 07 810 U1 offenbart einen Aufnehmer mit einem Aufnahmeblock, Halte- rungen und Entlüftungszungen. Auf den Aufnahmeblock kann ein Kolben mit einer Dichtlippe aufgesetzt werden und zusammen mit dem Aufnehmer in eine Kartusche eingesetzt werden. Der Kolben kann ohne ein Luftpolster auf den Kartuscheninhalt aufgesetzt werden, da Luft zwischen den Entlüftungszungen und der Innenseite der Kartusche entweicht. Die Entlüftungszungen sind aus einem biegsamen Material gefertigt, sodass diese nach außen verbogen werden können, um den Kolben einzusetzen. Dies führt, insbesondere bei geringen Kolbendurchmessern, zu einer verminderten Stabilität und Handhabbarkeit des Setzwerkzeugs beim Einsetzen des Kolbens in die Kartusche, sodass eine Beschädigung der Kartusche beim Einsetzen nicht ausgeschlossen ist.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und ein Setz- werkzeug zum luftfreien Einsetzen eines Kolbens bereitzustellen, die ein Ent- weichen der Luft beim Einsetzen erlauben und ferner eine Beschädigung am Behälter und/oder dem Kolben verhindern.
Diese Aufgabe wird mit einem erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 1 und einem erfindungsgemäßen Setzwerkzeug nach Anspruch 12 gelöst und ist für alle bekannten Kolben anwendbar.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Einsetzen eines Kolbens in einen Behäl- ter, insbesondere einen Behälter einer Austragskartusche, umfasst ein Einset- zen eines Kolbens, der an seinem Außenumfang mit wenigstens einer, insbe- sondere elastisch oder viskoelastisch, verformbaren Dichtung versehen ist, in ein Setzwerkzeug, insbesondere wie weiter unten beschrieben. Im Setzwerk- zeug ist die wenigstens eine Dichtung des Kolbens, insbesondere elastisch oder viskoelastisch, nach innen verformt, wodurch insbesondere der radiale Durch- messer der Dichtung bzw. des Kolbens verringert wird. Mit anderen Worten ist die von der zumindest bereichsweise durch die, insbesondere elastisch oder viskoelastisch, verformbare Dichtung definierte Außenkontur des Kolbens radial gesehen verkleinert. Das Setzwerkzeug wird mit dem darin aufgenommenen Kolben in den Behälter eingeführt, wobei Luft aus dem Behälter durch wenigs- tens eine Entlüftungsöffnung entweicht oder entweichen kann. Schließlich wird der Kolben innerhalb des Behälters aus dem Setzwerkzeug ausgeworfen, so dass sich die wenigstens eine Dichtung des Kolbens zur Anlage an die Innen- seite des Behälters, insbesondere elastisch oder viskoelastisch, radial aufweiten kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt ein luftfreies Einsetzen des Kolbens, so dass die oben beschriebenen Nachteile nicht auftreten. Dabei ist das erfin- dungsgemäße Verfahren für die Kolben so schonend, dass keinerlei Verletzung oder dauerhafte Verformung der Dichtung auftritt und daher auch ein hohe Lagerstabilität der abgefüllten Materialien und eine gute Abdichtung gegenüber der Umgebung erreicht wird. Insbesondere wird der Kolben an keiner Stelle ungleichmäßig verformt. Ebenso wird der Behälter, in den der Kolben eingesetzt wird, an keiner Stelle beschädigt oder ungleichmäßig belastet, so dass sich keine Undichtigkeiten ergeben. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es ferner einfacher gefertigte Kolben, bspw. ohne zusätzlichen Elastomerring, zu verwenden, ohne dass es zu einer Beeinträchtigung der Abdichtung kommt. Entsprechend kann bei der Fertigung und dem Einsetzen der Kolben eine er- heblich Kosten- und Montagezeitreduktion erreicht werden, wodurch die Produk- tionskosten gesenkt werden. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist es, dass der Kolben erst dann im Behäl- ter ausgeworfen und platziert wird, wenn die Luft bereits durch die wenigstens eine Entlüftungsöffnung entfernt wurde. Daher ist es nicht notwendig, die Luft am platzierten Kolben vorbei zu führen. Daher können die Dichtung des Kolbens und der Kolben selbst ausschließlich die ihnen zugedachte Funktion erfüllen, bei welcher die Abdichtung und gerade nicht das Entlüften im Vordergrund steht. Das erst in der gewünschten Position innerhalb des Behälters stattfindende Aufweiten der Dichtung, dichtet den Innenbereich des Behälters gegenüber der Umgebung ab. Daher ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Dichtung des Kolbens im Setzwerkzeug, insbesondere elastisch oder viskoelastisch, radial nach innen verformt ist, was insbesondere durch Einschieben des Kol- bens in das Setzwerkzeug erreicht werden kann.
Ein im Verfahren bevorzugter Kolben weist einen, insbesondere zylindrischen Grundkörper auf, der eine in Ausbringrichtung vordere Wand und eine der vor- deren Wand gegenüberliegende, in Ausbringrichtung, rückseitige Wand um- fasst. Sowohl die vordere als auch die rückseitige Wand können Vertiefungen und Erhöhungen enthalten. Die Ausbringrichtung ist im Sinne der Anmeldung diejenige Richtung, in welcher im Behälter befindliches Material aus diesem ausgebracht werden kann, wozu der Kolben in die Ausbringrichtung verschoben wird. Bevorzugt wird der Kolben im erfindungsgemäßen Verfahren so in einen Behälter eingebracht, dass die vordere Wand in Ausbringrichtung und die rück- seitige Wand entgegen der Ausbringrichtung angeordnet sind. Für Kolben, die insoweit eine interne Spiegelebene aufweisen und deren vordere Wand sich daher nicht von der rückseitigen Wand unterscheidet, ist die Richtung, in wel- cher der Kolben in den Behälter eingesetzt wird, unerheblich.
Es ist bevorzugt, wenn die Dichtung des Kolbens eine in Ausbringrichtung vor- dere Dichtlippe und eine in Ausbringrichtung hintere Dichtlippe umfasst, wobei die Dichtlippen in radialer Richtung von der Seitenwand abstehen. Besonders bevorzugt sind die wenigstens zwei Dichtlippen aus der im unbelasteten Zu stand, insbesondere wenn der Kolben nicht in einem Behälter montiert ist, radial von der Seitenwand wegstehenden Ausrichtung, insbesondere elastisch oder viskoelastisch, in Richtung der vorderen Wand verschwenkbar, wobei die vorde- re Dichtlippe aus der zur vorderen Wand verschwenden Stellung, insbesondere elastisch oder viskoelastisch, in Richtung der rückseitigen Wand verschwenkbar ist. Dabei ist bevorzugt, wenn die verschwende Stellung erreicht ist, wenn der Kolben in einem Behälter montiert ist.
Als Alternative dazu ist es möglich, lediglich eine Dichtlippe vorzusehen, welche in radialer Richtung von der Seitenwand absteht und aus diesem unbelasteten Zustand, insbesondere in welchem der Kolben nicht im Behälter montiert ist, insbesondere elastisch oder viskoelastisch, in Richtung der vorderen Wand verschwenkbar ist.
Luftfrei im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist jedes Einsetzen eines Kolbens in einen Behälter, bei dem das Volumen der Luft im durch den Kolben abge- schlossenen Behälterinnenraum unterhalb von 2%, bevorzugt 1 %, besonders bevorzugt 0,5% und ganz besonders bevorzugt 0,2% des Volumens des abge- schlossenen Behälterinnenraums beträgt. Dies entspricht einem vollständigen Entweichen der Luft. Der Behälterinnenraum erstreckt sich dabei von der vorde- ren, in Ausbringrichtung gerichteten Wand des Kolbens zum Auslass des Behäl- ters.
Die Entlüftungsöffnung wird im einfachsten Fall durch einen umlaufenden Spalt zwischen Setzwerkzeug und Behälter gebildet, was dadurch erreicht wird, dass die Außen- bzw. die Innenkontur des Setzwerkzeugs und des Behälters auf einander abgestimmt sind. Für eine zylindrische Grundstruktur von Setzwerk- zeug und Behälter ist daher der Innendurchmesser des Behälters größer oder gleich dem Außendurchmesser des Setzwerkzeugs, sodass das Setzwerkzeug wie oben beschrieben in den Behälter einführbar ist. Da Luft ein sehr niedrigvis- koses Medium ist, reichen bereits fertigungsbedingt auftretende Rauigkeiten und Unebenheiten auf der Oberfläche des Behälters und des Setzwerkzeugs zur Ausbildung einer Entlüftungsöffnung aus, so dass eine Entlüftung in jedem Fall möglich ist. Davon ausgeschlossen sind nur Fälle, in denen ein Einsetzen des Setzwerkzeugs in den Behälter mit einer Aufweitung des Behälters verbun- den ist, da durch die Verformung des Behälters eine Abdichtung zwischen Setzwerkzeug und Behälter erfolgen könnte.
Erfindungsgemäß wird der Kolben mittels eines separaten Verformungstrichters, der auch aus mehreren Teilen bestehen kann (z.B. zwei Backen) in das Setz- werkzeug eingesetzt. Durch den Verformungstrichter wird die wenigstens eine Dichtung des Kolbens, insbesondere elastisch oder viskoelastisch, radial nach innen verformt. Diese Verformung erfolgt beim Einschieben des Kolbens in den Verformungstrichter und wird entsprechend durch eine axiale Kraft auf den Kolben in Einschieberichtung und einer aus der Form des Verformungstrichters resultierenden radialen Kraft erreicht. Der Verformungstrichter erleichtert das Einsetzen des Kolbens in das Setzwerkzeug, was das Verfahren insgesamt beschleunigt und vereinfacht.
Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn der Kolben in einem Zustand, in dem die wenigstens eine Dichtung des Kolbens, insbesondere elastisch oder viskoelastisch, radial nach innen verformt ist, vom Verformungstrichter in das Setzwerkzeug überführt wird. Mit anderen Worten wird die wenigstens eine Dichtung beim Einsetzen des Kolbens in den Verformungstrichter, insbesondere elastisch oder viskoelastisch, radial nach innen verformt und verbleibt auch beim Überführen in das Setzwerkzeug in dieser Position und Verformung. Damit wird eine übermäßige, insbesondere elastische oder viskoelastische, Belastung der Dichtung vermieden. Auch empfindliche Elastomerdichtungen werden somit nicht durch scharfe Kanten, insbesondere am Setzwerkzeug, verletzt. In Weiterführung dieses Gedankens ist es bevorzugt, wenn der Verformungs- trichter nach dem Überführen des Kolbens in das Setzwerkzeug von diesem entfernt wird. Damit wird erreicht, dass der Verformungstrichter die Handhabung und das Einsetzen des Setzwerkzeugs in den Behälter nicht erschweren kann. Dennoch wird der Kolben nach wie vor einfach in den Verformungstrichter ein- gesetzt und in das Setzwerkzeug überführt, so dass die oben beschriebenen Vorteile erhalten bleiben.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ver- fahrens ist die wenigstens eine Dichtung des Kolbens vor dem Einsetzen in das Setzwerkzeug mittels des Verformungstrichters derart, insbesondere elastisch oder viskoelastisch, radial nach innen verformt, dass eine Dichtlippe in eine Richtung umgeklappt wird, die der Einführrichtung des Setzwerkzeugs in den Behälter entspricht. Die derart umgeklappte Dichtlippe ragt in Richtung der Einführrichtung des Setzwerkzeugs von dem Kolben weg und ist damit in Aus- tragsrichtung des Behälters angeordnet. Mit anderen Worten wird die Dichtung so verformt, dass beim Austragen der Anpressdruck der Dichtung an die Behäl- terinnenwand ansteigt. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass die Dichtung des Kolbens nicht im Herstellprozess des Kolbens in eine solche Stellung festgelegt werden muss, sondern beim Einsetzen in das Setz- werkzeug in die entsprechende Position gebracht wird. Dadurch können die verwendeten Kolben günstiger hergestellt werden.
In einer bevorzugten Variante ist der Verformungstrichter mehrteilig, insbeson- dere zweiteilig, ausgeführt, weist also mehrere Teile, bspw. Backen, auf, die zusammengefügt den Verformungstrichter bilden. In einer bevorzugten Ausfüh- rung ist der Verformungstrichter entlang der Öffnung zum Einsetzen eines Kol- bens geteilt, sodass zwei voneinander trennbare Teile erhalten werden. Werden die Teile des Verformungstrichters voneinander entfernt, vergrößert sich der radiale Querschnitt der Öffnung, sodass der Verformungstrichter sehr leicht, insbesondere von der Seite, auf das Setzwerkzeug montiert werden kann. Da- nach wird der Kolben in einem Zug durch den auf dem Setzwerkzeug montierten Verformungstrichter in das Setzwerkzeug geschoben. Dadurch ist es möglich, die vorderste, also die in Ausbringrichtung liegende, oder auch mehrere vordere Dichtlippen der Dichtung des Kolbens unverformt zu belassen, während eine oder auch mehrere hintere Dichtlippen im Setzwerkzeug elastisch nach innen verformt werden, indem der Kolben nur teilweise in das Setzwerkzeug einge- führt und danach der Verformungstrichter seitwärts entfernt wird. Dieses Vorge- hen schont diese Dichtlippen, die dann beim Einsetzen in den Behälter durch den Behälter nach hinten, also entgegen der Ausbringrichtung, verformt werden.
Solche über die Kolbenaufnahme des Setzwerkzeugs ragende Dichtlippen würden beim Abziehen eines einteiligen Verformungstrichters vom Setzwerk- zeug zuerst nach vorne gebogen und danach bei der Montage im Behälter nach hinten. Dadurch würde das Material extrem belastet, was durch einen mehrteili gen Verformungstrichter vermieden werden kann. Außerdem können bei Ver- wendung eines mehrteiligen Verformungstrichters vordere nicht elastische Stützringe mit einem Durchmesser bis zum Innendurchmesser des Behälters möglich, wobei die Stützringe über den kleineren Innendurchmesser der Kol- benaufnahme des Setzwerkzeugs hinausragen.
Vorzugsweise wird zum Auswerfen des Kolbens aus dem Setzwerkzeug inner- halb des Behälters der Kolben in axialer Richtung relativ zum Behälter festge- halten und gleichzeitig das Setzwerkzeug in axialer Richtung aus dem Behälter entfernt. Mit einem Festhalten des Kolbens relativ zum Behälter im Sinne der vorliegenden Anmeldung wird jede Ausführung verstanden, bei der sich die Bewegung des Kolbens relativ zum Behälter auf eine Strecke vom weniger als 10 mm, vorzugsweise weniger als 1 mm, ganz besonders bevorzugt auf weniger als 0,1 mm beschränkt. So kann der Kolben direkt auf dem abgefüllten Material platziert und dort gehalten werden, während das Setzwerkzeug axial abgezogen wird.
In Weiterführung dieses Gedankens ist es bevorzugt, dass der Kolben zum Auswerfen innerhalb des Behälters mittels eines Auswerferstößels in axialer Richtung relativ zum Behälter festgehalten wird. Dadurch kann ein einfach durchzuführender und leicht automatisierbarer Bewegungsablauf erreicht wer- den, bei dem das Setzwerkzeug aus dem Behälter in axialer Richtung entfernt wird und sich daher in axialer Richtung relativ zum Auswerferstößel bewegt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Behälter vor dem Ein- führen des Setzwerkzeugs mit einem, insbesondere flüssigen oder pastösen, Material befüllt, wobei das Setzwerkzeug so weit in den Behälter eingeführt wird, dass der Kolben das flüssige oder pastöse Material berührt. Dadurch wird das Volumen der Luft zwischen Material und Kolben möglichst gering gehalten und der Kolben punktgenau platziert. Insbesondere ist vorgesehen, dass nach dem vollständigen Entweichen der Luft durch den wenigstens einen Entlüf tungskanal ein weiteres Vorschieben des Kolbens auf das Material dazu führt, dass das Material in die wenigstens eine Entlüftungsöffnung eindringt und die- sen damit verschließt. Das in der wenigstens einen Entlüftungsöffnung befindli- che Material kann nach dem Auswerfen des Kolbens und dem Entfernen des Setzwerkzeugs aus dem Behälter von dem Setzwerkzeug entfernt werden, wodurch das Setzwerkzeug für eine erneutes Einsetzen eines weiteren Kolbens zur Verfügung steht.
In Weiterführung dieses Gedankens ist vorgesehen, dass das Erreichen einer Position des Kolbens in dem Behälter und/oder das Entweichen von Luft aus dem Behälter überwacht wird, und dass das Auswerfen des Kolbens aus dem Setzwerkzeug erst dann erfolgt, wenn das Erreichen einer Position des Kolbens in dem Behälter, in welcher der Kolben das Material berührt, und/oder das voll- ständige Entweichen von Luft aus dem Behälter detektiert wird. Die Überwa- chung der Position kann beispielsweise kontaktlos durch ein in dem Kolben vorgesehenes magnetisierbares Element und Anlegen eines äußeren Magnet- feldes erfolgen oder über ein an sich bekanntes bildgebendes Verfahren mittels elektromagnetischer Strahlung. Eine andere Variante sieht Drucksensoren vor, welche einen Anstieg der zum Vorschieben des Setzwerkzeugs aufgewendeten Kraft detektieren, sobald der Kolben das flüssige oder pastöse Material berührt und dadurch die Position des Kolbens bestimmen. Vorteilhaft ist an dieser Aus- gestaltung, dass das Einsetzen des Kolbens automatisiert erfolgen und über- wacht werden kann, was die Produktionskosten senkt. Es können auch mehrere der oben beschriebenen Varianten kombiniert werden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird das Setzwerkzeug vor dem Auswerfen des Kolbens aus dem Setzwerkzeug relativ zu dem Behälter gedreht und/oder in einer von der axialen Richtung abweichenden Richtung bewegt. Dies erleichtert das Entweichen der Luft, da etwaige Rauigkeiten auf der Oberfläche der Behälterinnenseite als unterstützende Entlüftungsöffnungen ausgenutzt werden können.
Die Erfindung betrifft ferner ein Setzwerkzeug mit den Merkmalen des An- spruchs 12. Ein erfindungsgemäßes Setzwerkzeug zum Einsetzen eines Kol- bens, der eine zumindest bereichsweise durch eine, insbesondere elastisch oder viskoelastisch, verformbare Dichtung definierte Außenkontur aufweist, in einen Behälter, der eine Innenkontur aufweist, insbesondere einen Behälter einer Austragskartusche, umfasst einen in den Behälter einsetzbaren Ein- setzabschnitt mit einer an die Innenkontur des Behälters angepassten Außen- kontur. Mit anderen Worten ist das Setzwerkzeug in den Behälter einsetzbar, da die Außen- bzw. die Innenkontur des Setzwerkzeugs und des Behälters auf einander abgestimmt sind. Dazu ist es regelmäßig ausreichend, wenn für den Behälter und das Setzwerkzeug dieselbe Grundform, beispielsweise zylindrisch, ausgewählt werden und der Außendurchmesser des Setzwerkzeugs kleiner oder gleich dem Innendurchmesser des Behälters ist. Innerhalb des Einsetzab- schnitts ist erfindungsgemäß wenigstens eine einseitig mit einer Öffnung zum Einsetzen und Auswerfen des Kolbens versehene Kolbenaufnahme vorgesehen.
Die Kolbenaufnahme hat eine an die Außenkontur des Kolbens angepasste Innenkontur. Dabei ist es nicht erforderlich, dass die Außenkontur des Kolbens und dessen Außendurchmesser kleiner oder gleich der Innenkontur und dessen Innendurchmesser der Kolbenaufnahme ausgestaltet sind. Vielmehr kann es vorgesehen sein, dass der Kolben unter einer, insbesondere elastischen oder viskoelastischen, Verformung in die Kolbenaufnahme eingesetzt wird und dabei in dieser gestaucht wird. Dies ist insbesondere der Fall, wenn der Kolben eine umlaufende Dichtung aufweist, die im Setzwerkzeug radial nach innen verformt ist, jedoch in einem unverformten Zustand über die Innenkontur des Setzwerk- zeugs hinausragt.
Schließlich weist das Setzwerkzeug eine Einrichtung zum Erzeugen einer axia- len Relativbewegung zwischen dem Einsetzabschnitt und einem in der Kolben- aufnahme aufgenommenen Kolben auf. Dies erlaubt das Auswerfen des Kol- bens innerhalb eines Behälters.
Ein erfindungsgemäßes Setzwerkzeug wird bevorzugt in einem oben beschrie- benen Verfahren zum Einsetzen eines Kolbens verwendet. Bevorzugt betrifft die Erfindung daher auch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Setzwerk- zeugs in einem oben beschriebenen Verfahren zum Einsetzen eines Kolbens in einen Behälter.
Die Einrichtung zum Erzeugen einer axialen Relativbewegung ist im einfachsten Fall ein Aus werferstößel, der durch den Einsetzabschnitt hindurch den Kolben aus der Kolbenaufnahme auswerfen kann. Da der Kolben in einer bevorzugten Variante auf ein im Behälter vorhandenes flüssiges oder pastöses Material aufgesetzt wird, ist es jedoch bevorzugt, wenn der Aus werferstößel den Kolben axial zum Behälter und damit zum Material festhält, während der Einsetzab- schnitt aus dem Behälter herausgezogen wird. Diese Bewegung wird insbeson- dere dadurch erleichtert, dass im Falle einer manuellen Betätigung am Auswer- ferstößel und/oder am Einsetzabschnitt Haltegriffe vorgesehen werden. Im Falle einer automatischen Betätigung können die nötigen Kräfte zum Auswerfer auf eine dem technischen Standard und an sich bekannte Weise übertragen wer- den.
Alternativ dazu kann an dem Einsetzabschnitt selbst eine Einrichtung zum Er- zeugen einer axialen Relativbewegung zwischen dem Einsetzabschnitt und dem Kolben vorgesehen werden. Beispielsweise ist es möglich, den Einsetzabschnitt und/oder die Wände der Kolbenaufnahme in axialer Richtung entgegen der Einsetzrichtung des Setzwerkzeugs in den Behälter weggleiten zu lassen, und eine Mitbewegung des Kolbens durch einen Anschlag am Setzwerkzeug oder ähnliches zu verhindern.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Kolbenaufnahme des Setzwerk- zeugs eine Wandstärke von 0,02 mm bis 0,5 mm, bevorzugt 0,05 mm bis 0,25 mm, insbesondere 0,15 mm ± 0,05 mm, auf. Insbesondere ist die Wand- stärke in Abhängigkeit des Materials zu wählen, das für die Herstellung des Setzwerkzeugs verwendet wird. Bei einem Material mit hoher Steifigkeit, bei spielsweise Stahl, Aluminium, Titan und/oder faserverstärkten Verbundstoffen, können geringere Wandstärken erreicht werden, ohne dass es zu einer Verfor- mung des Setzwerkzeugs bei der Verwendung in einem oben beschriebenen Verfahren kommt. Gleichzeitig ist bei geringen Wandstärken, insbesondere im Bereich 0,05 mm bis 0,25 mm, von Vorteil, dass der Kolben bzw. dessen Dich- tung nicht unnötig stark beim Einsetzen in das Setzwerkzeug bzw. innerhalb desselben verformt wird. Alternativ oder in Ergänzung dazu ist es bevorzugt, wenn die Wandstärke relativ zum Innen- und Außendurchmesser der Kolbenaufnahme ausgewählt wird. Dadurch kann der Tatsache Rechnung getragen werden, dass größere Setz- werkzeuge regelmäßig höhere Wandstärken benötigen, um die für die Anwen- dung der Setzwerkzeuge erforderliche Stabilität bereitzustellen. Insbesondere ist es daher bevorzugt, wenn das Verhältnis des Innendurchmessers zum Au- ßendurchmesser der Kolbenaufnahme 95% bis 99,9%, vorzugsweise 97% bis 99,5%, besonders bevorzugt 99% ± 0,5%, beträgt. Innerhalb dieser Verhältnisse wird ein ausgewogenes Verhältnis zwischen möglichst geringer Wandstärke und möglichst hoher Steifigkeit des Setzwerkzeugs erhalten.
Es ist weiterhin bevorzugt, dass die Kolbenaufnahme auf der der Öffnung ge- genüberliegenden Seite in axialer Richtung durch einen Anschlag begrenzt wird. Dieser Anschlag verhindert ein Einsetzen des Kolbens in das Setzwerkzeug über die Kolbenaufnahme hinaus. Daher ist es besonders bevorzugt, wenn die axiale Länge der durch den Anschlag begrenzten Kolbenaufnahme an die axiale Ausdehnung des Kolbens angepasst ist, so dass der Kolben nicht weiter als notwendig in das Setzwerkzeug hineinragt. Das Setzwerkzeug kann so kompak- ter ausgestaltet werden.
Es ist Alternativ möglich die Kolbenaufnahme in axialer Richtung kürzer als die axiale Ausdehnung des Kolbens auszugestalten. Dabei kann der Kolben nicht vollständig von der Kolbenaufnahme aufgenommen werden, sodass eine in Ausbringrichtung vordere Dichtlippe der Dichtung des Kolbens nicht im Setz- werkzeug verformt wird, während eine in Ausbringrichtung hintere Dichtlippe in der Kolbenaufnahme des Setzwerkzeugs verformt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Setzwerkzeugs, ist die Außenkontur des Einsetzabschnitts derart an die Innenkontur des Behälters angepasst, dass zwischen der Außenkontur des Einsetzabschnitts und der Innenkontur des Behälters eine Entlüftungsöffnung ausgebildet ist. Diese Ausgestaltung ist die einfachste Variante für eine Entlüftungsöffnung, welcher auf diese Weise um den Einsetzabschnitt umlaufend ausgestaltet ist. Da durch die Entlüftungsöff- nung lediglich niedrigviskose Luft geleitet werden soll, ist es in der Regel aus- reichend, wenn das Setzwerkzeug so in den Behälter einsetzbar ist, dass der Innendurchmesser des Behälters größer oder gleich dem Außendurchmesser des Einsetzabschnitts des Setzwerkzeugs ist. In diesem Fall wird die wenigs- tens eine Entlüftungsöffnung durch Rauigkeiten und Unebenheiten auf der Innenkontur des Behälters und/oder der Außenkontur des Setzwerkzeugs gebil det.
Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß ausreichend, dass der Einsetzab- schnitt in den Behälter einsetzbar ist, wodurch bereits zumindest eine Entlüf- tungsöffnung ausgebildet wird. Weitere, allerdings konstruktionsbedingt auf- wendigere Varianten, können Vertiefungen auf der Außenkontur des Einsetzab- schnitts vorsehen, die sich in axialer Richtung entlang des Einsetzabschnitts erstrecken und die Luft aus dem Behälter führen. Es ist in diesem Zusammen- hang ferner bevorzugt, wenn das Setzwerkzeug beim Einsetzen des Einsetzab- schnitts in den Behälter keine Aufweitung desselben erzeugt, da dies zu einer Verformung der Innenkontur des Behälters und/oder der Außenkontur des Ein- setzabschnitts führen kann, sodass eine Abdichtung zwischen Behälter und Einsetzabschnitt resultiert und eine Entlüftung durch die wenigstens eine Entlüf- tungsöffnung erschwert wird.
In einer weiteren bevorzugten Variante weist das Setzwerkzeug zusätzlich einen relativ zu dem Einsetzabschnitt bewegbaren Verformungstrichter mit einer ko- nisch zulaufenden Öffnung auf. Dabei ist der Innendurchmesser des Verfor- mungstrichters kleiner oder gleich dem Innendurchmesser der Innenkontur der Kolbenaufnahme. Durch die konisch zulaufende Öffnung des Verformungstrich- ters wird ein Einschieben des Kolbens in den Verformungstrichter erleichtert. Ferner wird sichergestellt, dass die Verformung der Dichtung des Kolbens gleichmäßig über den gesamten Umfang erfolgt. Durch diese Abstimmung des Innendurchmessers des Verformungstrichters, insbesondere des kleinsten Innendurchmessers des Verformungstrichters, an den Innendurchmesser der Kolbenaufnahme, wird sichergestellt, dass der Kolben einfach vom Verfor- mungstrichter in die Kolbenaufnahme überführt werden kann. Ferner wird eine Beschädigung der Dichtung des Kolbens beim Übergang vom Verformungstrich- ter in die Kolbenaufnahme vermieden.
In Weiterentwicklung des Verformungstrichters ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Verformungstrichter einen Anschlag aufweist, der sich hinter der Kol- benaufnahme, insbesondere an dem dickwandigen Teil, des Setzwerkzeuges abstützt. Dadurch kann vermieden werden, dass hohe axiale Kräfte beim Durchschieben des Kolbens auf den dünnwandigen und daher messerartig scharfen vorderen Rand der Kolbenaufnahme übertragen werden. Dies erhöht die Standfestigkeit des Setzwerkzeugs erheblich. Vorzugsweise entspricht die radiale Breite des Anschlags der Wandstärke der Kolbenaufnahme. Dadurch kann der Verformungstrichter einfach auf die Kolbenaufnahme aufgesetzt und axial in einer Richtung gehalten werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen schematisch:
Fig. 1 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Setzwerk- zeugs und eines darin einsetzbaren Kolbens, Fig. 2 eine Explosionszeichnung des in Fig. 1 gezeigten Setzwerk- zeugs,
Fig. 3 einen Längsschnitt eines Verformungstrichters zusammen mit einem Längsschnitt eines darin einsetzbaren Kolbens,
Fig. 4 einen Längsschnitt des Setzwerkzeugs nach Fig. 1 mit ei- nem Verformungstrichter nach Fig. 3 und darin aufgenom- menem Kolben nach Fig. 4.
Fig. 5a einen Längsschnitt eines Behälters mit einem Längsschnitt eines darin einsetzbaren Einsetzabschnitt des Setzwerk- zeugs beim Einsetzen in einen Behälter,
Fig. 5b einen Querschnitt entlang der Achse A-A durch den Behälter und den Einsetzabschnitt des Setzwerkzeugs nach Fig. 5a,
Fig. 5c einen Querschnitt entlang einer Achse A-A wie in Fig. 5b gezeigt, mit einer weiteren Variante zur Ausbildung einer Entlüftungsöffnung,
Fig. 6a eine Draufsicht auf einen zweiteiligen Verformungstrichter in einem zusammengefügten Zustand,
Fig. 6b eine Draufsicht auf einen zweiteiligen Verformungstrichter in einem separierten Zustand,
Fig. 6c eine Draufsicht auf einen zweiteiligen Verformungstrichter nach Fig. 6b mit einem darin aufgenommenen Setzwerk- zeug, Fig. 6d eine Draufsicht auf einen zweiteiligen Verformungstrichter in einem zusammengefügten Zustand mit einem darin aufge- nommenen Setzwerkzeug,
Fig. 7 eine Draufsicht auf eine Montageplatte zum automatisierba- ren Einsetzen mehrerer Kolben in ein erfindungsgemäßes Setzwerkzeug und anschließendes Einsetzen der Kolben in mehrere Behälter einer Kartusche,
Fig. 8 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Setzwerk- zeugs mit Kolben, zweiteiligem Verformungstrichter und Montageplatte,
Fig. 9a bis 9d einen Längsschnitt eines mehrteiligen Verformungstrichters
(Fig. 9a), mit erfindungsgemäßen Setzwerkzeug (Fig. 9b) und einen darin einsetzbaren Kolben (Fig. 9d), beim Einset- zen des Kolbens in das Setzwerkzeug mit Hilfe des Verfor- mungstrichters,
Fig. 10a bis 10d einen Längsschnitt des Systems nach den Figuren 9a bis 9d mit einem Behälter (Fig. 10b), beim Einsetzen des Kolbens in den Behälter.
Figur 1 zeigt das erfindungsgemäße Setzwerkzeug 1 , welches im erfindungs- gemäßen Verfahren verwendet werden kann. Das Setzwerkzeug 1 umfasst einen Einsetzabschnitt 2 mit einer Außenkontur 3, wobei innerhalb des Ein- setzabschnitts 2 eine Kolbenaufnahme 4 vorgesehen ist, welche eine Öffnung 5 zum Einsetzen und Auswerfen eines Kolbens 6 aufweist. Die Kolbenaufnahme 4 hat eine Innenkontur 7, welche an die Außenkontur 8 des Kolbens 6 angepasst ist.
Die Wandstärke der Kolbenaufnahme 4 ist in der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform 0,15 mm, wobei der Kolben 6 hier einen Außendurchmesser von 18,5 mm und eine axiale Ausdehnung von 9 mm aufweist. Der Außen- durchmesser des Kolbens einschließlich der Dichtlippen beträgt hier 19,8 mm. Der Innendurchmesser der Kolbenaufnahme 4 ist in diesem Fall geringer als der Außendurchmesser der Dichtlippen des Kolbens 6, und zwar um 1 ,1 mm. Die axiale Länge der Kolbenaufnahme 4 beträgt 9 mm.
Soll der Kolben 6 nur teilweise in die Kolbenaufnahme 4 eingesetzt werden können hier nicht gezeigte Unterlegscheiben verwendet werden. Soll eine vor- dere Dichtlippe der Dichtung des Kolbens 6 (s. Fig. 3) später im Behälter entge- gen der Ausbringrichtung, also nach hinten, verkippt werden, wird der Kolben so weit in die Kolbenaufnahme 4 gedrückt, dass nur die hintere Dichtlippe inner- halb der Kolbenaufnahme 4 durch eine Verkippung nach vorne auf den Innen- durchmesser der Kolbenaufnahme 4 gestaucht wird, die vordere Dichtlippe bleibt außerhalb der Kolbenaufnahme 4 und wird zunächst nicht verformt. Sollen später im Behälter beide Dichtlippen nach vorne gekippt sein, wird der Kolben 6 entsprechend tiefer in die Kolbenaufnahme 4 gedrückt, so dass beide Dichtlip- pen innerhalb der Kolbenaufnahme 4 durch Verkippen nach vorne gestaucht werden.
Beim Einführen der Kolbenaufnahme 4 mit dem darin befindlichen Kolben 6 in den hier nicht gezeigten Behälter werden Dichtlippen, die sich in der Kolbenauf- nahme befinden, nicht verändert. Dichtlippen, die sich vor der Kolbenaufnah- me 4 befinden und daher nicht gestaucht sind, werden durch den Behälter ge- staucht und dabei zwangsläufig nach hinten gekippt. Beim Herausziehen der Kolbenaufnahme 4 aus dem Behälter weiten sich die Dichtlippen, die vorher in der Kolbenaufnahme 4 stark gestaucht waren, radial bis zur Behälterinnenwand auf. Dies geschieht durch eine Verringerung der Verschwenkung der Dichtlippe nach vorne. Für ein radial lotrechtes Abstehen der Dichtlippen oder gar ein Umklappen reicht der Raum innerhalb des Behälters nicht aus.
Auf der der Öffnung 5 gegenüberliegenden Seite, weist die Kolbenaufnahme 4 einen Anschlag 10 auf, der die Kolbenaufnahme 4 begrenzt und ein darüber hinausgehendes Einschieben des Kolbens 6 verhindert. Je nach Positionierung des Anschlags 10 kann der Kolben 6 vollständig oder nur teilweise in der Kol- benaufnahme 4 aufgenommen werden. Der Anschlag 10 ist hier entlang der Innenkontur 7 umlaufend ausgestaltet, kann aber auch andere Formen, bspw. in Form eines sekantenförmig eingesetzten Steges aufweisen. In dem dargestell- ten Fall wird der Anschlag 10 dadurch gebildet, dass die Wandstärke des Ein- setzabschnitts 2 im sich an die Kolbenaufnahme 4 anschließenden Bereich auf 3,5 mm ansteigt.
Das Setzwerkzeug 1 weist vorzugsweise eine Entlüftungsöffnung 11 auf, die entlang des Einsetzabschnitts 2 ausgebildet ist, so dass Luft außen am Setz- werkzeug 1 vorbei den Behälter verlassen kann und dieser entlüftet wird. Im einfachsten Fall, ist die Entlüftungsöffnung 11 als, bspw. umlaufender, Zwi- schenraum zwischen der Innenkontur des Behälters (nicht dargestellt) und der Außenkontur 3 des Einsetzabschnitts 2 ausgebildet. Alternativ oder ergänzend dazu kann die Entlüftungsöffnung 11 auch als auf der Außenkontur 3 vorgese- hene axial verlaufende Vertiefung entlang des Einsetzabschnitts 2 ausgebildet sein, sodass die Luft an dem Setzwerkzeug 1 entlang aus dem Behälter entwei- chen kann.
Das Setzwerkzeug weist vorzugsweise einen am Einsetzabschnitt 2 vorgesehe- ne Stufe 12 auf, welche derart angepasst sein kann, dass diese auf einem vor- zugsweise vorgesehenen Verformungstrichter (nicht dargestellt) aufgesetzt werden kann. So kann die Stufe 12 im Zusammenspiel mit einer entsprechen- den Auflagefläche eines Verformungstrichters eine erhöhte mechanische Stabil i- tät für das Einsetzen des Kolbens 6 in das Setzwerkzeug 1 bereitstellen.
Um den Kolben 6 im Behälter (nicht dargestellt) auszuwerfen, ist erfindungsge- mäß eine Einrichtung zum Erzeugen einer axialen Relativbewegung zwischen dem Einsetzabschnitt 2 und dem Kolben 6 vorgesehen. Diese ist im einfachsten Fall eines Werkzeugs für die manuelle Handhabung ein Auswerferstößel 13, der in eine Aussparung 14 innerhalb des Einsetzabschnitts 2 eingesetzt werden kann. Der Auswerferstößel 13 hat im vorliegenden Beispiel einen Durchmesser von 12 mm und ist von seiner axialen Länge her so bemessen, dass dieser durch den Einsetzabschnitt 2 hindurch den Kolben 6 aus der Kolbenaufnahme 4 auswerfen kann. Um das Auswerfen zu erleichtern, sind sowohl am Auswerfer- stößel 13 als auch am Einsetzabschnitt 2 Haltegriffe 15 vorgesehen. Das Setz- werkzeug 1 ist daher so konstruiert, dass durch Zusammendrücken der Halte- griffe 15 der Auswerferstößel 13 den Kolben 6 axial innerhalb des Behälters fixiert, während der im Behälter eingesetzte Einsetzabschnitt 2 aus dem Behäl- ter herausgezogen wird.
Zum besseren Verständnis des Aufbaus des Setzwerkzeugs 1 , sind die in Fi- gur 1 dargestellten Komponenten nochmals in einer Explosionszeichnung in Figur 2 gezeigt, weshalb auf die obige Beschreibung zur Figur 1 verwiesen wird.
Figur 3 zeigt einen Verformungstrichter 16 in einem Längsschnitt und einen darin einsetzbaren Kolben 6. Der Kolben 6 weist an seinem Außenumfang eine umlaufende Dichtung 17 auf, die vorzugsweise wenigstens zwei verformbare Dichtlippen 18 und zwei Stützringe 19 umfasst. Die Stützringe 19 vereinfachen und stabilisieren die Zentrierung des Kolbens 6 im Setzwerkzeug 1 und inner- halb des Behälters. Der Verformungstrichter 16 umfasst eine Öffnung 20, die einen konischen Ab- schnitt 21 aufweist, deren größter Innendurchmesser vorzugsweise 22 mm und deren kleinster Innendurchmesser vorzugsweise 18,7 mm beträgt. Durch die konische Form wird ein in die Öffnung 20 einsetzbarer Kolben 6 und dessen Dichtung 17, insbesondere die verformbaren Dichtlippen 18, elastisch oder viskoelastisch, gleichmäßig verformt, wodurch eine Beschädigung der Dichtung 17 vermieden wird. An den konischen Abschnitt 21 der Öffnung 20 schließt sich ein statischer Abschnitt 22 mit konstantem Innendurchmesser an. Der Innen- durchmesser dieses Abschnitts 22 des Verformungstrichters 16 ist vorzugswei- se so bemessen, dass dieser kleiner oder gleich dem Innendurchmesser der Innenkontur 7 der Kolbenaufnahme 4 in Figurl ist.
Ferner weist der Verformungstrichter 16 eine Stufe 23 auf, dessen radiale Breite der Wandstärke 9 der Kolbenaufnahme 4 entspricht. Vorzugsweise ist die Stu- fe 23 so konstruiert, dass die Stufe 23 sich direkt an den Abschnitt 22 an- schließt. In diesem Fall kann der Innendurchmesser des Verformungstrichters 16 um die radiale Breite der Stufe 23 aufgeweitet werden, so dass die Kolben- aufnahme 4 in einen Aufnahmebereich 24 des Verformungstrichters 16 einge- setzt bis zur Stufe 23 eingeschoben werden kann. Aufgrund der Abstimmung der radialen Breite der Stufe 23 an die Wandstärke 9 der Kolbenaufnahme 4 kann der Kolben 6 vom Verformungstrichter 16 in die Kolbenaufnahme 4 über- führt werden, ohne dass es zu Stufen oder Kanten in der gemeinsam gebildeten Innenkontur von Verformungstrichter 16 und Kolbenaufnahme 4 kommt. Dies wiederum schützt die Dichtung 17 des Kolbens 6 vor Beschädigungen. Um die Stufe 23 zu schonen, kann der Verformungstrichter 16 an der Stufe 12 des Setzwerkzeugs 1 abgestützt werden.
Figur 4 zeigt ein Setzwerkzeug für den manuellen Betrieb nach Figur 1 , mit aufgesetzten Verformungstrichter 16 und darin aufgenommenen Kolben 6. Zur besseren Übersicht sind nicht alle Bezugszeichen übernommen worden, es wird insoweit auf die obigen detaillierten Beschreibungen verwiesen.
Die Figuren 5a, 5b und 5c sollen die Ausbildung und mögliche Ausgestaltungen einer Entlüftungsöffnung 1 1 illustrieren.
In Figur 5a ist der Einsetzabschnitt 2 des erfindungsgemäßen Setzwerkzeugs 1 innerhalb eines Behälters 25, bzw. beim Einsetzen in den Behälter 25 gezeigt. H ierbei ist die Außenkontur 3 des Einsetzabschnitts 2 derart an die Innenkontur 26 des Behälters angepasst, dass der Einsetzabschnitt 2 in den Behälter 25 einsetzbar ist. Zwischen der Innenkontur 26 des Behälters 25 und der Außen- kontur 3 des Einsetzabschnitts 2 bildet sich zumindest eine Entlüftungsöff- nung 11 aus, die im einfachsten Fall durch Unebenheiten oder Rauigkeiten auf der Innenkontur 26 des Behälters 25 und/oder der Außenkontur 3 des Ein- setzabschnitts 2 gebildet wird.
Figur 5b zeigt einen Querschnitt A-A aus Figur 5a, um die Struktur der Entlüf- tungsöffnung 11 zu verdeutlichen. Hier ist diese als umlaufende Aussparung oder Zwischenraum zwischen der Außenkontur 3 des Einsetzabschnitts 2 und der Innenkontur 26 des Behälters 25 ausgebildet. In der Regel ist es bevorzugt, die radiale Breite, also den Abstand zwischen der Außenkontur 3 des Ein- setzabschnitts 2 und der Innenkontur 26 des Behälters 25, einer Entlüftungsöff- nung 11 so klein wie möglich zu halten, da dadurch der Durchmesser der Kol- benaufnahme 4 so groß wie möglich ausgestaltet werden kann. Dadurch kann die mechanische Belastung auf den Kolben 6 bzw. dessen Dichtung 17 so ge- ring wie möglich gehalten werden und gleichzeitig eine gute Abdichtung zwi- schen Kolben 6 und Behälterinnenkontur 26 erreicht werden.
Figur 5c zeigt eine weitere Möglichkeit die Entlüftungsöffnung 1 1 auszugestal- ten, indem in die Außenkontur 3 des Einsetzabschnitts 2 Einschnitte 27 vorge- sehen sind, die den Entlüftungskanal 11 bilden. Durch solche Einschnitte 27 wird die Entlüftung vereinfacht. Da die Einschnitte 27 jedoch in der Regel auch in die Innenkontur 7 der Kolbenaufnahme 4 hineinragen, ist eine solche Variante mit erhöhter mechanischer Belastung für den Kolben 6 bzw. dessen Dichtung 17 verbunden, weshalb eine solche Ausgestaltung nur bei besonders elastischen oder viskoelastischen Kolben 6 bzw. Kolbendichtungen 17 verwendet werden sollte. Regelmäßig ist es auch ausreichend einen einzigen Einschnitt 27 an der Außenkontur 3 des Einsetzabschnitts 2 vorzusehen. In den Figuren 6a bis 6d ist die Struktur und Funktionsweise eines zweiteiligen Verformungstrichters 16 veranschaulicht, indem eine schematische Draufsicht eines entsprechenden Verformungstrichters 16 gezeigt ist.
Ein zweiteiliger Verformungstrichter 16 umfasst einen ersten und einen zweiten Teil 16a bzw. 16b, welche entlang der durch die Pfeile 28 angezeigten Richtun- gen verschiebbar sind. Ferner ist in der hier dargestellten bevorzugten Variante der Verformungstrichter 16 so abgewandelt, dass zwei Öffnungen 20 zur gleich- zeitigen Aufnahme von jeweils einem Kolben 6 (nicht dargestellt) vorgesehen sind. Dadurch können mehrere Kolben 6 gleichzeitig in mehrere Kolbenaufnah- men 4 eines oder mehrerer Setzwerkzeuge 1 eingesetzt werden, was eine erhebliche Zeitersparnis beim Einsetzen von Kolben 6 in einen Behälter bedeu- tet. Ferner ist es nicht unüblich, mehrere Behälter in einer Kartuschenanordnung vorzusehen, sodass eine an die Zahl der Behälter angepasste Ausführung des Setzwerkzeugs 1 und des Verformungstrichters 16 bevorzugt ist.
Figur 6a zeigt einen Verformungstrichter 16 mit zwei Öffnungen 20 zum Einset- zen eines Kolbens 6, bei welchem die Teile 16a und 16b zusammengefügt sind. In der in Figur 6b gezeigten Stellung sind die Teile 16a und 16b entlang der durch die Pfeile 28 illustrierten Richtung voneinander weg verschoben, wodurch sich die radiale Querschnittsfläche der Öffnung 20 vergrößert.
Anschließend können mehrere Setzwerkzeuge 1 mit entsprechender Kolben- aufnahme 4, bzw. ein Setzwerkzeug 1 mit mehreren Kolbenaufnahmen 4, in jede vergrößerte Öffnung 20 eingesetzt werden, was in Figur 6c veranschaulicht ist.
Schließlich werden der erste Teil 16a und der zweite Teil 16b aufeinander zu geschoben und zusammengefügt, sodass die jeweiligen Kolbenaufnahmen 4 von den Öffnungen 20 eingefasst werden, was in Figur 6d gezeigt ist. Dadurch wird ein Aufsetzen des Verformungstrichters 16 auf das Setzwerkzeug 1 erleich- tert und einfacher automatisierbar.
In der konstruktiv einfachsten Variante sind die Teile 16a und 16b getrennt voneinander ausgebildet. Es ist aber auch denkbar, beide Teile 16a und 16b über mindestens ein dehnbares und/oder verlängerbares Element zu verbinden. Insbesondere ist es bevorzugt, die Teile 16a und 16b auf einer Schiene zu führen, sodass eine Bewegung entlang der durch die Pfeile 28 dargestellten Richtung möglich ist und eine Bewegung entlang einer davon abweichenden Richtung verhindert wird. Ein oben beschriebener zweiteiliger Verformungstrich- ter 16 erlaubt ferner eine einfachere Automatisierung des Einsetzens eines Kolbens 6 in ein Setzwerkzeug 1.
Eine Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Ver- wendung einer in der Figur 7 gezeigten scheibenförmigen Montageplatte 29. Die Montageplatte 29 weist mehrere Bohrungen 30 zur Aufnahme von jeweils einem Kolben 6 auf. Ferner ist auf der Montageplatte 29 ein zweiteiliger Verformungs- trichter 16 mit den Teilen 16a und 16b vorgesehen, wie er in H inbl ick auf die Figuren 6a bis 6d oben erläutert wurde. In der Montageplatte 29 ist außerdem eine Aufnahme 31 für eine Kartuschenanordnung mit zwei nebeneinander an- geordneten Behältern vorgesehen. Die Bohrungen 30 und der Verformungstrich- ter 16 sind in axialer Richtung der Montageplatte 29 daher auf unterschiedlichen Positionen bzw. Höhen angeordnet.
Die Bohrungen 30, die Aufnahme 31 sowie der zweiteilige Verformungstrich- ter 16 sind vorzugsweise derart auf der Montageplatte 29 angeordnet, dass für die jeweils darin aufgenommen Kolben 6 eine dreizählige Rotationsachse be- züglich des Mittelpunkts der Montageplatte 29 resultiert. Mit anderen Worten werden in den Bohrungen 30 aufgenommene Kolben 6 durch Rotation der Mon- tageplatte 29 entlang der durch die Pfeile 32 gezeigten Rotationsrichtung an diejenige Position überführt, die der Öffnungen 20 des Verformungstrichters 16 entspricht. Dadurch können in den Bohrungen 30 aufgenommene Kolben 6 durch Rotation der Montageplatte 29 unterhalb der Öffnungen 20 des Verfor- mungstrichters 16 positioniert werden, sodass die Kolben 6 anschließend in den Verformungstrichter 16 überführt werden können. Vom Verformungstrichter 16 können die Kolben 6 in mindestens ein (nicht dargestelltes) Setzwerkzeug 1 überführt werden. Wird die Montageplatte 29 in gleicher Richtung weiterver- dreht, werden die Behälter einer in der Aufnahme 31 aufgenommenen Kartu- schenanordnung (nicht dargestellt) unterhalb des mindestens einen Setzwerk- zeug 1 platziert und die Kolben 6 können in die Behälter der Kartuschenanord- nung luftfrei eingesetzt werden. Die genaue Funktionsweise der Montageplatte 29 beim Einsetzen eines Kolbens in das erfindungsgemäße Setzwerkzeug wird in Zusammenschau mit der Figur 8 im Detail erläutert.
Figur 8 zeigt einen schematischen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Setzwerkzeugs 1 im Zusammenspiel mit einem zweiteiligen Verformungstrich- ter 16 und einer Montageplatte 29, jeweils wie oben beschrieben, beim Einset- zen eines Kolbens 6 in das Setzwerkzeug 1. Zum Einsetzen eines Kolbens 6 wird dieser zunächst in der Bohrung 30 der Montageplatte 29 platziert und dort gehalten. Im einfachsten Fall ist die Boh- rung 30 so dimensioniert, dass der Kolben 6 mit seiner Außenkontur 8 vollstän- dig aufgenommen wird, ohne dass es zu einer Verformung der Dichtung des Kolbens 6 kommt.
In der in Figur 8 nicht-maßstabsgetreu dargestellten Ausführungsform wird der Kolben von oben in die Montageplatte 29 in die Bohrung 30 eingesetzt und eine Stufe 33 verhindert ein schwerkraftbedingtes Fierausfallen des Kolbens 6 aus der Bohrung 30.
Nachdem der Kolben 6 in der Bohrung 30 aufgenommen wurde, dreht sich die Montageplatte 29 um 120° und kommt unterhalb des Verformungstrichters 16 zu einem Halt. Die Teile 16a und 16b des Verformungstrichters 16 öffnen sich, sodass die Öffnung 20 vergrößert wird. Anschließend kann das Setzwerkzeug 1 in den Verformungstrichter 16 eingesetzt werden, dieser durch Zusammenfügen der Teile 16a und 16b geschlossen und der Kolben 6 zunächst in den Verfor- mungstrichter 16 und anschließend in die Kolbenaufnahme 4 des Setzwerk- zeugs 1 überführt werden, indem bspw. der Stößel 34 den Kolben 6 aus der Öffnung 20 des Verformungstrichters 16 heraus in die Kolbenaufnahme 4 schiebt.
Die Position der Stufe 12 des Setzwerkzeugs 1 kann derart mit der Position des Anschlags 35 des Verformungstrichters 16 abgestimmt werden, dass das Setz- werkzeug 1 auf dem Verformungstrichter 16 abgestützt werden kann, wodurch die mechanische Stabilität erhöht wird.
Nachdem der Kolben 6 in der Kolbenaufnahme 4 aufgenommen ist, wird die Montageplatte 29 weitergedreht und die Aufnahme 31 mit darin aufgenommener Kartuschenanordnung kommt unterhalb des Setzwerkzeugs 1 zu einem Halt. Nun wird das Setzwerkzeug 1 in den Behälter 25 der Kartuschenanordnung eingesetzt und bis zu einen in dem Behälter 25 eingefülltem Material vorgefah- ren. Ein Drucksensor (nicht dargestellt) detektiert ein Ansteigen der zum Vorfah- ren benötigten Kraft, sobald das Setzwerkzeug 1 das Material berührt. Da zeit- gleich die im Behälter 25 befindliche Luft an dem Setzwerkzeug 1 vorbei aus dem Behälter 25 entfernt wird, kann der Kolben 6 praktisch luftfrei auf dem Material platziert werden. Der Auswerferstößel 13 wird auf den Kolben 6 gefah- ren und das Setzwerkzeug 1 wird aus dem Behälter 25 entfernt. Sobald der Kolben 6 aus der Kolbenaufnahme 4 ausgeworfen wurde, weitet sich die Dich- tung 17 radial auf und dichtet zur Behälterinnenkontur 26 ab. Der Kolben 6 ist damit praktisch luftfrei auf dem Material platziert.
Die Funktionsweise des Setzwerkzeugs 1 im Zusammenspiel mit einem zweitei- ligen Verformungstrichter 16 im erfindungsgemäßen Verfahren zum Einsetzen eines Kolbens 6 in einen Behälter soll anhand der Figuren 9a bis 9d und 10a bis 10a erläutert werden. Die Bewegungsrichtung der einzelnen Bauteile wird durch Pfeile 28 illustriert.
Die Figuren 9a bis 9d und 10a bis 10d zeigen schematische Längsschnitte durch einen zweiteiligen Verformungstrichter 16 mit den Teilen 16a und 16b, ein erfindungsgemäßes Setzwerkzeug 1 , einen Kolben 6 und einen Behälter 25.
In einem ersten Verfahrensschritt (Figur 9a) liegt der Verformungstrichter 16 in einer geöffneten Stellung vor, in welcher die Teile 16a und 16b voneinander beabstandet positioniert und so zur Aufnahme des Setzwerkzeugs 1 geeignet sind.
In einem zweiten Verfahrensschritt (Figur 9b) wird das Setzwerkzeug 1 in den geöffneten Verformungstrichter 16 eingesetzt und der Verformungstrichter 16 geschlossen, indem die Teile 16a und 16b aufeinander zu bewegt werden bis diese formschlüssig aneinander liegen (Figur 9c). Dadurch wird der Verfor- mungstrichter 16 am Setzwerkzeug 1 angesetzt und das Setzwerkzeug 1 vom Verformungstrichter 16 aufgenommen. Diese Abfolge wird auch durch die Figu- ren 6a bis 6d veranschaulicht.
In einem dritten Verfahrensschritt wird der Kolben 6 durch den Verformungs- trichter 16 in das Setzwerkzeug 1 , bzw. dessen Kolbenaufnahme 4, geschoben, wie in Figur 9d gezeigt. Im hier gezeigten Fall ist die Länge der Kolbenaufnah- me 4 so bemessen, dass die an die vordere Wand angrenzende Dichtlippe 18 unverformt verbleibt, da diese über die Kolbenaufnahme 4 des Setzwerkzeugs 1 hinausragt, wie am besten aus der Figur 10b zu erkennen.
In einem vierten Verfahrensschritt wird der zweiteilige Verformungstrichter 16 von Setzwerkzeug 1 entfernt, indem die Teile 16a und 16b voneinander weg verschoben werden, was in Figur 10a illustriert ist.
In einem fünften Verfahrensschritt wird das Setzwerkzeug 1 in einen Behälter 25 eingesetzt (Figur 10b). Dabei wird die unverformte Dichtlippe 18 in Richtung der in Ausbringrichtung hinteren Wand verformt, was in Figur 10c und 10d zu er- kennen ist.
Nachdem das Setzwerkzeug 1 mit darin aufgenommenem Kolben 6 in dem Behälter 25 eingeführt wurde, kann in einem sechsten Verfahrensschritt der Kolben 6 innerhalb des Behälters 25 ausgeworfen werden, wozu der Auswerfer- stößel 13 auf den Kolben 6 gedrückt wird, um diesen innerhalb des Behälter 25 verschiebesicher zu halten. Gleichzeitig wird das Setzwerkzeug 1 aus dem Behälter gezogen, wie durch die Pfeile 28 angedeutet. Die Figur 10d zeigt den im Behälter 25 platzierten Kolben 6 nach Herausziehen des Setzwerkzeugs 1.
Bezugszeichenliste
1 Setzwerkzeug
2 Einsetzabschnitt
3 Außenkontur des Einsetzabschnitts
4 Kolbenaufnahme
5 Öffnung der Kolbenaufnahme
6 Kolben
7 Innenkontur der Kolbenaufnahme
8 Außenkontur des Kolbens
9 Wandstärke der Kolbenaufnahme
10 Anschlag der Kolbenaufnahme
1 1 Entlüftungskanal bzw. Entlüftungsöffnung
12 Anschlag des Setzwerkzeug
13 Auswerferstößel bzw. Einrichtung zum Erzeugen einer axialen Relativbe- wegung
14 Aussparung
15 Haltegriffe
16 Verformungstrichter
16a erste Backe des Verformungstrichters
16b zweiter Backe des Verformungstrichters
17 Dichtung
18 Dichtlippe
19 Stützringe
20 Öffnung des Verformungstrichters
21 konischer Abschnitt
22 statischer Abschnitt
23 Stufe des Verformungstrichters
24 Aufnahmebereich des Verformungstrichters
25 Behälter
26 Innenkontur bzw. Innenseite des Behälters 27 Einschnitte
28 Pfeile
29 Montageplatte
30 Bohrung 31 Aussparung
32 Pfeile
33 Stufe
34 Stößel
35 Anschlag

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum Einsetzen eines Kolbens (6) in einen Behälter (25), insbe- sondere einen Behälter (25) einer Austragskartusche, mit folgenden Schritten:
- Einsetzen eines Kolbens (6), der an seinem Außenumfang mit wenigstens einer elastisch verformbaren Dichtung (17) versehen ist, in ein Setzwerk- zeug (1 ), wobei die wenigstens eine Dichtung (17) des Kolbens (6) im Setzwerkzeug (1 ) elastisch radial nach innen verformt ist,
- Einführen des Setzwerkzeugs (1 ) mit dem darin aufgenommenen Kolben (6) in den Behälter (25), wobei Luft aus dem Behälter durch wenigstens ei- ne Entlüftungsöffnung (11 ) entweichen kann, und
- Auswerfen des Kolbens (6) innerhalb des Behälters (25) aus dem Setz- werkzeug (1 ), so dass sich die wenigstens eine Dichtung (17) des Kolbens (6) zur Anlage an die Innenseite (26) des Behälters (25) elastisch radial aufweiten kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (6) mittels ei- nes separaten Verformungstrichters (16) in das Setzwerkzeug (1 ) einge- setzt wird, wodurch die wenigstens eine Dichtung (17) des Kolbens (6) elastisch radial nach innen verformt und an das Setzwerkzeug angepasst wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kol- ben (6) in einem Zustand, in dem die wenigstens eine Dichtung (17) des Kolbens (6) elastisch radial nach innen verformt ist, vom Verformungstrichter (16) in das Setzwerkzeug (1 ) überführt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verformungstrichter (16) am Setzwerkzeug (1 ) angesetzt wird und der Kolben (6) danach durch den Verformungstrichter (16) hindurch direkt im Setz- werkzeug (1 ) platziert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfor- mungstrichter (16) nach dem Platzieren des Kolbens (6) im Setzwerkzeug (1 ) von diesem entfernt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verformungstrichter (16) einen ersten und einem zweiten Teil (16a, 16b) umfasst, wobei der erste und zweite Teil (16a, 16b) zum Ansetzen an das Setz- werkzeug (1 ) zu einer zusammengefügten Position zusammengefügt werden und zum Entfernen des Verformungstrichters (16) von dem Setzwerkzeug (1 ) von ei- nander weg verschoben werden.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Dichtung (17) des Kolbens (6) während dem Ein- setzen in das Setzwerkzeug (1 ) derart elastisch radial nach innen verformt wird, dass eine verformbare Dichtlippe (18) in eine Richtung umgeklappt wird, die der Einführrichtung des Setzwerkzeugs (1 ) in den Behälter (25) entspricht.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Auswerfen des Kolbens (6) aus dem Setzwerkzeug (1 ) innerhalb des Behälters (25) der Kolben (6) in axialer Richtung relativ zum Behälter (25) festgehalten wird und gleichzeitig das Setzwerkzeug (1 ) in axialer Richtung aus dem Behälter (25) entfernt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kol- ben (6) zum Auswerfen innerhalb des Behälters mittels eines Auswerferstö- ßels (13) in axialer Richtung relativ zum Behälter (25) festgehalten wird.
9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (25) vor dem Einführen des Setzwerkzeugs (1 ) mit einem, insbesondere flüssigen oder pastösen, Material befüllt wird, wobei das Setzwerk- zeug (1 ) so weit in den Behälter (25) eingeführt wird, dass der Kolben (6) das Ma- terial berührt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Errei- chen einer Position des Kolbens (6) in dem Behälter (25) und/oder das Entwei- chen von Luft aus dem Behälter (25) überwacht wird, und dass das Auswerfen des Kolbens (6) aus dem Setzwerkzeug (1 ) erst dann erfolgt, wenn das Erreichen einer Position des Kolbens (6) in dem Behälter (25), in der der Kolben (6) das Ma- terial berührt, und/oder das vollständige Entweichen von Luft aus dem Behälter (25) detektiert wird.
1 1. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Setzwerkzeug (1 ) vor dem Auswerfen des Kolbens (6) aus dem Setzwerkzeug (1 ) relativ zu dem Behälter (25) gedreht und/oder in einer von der axialen Richtung abweichenden Richtung bewegt wird.
12. Setzwerkzeug (1 ) zum Einsetzen eines Kolbens (6), der eine zumindest bereichsweise durch eine elastisch verformbare Dichtung (17) definierte Außen- kontur (8) aufweist, in einen Behälter (25), der eine Innenkontur aufweist, insbe- sondere einen Behälter (25) einer Austragskartusche, wobei das Setzwerkzeug (1 ) einen in den Behälter (25) einsetzbaren Einsetzabschnitt (2) mit einer an die Innenkontur des Behälters angepassten Außenkontur (3) aufweist, wobei inner- halb des Einsetzabschnitts (2) eine wenigstens einseitig mit einer Öffnung (5) zum Einsetzen und Auswerfen des Kolbens (6) versehenen Kolbenaufnahme (4) mit einer an die Außenkonturen (8) des Kolbens (6) angepassten Innenkontur (7) vorgesehen ist, und wobei das Setzwerkzeug (1 ) eine Einrichtung (13) zum Er- zeugen einer axialen Relativbewegung zwischen dem Einsetzabschnitt (2) und einem in der Kolbenaufnahme (4) aufgenommenen Kolben (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Setzwerkzeug (1 ) zusätzlich einen relativ zu dem Ein- setzabschnitt (2) bewegbaren Verformungstrichter (16) mit zumindest einer Öff- nung (20) und einem Abschnitt (22) aufweist, dessen Innendurchmesser kleiner oder gleich dem Innendurchmesser der Innenkontur (7) der Kolbenaufnahme (4) ist.
13. Setzwerkzeug (1 ) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenaufnahme (4) eine Wandstärke (9) von 0,02 mm bis 0,5 mm, bevorzugt 0,05 mm bis 0,25 mm, insbesondere etwa 0,15 mm, aufweist.
14. Setzwerkzeug (1 ) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenaufnahme (4) auf der der Öffnung (5) gegenüberliegenden Seite in axialer Richtung durch einen Anschlag (10) begrenzt wird.
15. Setzwerkzeug (1 ) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Außenkontur (3) des Einsetzabschnitts (2) derart an die In- nenkontur des Behälters (25) angepasst ist, dass zwischen der Außenkontur (3) des Einsetzabschnitts (2) und der Innenkontur des Behälters (25) eine Entlüf- tungsöffnung (11 ) ausgebildet ist.
16. Setzwerkzeug (1 ) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der
Verformungstrichter (16) eine Stufe (23) aufweist, deren radiale Breite der Wand- stärke (9) der Kolbenaufnahme (4) entspricht.
17. Setzwerkzeug (1 ) nach einem der Ansprüche 12 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Verformungstrichter (16) einen ersten und einen zweiten Teil (16a, 16b) umfasst, welche zusammengefügt und voneinander getrennt wer- den können.
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