DE102006014496A1

DE102006014496A1 - Vorrichtung zum Befüllen von zumindest einer Dosierkammer

Info

Publication number: DE102006014496A1
Application number: DE200610014496
Authority: DE
Inventors: Jens Schlipf; Ralf Schmied; Werner Runft; Thomas Franck
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-03-29
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2007-10-04
Also published as: WO2007113048A1; CN101415391B; ES2544722T3; EP2001432B1; EP2001432A1; US20090232922A1; CN101415391A; US8950445B2

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Befüllen von zumindest einer Dosierkammer vorgeschlagen, mit zumindest einer in einer Dosierscheibe (14) angeordneten Dosierkammer (22), in die das zu befüllende Gut zu bringen ist. Zumindest ein Stempel (30, 31) wirkt auf das in der Dosierkammer (22) befindliche Gut ein. Der zumindest eine Stempel (30, 31) ist auf einem Träger (28) angeordnet, wobei mit dem Träger (28) zumindest zwei Säulen (27) in Verbindung stehen. Es ist ein Antriebsmittel (50) vorgesehen, das über einen Kopplungsmechanismus (52, 53, 54, 55, 56, 58, 64, 65) zumindest die beiden Säulen (27) synchron auf- und abbewegt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Befüllen von zumindest einer Dosierkammer nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs. Aus der DE 100 01 068 C1 ist bereits eine solche Vorrichtung zum Dosieren und Abgeben von Pulver in Hartgelatinekapseln oder dergleichen bekannt. Diese Vorrichtung besitzt eine schrittweise gedrehte Dosierscheibe, in deren Grund Bohrungen ausgebildet sind, die mit auf und ab beweglichen Stopfstempeln zusammenwirken. Die Stopfstempel sind auf einem gemeinsamen Stopfstempelträger angeordnet und pressen beim Eintauchen in die Bohrungen das Pulver zu Presslingen. Der Träger wird mittels Säulen auf und ab bewegt. Es können jedoch nur begrenzte Stopfkräfte erzeugt werden. Zudem lässt sich die Länge des Stopfhubs nur durch eine Änderung der Mechanik variieren. Außerdem ist es problematisch, dass bei einem in der Regel getrennten Antrieb der Säulen sich die Stopfeinrichtung verwindet, und so unnötig Reibung und Verschleiß entstehen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die oben genannten Schwierigkeiten zu beseitigen oder zumindest zu lindern. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Befüllen von zumindest einer Dosierkammer nach den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass durch die synchrone Bewegung der zumindest zwei Säulen ein Verwinden der die Stem pel tragenden Anordnung vermieden wird. Dadurch kann auch der durch Reibung entstehende Verschleiß minimiert werden. Zudem muss für die gesamte Anordnung lediglich ein einziger Antrieb vorgesehen werden, wodurch sich die Komplexität der Anlage reduziert und eine einfache Regelbarkeit erzielt wird.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Antriebsmittel zentral ein Bewegungsprofil der Säulen vorgibt. Dadurch lässt sich lediglich durch eine andere Ansteuerung des Antriebsmittels auch das Bewegungsprofil der Säulen synchron verändern, beispielsweise die Höhe des Hubs, die Hubgeschwindigkeit oder die Hubbeschleunigung.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Säulen des Trägers über zumindest zwei Getriebemechanismen, vorzugsweise Kurbelmechanismen, die durch den Kopplungsmechanismus miteinander in Verbindung stehen, bewegt werden. Die rotatorische Bewegung des einen Antriebs wird über den Kurbelmechanismus in eine synchrone Linearbewegung für die zumindest zwei Säulen umgesetzt. Es eignet sich vorzugsweise ein Elektromotor als Antriebsmittel, der sich durch einfache Regelbarkeit auszeichnet.
Der Antrieb wird nun erfindungsgemäß so angesteuert, dass der Kurbelmechanismus keine volle Umdrehung durchläuft, sondern lediglich durch eine gezielte Hin- und Herbewegung des Antriebs auf und ab bewegt wird. Der Winkel, um den der Kurbelmechanismus von der linken in die rechte Umkehrposition und umgekehrt bewegt wird, definiert die Größe des Hubs des Trägers und damit des Stempels. Durch eine Veränderung dieses Winkels beziehungsweise der Lage der diesen Winkel definierenden Umkehrpunkte kann der Hub des Stempels in sehr einfacher Weise beeinflusst werden, ohne dass hierzu eine aufwendige Verstellung der Mechanik notwendig wäre. Insbesondere lässt sich der Stempel bei Wahl des maximal möglichen Hubs in eine Wartungsposition fahren, in der beispielsweise die Dosierscheibe leicht gereinigt werden kann, ohne mit den Stempeln zu kollidieren. Außerdem erlaubt die Anordnung durch eine geschickte Wahl der Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Antriebs in der Nähe der Umkehrpunkte eine gezielte Beeinflussung der Stopfkräfte. Bei Elektroantrieben lassen sich in der Steuerung positionsabhängig Beschleunigungen leicht definieren und abändern. Mit hohen Beschleunigungen lassen sich hohe Stopfkräfte erzielen, mit geringen Beschleunigungen entsprechend geringere.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass für jede Säule ein eigener Kurbelmechanismus vorgesehen ist. Um die Stabilität der Dosiervorrichtung zu verbessern, eignen sich in der Regel zumindest drei Säulen, die alle durch nur einen Antrieb synchron im selben Hub bzw. Bewegungsprofil nach oben und unten verfahren werden. Diese Kurbelmechanismen sind durch Kopplungsmechanismen untereinander oder mit nur dem Antrieb verbunden, so dass das vom Antrieb vorgegebene Bewegungsprofil in gleicher Weise bei den anderen Kurbelmechanismen zur Verfügung steht. Dadurch kann die Synchronität der Bewegung der Säulen gewährleistet werden.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass als Kopplungsmechanismus Koppelstangen, Riemen, Zahnräder oder Ketten verwendet werden.
Weitere zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Befüllen von zumindest einer Dosierkammer ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert.
Es zeigen die
1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zum Befüllen von zumindest einer Dosierkammer,
2 eine schematische Darstellung der Vorrichtung in der Wartungsposition,
3 die Vorrichtung in der oberen Arbeitsposition sowie
4 die Vorrichtung in der unteren Arbeitsposition.
Die in der 1 dargestellte Vorrichtung zum Befüllen von zumindest einer Dosierkammer und anschließendem Abgeben von Pulver in Hartgelatinekapseln 1 oder dergleichen weist einen Füllgutbehälter 11 auf. Der Füllgutbehälter 11 ist gebildet von einem Mantel 12, einem Deckel 13 und einer Dosierscheibe 14. In Höhe der Dosierscheibe 14 ist der Füllgutbehälter 11 von einem Ring 15 umfasst, der der Aufnahme von Kapseloberteilen 2 dient. Unterhalb des Ringes 15 sind Segmente 17 vorgesehen, die für die Aufnahme von Kapselunterteilen 3 entsprechend ausgebildet sind. Die Segmente 17 sind um jeweils einen im Ring 15 befestigten, nicht dargestellten, Bolzen schwenkbar gelagert, und werden beim Umlauf durch eine feststehende Kurve 20 über eine Kurvenrolle 21 den Erfordernissen entsprechend nach innen, das heißt unter Bohrungen bzw. Dosierkammern 22 der Dosierscheibe 14, oder nach außen, das heißt über den Umfang des Ringes 15 hinaus, bewegt. Die Dosierscheibe 14 ist auf einer Welle 23 befestigt, die mit einem nicht näher dargestellten Antrieb der Vorrichtung 10 gekoppelt ist, und die die Dosierscheibe 14 schrittweise um jeweils einen Winkelbetrag weiterdreht. Zur Befestigung der Kurve 20 ist ein zweiter Ring 24 vorgesehen, der seinerseits auf der Tischplatte 25 der Vorrichtung 10 befestigt ist. Zwischen der Kurve 20 und der Dosierscheibe 14 ist ein Zwischenring 26 vorgesehen, der in an sich bekannter Weise durch nicht dargestellte Einstellmittel gegen die Unterseite der Dosierscheibe 14 pressbar ist. Dieser Zwischenring 26 dient zur Abdichtung der Dosierkammern 22 der Dosierscheibe 14 im Bereich der Pulverdosierung. Oberhalb des Füllgutbehälters 11 ist ein mittels Säulen 27 auf und ab bewegbarer Träger 28 angeordnet, der jeweils einen bestimmten Hub ausführt. Auf einem Teilkreis des Trägers 28 sind in gleichmäßigen Winkelabständen mehrere Stopfstempelträger 29 angeordnet, in denen beispielsweise jeweils fünf Stopfstempel 30 geführt sind, die den Deckel 13 des Füllgutbehälters 11 in entsprechenden Bohrungen durchdringen. Weiterhin sind auf dem Träger 28 Ausstoßstempel 31 angeordnet, die mit einem auf dem Träger 28 angeordneten Halter 32 höhenverstellbar verbunden sind. Die Ausstoßstempel 31 sind innerhalb des Füllgutbehälters 11 von einem Pulverabweiskörper 33 umgeben.
Erfindungswesentlich ist der Antrieb der Säulen 27 und der über den Träger 28 in Verbindung stehenden Stempel 30, 31. In den 2 bis 4 wird exemplarisch gezeigt, wie zwei Säulen 27 synchron auf und ab bewegt werden. Es könnten jedoch in gleicher Weise auch mehr als zwei Säulen 27 sein, nämlich beispielsweise drei oder vier synchron bewegt werden. Ein Servoantrieb 50 als Beispiel für ein Antriebsmittel wird von einer Steuerung 48 angesteuert. Der Servoantrieb 50 steht über einen Riemen 51 mit einem ersten Getriebe 52, nämlich einem ersten Kurbeltrieb 52, in Verbindung. Im Mittelpunkt und Drehachse des ersten Kurbeltriebs 52 ist eine erste Kurbel 53 mit dem ersten Kurbeltrieb 52 verbunden. Die Bewegung des ersten Kurbeltriebs 52 wird über die erste Kurbel 53 und ein erstes Kurbelgelenk 61 auf eine erste Koppelstange 64 übertragen, die über ein Gelenk mit der ersten Säule 27 verbunden ist. In identischer Weise ist auch ein zweites Getriebe 54 vorgesehen, welches als zweiter Kurbeltrieb 54 ausgeführt ist. Auch dort ist im Mittelpunkt der Drehachse des zweiten Kurbeltriebs 54 eine zweite Kurbel 55 mit dem zweiten Kurbeltrieb 54 verbunden, dessen Bewegung über ein zweites Kurbelgelenk 62 und eine zweite Koppelstange 65 an die zweite Säule 27, wiederum über ein nicht näher bezeichnetes Gelenk verbunden, weitergegeben wird. Um die Synchronität der Bewegung der beiden Getriebe 52, 54 zu gewährleisten, ist am Außenumfang des ersten Kurbeltriebs 52 und des zweiten Kurbeltriebs 54 ein erstes Verbindungselement 56 vorgesehen, welches sicherstellt, dass die Bewegung des ersten Kurbeltriebs 52 auf den zweiten Kurbeltrieb 54 übertragen wird. Weiterhin sind auch die beiden Kurbeln 53, 55 über ein zweites Verbindungsmittel 58 bei den beiden Kurbelgelenken 61, 62 verbunden. Dadurch kann eine größere Stabilität der Anordnung gewährleistet werden. Außerdem verbessert sich die Synchronität der Bewegungsabläufe von erster und zweiter Koppelstange 64, 65. Die beiden Kurbeltriebe 52, 52 sind jeweils als Scheiben ausgeführt. Als Verbindungsmittel 56, 58 können beispielsweise Koppelstangen verwendet werden.
Zum Bilden der Presslinge in den Bohrungen 22 aus dem in dem Füllgutbehälter 11 befindlichen Pulver wird die Dosierscheibe 14 taktweise im Uhrzeigersinn oder Gegenuhrzeigersinn jeweils unter die Stempel 30 des Stempelträgers 29 gedreht. Anschließend dringen die Stempel 30 bei einer Abwärtsbewegung des Trägers 28 in die Dosierkammern 22 der Dosierscheibe 14, wobei das in der Bohrung 22 befindliche Pulver verdichtet wird. Während des Verdichtens bzw. Pressens des Pulvers bildet der Zwischenring 26 ein Gegenlager für die Stempel 30 bzw. das Pulver. Anschließend werden die Stempel 30 mittels des Trägers 28 wieder aus den Dosierkammern 22 der Dosierscheibe 14 herausgefahren, worauf die Dosierscheibe 14 in den Bereich des nächsten Stempelträgers 29 gedreht wird. Nach dem letzten Pressvorgang gelangen die so gebildeten Presslinge in den Bereich der Ausstoßstempel 31, wo sie in die mittels der Segmente 17 bereitgestellten Kapselunterteile 3 eingeschoben werden. Anschließend werden die Kapselunterteile 3 mit den Kapseloberteilen 2 wieder zusammengeführt.
Die auf dem Träger 28 montierten Stempel 30, 31 werden über vier synchron bewegte Säulen 27 nach oben und unten verschoben. Ein solcher Normalbetrieb ist in den 3 und 4 gezeigt. Gemäß 3 befinden sich die Stempel 30, 31 in der oberen Position. Hierzu steuert die Steuerung 48 den Servoantrieb 50, ausgehend von der in 4 dargestellten Position, so an, dass sich der erste Kurbeltrieb 52 und mit ihm die erste Kurbel 53 in der in 3 dargestellten Position befinden. Wesentlich hierbei ist, dass auch der zweite Kurbeltrieb 54 synchron die entsprechende Säule 27 mit demselben Hub bewegt wie die vom ersten Kurbeltrieb 52 bewegte Säule 27. Um nun in die untere Stopfposition, wie in 4 dargestellt, zu gelangen, wird der Servoantrieb 50 im Sinne einer Linksdrehung so lange angesteuert, bis sich die erste Kurbel 53 in der in 4 gezeigten Position befindet. In der zugehörigen Winkelstellung wird wiederum eine Drehrichtungsumkehr vorgenommen, die Kurbeltriebe 52, 54 werden nun im Uhrzeigersinn wieder in die Position nach 3 bewegt. In der in 3 gezeigten Position erfolgt erneut eine Drehrichtungsumkehr und die Kurbeltriebe 52, 54 werden entgegen dem Uhrzeigersinn wieder in die Position nach 4 verfahren und so fort.
In der Steuerung 48 können nun unterschiedliche Bewegungsprofile hinterlegt sein. Zum einen kann sehr leicht der gewünschte Hub verändert werden. Hierzu werden die entsprechenden Winkel, bei denen die Bewegungsrichtungsumkehr gemäß den 3 und 4 vorgenommen werden soll, verändert. Andererseits kann jedoch durch die gewählte Geometrie sichergestellt werden, dass die untere Position der Stempel 30, 31 nicht weiter unterschritten wird, da die Kurbeln 53, 55 schon eine solche Position einnehmen, die ein Verfahren nach unten nicht mehr zulässt. Grundsätzlich wäre es jedoch auch denkbar, auch den Umkehrpunkt nach 4 nicht in die Extremstellung der Kurbeln 53, 55 zu verlegen, so dass zur Anpassung an unterschiedliche Dosierscheibengeometrien ein weiteres Verfahren nach unten grundsätzlich möglich wäre. Zudem lässt sich über die Steuerung 48 eine Wartungsbetriebsart aktivieren. In dieser wird die Winkelvorgabe für den Servoantrieb 50 so gewählt, dass nach oben hin der maximale Hub der Stempel 30, 31 erzielt wird, um beispielsweise zu Reinigungszwecken möglichst leicht auf Mantel 12, Deckel 13 sowie Dosierscheibe 14 zugreifen zu können. Diese Position ist in 2 gezeigt.
Weiterhin können in der Steuerung 48 unterschiedliche Beschleunigungsprofile hinterlegt werden. Damit lassen sich gezielt die Stempelkräfte beeinflussen. Ein schnelles Anfahren der Stopfposition, einhergehend mit einer hohen Beschleunigung, stellt hohe Stopfstempelkräfte sicher. Langsames Anfahren der in 4 dargestellten Position mit geringer Beschleunigung sorgt für geringe Stopfkräfte. Je höher die Stopfkräfte, desto höher ist die Dichte und das Gewicht des Pulvers in der Dosierscheibenbohrung 22.
Als Getriebe 52, 54 kommt jedes beliebige Getriebe in Betracht, im Ausführungsbeispiel gemäß den 2 bis 4 handelt es sich um ein Kurbelgetriebe. Wesentlich jedoch ist, dass die Rotationsbewegungen des Servoantriebs 50 in einen definierten Hub der Säulen 27 durch das entsprechende Getriebe 52, 54 umgesetzt und die Getriebe 52, 54 synchron betrieben werden. Als Kopplungsmechanismus kommen neben den beschriebenen Kopplungsstangen 58, 56 bekannte Kopplungsarten in Betracht, wie beispielsweise Riemen, Zahnräder, Ketten usw. Das Bewegungsprofil jedoch wird zentral durch nur einen einzigen Servoantrieb 50 vorgegeben.

Claims

Vorrichtung zum Befüllen von zumindest einer Dosierkammer, mit zumindest einer vorzugsweise in einer Dosierscheibe (14) angeordneten Dosierkammer (22), in die das zu befüllende Gut zu bringen ist, mit zumindest einem Stempel (30, 31), der auf das in der Dosierkammer (22) befindliche Gut einwirkt, mit zumindest einem Träger (28), an dem der zumindest eine Stempel (30, 31) angeordnet ist, mit zumindest zwei mit dem Träger (28) in Verbindung stehenden Säulen (27), dadurch gekennzeichnet, dass ein Antriebsmittel (50) vorgesehen ist, das über einen Kopplungsmechanismus (52, 53, 54, 55, 56, 58, 64, 65) zumindest die beiden Säulen (27) synchron auf und ab bewegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmittel (50) zentral ein Bewegungsprofil der Säulen (27) vorgibt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmittel (50) zentral programmierbar ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopplungsmechanismus zumindest ein Getriebe (52, 54) umfasst, insbesondere einen Kurbeltrieb.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Getriebe (52, 54) des Kopplungsmechanismus durch zumindest ein Verbindungsmittel (56, 58) miteinander verbunden sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Antrieb ein Servoantrieb (50) verwendet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmittel (50) über einen Riemen (51) mit dem Getriebe (52) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurbeltrieb (52, 54) zumindest eine Kurbel (53, 55) umfasst, die über zumindest eine Koppelstange (64, 65) mit zumindest einer der Säulen (27) in Verbindung steht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung (48) zur Ansteuerung des Antriebsmittels (50) vorgesehen ist, die das Antriebsmittel (50) in einem Normalbetrieb ansteuert, in welchem der Träger (28) einen definierten Hub durchläuft.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Normalbetrieb das Antriebsmittel (50) so angesteuert ist, dass es in eine erste Hubstellung gebracht ist, ausgehend von dieser ersten Hubstellung nach Drehrichtungsumkehr des Antriebsmittels (50) in eine zweite Hubstellung gebracht ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (48) das Antriebsmittel (50) mit einer vorgebbaren Beschleunigung ansteuert.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Wartungsbetriebsart die Steuerung (48) das Antriebsmittel (50) so ansteuert, dass der Träger (28) mit einem definierten Hub in eine Wartungsposition gebracht ist.