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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Entfernung von gasförmigen Blasen und/oder Fremdkörpern von einer Wand eines mit einer Flüssigkeit gefüllten Behälters. Normalerweise sind diese Behälter für einen Einsatz im pharmazeutischen Bereich bestimmt. Die Entfernung der gasförmigen Blasen betrifft im Wesentlichen die Behälter aus Kunststoffmaterial, die einem Hochtemperatur-Sterilisationsprozess unterzogen wurden (normalerweise im Autoklav).
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Die Entfernung der gasförmigen Blasen erweist sich als notwendig, da andernfalls die automatischen Inspektionssysteme eine hohe Zahl an Produkten aussortieren würden, die tatsächlich frei von Mängeln sind (da sie die Blasen fälschlich als in der Flüssigkeit vorhandene Verunreinigungen interpretieren würden). Die Entfernung von Fremdkörpern ermöglicht dagegen, die Partikel, die sich an einer Wand des Behälters angesammelt haben, zu lösen, indem sie schwebend in die Flüssigkeit geschoben werden. Dadurch wird vermieden, dass die Inspektionssysteme automatisch diese Partikel als kosmetische Mängel des Behälters und nicht als Fremdkörper im eigentlichen Sinne interpretieren. Das Produkt würde in jedem Fall aussortiert, aber die statistischen Daten wären verfälscht (die allerdings für die Lenkung der Prozessqualität sehr wichtig sind).
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Es sind Prozesse für die Blasenentfernung bekannt, in denen der Behälter in Schwingung versetzt wird. Ein Nachteil dieser Konstruktionslösung ist, dass die von den Schwingungen verursachte Bewegung Gefahr läuft, neue Blasen an der freien Oberfläche zu erzeugen.
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Eine weitere bekannte Lösung sieht vor, die Behälter seitlich auf ein Förderband zu legen. Bei der Bewegung des Bandes geraten die Behälter von sich aus ins Rollen und die freie Oberfläche der Flüssigkeit entfernt, indem sie an einer Innenfläche der Seitenwand entlangfließt, die dabei angetroffenen Blasen.
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Auch diese Lösung ist nicht frei von Nachteilen, die mit der Tatsache verbunden sind, dass dieses Verfahren, falls die Behälter eine ovale oder viereckige Seitenfläche aufweisen, nicht anwendbar wäre, weil die Behälter nicht rollen würden. Außerdem besteht die Gefahr, dass die Behälter beim Rollen Kratzer erhalten können, wobei Unregelmäßigkeiten an der Oberfläche entstehen würden, was zum Aussortieren des Produktes führen könnte.
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Analog dazu könnte das Umkippen der Behälter zum Bruch derselben Behälter führen.
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In diesem Zusammenhang ist die technische Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Entfernung von Blasen oder Fremdkörpern von einer Innenfläche eines Behälters bereitzustellen, die die oben genannten Nachteile überwinden.
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Insbesondere ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Entfernung von Blasen oder Fremdkörpern von einer Innenfläche eines Behälters bereitzustellen, die sich als wirksam und schnell erweisen und gleichzeitig nicht das Risiko umfassen, das Produkt zu beschädigen.
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Die näher erläuterte technische Aufgabe und die genauer angegebenen Ziele werden im Wesentlichen erfüllt durch ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Entfernung von Blasen oder Fremdkörpern von einer Innenfläche eines Behälters, die die in einem oder mehreren der beigefügten Ansprüche erläuterten technischen Merkmale umfassen.
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Weitere Merkmale und Vorteile dieser Erfindung ergeben sich deutlicher aus der als Beispiel dienenden und daher nicht einschränkenden Beschreibung einer bevorzugten, jedoch nicht ausschließlichen Ausgestaltung eines Verfahrens und einer Vorrichtung gemäß den Darstellungen in den beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
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1 eine Ansicht einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 und 3 eine Ansicht von oben und eine Vorderansicht von einem Teil der Vorrichtung aus 1;
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4 und 5 ein Bauteil einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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In den beigefügten Abbildungen wurde mit der Bezugsnummer 1 eine Vorrichtung für die Entfernung von gasförmigen Blasen und/oder Fremdkörpern von einer Wand eines mit einer Flüssigkeit gefüllten Behälters bezeichnet. Normalerweise umfasst diese Wand eine Seitenwand 11 und/oder eine Bodenwand 13.
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Normalerweise sind diese Blasen Luftblasen. Der Behälter ist ein Behälter aus Kunststoffmaterial, zum Beispiel PET. Der Behälter ist normalerweise für die Aufnahme eines pharmazeutischen Produkts bestimmt. Der Behälter kann zum Beispiel eine Flasche oder eine Ampulle oder ein Flakon sein. Der Behälter umfasst eine verschließbare Öffnung (in der Regel an einem Kopf), wobei die Bodenwand 13 der Öffnung gegenüber liegt und die Seitenwand 11 zwischen der Bodenwand 13 und der Öffnung verläuft.
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Zweckmäßigerweise ist der Behälter geschlossen (insbesondere versiegelt). Zweckmäßigerweise ist die genannte Öffnung also geschlossen.
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Die Vorrichtung 1 umfasst Greifmittel 2 für einen Behälter. Vorzugsweise umfassen die Greifmittel 2 eine Zange 21.
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Vorteilhafterweise umfasst die Vorrichtung 1 Mitnahmemittel 6 der Greifmittel 2 in Rotation im Verhältnis zu einer ersten Achse 20, die einen Winkel, der nicht gleich null ist, im Verhältnis zur Vertikalen bildet. Die erste Achse 20 ist eine Rotationsachse der Greifmittel 2. Sie ist nicht fest im Raum und gibt auch keine feste Richtung im Raum vor (da sie ihre Ausrichtung ändern kann). Die Rotation um die erste Achse 20 führt zu einer Rotation der Greifmittel 2 um sich selbst; im Besonderen dreht die Zange 21 um sich selbst.
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Die Mitnahmemittel 6 der Greifmittel 2 umfassen eine Bahn 4, die parallel zu einer Vorschublinie 3 des Behälters verläuft. Zweckmäßigerweise ist die Bahn 4 ringförmig. Vorteilhafterweise kann die Bahn 4 im Verhältnis zu einem absoluten Bezug bewegt werden.
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Die Greifmittel 2 umfassen Rollmittel 23 auf der genannten Bahn 4, um um die genannte erste Achse 20 in Rotation versetzt zu werden.
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Zweckmäßigerweise umfasst die Vorrichtung 1 Kippmittel 7 für die Greifmittel 2 und den Behälter (der von den Greifmitteln 2 erfasst wird). Vorzugsweise, aber nicht unbedingt sieht dieser Kippvorgang eine Rotation um eine zweite Achse 200 vor, die vorteilhafterweise horizontal ist (zum Beispiel könnte ein Scharnier vorgesehen werden). Diese zweite Achse 200 ist vorzugsweise rechtwinklig zur ersten Achse 20.
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In der bevorzugten Lösung umfassen die Kippmittel 7 ein Nockensystem 70, das diesen Kippvorgang ermöglicht. Das Nockensystem 70 umfasst einen Vorsprung 71, der aus den Greifmitteln 2 hervorragt und mit einer Führung interagiert, wobei während des Verschiebens der Greifmittel 2 entlang der Vorschublinie 3 die Wechselwirkung des Vorsprungs 71 und der Führung 72 zum Kippen der Führungsmittel 2 führt. Es könnten allerdings alternative Systeme vorgesehen werden, zum Beispiel strömungsdynamische Systeme oder ein Elektromotor.
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Die Kippmittel 7 ermöglichen es, die Greifmittel 2 zwischen einer ersten und einer zweiten Position zu bewegen. In der zweiten Position ist die erste Achse 20 im Wesentlichen horizontal. In der ersten Position ist die erste Achse 20 im Wesentlichen vertikal (so dass die Greifmittel 2 die ankommenden Behälter leichter erfassen können).
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In der zweiten Position der Greifmittel 2 sind die Rollmittel 23 in Kontakt mit der genannten Bahn 4, um die Greifmittel 2 um die erste Achse 20 in Rotation zu versetzen. In der ersten Position werden die Rollmittel 23 von dieser Bahn 4 entfernt und die Greifmittel 2 drehen dementsprechend nicht um die erste Achse 20.
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In der bevorzugten Lösung umfassen die Rollmittel 23 ein Rad 230, das die Greifmittel 2 und die erste Achse 20 umringt. Zweckmäßigerweise ist dieses Rad 230 koaxial zur ersten Achse 20.
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Auf diese Weise führt der Vorschub der Greifmittel 2 entlang der Linie 3 automatisch zur Rotation der Greifmittel um die erste Achse 20 (ohne die Notwendigkeit, einen eigenen Motor für diese Art der Bewegung bereitstellen zu müssen). Zweckmäßigerweise umfasst die Vorrichtung 1 Mittel für die Regelung einer relativen Geschwindigkeit zwischen der Bahn 4 und den Greifmitteln 2, die sich entlang der Linie 3 bewegen. Auf diese Weise ist es möglich, die Rotationsgeschwindigkeit der Greifmittel 2 um die erste Achse 20 zu erhöhen oder zu verringern. Dies ist wichtig, da abhängig von der Form des Behälters oder von der Art der Flüssigkeit eine mehr oder weniger energische Rotation erforderlich sein kann.
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Die Zange 21 der Greifmittel 2 bestimmt in einer Öffnungsausgestaltung eine festgelegte Richtung 22 für das seitliche Einsetzen und Herausziehen eines Behälters. Die Zange 21 umfasst nämlich zwei Backen, die sich annähern oder entfernen, um einen Behälter zu erfassen bzw. freizugeben. Die beiden Backen bestimmen in der Öffnungsausgestaltung einen Kanal für das Einsetzen/Entnehmen eines Behälters; dieser Kanal verläuft entlang der oben angegebenen Richtung 22. Vorzugsweise verlaufen die Scharniere der beiden Backen an einer Achse entlang parallel zur Einsetzrichtung 22.
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Die Vorrichtung 1 umfasst Umpositionierungsmittel 5 für die Greifmittel 2 in einer vorbestimmten Ausgestaltung. Dies ermöglicht die Entnahme des Behälters aus der Zange 21 entlang dieser Richtung 22. Nach dem Vorgang der Mitnahmemittel 6 in Rotation könnte nämlich die Richtung 22 für das Einsetzen und Entnehmen nicht mehr mit dem Auszieher, der den Behälter aus der Vorrichtung entfernt, ausgerichtet sein (und so in Ermangelung der Mittel 5 die Entfernung des Behälters verhindern).
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Vorzugsweise umfassen die Umpositionierungsmittel 5:
- – erste Magnetelemente 51, die geeignet sind, um die erste Achse 20, fest verbunden mit den Greifmitteln 2, zu drehen;
- – zweite Magnetelemente 52, die dafür bestimmt sind, im Verhältnis zur genannten ersten Achse 20 fest zu bleiben.
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Die zweiten Magnetelemente 52 sind somit fest mit der ersten Achse 20 verbunden. Die zweiten Magnetelemente 52 und die ersten Magnetelemente 51 sind vorteilhafterweise an den beiden gegenüberliegenden Oberflächen.
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Die ersten Magnetelemente 51 interagieren magnetisch mit den zweiten Magnetelementen 52 mittels einer Anziehungs- und/oder Abstoßungskraft, um die richtige Umpositionierung der Greifmittel 2 zu bestimmen. Die ersten Magnetelemente 51 umfassen vorzugsweise ein Paar Magnetpole mit entgegengesetztem Zeichen. Analoges kann für die zweiten Magnetelemente 52 wiederholt werden.
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Die Vorrichtung 1 kann vorteilhafterweise eine Vielzahl von Stationen umfassen, von denen jede eines oder mehrere der vorher beschriebenen Merkmale aufweisen kann. Insbesondere umfasst jede Station:
- – Greifmittel 2, die um eine entsprechende erste Achse 20 drehen können;
- – Kippmittel 7;
- – Mitnahmemittel 6 in Rotation der Greifmittel 2.
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Vorteilhafterweise umfassen die Mitnahmemittel 6 eine einzige Bahn 4, mit der getrennte Räder 230, die jeweils getrennten Greifmitteln 2 zugeordnet sind, interagieren können (um die Rotation der Greifmittel in einer Vielzahl von Stationen zu ermöglichen). Vorteilhafterweise umfassen die Kippmittel 7 eine einzige Führung 72, mit der eine Vielzahl von Vorsprüngen 71, die den entsprechenden Greifmitteln 2 zugeordnet sind, interagiert.
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Die Stationen befinden sich entlang der Vorschublinie 3 (die vorzugsweise ringförmig geschlossen ist). In diesem Fall könnte die Bahn 4 ein ringförmig geschlossenes Band sein, das parallel zur Vorschublinie 3 verläuft.
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In der bevorzugten Lösung, die in den beigefügten Abbildungen dargestellt ist, sind die Greifmittel 2 in ein drehendes Karussell 30 integriert. Dieses Karussell 30 dreht sich um eine vertikale Achse. Diese vertikale Achse ist im Wesentlichen fest im Raum. Zweckmäßigerweise verläuft Bahn 4 (und dreht sich vorzugsweise) um dieselbe vertikale Achse wie das Karussell 30. Vorteilhafterweise ist die Rotationsgeschwindigkeit der Bahn 4 unabhängig von der Rotationsgeschwindigkeit des Karussells 30 verstellbar. Die Bahn 4 verläuft vorteilhafterweise über dem Karussell 30. Das Karussell 30 empfängt die Behälter von einem Einlaufstern 31 und überträgt sie an einen Auslaufstern 32. Zweckmäßigerweise ist am Karussell 30 die genannte Vielzahl an Stationen integriert. In diesem Fall sind die Stationen am Außenrand des Karussells 30 angeordnet.
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In einer nicht dargestellten alternativen Konstruktionslösung könnten die Stationen entlang einer Vorschublinie verlaufen, die mindestens zum Teil gerade ist (das Vorhandensein von Karussell 30 ist somit nicht notwendig). Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem eine Produktionslinie für Behälter, die mit einer Flüssigkeit gefüllt sind. Zweckmäßigerweise umfasst eine solche Linie:
- – eine Füllstation;
- – eine Sterilisierstation (normalerweise durch Erhitzen) der mit dem flüssigen Produkt gefüllten Behälter (normalerweise ein Autoklav);
- – eine Vorrichtung für die Entfernung von Blasen oder Fremdkörpern von einer Wand eines Behälters, wobei diese Vorrichtung 1 eine oder mehrere der vorher beschriebenen Merkmale aufweist (nach der Sterilisierstation angeordnet).
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Die Fülllinie umfasst eine Station für die Sichtkontrolle der Behälter (nach der Vorrichtung für die Entfernung angeordnet); diese Inspektionsstation umfasst außerdem Mittel für das Aussortieren der Produkte, die Mängel aufweisen (zum Beispiel unerwünschte Partikel, die in der im Behälter enthaltenen Flüssigkeit schweben).
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem ein Verfahren, um Gasblasen oder Fremdkörper von einer Wand eines mit einer Flüssigkeit gefüllten Behälters 10 zu entfernen. Diese Wand kann eine Seitenwand 11 und/oder eine Bodenwand 13 des Behälters 10 umfassen. Zweckmäßigerweise ist der Behälter verschlossen, insbesondere versiegelt.
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Das Verfahren umfasst die folgenden Phasen:
- i) Erfassen des Behälters 10 mittels der Greifmittel 2 (1 zeigt den Behälter in Wechselwirkung mit den Greifmitteln 2, in den 2–5 wurde der Behälter dagegen ausgelassen);
- ii) Versetzen des Behälters 10 und der Greifmittel 2, die ihn erfassen, in Rotation zu einer ersten Achse 20, die einen von null abweichenden Winkel zur Vertikalen bildet. Auf diese Weise fließt die freie Oberfläche der im Behälter 10 vorhandenen Flüssigkeit entlang einer Innenfläche der Seitenwand 11, um die vorhandenen Blasen und/oder Fremdkörper zu entfernen. Insbesondere die Blasen werden beseitigt, während die Fremdkörper verschoben und schwebend in die Flüssigkeit versetzt werden.
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Die erste Achse 20 stellt eine Rotationsachse der Greifmittel 2 um sich selbst dar.
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Außerdem stimmt die erste Achse 20 mit einer Achse des Behälters 10 überein, insbesondere mit einer Achse, die zwischen einer Öffnung und einem Boden 13 des Behälters 10 verläuft. Die erste Achse 20 könnte mit einer zylindrischen Symmetrieachse des Behälters 10 übereinstimmen. Zweckmäßigerweise ist die Öffnung verschlossen und befindet sich an einem Kopf des Behälters. Die Bodenwand 13 liegt der verschlossenen Öffnung gegenüber; die Seitenwand 11 verläuft zwischen der Bodenwand 13 und der verschlossenen Öffnung.
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Wie zuvor angegeben, drehen der Behälter 10 und die Greifmittel 2 um die erste Achse 20, die einen von null abweichenden Winkel zur Vertikalen bildet. Zu diesem Zwecke sieht das Verfahren vor, den Behälter 10, fest verbunden mit den Greifmitteln 2, zu kippen, nachdem der Behälter 10 mit den Greifmitteln 2 erfasst wurden. In der bevorzugten Lösung wird der Behälter 10 von den Greifmitteln 2 erfasst, wenn die erste Achse 20 im Wesentlichen vertikal ist. Das Kippen der Greifmittel 2 ermöglicht es, dass die freie Oberfläche der Flüssigkeit sich im Wesentlichen parallel zur ersten Achse 20 befindet.
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Die Kippphase der Greifmittel 2 erfolgt, nachdem der Behälter mittels der Greifmittel 2 erfasst wurde. Die Phase, die Greifmittel 2 und den Behälter 10 in Rotation um die erste Achse 20 zu versetzen, erfolgt mindestens teilweise nach der genannten Kippphase der Greifmittel 2.
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In der bevorzugten Lösung umfasst das Verfahren die Kippphase der Greifmittel 2 und des Behälters 10 auf eine Weise, dass die genannte erste Achse 20 im Wesentlichen horizontal ist. Wie vorher angegeben, sind vorteilhafterweise die Greifmittel 2 beweglich zwischen einer ersten Position, in der die erste Achse 20 im Wesentlichen vertikal ist, und einer zweiten Position, in der die erste Achse 20 im Wesentlichen horizontal ist. In der ersten Position erfassen die Greifmittel 2 den Behälter und geben ihn frei, in der zweiten Position nehmen die Greifmittel 2 den Behälter mit in Rotation um die erste Achse 20.
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Die Phase, den Behälter 10 und die Greifmittel 2, die ihn erfassen, in Rotation zu versetzen, umfasst die folgenden Phasen:
- – Umsetzen der Greifmittel 2 entlang einer ersten Vorschublinie 3 des Behälters 10, um sie in Kontakt mit einer Bahn 4 zu bringen;
- – Erzeugen einer relativen Bewegung zwischen der Bahn 4 und den Greifmitteln 2, die entlang der Linie 3 vorgeschoben werden, wobei diese relative Bewegung zu einem Rollen der Greifmittel 2 in Kontakt mit der Bahn 4 führt.
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Die Kippphase der Greifmittel 2 ermöglicht es, die Greifmittel 2 in Kontakt mit der Bahn 4 zu bringen. Insbesondere sieht sie vor, ein Rad mit der Bahn 4 in Kontakt zu versetzen, das die Greifmittel 2 umgibt und sie in die Rotation mitnimmt.
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Um die Rotationsgeschwindigkeit der Greifmittel 2 zu erhöhen, muss man somit die relative Geschwindigkeit zwischen der Bahn 4 und dem Vorschub der Greifmittel 2 entlang der Linie 3 erhöhen.
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Vorteilhafterweise bewegt sich auch die Bahn 4 im Verhältnis zu einem festen Bezug, so dass die Rotationsgeschwindigkeit der Greifmittel 2 präzis reguliert werden kann. Insbesondere umfasst das Verfahren die Phase, die relative Geschwindigkeit zwischen der Bahn 4 und den Greifmitteln 2, die entlang der Linie 3 verschoben werden, zu regulieren. Dies ermöglicht es, die Funktionsweise an verschiedene Geometrien von Behältern 10 oder an verschiedene Flüssigkeiten in den Behältern 10 anzupassen.
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Zweckmäßigerweise umfasst das Verfahren die Phase, die Greifmittel 2 in eine vorbestimmte Position umzupositionieren, bevor der Behälter 10 aus den Greifmitteln 2 freigegeben wird und nachdem die Greifmittel 2 und der Behälter 10 in Rotation um die genannte erste Achse 20 versetzt wurden. Die Phase der Umpositionierung der Greifmittel 2 umfasst die Phase der Wechselwirkung zwischen:
- – den ersten Magnetelementen 51, die sich vorher, fest verbunden mit den Greifmitteln 2, um die erste Achse drehten; und
- – den zweiten Magnetelementen 52, die dafür bestimmt sind, im Verhältnis zur genannten ersten Achse 20 fest zu bleiben.
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In der bevorzugten Lösung sieht das Verfahren vor, dass die Phase, einen Behälter 10 mittels der Greifmittel 2 zu erfassen, in einem drehenden Karussell 30 erfolgt. Analog dazu erfolgt die Phase, den Behälter 10 und die Greifmittel 2, die ihn erfassen, in Rotation zur ersten Achse 20 des Behälters 10 zu versetzen, in dem genannten drehenden Karussell 30. Auch die Phase, die Greifmittel 2 zu kippen, erfolgt mit dem Behälter 10 in diesem Karussell 30.
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Dies ermöglicht eine Beschleunigung des Produktionsprozesses. Vorzugsweise erfolgt die Phase, den Behälter in Rotation um die erste Achse 20 zu versetzen, in einem Bereich, der zwischen 40 und 60% der vollständigen Rotation des Karussells 30 um sich selbst beträgt. Vorteilhafterweise sieht die Phase, den Behälter 10 und die Greifmittel 2 in Rotation um die erste Achse 20 zu versetzen, vor, dass der Behälter 10 und die Greifmittel 2 mindestens eine vollständige Rotation um die erste Achse 20 vollziehen.
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Die vorliegende Erfindung erreicht wichtige Vorteile.
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Vor allem ermöglicht sie, die guten Produkte, die von den automatischen Inspektionssystemen fälschlich aussortiert wurden (falsch positiv), zu reduzieren. Die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglichen nämlich, die gasförmigen Blasen zu beseitigen, die sich im Behälter bilden, ohne andere zu erzeugen und ohne Gefahr zu laufen, den Behälter zu beschädigen. Ein weiterer Vorteil ist, dass von einer Seitenwand 11 und/oder einer Bodenwand 13 eventuelle Fremdkörper beseitigt werden, indem sie schwebend in die Flüssigkeit versetzt werden; dies ermöglicht es, dass das automatische Inspektionssystem die Fremdkörper als solche erkennt und nicht mit kosmetischen Fehlern des Behälters verwechselt.
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In zweiter Linie erlaubt sie eine hohe Produktionsgeschwindigkeit.
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Ein weiterer wichtiger Vorteil ist mit der strukturellen Optimierung von Vorrichtung 1 verbunden, die eine Einsparung an den Produktionskosten und einen geringeren Platzbedarf der Vorrichtung ermöglicht.
