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Stand der
Technik
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine zum Füllen und
Verschließen
von Verpackungen, wobei die Maschine mehrere Bearbeitungsstationen
aufweist.
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Maschinen
zum Füllen
und Verschließen
von Verpackungen sind beispielsweise aus der pharmazeutischen Industrie
bekannt. Hierbei werden die Füll-
und Verpackungsmaschinen beispielsweise zum Füllen und Verschließen von
Vials oder Spritzen verwendet. Die Verpackungen sind dabei in der
Regel Glas- oder Kunststoffbehältnisse
mit unterschiedlichsten geometrischen äußeren Formen. Diese Verpackungen
müssen
gehandhabt, gefüllt
und verschlossen werden. Bei der Verarbeitung von pharmazeutischen
Produkten sind weiterhin höchste
Anforderungen hinsichtlich der Sterilisation und der Präzision (Füllmengen
usw.) gefordert bzw. müssen
auch die Anforderungen für
eine Produktion in Reinräumen
erfüllt
werden. Von daher muss jede Maschine genau auf die Bedürfnisse
des zu verarbeiteten Produktes ausgelegt sein. Dadurch entstehen
hohe Kosten in der Konstruktion und der Fertigung, da fast jede
Maschine eine Sonderkonstruktion ist und entsprechend den Kundenvorgaben
und den spezifischen Anforderungen konstruiert wird.
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Vorteile der
Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Maschine
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den
Vorteil auf, dass ein modularer Aufbau der Maschinen möglich ist.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht, dass für
jede Bearbeitungsstation jeweils ein Roboter vorgesehen ist. Die
Roboter umfassen jeweils eine Handhabungsvorrichtung, wie z.B. ein
Werkzeug oder einen Greifer und eine Robotermechanik mit Antrieben,
Gelenken sowie einen Roboterarm, an dem die Handhabungsvorrichtung angeordnet
ist. Dabei sind die Robotermechaniken der Roboter baugleich. Somit
muss für
jeden Roboter nur noch eine entsprechende Handhabungsvorrichtung
bzw. ein entsprechendes Werkzeug gemäß der Funktion der Bearbeitungsstation
vorgesehen werden und nicht mehr die gesamten Bearbeitungsstationen
an die verschiedenen Maschinen angepasst werden. Dadurch können die
Maschinen zum größten Teil
in Serienfertigung hergestellt werden, da die Roboter bis auf die
Handhabungsvorrichtung aus Gleichteilen bestehen. Ebenfalls können sehr
kurze Konstruktionszeiten erhalten werden, da jeweils nur eine entsprechende
Roboterhandhabungsvorrichtung neu konstruiert werden muss.
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Die
Unteransprüche
zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Besonders
bevorzugt sind die einzelnen Bearbeitungsstationen der Maschine
in Reihe angeordnet, wobei sie vorzugsweise alle an einer Seite
der Maschine in einer Linie positioniert sind.
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Weiterhin
bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Maschine eine automatische
Fördereinrichtung,
welche einen Transport der Verpackungen zwischen den einzelnen Robotern
der Bearbeitungsstationen übernimmt.
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Um
eine besonders gute Zugänglichkeit
zu den Robotern bereitzustellen, sind die Roboter von der Maschine
senkrecht zur Förderrichtung
der Verpackungen wegfahrbar. Dadurch können Störungen einzelner Roboter schnell
beseitigt werden bzw. ein schneller Austausch eines kaputten Roboters
ermöglicht
werden.
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Besonders
bevorzugt sind die Roboter als 6-Achs-Roboter ausgebildet.
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Um
eine schnelle und sichere Zuführung
der Verpackungen zur Maschine zu gewährleisten, ist vorzugsweise
eine Einlaufgruppierkette vorgesehen. Die Einlaufgruppierkette ist
vorzugsweise umlaufend ausgebildet und der Roboter der ersten Bearbeitungsstation
entnimmt die Verpackungen von der Einlaufgruppierkette der Maschine
und übergibt
die Verpackungen an die Fördereinrichtung.
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Besonders
bevorzugt werden die Roboter der einzelnen Bearbeitungsstationen
mittels einer zentralen Steuerungseinheit gesteuert. Dies ermöglicht eine
einfache und schnelle Programmierung der einzelnen Roboter. Es ist
jedoch auch möglich,
für jeden
Roboter eine eigene Steuerung vorzusehen.
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Um
eine möglichst
kleine Fläche
bereitzustellen, an welcher sich Schmutz anlagern könnte, sind
die Roboter vorzugsweise an einer gemeinsamen Platte aufgehängt. Dadurch
sind insbesondere im Arbeitsbereich der Roboter keine größeren Flächen vorhanden.
Derartige Maschinen eignen sich besonders gut für einen Einsatz in einer Reinraumumgebung.
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Besonders
bevorzugt weist die erfindungsgemäße Füll- und Verschlussmaschine
eine Bearbeitungsstation für
einen Einlauf in die Maschine und/oder zum Verschließen einer
ersten Seite der Verpackung und/oder zum Wiegen der leeren Verpackung
und/oder zum Füllen
der Verpackung und/oder zum Wiegen der gefüllten Verpackung und/oder zum Verschließen einer
zweiten Seite der Verpackung und/oder für einen Auslauf aus der Maschine
auf. Durch den erfindungsgemäßen modularen
Aufbau kann die Maschine dabei auf einfache Weise an die jeweiligen
Kundenwünsche
angepasst werden. Selbstverständlich
können
auch noch weitere Bearbeitungsstationen vorgesehen werden bzw. eine
Bearbeitungsstation zwei oder mehrere Roboter umfassen.
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Vorzugsweise
sind die in der erfindungsgemäßen Maschine
verwendeten Verpackungen Spritzen oder Vials oder Ampullen, wobei
die Verpackung insbesondere aus Glas oder Kunststoff hergestellt
ist.
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Zeichnungen
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung
mit der Zeichnung beschrieben, in der:
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1 eine schematische, perspektivische Ansicht
einer Maschine zum Füllen
und Verschließen von
Verpackungen gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist, und
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2 eine schematische Draufsicht
der in 1 gezeigten Maschine
ist.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung im Detail beschrieben.
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Wie
in 1 gezeigt, umfasst
die erfindungsgemäße Maschine 1 einen
länglichen
Tisch 15 sowie einen Rahmen 16. Auf dem länglichen
Tisch 15 sind, wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, eine Vielzahl von
Bearbeitungsstationen 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8 angeordnet.
Die Bearbeitungsstationen sind dabei an einer Seite einer ebenfalls
auf dem Tisch 15 befestigten Fördereinrichtung 11 angeordnet
(vgl. 2). Dadurch können die
Bearbeitungsstationen senkrecht zur Förderrichtung X der Fördereinrichtung 11 nach
hinten weggefahren werden und ausgetauscht werden.
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Die
Roboter der Bearbeitungsstationen 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8 weisen
den gleichen Aufbau auf, wobei der Roboter jeder Bearbeitungsstation
ein entsprechend seinen Aufgaben bzw. Funktionen ausgebildetes Roboterwerkzeug
als Handhabungsvorrichtung aufweist. Die Roboter der jeweiligen
Bearbeitungsstationen sind als 6-Achs-Roboter mit höchster Wiederholgenauigkeit
im Bereich von +/– 0,02
mm ausgebildet.
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Die
Bearbeitungsstation 2 ist der Einlauf bzw. das Übergabeaggregat
der Verpackung in die Maschine. Die Verpackungen im vorliegenden
Ausführungsbeispiel
sind z. B. Spritzen, welche benachbart zueinander auf einer Einlaufgruppierkette 12 angeordnet
sind. Der Roboter der ersten Bearbeitungsstation 2 entnimmt
Spritzen von der Einlaufgruppierkette 12 und ordnet diese
auf der Fördereinrichtung 11 an. Die
Fördereinrichtung 11 transportiert
die Spritzen weiter zur zweiten Bearbeitungsstation 3.
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An
der zweiten Bearbeitungsstation 3 ist eine Sortiereinrichtung 13 für einen
ersten Verschluss an der Seite der Fördereinrichtung 11 gegenüber dem Roboter
der zweiten Bearbeitungsstation 3 angeordnet. Der Roboter
der zweiten Bearbeitungsstation 3 entnimmt einen Verschluss
von der Sortiereinrichtung 13 und verschließt eine
Seite der Spritze, welche auf der Fördereinrichtung 11 gehalten
wird. Anschließend
wird die einseitig verschlossene Spritze zur dritten Bearbeitungsstation 4 weiter
transportiert.
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An
der dritten Bearbeitungsstation 4 entnimmt der zugehörige Roboter
die einseitig verschlossene Spritze von der Fördereinrichtung 11 und positioniert
diese auf einer ersten Waage 9. Dadurch wird eine Tara-Wiegung
der leeren Verpackung durchgeführt.
Nach Beendigung des Wiegevorgangs nimmt der Roboter der dritten
Bearbeitungsstation 4 die gewogene Spritze wieder auf und
positioniert sie wieder in der Fördereinrichtung 11.
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Die
Fördereinrichtung 11 transportiert
die einseitig verschlossene Spritze dann zur vierten Bearbeitungsstation 5 weiter,
in welcher die Spritze gefüllt
wird. Nach dem Füllvorgang
transportiert die Fördereinrichtung 11 die
gefüllte
Spritze zur fünften
Bearbeitungsstation 6 weiter, an der der Roboter der fünften Bearbeitungsstation 6 die
gefüllte
Spritze von der Fördereinrichtung 11 entnimmt
und an eine zweite Wiegeeinrichtung 10 übergibt, welche eine Brutto-Wiegung
zur Prozesskontrolle durchführt.
Nach dem Wiegevorgang nimmt der Roboter der fünften Bearbeitungsstation 6 die
Spritze wieder von der Wiegeeinrichtung 10 auf und positioniert
sie auf der Fördereinrichtung 11.
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Anschließend fördert die
Fördereinrichtung 11 die
gefüllte
Spritze zur sechsten Bearbeitungsstation 7 weiter, an der
ein zweiter Verschluss an der noch offenen Seite der Spritze angebracht
wird. Der Roboter der sechsten Bearbeitungsstation 7 entnimmt
dabei den zweiten Verschluss von einer zweiten Sortiereinrichtung 14 und
fügt ihn
auf die Spritze auf.
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Anschließend fördert die
Fördereinrichtung 11 die
gefüllte
und verschlossene Spritze zur siebten Bearbeitungsstation 8,
an der der zugehörige
Roboter die Spritze von der Fördereinrichtung 11 entnimmt und
aus der Maschine 1 abgibt.
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Wie
aus der vorhergehenden Beschreibung ersichtlich ist, sind die an
den Robotern verwendeten Handhabungsvorrichtungen in erster Linie
Greifer, um die Verpackungen für
den Einlauf bzw. Auslauf der Maschine bzw. zum Durchführen der
Wiegevorgänge
zu greifen. Bei den Bearbeitungsstationen 3 und 7 sind
ebenfalls Greifer als Handhabungsvorrichtungen vorgesehen, um die
jeweiligen Verschlüsse von
den Sortiereinrichtungen 13 und 14 zu greifen und
die Verpackung zu verschließen.
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Wie
insbesondere aus 2 ersichtlich
ist, umfassen die einzelnen Bearbeitungsstationen hauptsächlich einen
Roboter, welcher jeweils baugleich ausgeführt ist. Der einzige Unterschied
zwischen den einzelnen Bearbeitungsstationen sind die jeweils verwendeten
Handhabungsvorrichtungen bzw. Roboterwerkzeuge, welche an dem Roboterarm angebracht
sind. Je nach Funktion führen
die einzelnen Roboter dabei unterschiedliche Bewegungsabläufe durch.
Die jeweiligen Bewegungsabläufe
der Roboter können
mit den bekannten Verfahren einprogrammiert werden. Eine Steuerung
der einzelnen Bearbeitungsstationen erfolgt dabei vorzugsweise zentral
mittels eines Rechners.
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Da
die Roboter alle an einer Seite der Fördereinrichtung 11 angeordnet
sind, ergibt sich eine klare Trennung zwischen den Robotern einerseits und
den jeweiligen Zusatzeinrichtungen der Bearbeitungsstationen, wie
Einlaufgruppierkette 12, Sortiervorrichtungen 13, 14 und
Wiegeeinrichtungen 9, 10 andererseits, welche
an der anderen Seite der Fördereinrichtung 11 angeordnet
sind. Somit kann ein Nachfüllvorgang
oder Wartungsarbeiten der zusätzlichen
Einrichtungen 11, 12, 13, 14 einfach
von einer Seite durchgeführt
werden. Darüberhinaus
ergibt sich dadurch eine übersichtliche
Maschine und alle Stellen der Maschine können für das Bedienpersonal einfach
erreicht werden.
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Es
sei angemerkt, dass die erfindungsgemäße Maschine kontinuierlich
oder getaktet, je nach Anforderung, betrieben werden kann. Weiterhin
sei angemerkt, dass die jeweiligen Bearbeitungsstationen auch mehrere
Verpackungen gleichzeitig bearbeiten können. Darüberhinaus kann beispielsweise
auch eine Zuführung
der Spritzen in Transporthülsen
oder in Trays erfolgen. Der modulare Aufbau der erfindungsgemäßen Maschine
ermöglicht überdies
auch eine leichte und schnelle Umrüstbarkeit, falls dies gewünscht wird.
Weiterhin können
auf relativ einfache Weise zusätzliche
Bearbeitungsstationen hinzugefügt
bzw. entfernt werden.