DE19604100A1 - Vorrichtung zum Handhaben von in einem Verpackungsbehälter angeordneten Gegenständen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Handhaben von in einem Verpackungsbehälter angeordneten Gegenständen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Es ist bekannt, Spritzenkörper in sogenannten Trays zu bevorraten. Bei den Trays handelt es sich um thermogeformte Behältnisse, in die eine Vielzahl Stege mit Traynoppen eingeformt sind, zwischen denen jeweils ein Spritzenkörper form- und kraftschlüssig angeordnet ist. Zum Befüllen der Spritzenkörper, beispielsweise mit einem Medikament, müssen die Spritzenkörper aus den Trays entnommen, zuerst einer Reinigungs- und Sterilisiereinrichtung, und anschließend einer Füll- und Verschließeinrichtung zugeführt werden. Anschließend werden die befüllten und verschlossenen Spritzenkörper wieder in die Trays eingelegt.

Bei einem bekannten Verfahren zum Herausnehmen der Spritzenkörper aus einem Tray wird das Tray einer Station zugeführt, in der ein keilförmiger Trennkörper angeordnet ist. Dieser Trennkörper greift in einen Zwischenraum zwischen den Spritzenkörpern und der Wand des Trays ein. Durch die Relativbewegung des Trays zum keilförmigen Körper werden die Spritzenkörper nacheinander aus den Haltestegen herausgedrückt, und in eine Fördereinrichtung übergeben. Das beschriebene Verfahren beansprucht sowohl die Spritzenkörper als auch das Tray mechanisch stark, so daß Beschädigungen nicht ausgeschlossen werden können. Weiterhin ist die bekannte Station beispielsweise durch die von der Geometrie der Spritzenkörper und der Trays abhängigen Führungen relativ aufwendig aufgebaut, und verursacht bei einem Formatwechsel einen hohen Handhabungsaufwand.

Zum Wiedereinführen der befüllten Spritzenkörper in ein Tray ist es bekannt, das leere Tray in geringem Abstand synchron so an einem Förderstern für die Spritzenkörper vorbeizuführen, daß die Spritzenkörper vom Förderstern zwischen die jeweiligen Haltestege des Trays eingedrückt werden. Anschließend wird das befüllte Tray mittels einer zusätzlichen Fördereinrichtung beispielsweise einem Magazinierspeicher für die Trays zugeführt. Durch die zusätzliche Fördereinrichtung ist ein relativ hoher Bauaufwand für die Vorrichtung erforderlich. Auch ist bei einem Formatwechsel ein aufwendiger Umbau der Vorrichtung erforderlich.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Handhaben von in einem Verpackungsbehälter angeordneten Gegenständen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß sowohl die Entnahme der Spritzenkörper aus den Trays, als auch das Wiedereinführen der Spritzenkörper in die Trays mechanisch sehr schonend erfolgt. Dadurch wird die Beschädigungsgefahr sowohl der Spritzenkörper als auch der Trays erheblich reduziert.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Handhaben von in einem Verpackungsbehälter angeordneten Gegenständen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung mit einem Arm eines Handhabungsroboters verbunden. Dadurch können die Trays vor und nach dem Befüllen mit den Spritzenkörpern direkt entmagaziniert oder magaziniert bzw. gestapelt werden. Die Ankopplung der Vorrichtung an einen Handhabungsroboter hat darüber hinaus den besonderen Vorteil, daß sämtliche bei bekannten Vorrichtungen notwendigen, traygeometrieabhängigen Führungen und Antriebsglieder entfallen können, und daß jeder beliebige Punkt innerhalb der Reichweite des Handhabungsroboters angesteuert werden kann. Dadurch wird eine große Flexibilität der Vorrichtung erzielt.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein mit Spritzenkörpern befülltes Tray in perspektivischer Ansicht, Fig. 2 eine Vorrichtung zum Handhaben von in einem Verpackungsbehälter angeordneten Gegenständen in perspektivischer Ansicht, Fig. 3 einen Teil der Vorrichtung nach Fig. 2 in perspektivischer Ansicht, die Fig. 4 und 5 die Vorrichtung nach Fig. 2 während zweier Betriebsphasen in Seitenansicht, und die Fig. 6 ein Handhabungssystem für Gegenstände in perspektivischer Ansicht.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Vorrichtung 10 dient zum Handhaben von in sogenannten Trays 1 angeordneten Spritzenkörpern 2 (Fig. 1). Die an sich bekannten, aus Kunststoff hergestellten, tiefgezogenen Trays 1 haben Stege 3, zwischen denen jeweils die Spritzenkörper 2 in Aussparungen 4 parallelachsig angeordnet sind. Die Spritzenkörper 2 werden mittels Formschluß durch an den Stegen 3 angeformten Traynoppen 5 in dem Tray 1 festgehalten. In dem Bereich, in dem die Spritzenkörper 2 ihren hohlzylindrischen Mittelabschnitt 6 haben, sind in den Stegen 3 Längsaussparungen 7 ausgebildet.

In den oben beschriebenen Trays 1 sind in der Regel eine Vielzahl von Spritzenkörpern 2, beispielsweise zwanzig Stück, angeordnet. Die Trays 1 werden stapelweise an den Verpacker geliefert, wo mit Hilfe der Vorrichtung 10 die Spritzenkörper 2 aus den Trays 1 entnommen werden. Dann werden die Spritzenkörper 2 zuerst einer nicht dargestellten Reinigungs- und Sterilisiereinrichtung, und anschließend einer Befüll- und Verschließeinrichtung für die Spritzenkörper 2 zugeführt. Nach dem Befüllen der Spritzenkörper 2 und dem Verschließen mit jeweils einem Verschlußstopfen werden die Spritzenkörper 2 wieder in die Trays 1 eingebracht.

Die Vorrichtung 10 hat eine im wesentlichen rechteckige, plattenförmige Matrize 11 mit einem darin mittig ausgebildeten Längsschlitz 12 (Fig. 2). Ober- und unterhalb des Längsschlitzes 12 sind auf der Vorderseite 13 der Matritze 11 klotzförmige Abdrückstege 15 für einen Tray 1 befestigt. Die Anordnung der Abdrückstege 15 auf der Matritze 11 ist derart, daß diese in Deckung mit den Stegen 3 des Trays 1 angeordnet sind, wobei sich jeweils ein Abdrücksteg 15 ober- und unterhalb einer Längsaussparung 7 eines Steges 3 befindet. Weiterhin ist die Länge L der Abdrückstege 15 unterschiedlich, wobei die an den seitlichen Randbereichen der Matrize 11 angeordneten Abdrückstege 15 eine größere Länge L aufweisen als die im Mittelbereich der Matrize 11 angeordneten Abdrückstege 15. Dadurch ergibt sich in einer Draufsicht auf die Matrize 11 eine Kreis- bzw. Bogenkontur der Abdrückstege 15.

An der oberen bzw. unteren Stirnfläche der Matrize 11 sind jeweils zwei Fortsätze 16, 17 angeformt. Mit jeweils einem Fortsatzpaar 16, 17 ist auf der den Abdrückstegen 15 gegenüberliegenden Seite der Matrize 11 jeweils eine pneumatisch betriebene Hubeinheit 18 verbunden, wobei die beiden Hubeinheiten 18 synchron betrieben werden. Die beiden Hubeinheiten 18 sind mit einem gemeinsamen Grundträger 19 verbunden, der seinerseits an eine zwischen den beiden Hubeinheiten 18 angeordnete Schwenk- und Dreheinrichtung 20 angekoppelt ist.

An der Schwenk- und Dreheinrichtung 20 ist eine Übernahmeeinheit 21 für die Spritzenkörper 2 befestigt. Die Übernahmeeinheit 21 besteht aus einer mit dem Grundträger 19 verbundenen Platte 22, die mittels Distanzhülsen 23 mit einem eine horizontale Trennebene aufweisenden Spritzenkörperträger 24 verbunden ist. Die dem Grundträger 19 zugewandte Platte 22 befindet sich unabhängig von der Hubbewegung der Matrize 11 stets zwischen dem Grundträger 19 und der Matrize 11. Der Spritzenkörperträger 24 durchdringt den Längsschlitz 12 der Matrize 11.

Wie Fig. 3 zeigt, weist der Spritzenkörperträger 24 im Bereich zwischen der oberen und der unteren Reihe der Abdrückstege 15, d. h. also im Bereich des Längsschlitzes 12, den Spritzenkörpern 2 angepaßte, im Ausführungsbeispiel halbkreisförmige Aussparungen 25 auf, die in etwa die halbe Querschnittsfläche der Spritzenkörper 2 überdecken. Zwischen den Aussparungen 25 sind in Höhe der Aussparungen 25 drehbewegliche Schließelemente 26 angeordnet.

Die Schließelemente 26 bestehen aus jeweils einem im wesentlichen zylindrisch geformten Stift 27, an dessen einer, den Aussparungen 25 zugewandten Stirnseite zwei Haltenasen 28 für die Spritzenkörper 2 angeformt sind. In der einen Endposition der Stifte 27 sind die Haltenasen 28 mit den Längsachsen der Spritzenkörper 2 ausgerichtet, so daß die Aussparungen 25 vollständig für die Spritzenkörper 2 freigegeben sind. In der anderen, um neunzig Grad gedrehten Endlage der Stifte 27 verdecken die Haltenasen 28 die Öffnungen der Aussparungen 25 zumindest teilweise, so daß ein in einer Aussparung 25 angeordneter Spritzenkörper 2 durch die Aussparung 25 und die zugeordneten Haltenasen 28 zweier Stifte 27 formschlüssig umfaßt ist.

Auf der den Haltenasen 28 gegenüberliegenden Seite ist am Stift 27 ein Zahnrad 29 drehfest befestigt, das in einer im Spritzenkörperträger 24 ausgebildeten Aussparung 31 angeordnet ist. Die einzelnen Zahnräder 29 der Stifte 27 kämmen ineinander, so daß bei einer Drehung eines Stiftes 27 die anderen Stifte 27 zwangsläufig synchron mitgedreht werden. Um die Drehbewegung der Stifte 27 zwischen den beiden Endpositionen zu ermöglichen, ist wenigstens einer der Stifte 27 über sein Zahnrad 29 hinaus verlängert, und mit einem im Bereich des Grundträgers 19 angeordneten Stellmotors 35 gekoppelt.

Zwischen den Haltenasen 28 und dem Zahnrad 29 ist jedem Stift 27 eine Druckfeder 36 zugeordnet, die sich einerseits gegen den Stift 27, und andererseits gegen einen Absatz 37 im Spritzenkörperträger 24 abstützt, und die den Stift 27, und somit auch die Haltenasen 28, in Richtung zur Aussparung 25 drückt.

Die oben beschriebene Vorrichtung 10 ist zum Herausnehmen der Spritzenkörper 2 aus einem Tray 1 geeignet. Das Wiedereinführen von (befüllten) Spritzenkörpern 2 in leere Trays 1 erfolgt mittels einer modifizierten Vorrichtung 10a. Diese Vorrichtung 10a (Fig. 2) unterscheidet sich von der Vorrichtung 10 dadurch, daß in mehreren Abdrückstegen 15, beispielsweise in acht Abdrückstegen 15, Saugbohrungen 38 ausgebildet sind, die in den den Stegen 3 des Trays 1 zugewandten Stirnflächen der Abdrückstege 15 münden, und die mit einer nicht dargestellten Vakuumquelle verbunden sind.

Sowohl die Vorrichtung 10, als auch die Vorrichtung 10a ist mit ihrem jeweiligen Grundträger 20 an einen Handhabungsroboter 40 ankoppelbar (Fig. 6). Der Handhabungsroboter 40 weist eine Stütze 41 auf, von der ein Arm 42 mit zwei gelenkig miteinander verbundenen Abschnitten 43, 44 ausgeht, an dessen einem Abschnitt 44 eine Hubeinheit 45 angeschlossen ist. Am unteren Ende 46 der Hubeinheit 45 ist die Vorrichtung 10, 10a mittels der Schwenk- und Dreheinrichtung 20 angeschlossen. Der Handhabungsroboter 40 weist insgesamt fünf Freiheitsgrade auf: Der Arm 42 ist in der ersten senkrechten Achse 47 in der Stütze 41 drehbar. Weiterhin sind die beiden Abschnitte 43, 44 in der zweiten senkrechten Achse 48 drehbar gelagert. Die dritte senkrechte Achse 49 wird durch die Drehbeweglichkeit der Vorrichtung 10, 10a in der Schwenk- und Rotationseinrichtung 20 realisiert. Weiterhin ist die Vorrichtung 10, 10a durch die Hubeinheit 45 in Richtung X heb- bzw. senkbar, sowie durch die Schwenk- und Dreheinrichtung 20 um eine horizontal angeordnete Achse 50 um mindestens 90 Grad schwenkbar.

Die oben beschriebene Vorrichtung 10, 10a zum Handhaben von Spritzenkörpern 2 arbeitet wie folgt: Zum Entnehmen der Spritzenkörper 2 aus einem beispielweise in einem Stapelmagazin bereitgestellten Tray 1 ist am Handhabungsroboter 40 die Vorrichtung 10 montiert. Ferner sind die Haltenasen 28 in der einen, die Aussparungen 25 in dem Spritzenkörperträger 24 freigebenden Position gedreht, sowie die Matrize 11 mittels der Hubeinheiten 18 in die vom Grundträger 19 nächste Position verfahren. In dieser Grundeinstellung der Vorrichtung 10 wird der Handhabungsroboter 40 in Richtung des Trays 1 geschwenkt, wobei es aufgrund der Freiheitsgrade des Handhabungsroboters 40 unerheblich ist, ob das Tray 1 liegend oder stehend angeordnet ist. Voraussetzung ist lediglich, daß die den Spritzenkörpern 2 zugeordnete Vorderseite des Trays 1 frei zugänglich ist. Nachdem die Aussparungen 25 des Spritzenkörperträgers 24 zu den Spritzenkörpern 2 im Tray 1 ausgerichtet sind, wird der Spritzenkörperträger 24 in das Tray 1 hineinverfahren, bis die Spritzenkörper 2 in Anlage mit den Aussparungen 25 des Spritzenkörperträgers 24 gelangen. In dieser Position werden die Stifte 27 mittels des Stellmotors 35 um neunzig Grad verdreht, so das die Haltenasen 28 der Stifte 27 die Spritzenkörper 2 umfassen (Fig. 4). Da die Druckfedern 36 die Haltenasen 28 in Richtung der Aussparungen 25 drücken, findet ein form- und kraftschlüssiges Halten der Spritzenkörper 2 in dem Spritzenkörperträger 24 statt.

Nun transportiert der Handhabungsroboter 40 die Vorrichtung 10 samt Tray 1 und Spritzenkörper 2 zu einer Ablege- bzw. Sammelstelle für leere Trays 1. Dort findet die Trennung der Spritzenkörper 2 vom Tray 1 statt.

Um die Spritzenkörper 2 aus dem Tray 1 zu entnehmen wird die Matrize 11 mittels der Hubeinheiten 18 in Richtung der Aussparungen 25 des Spritzenkörperträgers 24 verfahren. Dadurch gelangen die Abdrückstege 15 nach und nach in Kontakt zu den Stegen 3 des Trays 1 und drücken das Tray 1 von den Spritzenkörpern 2 weg, bis diese von den Stegen 3 freigegeben sind (Fig. 5). Das Freigeben der einzelnen Spritzenkörper 2 erfolgt entsprechend der unterschiedlichen Längen L der Abdrückstege 18 nach und nach, von den seitlichen Randzonen der Matrize 11 beginnend, hin zu deren Mittelbereich.

Nachdem die Spritzenkörper 2 aus dem Tray 1 entnommen sind, wird der Handhabungsroboter 40 mit den in dem Spritzenkörperträger 24 angeordneten Spritzenkörpern 2 weiterverfahren, und übergibt die Spritzenkörper 2 (nach Freigeben der Spritzenkörper 2 durch Rückdrehen der Stifte 27 in ihre ursprüngliche, die Aussparungen 25 freigebende Position) in eine nicht dargestellte, an sich bekannte Fördereinrichtung. Mittels der Fördereinrichtung werden die Spritzenkörper 2 zuerst einer Reinigungs- und Sterilisiereinrichtung, und anschließend einer Befüll- und Verschließeinrichtung für die Spritzenkörper 2 zugeführt, aus der sie anschließend wieder ausgeschleust, und in den Bereich eines zweiten Handhabungsroboters 40a zugefördert werden. An diesem zweiten Handhabungsroboter 40a ist die Vorrichtung 10a montiert. Das Übergeben der befüllten und mittels Verschlußstopfen verschlossenen Spritzenkörper 2 zwischen die Stege 3 eines leeren Trays 1 erfolgt dadurch, daß die Spritzenkörper 2 in einem ersten Arbeitsschritt von der Fördereinrichtung in die Aussparungen 25 des Spritzenkörperträgers 24 eingebracht werden. Sobald die Spritzenkörper 2 form- und kraftschlüssig in dem Spritzenkörperträger 24 angeordnet sind (nach entsprechendem Drehen der Stifte 27 in die die Aussparungen 25 überdeckende Endposition) schwenkt der Handhabungsroboter 40a die Vorrichtung 10a in den Bereich eines bereitgestellten, leeren Trays 1. Nach dem Ausrichten der Abdrückstege 15 mit den Stegen 3 des Trays 1 werden die Abdrückstege 15 in Kontakt mit den zugeordneten Stegen 3 des Trays 1 gebracht.

Durch Einschalten der Vakuumquelle werden über die Saugbohrungen 38 die Stege 3, und somit das Tray 1 angesaugt, und gegenüber dem Spritzenkörperträger 24 positioniert.

Anschließend schwenkt der Handhabungsroboter 40a die Vorrichtung 10a samt Tray 1 in den Bereich beispielsweise einer ortsfesten, bevorzugt geringfügig schräg zur Horizontalen angeordneten, gefedert gelagerten, ebenen Platte für das Tray 1. Diese Platte bildet ein Gegenlager für die Matrize 11 für das nachfolgende Einschieben der Spritzenkörper 2 in das Tray 1.

Das Einschieben der Spritzenkörper 2 zwischen die Stege 3 des Trays 1 erfolgt dadurch, daß (nach Schwenken der Schwenk- und Dreheinrichtung 20 um die horizontale Achse 50) zum Ablegen des Trays 1 auf der Platte das Vakuum, mit der das Tray 1 gehalten wurde, abschaltet, und die Matrize 11 zurückverfahren, d. h. in Richtung zum Grundträger 19 bewegt wird. Gleichzeitig wird von der Hubeinheit 45 die Vorrichtung 10a in Richtung gegen das leicht schräg liegende Tray 1 verfahren, so daß die Spritzenkörper 2 nach und nach zwischen die Traynoppen 5 der Stege 3 eingedrückt werden.

Nach dem Einschieben aller Spritzenkörper 2 zwischen die Stege 3 des Trays 1, und dem eventuellen Ablegen des nunmehr befüllten Trays 1 an einem anderen Ort durch den Handhabungsroboter 40a, werden die Stifte 27 mittels des Stellmotors 35 wieder in ihre die Aussparungen 25 freigebende Endlage verdreht, so daß das Tray 1 frei ist.

Ergänzend wird darauf hingewiesen, daß aufgrund der üblicherweise kontinuierlich arbeitenden Reinigungs- und Sterilisiereinrichtung, sowie der Befüll- und Verschließeinrichtung für die Spritzenkörper 2 ein erster Handhabungsroboter 40 mit einer Vorrichtung 10 zum Beschicken der Fördereinrichtung, und ein zweiter Handhabungsroboter 40a mit einer Vorrichtung 10a zum Entnehmen der befüllten Spritzenkörper 2 aus der Fördereinrichtung erforderlich ist. Bei entsprechend vorhandenen Pufferzonen in der Fördereinrichtung ist es jedoch auch denkbar, lediglich einen Handhabungsroboter 40a mit einer Vorrichtung 10a einzusetzen.

Eine derart modifizierte Anordnung kann beispielsweise derart betrieben werden, daß mittels der Vorrichtung 10a abwechselnd ein Tray 1 entleert, und anschließend ein leeres Tray 1 mit derselben Vorrichtung 10a mit Spritzenkörpern 2 befüllt wird.

Weiterhin ist es auch denkbar, die erfindungsgemäße Vorrichtung 10, 10a auch auf andere Gegenstände bzw. Verpackungen anzuwenden. Jedenfalls ist die Anwendung nicht auf in Trays 1 angeordnete Spritzenkörper 2 beschränkt, sondern kann nach entsprechender Modifikation auch auf andere Anwendungsfälle, insbesondere auf in enger Teilung nebeneinander angeordneter Vials, Carpulen, Ampullen und andere zylindrische Objekte übertragen werden.

Claims (9)

1. Vorrichtung (10, 10a) zum Handhaben von in einem Verpackungsbehälter (1) angeordneten Gegenständen (2), wobei die Gegenstände (2) mittels im Verpackungsbehälter (1) ausgebildeten elastischen ersten Halteelementen (3) herausnehmbar und einfügbar angeordnet sind, mit einer Einrichtung zum Entnehmen und Einführen der Gegenstände (2) aus bzw. in den Verpackungsbehälter (1), dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Entnehmen und Einführen der Gegenstände (2) aus zwei miteinander zusammenwirkenden, gegeneinander verfahrbaren Elementen (11, 21) besteht, wobei im ersten Element (21) Aussparungen (25) für die Gegenstände (2) ausgebildet sind, die mit im ersten Element (21) angeordneten, verstellbaren zweiten Halteelementen (27) für die Gegenstände (2) zusammenwirken, und daß das zweite Element (11) zum Entnehmen der Gegenstände (2) aus dem Verpackungsbehälter (1) in Richtung zum Verpackungsbehälter (1) verfahrbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Element (21) das zweite Element (11) in einer Aussparung (12) zumindest teilweise durchdringt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Halteelemente (27) wenigstens einen Vorsprung (28) zum Halten der Gegenstände (2) aufweisen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Halteelemente (27) drehbar angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem im wesentlichen plattenförmig ausgebildeten ersten Element (11) auf der dem Verpackungsbehälter (1) zugewandten Seite in Deckung mit den ersten Halteelementen (3) des Verpackungsbehälters (1) mehrere Distanzkörper (15) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzkörper (15) eine unterschiedliche Länge (L) aufweisen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elemente (11, 21) mittels wenigstens eines Hubelements (18) gegeneinander verfahrbar sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Distanzkörpern (15) wenigstens eine Saugbohrung (38) ausgebildet ist, die mit einer Vakuumquelle verbunden ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (10, 10a) mit einem Handhabungsroboter (40, 40a) verbunden ist.