JP6082460B2 - 容器を充填するための装置、及び、その装置の使用方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前文に記載の、容器を充填するための装置に関するものである。

この種の装置は、本出願人による特許文献１から知られている。この公知の装置は、昇降可能な充填針を備えた配量機構を含み、充填針を用いて液状薬品が小瓶またはアンプルのような容器の中へ配量される。配量機構はコントロール機構と協働し、コントロール機構はレーザービーム機構によって生成されるレーザービームを含み、レーザービームは容器の長手軸線と整列して容器を該容器の首部の高さで透過する。レーザービームは、容器を貫通する際に、充填レベルがレーザービームの高さにあるかないかに依存して、その偏向または屈折が大きく異なる。容器の、レーザービームの進入領域とは反対の側には、２つのセンサ機構があり、これらセンサ機構は、容器でのレーザービームの屈折に依存してレーザービームを検知し、制御機構へ信号を出力する。充填レベルがレーザービームのレベルを越えると、付設のセンサ機構によって検知される制御機構の信号が配量機構へ送られ、その結果充填過程を停止させる。この場合の欠点は、比較的小さな直径を有するレーザービームを使用することにより、容器の長手軸線をレーザービームに対し比較的正確に指向させないと、容器でのレーザービームの屈折をセンサ機構によって確実にエラーなしに検知できないことである。これにより、コントロール機構は、レーザービームを容器の長手軸線と整列させるための付加的な調整機構を必要とする。さらに、たとえばガラス内の空隙個所、容器表面の引っかき傷、凹凸等が測定信号のクオリティに影響する限りにおいては、レーザービームの信号は容器の品質に依存する。また、容器を貫通する際のレーザービームの屈折が異なっているために、両センサ機構を互いに並設させねばならず、従って複数の容器を同時に検査する装置の場合には、容器間に比較的大きな配分間隔が必要であることも欠点と見なされる。最後に、各容器に対し２つの互いに別個のセンサ機構を使用せねばならない必要性もあり、比較的高い装置技術コストを伴う。

独国特許出願公開第１０２００６０１９５１８Ａ１号明細書

本発明の課題は、上述の技術水準から出発して、請求項１の前文に記載の、容器を充填するための装置において、技術水準の上記欠点が回避されるように改良することである。

この課題は、本発明によれば、請求項１の構成を備えた、容器を充填するための装置において、レーザービーム源が整形ビームを放出するように構成されていることによって解決される。なお整形ビームとは、その横断面が丸く形成されているのではなく、長方形に形成され、その幅がビーム透過個所での容器の幅と少なくとも同じであるようなレーザービームのことである。この種のレーザービームを使用することには、たとえば容器の首部全体の直径が照射されて評価に関連付けられるという利点がある。従って、特に容器首部の直径全体を介して容器を透過するように放射されるレーザービームの放射強度が評価され、これにより、生成された信号は容器に欠陥個所、引っかき傷または同様のクオリティロスがあってもこれには殆んど依存しない。これによって、容器の充填ミスを生じさせるような誤測定が回避される。さらに、整形ビームの検知には、比較的コンパクトに構成でき、容器の、容器内への整形ビームの侵入領域とは反対の側に、容器と整列するように配置することができるただ１つのセンサを必要とするにすぎない。これにより、特に多数の並設されるセンサ機構を使用する場合、検査機構の比較的コンパクトな構成が得られる。更なる主要な利点は、容器の長手軸線に対するレーザービームの整列は比較的厳密なものではなく、その結果たとえばレーザービームを容器の長手軸線と整列させる調整装置を必要としないことである。

本発明による容器を充填するための装置の更なる有利な構成は、従属請求項に記載されている。本発明の範囲内には、請求の範囲、明細書および／または図面に開示されている少なくとも２つの構成要件からのすべての組み合わせが含まれる。

さらに、測定品質を改善するため、または、誤測定を回避するため、容器の、レーザービーム源側に、絞りが配置されていることが提案される。これにより、センサ要素に対しては、容器の側方を通過するように放射されて容器を横断しないような整形ビームの光はフェードアウトされる。

本発明の更なる有利な構成によれば、容器の、レーザービーム源とは逆の側に、他の絞りが配置され、この場合この他の絞りは焦点面または焦点の高さにある。この構成は、澄んだ液体（すなわち少なくとも実質的に粒子を含んでいない液体）がある場合、容器を透過するレーザー光は焦点面内で合焦するという事実を利用するものである。従って、絞りを適宜配置し構成することにより、センサ要素が焦点の領域を検知して、これから液体の上昇する充填レベルを検知するには十分である。サスペンションを容器内へ配量するケースに対しては、整形ビームのレベルが充填レベルを通過する位置に達したときに、前記他の絞りにおいて劇的な放射減少が起こり、この放射減少がセンサ要素によって検知されて評価される。

充填レベルの正確な測定にとって重要なことは、整形ビームが、充填レベルに対し平行に、または、容器の長手軸線に対し垂直に指向されていることである。このケースでは、整形ビームが上昇している充填レベルを横断したときに、センサ要素に測定信号の強く上昇するエッジが生じ、このエッジから充填レベルを一義的に推定することができる。

さらに、種々の容器に対する検査機構の簡単な適合と、異なる充填量とを可能にするため、整形ビームはその高さレベルに関し高さ調整機構を用いて変更可能に配置することができる。

本発明は容器に液体状薬品を充填するために適しており、その際薬品は澄んだ液体としてまたはサスペンションの形態であってよい。サスペンションのケースでは、澄んだ液体とは異なり、レーザービームは焦点に集中するのではなく、空間内で任意に散乱することに留意すべきである。

本発明の更なる利点、構成、詳細は、有利な実施形態に関する以下の説明および図面から明らかである。

本発明による薬品容器用充填機構の側面図である。 図１の充填機構で使用されるような、容器の充填レベルを検知するための検査機構の斜視図である。 容器が澄んだ液体で充填される場合に容器の領域に設けられる図２の検査機構の領域の横断面図である。 容器がサスペンションで充填される場合の図２の配置構成を示す図である。

図において、同一の要素または同一の機能を備えた要素には同一の参照符号が付してある。

図１には、好ましくはガラスから成っているボトル、小瓶、アンプル等の医薬品用容器１を充填するための装置１０が図示されている。装置１０は充填機構１２を含み、該充填機構は、少なくとも１つの、しかし実際には通常複数の昇降可能な充填針１４を備え、該充填針の運動は駆動機構１６によって生じさせる。充填機構１２と駆動機構１６とは装置１０の制御機構２０によって制御される。澄んだ液体の形態またはサスペンションの形態で存在しうる液状薬品２を注入するため、複数の充填針１４（そのうち図１には１本の充填針１４のみが認められる）を公知の態様で容器１内へ浸し、充填針１４によって充填流を放出する際に順次再び容器１から持ち上げ、その際充填針１４の、液体の充填レベル５側の端部は、好ましくは常に液体の充填レベル５の上方にわずかな間隔で位置する。充填機構１２による薬品２の注入は、その都度の充填レベル５が容器首部２の領域で特定のレベルに達したときに、制御機構２０によって終了させる。その後、場合によっては、システムの慣性により、既知の後充填量でさらに後充填が行われる。充填レベル５が所定のレベルに達したかどうかを認知するため、装置１０は検査機構２５を有している。

図２に関して認められるように、検査機構２５は柱状の担持体２６を有し、該担持体は、その上部領域に送信ユニット２７を有し、且つこれから間隔をもって受信ユニット２８を有している。送信ユニット２７と受信ユニット２８とは１つの共通のハウジング２９内に配置され、該ハウジングは送信ユニット２７を受信ユニット２８のほうへ指向させている。さらに、担持体２６には、ハンドル車３１を備えた高さ調整機構３０が配置され、該高さ調整機構を用いて送信ユニット２７と受信ユニット２８とのレベルを異なる容器フォーマットまたは充填量に適合させることができる。

検査機構２５は、多数の容器１の充填レベル５を同時に監視するために用いられ、図示した実施形態では、１２個の容器１の充填レベル５を監視するために用いられる。検査機構２５は、図示していない１つの共通のレーザービーム機構を用いて、制御ユニット２７から放射される１２個の別個のレーザービームを整形ビーム７の形態で生成する。送信ユニット２７から互いに平行に放射される整形ビーム７は、受信ユニット２８の領域に配置される１２個のセンサ３２によって検知される。センサ３２も装置１０の制御機構２０と結合されている。

図１および図２を参照すれば最もよく認められるように、１２個の容器１はその容器首部３でもって送信ユニット２７と受信ユニット２８との間に次のように配置され、すなわち制御機構２０が充填機構１２による充填過程を停止させるような特定の充填レベル５に相当する高さレベルで整形ビーム７が容器１を透過するように配置されている。整形ビーム７は、容器１の長手軸線８に対し垂直に、または、容器１の充填レベル５に対し平行に指向され、好ましくは少なくとも容器首部３の直径に相当する幅をそれぞれ有している。

図３から認められるように、送信ユニット２７からの整形ビーム７の出口領域には絞り３３が配置され、そのアパーチャー３４は、整形ビーム７が容器首部３の横断面のみを貫通し、レーザー光が容器首部３の側方を通過しないように、容器首部３の直径に整合されている。これにより、容器首部３の側方を通過するように放射された光はそれぞれのセンサ３２によって検知されない。さらに、アパーチャー３４のサイズは、容器首部３を好ましくはその全横断面にわたって整形ビーム７が透過するように選定されている。

さらに、本発明によれば、容器１内に配量される薬品２が澄んだ液体であるケースのために、好ましくは、容器１の、絞り３３とは反対側に、他の絞り３５が各容器１に付設される。この他の絞りは、図３に図示したように、焦点３６の領域にアパーチャー３７を有する。この場合、充填レベル５が整形ビーム７の高さにあるケースに対し、整形ビーム７の放射の大部分が焦点３６で合焦されるという事情を利用する。従って、他の絞り３５を用いることで、充填レベル５が整形ビーム７のレベルに達したときに、センサ３２が明確な強度区別を検知することが可能になる。というのは、このケースでは、センサ３２によって検知される強度が著しく増大し、アパーチャー３７の側方にあるレーザー光は検知されないからである。

容器１内に配量される薬品２がサスペンション（小さな固形粒子を含んだ液体）の形態であるケースのために、検査機構２５は、同様に容器１の、絞り３３とは反対側に、各容器１のために他の絞り３５を有している。この場合重要なことは、容器首部３を透過する光が種々の方向に屈折することである。この場合、特に、澄んだ液体とは異なり、焦点３６でのレーザー光の合焦は行われない。その結果、整形ビーム７が充填レベル５を通じて到達すると、整形ビーム７の非常にわずかな数の光線のみが他の絞り３５を通過する。その光線強度は、充填レベル５を通じて整形ビーム７が到達する前の光線強度よりもかなり小さい。この光線減衰は、センサ要素３２においてより小さな信号として検知され、充填レベル５に対する判断基準として関連付けられる。このケースは図４に図示されている。

以上説明した装置１０またはその検査機構２５は、本発明の思想から逸脱しないならば、多種多様に変形または修正してよい。本発明の思想は、液状薬品で充填される容器１において、充填レベル５をコントロールするために整形ビーム７を使用することにある。

１ 容器
２ 薬品
３ 容器首部
５ 充填レベル
７ 整形ビーム
８ 容器の長手軸線
１０ 容器を充填するための装置
１２ 充填機構
２５ 検査機構
２７ 送信ユニット（レーザービーム源）
３０ 高さ調整機構
３２ センサ要素
３３ 絞り
３４ 絞りのアパーチャー
３５ 他の絞り
３６ 焦点
３９ 他の絞りのアパーチャー

Claims (8)

1. 充填すべき容器（１）内へ液体を放出する充填機構（１２）を備えた、容器（１）を充填するための装置（１０）であって、液体の充填レベル（５）を検査機構（２５）を用いて検知可能であり、前記検査機構（２５）がレーザービーム源（２７）を含み、該レーザービーム源がレーザービームを前記容器（１）に対し指向させ、前記レーザービームが前記容器（１）を貫通して、前記容器（１）の、前記レーザービーム源（２７）とは反対側で、少なくとも１つのセンサ要素（３２）により検出される前記装置において、
   前記充填レベル（５）を検査する際、前記容器（１）と前記少なくとも１つのセンサ要素（３２）との間に、絞り（３５）が配置されており、
   前記絞り（３５）が、アパーチャー（３７）を有しており、
   前記液体が澄んだ液体である場合に、前記容器（１）を貫通する前記レーザービームが、前記充填レベル（５）が前記容器（１）を貫通する前記レーザービームのレベルに達した状態で合焦する領域に、前記アパーチャー（３７）が配置されており、または、前記液体がサスペンションである場合に、前記容器（１）を貫通する前記レーザービームが、前記充填レベル（５）が前記容器（１）を貫通する前記レーザービームのレベルに達する前の状態で合焦する領域に、前記アパーチャー（３７）が配置されており、
   前記少なくとも１つのセンサ要素（３２）に入射する光線の強度変化に基づいて前記充填レベル（５）が検査されることを特徴とする装置。
2. 前記少なくとも１つのセンサ要素（３２）は、１つであることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記容器（１）と前記レーザービーム源（２７）との間に、他の絞り（３３）が配置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記他の絞り（３３）のアパーチャー（３４）が容器首部（３）において前記容器（１）の直径に整合し、且つ該容器首部（３）と整列していることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
5. 前記レーザービームが、前記充填レベル（５）に対し平行に、または、前記容器（１）の長手軸線（８）に対し垂直に指向されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記レーザービームが、横断面にて丸い容器首部（３）の領域へ指向されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記レーザービームのための高さ調整装置（３０）が設けられていることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の装置（１０）の使用方法であって、前記液体が液状薬品（２）であることを特徴とする、使用方法。

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