WO2012055654A1 - Füllvorrichtung zur befüllung eines behältnisses - Google Patents

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WO2012055654A1
WO2012055654A1 PCT/EP2011/066639 EP2011066639W WO2012055654A1 WO 2012055654 A1 WO2012055654 A1 WO 2012055654A1 EP 2011066639 W EP2011066639 W EP 2011066639W WO 2012055654 A1 WO2012055654 A1 WO 2012055654A1
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WO
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filling
container
unit
filled
scale
Prior art date
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PCT/EP2011/066639
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English (en)
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Inventor
Frank Mueller
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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Priority to CN2011800525042A priority patent/CN103189276A/zh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B3/00—Packaging plastic material, semiliquids, liquids or mixed solids and liquids, in individual containers or receptacles, e.g. bags, sacks, boxes, cartons, cans, or jars
    • B65B3/26—Methods or devices for controlling the quantity of the material fed or filled
    • B65B3/28—Methods or devices for controlling the quantity of the material fed or filled by weighing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B3/00—Packaging plastic material, semiliquids, liquids or mixed solids and liquids, in individual containers or receptacles, e.g. bags, sacks, boxes, cartons, cans, or jars
    • B65B3/003—Filling medical containers such as ampoules, vials, syringes or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B3/00—Packaging plastic material, semiliquids, liquids or mixed solids and liquids, in individual containers or receptacles, e.g. bags, sacks, boxes, cartons, cans, or jars
    • B65B3/24—Topping-up containers or receptacles to ensure complete filling

Definitions

  • the present invention relates to a filling device for filling a container, in particular with a pharmaceutical liquid.
  • a filling device for filling a container in particular with a pharmaceutical liquid.
  • even small quantities must be filled with the highest degree of dosing accuracy.
  • the pharmaceutical containers are in this case by means of a filling system in a single
  • the filling weight is determined in a control unit by calculating the difference between the gross weight after filling and the tare weight before filling, and the determined net weight is used to control the filling system.
  • some discard sample fillings are required to vent the filling system and to control within an acceptable range around the desired fill level.
  • Such a device is known for example from DE 199 51 555 A1.
  • a weighing operation is provided to measure the total weight during the filling of the container. On the basis of the measured weight and the predetermined target weight of the
  • Container is filled with the amount of liquid to be filled.
  • the filling process is very slow, since in a single filling step, the entire
  • the device according to the invention for filling a container, in particular with a pharmaceutical liquid, having the features of claim 1, has the advantage that the filling process with higher speed and with higher precision.
  • the filling device comprises a first filling unit, which performs a partial filling of the container and the container only partially filled, and a second filling unit, which performs a final filling of the container and the container is filled.
  • Scales which weighs the empty container, the partially filled container and the endbehellt container, and a control unit is provided which is connected to the first filling unit, the second filling unit and the balance and is designed based on the determined values of the path operations by the balance the first and / or second filling unit to control. Because the filling weight of
  • Partial filling is measured and a deviation is compensated by adjusting a required residual filling, the determined net weight is tolerated only by the scale and the second filling unit.
  • the overall filling tolerance over the prior art can be significantly improved.
  • the filling device according to the invention can also easily for
  • the filling device comprises a third scale, wherein the first scale weighs the empty container and the second scale weighs the partially filled container and the third scale weighs the container endbehellt.
  • a filling amount of the first filling unit is 80% to 99%, preferably 90% to 95% of the total filling quantity of the container.
  • the vast majority of the capacity can be filled with minimal expenditure of time and a large tolerance range in the container.
  • the hereby occurring filling quantity tolerances can be compensated accordingly in the final filling by means of the second filling unit.
  • the first filling unit is designed for a high filling speed and the second filling unit is preferably designed for a high filling accuracy.
  • the first filling unit preferably has a higher one
  • the second filling unit further preferably has a higher filling accuracy than the first filling unit, preferably at least twice as accurate. This allows the filled from the first filling unit partial filling with a metering device, in particular a dispensing needle, with a large
  • Diameter and / or filled with a high metering pressure in the container Diameter and / or filled with a high metering pressure in the container. A tight filling tolerance is not required here.
  • the interpretation of the second filling unit to a high filling accuracy can by means of
  • the first and second filling unit comprises a plurality of parallel filling lines in order to simultaneously fill a plurality of containers.
  • the first and second filling units may in this case preferably be arranged side by side or in series, whereby a particularly compact design of the entire filling device is realized. Furthermore, this allows an economic operation of the filling device in a larger throughput area with minimal space requirements.
  • the invention relates to a method for filling a container by means of a filling device with a first filling unit, a second filling unit, at least one scale and a control unit.
  • a first step the weighing of the empty container takes place in order to determine a first weight value.
  • the empty container is partially filled by means of the first filling unit.
  • the partially filled container is weighed to determine a second weight value.
  • a remaining filling quantity is calculated based on the first and second weight values and a desired filling quantity of the container.
  • the partially filled container is finally filled with the remaining filling quantity by means of the second filling unit, so that the desired filling quantity is filled in the container which has been filled with filling. Due to the simple procedure, a reliable and cost-effective weight determination of the container in the continuous
  • the residual charge amount can be determined based on the first and second weight values with high precision. This contributes to the highest possible dosing accuracy of the desired filling quantity of the pharmaceutical liquid in the container with a reduced total filling time.
  • the container is weighed again after the final filling for inspection.
  • containers with a faulty filling quantity can be detected and sorted out of the production process.
  • all weighing operations are carried out with the same scale, or at least one weighing process or several path operations are carried out with different scales. In this way, on the one hand, the number of components of the filling device can be reduced, which contributes to a significant cost reduction and improved kinkiness; On the other hand, on the basis of that determined by different scales
  • Weight values a further optimized control / regulation of the filling units achievable.
  • the invention is in the step of partial filling of the container between 80% to 99%, preferably 90% to
  • the nominal filling quantity filled into the container 95%, the nominal filling quantity filled into the container.
  • This step can be carried out with maximum speed or wide tolerance width, since the second filling unit compensates for any tolerance deviations by adjusting the final filling quantity. Since the final filling amount is only about 5% to 10% compared to the partial filling quantity, the proportion of the filling tolerance is also
  • the subset filled by the first filling unit is calculated by the control unit based on the difference between the second
  • Weight value and the first weight value of a previous filling process adapted.
  • Continuous adaptation of the subset filled by the first filling unit makes it possible to achieve a rapid, adapted adjustment of the final filling quantity into the intended quantity range.
  • the generally required and discardable sample fillings for venting the filling device can be significantly reduced. Achieving the desired filling quantity already in the venting or closed-loop operation is also made possible if the required partial filling quantity is not metered by the first filling unit. If the metering device of the second filling unit has smaller cross sections than the first filling unit, venting can take place very quickly, so that the vented quantity can possibly be neglected in comparison to the nominal filling quantity.
  • the step of partial filling takes place with a higher one
  • Filling speed in particular at least twice as fast as a filling speed in the step of the final filling. More preferably, a filling accuracy in the step of the final filling is higher, in particular at least twice as high as in the step of partial filling. As a result, a significant reduction in the total filling time of the filling of the container is achieved, as well as a considerably narrower tolerance range of the desired filling quantity is realized.
  • Figure 1 is a schematic representation of a filling device for
  • Figure 2 is a schematic representation of the filling device according to
  • a filling device 1 for filling a container, in particular with a pharmaceutical liquid, according to a first embodiment described in detail.
  • the filling device comprises a first filling unit 10 which has a valve 12, a hose device 13 and a metering device 14.
  • the valve 12 is connected to a reservoir, not shown here, from which the pharmaceutical liquid to be filled, as illustrated by an arrow V, the filling unit 10 is supplied.
  • a second filling unit 11 is provided which has a valve 15, a hose device 16 and a metering device 17.
  • the second filling unit 1 as well as the first filling unit 10, the liquid to be filled in the direction of the arrow V is supplied.
  • a conveying device 7 is provided, on which the containers to be filled in a by an arrow X
  • the filling device 1 also has a balance 3 for determining the weight of each empty container 21, partially filled container 22 and finally filled container 23.
  • the balance 3 is connected to a control unit 6 for transmitting the determined values of the travel processes.
  • the control unit 6 is further connected to the valve 12 of the first filling unit 10 and the valve 15 of the second filling unit 11 and controls the first and second filling units 10, 11 on the basis of the determined values of the travel operations by the balance 3.
  • a container by means of the filling device 1 takes place in several steps, which are described in detail below with reference to FIG. The steps described below are indicated in FIGS. 1 and 2 by arrows.
  • a first step A the empty container 21 is fed from the conveyor 7 of the balance 3 and weighed to a first step B
  • a second step B the empty container 21 is returned to the conveyor 7.
  • a third step C the empty container 21 is conveyed in the conveying direction X under the first filling unit 10, where by means of the metering device 14 is a marked by an arrow T partial filling of the container with the pharmaceutical liquid.
  • the partial filling step approximately 90% to 95% of a defined nominal filling quantity is introduced into the empty container 21.
  • the metering device 14 has for this purpose in particular one
  • Dispensing needle 24 with a large diameter can take place with a large liquid throughput or in a very short time. Additionally or alternatively, a high metering pressure can also be used in the metering device 14. Compliance with a tight filling tolerance is not required in the partial filling, since the second filling unit compensates for any tolerance deviations by adjusting the final filling.
  • Transport device 7 of the balance 3 fed and weighed to determine a second weight value.
  • the partially filled container 22 is returned to the transport device 7 and transported on this further to the second filling unit 1 1, where by means of the metering device 17 is marked by an arrow Z final filling of the container with the pharmaceutical liquid.
  • a residual filling amount of about 5% to 10% is filled into the partially filled container 22.
  • the remaining filling quantity is determined by the
  • Control unit 6 in this case determined on the basis of the first and second weight values and a defined nominal filling quantity of the container.
  • the second filling unit 11 is preferably at a higher filling accuracy than the first
  • the metering device 17 in this case has in particular a metering needle 27 with a small diameter. Additionally or alternatively, a lower metering pressure can also be used in the metering device 17. As a result, the final filling can be carried out with a very high dosing accuracy and the desired filling quantity can be achieved within a very narrow tolerance range.
  • a subsequent sixth step F the finished container 23 is supplied by the transport device 7 of the balance 3 and weighed again to check the exact filling quantity.
  • the container 23 filled with the filling is returned to the transport device 7 again.
  • the control unit 6 is arranged with a not shown here, in the conveying direction X after the second filling unit 1 1 Sorting device may be connected so that the corresponding container can be sorted out upon detection of an incorrect set filling.
  • Control of the first filling unit 10 can be dispensed with and the first
  • Filling unit 10 to a constant capacity, z. B. 95% of the total filling amount can be set, since by the weighing of the partially filled container 22, an exact residual filling quantity for the second filling unit 1 1 for each partially filled container 22 is determined individually.
  • the filling device 1 of the second embodiment has two parallel first filling units 10 for partial filling of empty containers 21 and two parallel arranged second filling units 1 1 for the final filling of partially filled containers 22. It should be noted that a plurality of parallel first and second filling units 10, 11 can also be provided.
  • a second balance 4 and a third balance 5 are provided next to the balance 3. The first balance 3 is used to determine the weight of the empty container 21, while the second balance 4 and the third balance 5 for
  • Containers 23 is used.
  • the first, the second and the third scales 3, 4, 5 are each connected to the control unit 6 for the purpose of transmitting the ascertained values of the weighing processes.
  • the control unit 6 controls the first and second filling units 10, 11 based on the determined values of the weighing operations of the scales 3 and 4.
  • the process of filling the containers by means of the filling device 1 according to the second embodiment differs from the first
  • Embodiment characterized in that in steps D and E, the feeding of the partially filled container 22 from the transport device 7 to the second scale 4 and the return to the transport device 7 takes place. In addition, in steps F and G, the feeding of the finally filled container 23 from the Transport device 7 to the second scale 4 and the return to the transport device 7th
  • the filling devices 1 according to the invention described in both embodiments have the advantage that in this case two separate, serially arranged filling units 10, 11 are used, which define the one
  • the throughput of the filling device 1 can be considerably increased. Since the nominal filling quantity is essentially subject to tolerance only by the second filling unit 11 and the scales 3, 4, 5, the overall filling tolerance can also be significantly improved. Due to the small cross-sections of the second filling unit 1 1 is also a significant reduction in the number of discardable sample fillings for venting and adjustment of the filling device at the beginning of the filling process achievable.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)
  • Basic Packing Technique (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Füllvorrichtung zur Befüllung eines Behältnisses, insbesondere mit einer pharmazeutischen Flüssigkeit, umfassend eine erste Fülleinheit, (10) welche eine Teilbefüllung des Behältnisses ausführt und das Behältnis nur teilweise befüllt, eine zweite Fülleinheit (11), welche eine Endbefüllung des Behältnisse ausführt und das Behältnis abschließend befüllt, wenigstens eine Waage (3), welche das leere Behältnis (21), das teilbefüllte Behältnis (22) und das endbefüllte Behältnis (23) wiegt, und eine Steuereinheit (6), welche mit der ersten Fülleinheit (10), der zweiten Fülleinheit (11) und der Waage (3) verbunden ist und ausgelegt ist, basierend auf den ermittelten Werten der Wiegevorgänge durch die Waage (3) die erste und zweite Fülleinheit (10, 11) zu steuern.

Description

Beschreibung
Titel
Füllvorrichtung zur Befüllung eines Behältnisses Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Füllvorrichtung zur Befüllung eines Behältnisses, insbesondere mit einer pharmazeutischen Flüssigkeit. Bei derartigen Füllvorrichtungen zur Befüllung von Behältnissen, insbesondere mit pharmazeutischen Flüssigkeiten, müssen selbst kleine Füllmengen mit einem Höchstmaß an Dosiergenauigkeit abgefüllt werden. Die pharmazeutischen Behältnisse werden hierbei mittels eines Füllsystems in einem einzigen
Füllvorgang mit einer definierten Füllmenge befüllt. Das Füllgewicht wird in einer Steuereinheit über eine Differenzbildung von Bruttogewicht nach der Befüllung und Taragewicht vor der Befüllung ermittelt und das ermittelte Nettogewicht zur Regelung des Füllsystems herangezogen. Zu Beginn der Abfüllung sind einige zu verwerfende Probefüllungen notwendig, um das Füllsystem zu entlüften und in einen akzeptablen Bereich um die Sollfüllmenge zu regeln. Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 199 51 555 A1 bekannt. Hierbei ist bei einem fast leeren Vorratsbehälter ein Wiegevorgang vorgesehen, um während der Befüllung des Behältnisses das Gesamtgewicht zu messen. Auf der Basis des gemessenen Gewichts und des vorbestimmten Sollgewichts des
Behältnisses wird die abzufüllende Flüssigkeitsmenge dosiert. Der Füllvorgang erfolgt jedoch sehr langsam, da in einem einzigen Abfüllschritt die gesamte
Füllmenge mit hoher Genauigkeit befüllt werden muss.
Offenbarung der Erfindung Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Befüllung eines Behältnisses, insbesondere mit einer pharmazeutischen Flüssigkeit, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass der Füllvorgang mit höherer Geschwindigkeit und mit höherer Präzision ausgeführt wird. Dies wird dadurch erreicht, dass die Füllvorrichtung eine erste Fülleinheit, welche eine Teilbefüllung des Behältnisses ausführt und das Behältnis nur teilweise befüllt, und eine zweite Fülleinheit umfasst, welche eine Endbefüllung des Behältnisse ausführt und das Behältnis abschließend befüllt. Ferner ist wenigstens eine
Waage, welche das leere Behältnis, das teilbefüllte Behältnis und das endbefüllte Behältnis wiegt, sowie eine Steuereinheit vorgesehen, welche mit der ersten Fülleinheit, der zweiten Fülleinheit und der Waage verbunden ist und ausgelegt ist, basierend auf den ermittelten Werten der Wegevorgänge durch die Waage die erste und/oder zweite Fülleinheit zu steuern. Weil das Füllgewicht der
Teilbefüllung gemessen wird und eine Abweichung durch Anpassung einer erforderlichen Restfüllmenge kompensiert wird, ist das ermittelte Nettogewicht nur durch die Waage und die zweite Fülleinheit toleranzbehaftet. Somit kann die Gesamt-Fülltoleranz gegenüber dem Stand der Technik wesentlich verbessert werden. Die erfindungsgemäße Füllvorrichtung kann problemlos auch zur
Befüllung von Kleinstmengen mit sehr enger Gewichtstoleranz von
pharmazeutischen Flüssigkeiten in Behältnisse eingesetzt werden.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die
Füllvorrichtung eine zweite Waage, welche mit der Steuereinheit verbunden ist. Hierbei wiegt die erste Waage ausschließlich das leere Behältnis und die zweite Waage wiegt das teilbefüllte Behältnis und das endbefüllte Behältnis. Weiterhin bevorzugt umfasst die Füllvorrichtung eine dritte Waage, wobei die erste Waage das leere Behältnis wiegt und die zweite Waage das teilbefüllte Behältnis wiegt und die dritte Waage das endbefüllte Behältnis wiegt. Durch diese Anordnungen kann ein Höchstmaß an Prozesssicherheit sichergestellt werden. Zudem ist eine deutliche Steigerung der Geschwindigkeit bzw. Optimierung der Taktzeit des gesamten Befüllungsprozesses und somit des Durchsatzes befüllter Behältnisse erreichbar.
Vorzugsweise beträgt eine Füllmenge der ersten Fülleinheit 80% bis 99%, vorzugsweise 90% bis 95% der gesamten Füllmenge des Behältnisses. Somit kann der überwiegende Teil der Füllmenge mit minimalem Zeitaufwand und großem Toleranzbereich in das Behältnis eingefüllt werden. Die hierbei auftretenden Füllmengentoleranzen können bei der Endbefüllung mittels der zweiten Fülleinheit entsprechend kompensiert werden.
Weiterhin bevorzugt ist die erste Fülleinheit auf eine hohe Füllgeschwindigkeit ausgelegt und die zweite Fülleinheit vorzugsweise auf eine hohe Füllgenauigkeit ausgelegt. Hierbei weist die erste Fülleinheit vorzugsweise eine höhere
Füllgeschwindigkeit als die zweite Fülleinheit auf, vorzugsweise mindestens doppelt so hoch. Die zweite Fülleinheit weist weiter bevorzugt eine höhere Füllgenauigkeit als die erste Fülleinheit auf, vorzugsweise mindestens doppelt so genau. Dadurch kann die von der ersten Fülleinheit abgefüllte Teilfüllmenge mit einer Dosiervorrichtung, insbesondere einer Dosiernadel, mit großem
Durchmesser und/oder mit einem hohen Dosierdruck in das Behältnis gefüllt werden. Eine enge Fülltoleranz ist hierbei nicht erforderlich. Die Auslegung der zweiten Fülleinheit auf eine hohe Füllgenauigkeit kann mittels
Dosiervorrichtungen mit kleinem Durchmesser und/oder mit einem niederen Druck erfolgen, da der Anteil der Restfüllmenge an der Gesamtfüllmenge sehr gering ist. Damit ist auch der Anteil der Fülltoleranz an der Gesamtfüllmenge sehr gering, was zu einer signifikanten Verbesserung der Füllgenauigkeit führt. Auch wird die Gesamtfüllzeit deutlich reduziert.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die erste und zweite Fülleinheit eine Vielzahl von parallelen Füllstrecken, um gleichzeitig mehrere Behältnisse zu befüllen. Die ersten und zweiten Fülleinheiten können hierbei vorzugsweise nebeneinander bzw. in Reihe angeordnet sein, wodurch eine besonders kompakte Bauform der gesamten Füllvorrichtung realisiert wird. Ferner wird dadurch ein wirtschaftlicher Betrieb der Füllvorrichtung in einem größeren Durchsatzbereich mit minimiertem Platzbedarf ermöglicht.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Befüllen eines Behältnisses mittels einer Füllvorrichtung mit einer ersten Fülleinheit, einer zweiten Fülleinheit, wenigstens einer Waage und einer Steuereinheit. Hierbei erfolgt in einem ersten Schritt das Wiegen des leeren Behältnisses, um einen ersten Gewichtswert zu bestimmen. In einem zweiten Verfahrensschritt wird das leere Behältnis mittels der ersten Fülleinheit teilbefüllt. In einem dritten Verfahrensschritt wird das teilbefüllte Behältnis gewogen, um einen zweiten Gewichtswert zu bestimmen. In einem nachfolgenden dritten Verfahrensschritt wird eine Restfüllmenge basierend auf den ersten und zweiten Gewichtswerten und einer Sollfüllmenge des Behältnisses bestimmt. In einem abschließenden Verfahrensschritt wird das teilbefüllte Behältnis mittels der zweiten Fülleinheit mit der Restfüllmenge endbefüllt, so dass die Sollfüllmenge im endbefüllten Behältnis eingefüllt ist. Aufgrund des einfachen Verfahrensablaufs kann eine betriebssichere und kostengünstige Gewichtsbestimmung des Behältnisses im fortlaufenden
Prozessverlauf realisiert werden. Zudem kann die Restfüllmenge basierend auf den ersten und zweiten Gewichtswerten mit hoher Präzision bestimmt werden. Dies trägt zu einer höchst möglichen Dosiergenauigkeit der Sollfüllmenge der pharmazeutischen Flüssigkeit im Behältnis bei reduzierter Gesamtfüllzeit bei.
Vorzugsweise wird das Behältnis nach der Endbefüllung nochmals zur Kontrolle gewogen. Dadurch können ggf. Behältnisse mit einer fehlerhaften Füllmenge erfasst und aus dem Herstellungsprozess aussortiert werden. Weiterhin bevorzugt werden alle Wiegevorgänge mit der gleichen Waage ausgeführt oder zumindest ein Wiegevorgang oder mehrere Wegevorgänge mit unterschiedlichen Waagen ausgeführt. Hierdurch kann einerseits die Anzahl der Komponenten der Füllvorrichtung reduziert werden, was zu einer deutlichen Kostenreduzierung und einer verbesserten Wrtschaftlichkeit beiträgt; andererseits ist auf der Basis der von unterschiedlichen Waagen ermittelten
Gewichtswerte eine weiter optimierte Steuerung/Regelung der Fülleinheiten erreichbar.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird beim Schritt des Teilbefüllens des Behältnisses zwischen 80 % bis 99 %, vorzugsweise 90 % bis
95 %, der Sollfüllmenge in das Behältnis eingefüllt. Dieser Schritt kann mit maximaler Geschwindigkeit bzw. großer Toleranzbreite ausgeführt werden, da die zweite Fülleinheit etwaige Toleranzabweichungen durch eine Anpassung der Endfüllmenge kompensiert. Da die Endfüllmenge im Vergleich zur Teilfüllmenge nur ungefähr 5 % bis 10 % beträgt, ist auch der Anteil der Fülltoleranz
proportional dazu sehr gering. Dies resultiert in einer signifikanten Verbesserung der Füllgenauigkeit.
Vorzugsweise wird die mittels der ersten Fülleinheit eingefüllte Teilmenge von der Steuereinheit basierend auf der Differenz zwischen dem zweiten
Gewichtswert und dem ersten Gewichtswert eines vorhergehenden Füllvorgangs angepasst. Durch die während des Befüllungsprozesses erfolgende kontinuierliche Anpassung der von der ersten Fülleinheit befüllten Teilmenge ist eine rasche, angepasste Einregelung der Endfüllmenge in den vorgesehenen Mengenbereich erreichbar. Ferner können die im Allgemeinen erforderlichen und zu verwerfenden Probefüllungen zur Entlüftung der Füllvorrichtung deutlich reduziert werden. Ein Erreichen der Sollfüllmenge schon im Entlüftungs- bzw. Einregelbetrieb wird auch dann ermöglicht, wenn durch die erste Fülleinheit nicht die geforderte Teilfüllmenge dosiert wird. Wenn die Dosiervorrichtung der zweiten Fülleinheit kleinere Querschnitte als die erste Fülleinheit aufweist, kann eine Entlüftung sehr schnell erfolgen, so dass die entlüftete Menge im Vergleich zur Sollfüllmenge gegebenenfalls vernachlässigt werden kann.
Vorzugweise erfolgt der Schritt des Teilbefüllens mit einer höheren
Füllgeschwindigkeit, insbesondere mindestens doppelt so schnell, wie eine Füllgeschwindigkeit beim Schritt des Endbefüllens. Weiter bevorzugt ist eine Füllgenauigkeit beim Schritt des Endbefüllens höher, insbesondere mindestens doppelt so hoch, wie beim Schritt des Teilbefüllens. Hierdurch wird eine deutliche Reduzierung der Gesamtfüllzeit der Befüllung des Behältnisses erreicht sowie ein erheblich engerer Toleranzbereich der Sollfüllmenge realisiert.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Füllvorrichtung zur
Befüllung eines Behältnisses gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
Figur 2 eine schematische Darstellung der Füllvorrichtung gemäß
einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 1 eine erfindungsgemäße Füllvorrichtung 1 zur Befüllung eines Behältnisses, insbesondere mit einer pharmazeutischen Flüssigkeit, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel im Detail beschrieben.
Wie aus Figur 1 ersichtlich, umfasst die Füllvorrichtung eine erste Fülleinheit 10, die ein Ventil 12, eine Schlauchvorrichtung 13 sowie eine Dosiervorrichtung 14 aufweist. Das Ventil 12 ist mit einem hier nicht dargestellten Vorratsbehälter verbunden, aus dem die abzufüllende pharmazeutische Flüssigkeit, wie durch einen Pfeil V veranschaulicht, der Fülleinheit 10 zugeführt wird. Ferner ist eine zweite Fülleinheit 11 vorgesehen, die ein Ventil 15, eine Schlauchvorrichtung 16 sowie eine Dosiervorrichtung 17 aufweist. Der zweiten Fülleinheit 1 1 wird gleichermaßen wie der ersten Fülleinheit 10 die abzufüllende Flüssigkeit in Richtung des Pfeils V zugeführt. Ferner ist eine Fördervorrichtung 7 vorgesehen, auf der die abzufüllenden Behältnisse in einer durch einen Pfeil X
gekennzeichneten Förderrichtung zu den ersten und zweiten Fülleinheiten 10, 11 transportiert werden.
Wie aus Figur 1 weiter ersichtlich, weist die Füllvorrichtung 1 ferner eine Waage 3 zur Gewichtsbestimmung eines jeden leeren Behältnisses 21 , teilbefüllten Behältnisses 22 und endbefüllten Behältnisses 23 auf. Die Waage 3 ist zur Übertragung der ermittelten Werte der Wegevorgänge mit einer Steuereinheit 6 verbunden. Die Steuereinheit 6 ist ferner mit dem Ventil 12 der ersten Fülleinheit 10 und dem Ventil 15 der zweiten Fülleinheit 1 1 verbunden und steuert auf der Basis der ermittelten Werte der Wegevorgänge durch die Waage 3 die erste und zweite Fülleinheit 10, 11.
Das Befüllen eines Behältnisses mittels der Füllvorrichtung 1 erfolgt in mehreren Schritten, die nachfolgend mit Bezug auf Figur 1 detailliert beschrieben werden. Die nachfolgend beschriebenen Schritte sind in den Figuren 1 und 2 durch Pfeile gekennzeichnet. In einem ersten Arbeitsschritt A wird das leere Behältnis 21 von der Fördereinrichtung 7 der Waage 3 zugeführt und gewogen, um einen ersten
Gewichtswert zu bestimmen. In einem zweiten Schritt B wird das leere Behältnis 21 zur Fördereinrichtung 7 zurückgeführt. In einem dritten Schritt C wird das leere Behältnis 21 in Förderrichtung X unter die erste Fülleinheit 10 befördert, wo mittels der Dosiervorrichtung 14 eine durch einen Pfeil T gekennzeichnete Teilbefüllung des Behältnisses mit der pharmazeutischen Flüssigkeit erfolgt. Beim Schritt des Teilbefüllens werden ca. 90 % bis 95 % einer definierten Sollfüllmenge in das leere Behältnis 21 eingefüllt. Hierbei ist die erste Fülleinheit
10 vorzugsweise auf eine höhere Füllgeschwindigkeit als die zweite Fülleinheit
1 1 ausgelegt. Die Dosiervorrichtung 14 weist hierzu insbesondere eine
Dosiernadel 24 mit großem Durchmesser auf. Dadurch kann die Teilbefüllung mit einem großen Flüssigkeitsdurchsatz beziehungsweise in einer sehr kurzen Zeit erfolgen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann auch ein hoher Dosierdruck in der Dosiervorrichtung 14 eingesetzt werden. Die Einhaltung einer engen Fülltoleranz ist bei der Teilbefüllung nicht erforderlich, da die zweite Fülleinheit etwaige Toleranzabweichungen durch eine Anpassung der Endfüllmenge kompensiert.
In einem vierten Schritt D wird das teilbefüllte Behältnis 22 von der
Transporteinrichtung 7 der Waage 3 zugeführt und gewogen, um einen zweiten Gewichtswert zu bestimmen. In einem nachfolgenden fünften Schritt E wird das teilbefüllte Behältnis 22 zur Transporteinrichtung 7 zurückgeführt und auf dieser weiter bis zur zweiten Fülleinheit 1 1 befördert, wo mittels der Dosiervorrichtung 17 eine durch einen Pfeil Z gekennzeichnete Endbefüllung des Behältnisses mit der pharmazeutischen Flüssigkeit erfolgt.
Beim Schritt des Endbefüllens wird eine Restfüllmenge von ca. 5 % bis 10 % in das teilbefüllte Behältnis 22 eingefüllt. Die Restfüllmenge wird von der
Steuereinheit 6 hierbei auf der Basis der ersten und zweiten Gewichtswerte und einer definierten Sollfüllmenge des Behältnisses bestimmt. Hierzu ist die zweite Fülleinheit 11 vorzugsweise auf eine höhere Füllgenauigkeit als die erste
Fülleinheit 10 ausgelegt. Die Dosiervorrichtung 17 weist hierbei insbesondere eine Dosiernadel 27 mit kleinem Durchmesser auf. Zusätzlich oder alternativ dazu kann auch ein niederer Dosierdruck in der Dosiervorrichtung 17 eingesetzt werden. Dadurch kann die Endbefüllung mit einer sehr hohen Dosiergenauigkeit erfolgen und die Sollfüllmenge in einem sehr engen Toleranzbereich erreicht werden.
In einem nachfolgenden sechsten Schritt F wird das endbefüllte Behältnis 23 von der Transporteinrichtung 7 der Waage 3 zugeführt und zur Kontrolle der exakten Füllmenge nochmals gewogen. In einem abschließenden siebten Schritt wird das endbefüllte Behältnis 23 wieder zur Transportvorrichtung 7 zurückgeführt. Hierbei sei angemerkt, dass die Steuereinheit 6 auch mit einer hier nicht dargestellten, in Förderrichtung X nach der zweiten Fülleinheit 1 1 angeordneten Aussortiervorrichtung verbunden sein kann, damit bei Feststellung einer falschen Sollfüllmenge das entsprechende Behältnis aussortiert werden kann.
Gegebenenfalls kann auch auf das Wiegen des endbefüllten Behältnisses 23 verzichtet werden. Es sei weiterhin angemerkt, dass ggf. auch auf eine
Steuerung der ersten Fülleinheit 10 verzichtet werden kann und die erste
Fülleinheit 10 auf eine konstante Füllmenge, z. B. 95 % der Gesamtfüllmenge eingestellt sein kann, da durch das Wiegen des teilbefüllten Behältnisses 22 eine exakte Restfüllmenge für die zweite Fülleinheit 1 1 für jedes teilbefüllte Behältnis 22 individuell bestimmt wird.
Nachfolgend wird mit Bezug auf Figur 2 eine Füllvorrichtung gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung detailliert beschrieben. Gleiche oder funktional gleiche Bauteile sind hier mit denselben Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet.
Im Gegensatz zum zuvor beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel weist die Füllvorrichtung 1 des zweiten Ausführungsbeispiels zwei parallel angeordnete erste Fülleinheiten 10 zum Teilbefüllen von leeren Behältnissen 21 und zwei parallel angeordnete zweite Fülleinheiten 1 1 zum Endbefüllen von teilbefüllten Behältnissen 22 auf. Es sei angemerkt, dass auch eine Vielzahl paralleler erster und zweiter Fülleinheiten 10, 1 1 vorgesehen werden kann. Darüber hinaus sind neben der Waage 3 eine zweite Waage 4 und eine dritte Waage 5 vorgesehen. Die erste Waage 3 wird zur Gewichtsbestimmung des leeren Behältnisses 21 eingesetzt, während die zweite Waage 4 und die dritte Waage 5 zur
Gewichtsbestimmung der teilbefüllten Behältnisse 22 bzw. der endbefüllten
Behältnisse 23 eingesetzt wird. Die erste, die zweite und die dritte Waage 3, 4, 5 ist zur Übertragung der ermittelten Werte der Wiegevorgänge jeweils mit der Steuereinheit 6 verbunden. Die Steuereinheit 6 steuert basierend auf den ermittelten Werten der Wiegevorgänge der Waagen 3 und 4 die erste und zweite Fülleinheit 10, 11.
Der Prozess des Befüllens der Behältnisse mittels der Füllvorrichtung 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten
Ausführungsbeispiel dadurch, dass in den Schritten D und E das Zuführen des teilbefüllten Behältnisses 22 von der Transportvorrichtung 7 zur zweiten Waage 4 bzw. das Zurückführen zur Transportvorrichtung 7 erfolgt. Außerdem erfolgt in den Schritten F und G das Zuführen des endbefüllten Behältnisses 23 von der Transportvorrichtung 7 zur zweiten Waage 4 bzw. das Zurückführen zur Transportvorrichtung 7.
Die in beiden Ausführungsbeispielen beschriebenen erfindungsgemäßen Füllvorrichtungen 1 weisen den Vorteil auf, dass hierbei zwei separate, seriell angeordnete Fülleinheiten 10, 1 1 verwendet werden, die die definierte
Sollfüllmenge in zwei Schritten durch schnelles Teilbefüllen mit einer großen Teilfüllmenge und exaktes Endbefüllen mit einer sehr kleinen Restfüllmenge in das Behältnis einfüllen. Dadurch kann der Durchsatz der Füllvorrichtung 1 beträchtlich gesteigert werden. Da die Sollfüllmenge im Wesentlichen nur durch die zweite Fülleinheit 1 1 und die Waagen 3, 4, 5 toleranzbehaftet ist, kann zudem die Gesamt-Fülltoleranz signifikant verbessert werden. Aufgrund der kleinen Querschnitte der zweiten Fülleinheit 1 1 ist ferner eine erhebliche Reduzierung der Anzahl der zu verwerfenden Probefüllungen zur Entlüftung und Einregelung der Füllvorrichtung zum Beginn des Abfüllprozesses erreichbar.

Claims

Ansprüche
1. Füllvorrichtung zur Befüllung eines Behältnisses, insbesondere mit einer pharmazeutischen Flüssigkeit, umfassend
- eine erste Fülleinheit (10), welche eine Teilbefüllung des Behältnisses ausführt und das Behältnis nur teilweise befüllt,
- eine zweite Fülleinheit (1 1), welche eine Endbefüllung des Behältnisse ausführt und das Behältnis abschließend befüllt,
- wenigstens eine Waage (3), welche das leere Behältnis (21), das teilbefüllte Behältnis (22) und das endbefüllte Behältnis (23) wiegt, und
- eine Steuereinheit (6), welche mit der ersten Fülleinheit (10), der zweiten Fülleinheit (11) und der Waage (3) verbunden ist und ausgelegt ist, basierend auf den ermittelten Werten der Wegevorgänge durch die Waage (3) die erste und/oder zweite Fülleinheit (10, 11) zu steuern.
2. Füllvorrichtung nach Anspruch 1 , ferner umfassend eine zweite Waage (4), welche mit der Steuereinheit (6) verbunden ist,
wobei die erste Waage (3) ausschließlich das leere Behältnis (21) wiegt und wobei die zweite Waage (4) das teilbefüllte Behältnis (22) und das endbefüllte Behältnis (23) wiegt.
3. Füllvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner
umfassend eine dritte Waage (5), welche mit der Steuereinheit (6) verbunden ist,
wobei die erste Waage (3) ausschließlich das leere Behältnis (21) wiegt, wobei die zweite Waage (4) das teilbefüllte Behältnis (22) wiegt, und wobei die dritte Waage (5) das endbefüllte Behältnis (23) wiegt.
4. Füllvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Füllmenge der ersten Fülleinheit (10) 80% bis 99 %, vorzugsweise mindestens 90% bis 95 %, der gesamten Füllmenge des Behältnisses (2) beträgt.
5. Füllvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Fülleinheit (10) eine höhere
Füllgeschwindigkeit aufweist als die zweite Fülleinheit (1 1), und/oder dass die zweite Fülleinheit (11) eine höhere Füllgenauigkeit aufweist als die erste Fülleinheit (10).
6. Verfahren zum Befüllen eines Behältnisses mittels einer Füllvorrichtung (1) mit einer ersten Fülleinheit (10), einer zweiten Fülleinheit (1 1), wenigstens einer Waage (3) und einer Steuereinheit (6), umfassend die Schritte
- Wiegen des leeren Behältnisses (21), um einen ersten Gewichtswert zu bestimmen,
- Teilbefüllen des Behältnisses (21) mittels der ersten Fülleinheit (10),
- Wiegen des teilbefüllten Behältnisses (22), um einen zweiten Gewichtswert zu bestimmen,
- Bestimmen einer Restfüllmenge basierend auf den ersten und zweiten Gewichtswerten und einer Sollfüllmenge des Behältnisses, und
- Endbefüllen des teilbefüllten Behältnisses (22) mittels der zweiten
Fülleinheit (1 1), so dass die Sollfüllmenge im endbefüllten Behältnis (23) eingefüllt ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet dass das Behältnis nach der Endbefüllung nochmals zur Kontrolle gewogen wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,
- dass alle Wegevorgänge mit der gleichen Waage ausgeführt werden, oder
- dass zumindest ein Wiegevorgang oder mehrere Wiegevorgänge mit unterschiedlichen Waagen (3, 4, 5) ausgeführt werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schritt des Teilbefüllens des Behältnisses (2) zwischen 80 % bis 99 %, vorzugsweise mindestens 90 % bis 95 %, der Sollfüllmenge in das Behältnis eingefüllt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mittels der ersten Fülleinheit (10) eingefüllte Teilmenge von der
Steuereinheit (6) basierend auf der Differenz zwischen dem zweiten Gewichtswert und dem ersten Gewichtswert eines vorhergehenden
Füllvorgangs angepasst wird. 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Teilbefüllens mit einer höheren Füllgeschwindigkeit, insbesondere doppelt so schnell, wie eine Füllgeschwindigkeit beim Schritt des Endbefüllens erfolgt und/oder dass eine Füllgenauigkeit beim Schritt des Endbefüllens höher ist, insbesondere doppelt so genau, als beim Schritt des Teilbefüllens.
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