Beschreibung

Titel

Füll- und Verschließmaschine für Behälter

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Füll- und Verschließmaschine für Behälter.

Vorbekannt sind Verpackungsmaschinen zum Beispiel aus der pharmazeutischen Industrie zum Befüllen und Verschließen von Behältern (Flaschen, Vials, Ampullen, Spritzen usw.). Die Behälter sind dabei meistens aus Glas oder Kunststoff mit unterschiedlichsten geometrischen äußeren Formen. Bei der Verarbeitung von pharmazeutischen Produkten sind höchste Anforderungen hinsichtlich Sterilisation und Präzision gefordert. Nicht selten erfolgt die Abfüllung in Reinräumen bzw. in Isolatoren. Diese Anforderungen haben hohe Kosten in Konstruktion und Fertigung der Verpackungsmaschinen zur Folge.

Aus der DE 103 30 700 Al ist eine Maschine zum Füllen und Verschließen von Verpackungen mit mehreren Bearbeitungsstationen bekannt. Die Bearbeitungsstationen weisen jeweils einen Roboter gleicher Bauart auf. Ein Förderband befördert die zu bearbeitenden Behälter von einer Bearbeitungsstation zur Nächsten.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Füll- und Verschließmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass sie aufgrund eines einfachen und effizienten Aufbaus kostengünstig herstellbar ist. Dies ermöglicht eine flexible und wirtschaftliche Anpassung der erfindungsgemäßen Füll- und Verschließmaschine für verschiedene Behälter und Verschlüsse. Ferner kann die erfindungsgemäße Füll- und Verschließmaschine modularer Bestandteil in einer Kette von Produktionsabläufen sein. Diese Modularität erlaubt eine flexible Variierung ohne dabei die Produktionsschritte vor bzw. nach der erfindungsgemäßen Füll- und Verschließmaschine verändern zu müssen.

Folglich ist somit eine einfache Anpassung der erfindungsgemäßen Füll- und Verschließmaschine an die jeweiligen Kundenwünsche möglich. Im Gegensatz zum Stand der Technik, benutzt die erfindungsgemäße Füll- und Verschließmaschine kein Förderband für den Transport eines Behälters von einer Bearbeitungsstation zur Nächsten. Dies ermöglicht eine deutlich kürzere Bauweise und eine erhöhte Isolatortauglichkeit der erfindungsgemäßen Füll- und Verschließmaschine. Außerdem werden Kosten eingespart, da ein komplettes mechanisches Aggregat (Förderband) und die damit verbundene Programmierung eingespart werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die erfindungsgemäße Füll- und Verschließmaschine für Behälter eine erste Handhabungsstation mit einem ersten Roboterarm, eine zweite Handhabungsstation mit einem zweiten Roboterarm und eine erste stationäre Prozessstation umfasst. Dabei transportiert der erste Roboterarm den Behälter zur ersten stationären Prozessstation. Der zweite Roboter fungiert unter anderem als zweites Transportmittel und transportiert den Behälter von der ersten Prozessstation zu einer nachfolgenden Station. Ferner wird an der ersten Prozessstation mindestens ein zusätzlicher Prozessschritt ausgeführt. Diese übergabe des Behälters an einer stationären Station ermöglicht der erfindungsgemäßen Füll- und Verschließmaschine die Handhabung der Behälter ohne Förderband. Die stationäre Prozessstation dient quasi als übergabeposition für den Behälter, wobei die einzelnen Roboterarme den Transportieren übernehmen.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die erste stationäre Prozessstation eine Waage und/oder eine Füllvorrichtung. Somit kann an der ersten stationären Prozessstation ein leerer Behälter gewogen und/oder befüllt werden. Ferner kann ein gefüllter Behälter an der ersten stationären Prozessstation gewogen werden. Somit fungierte die erste stationäre Prozessstation als Tarawaage, Bruttowaage und Fülleinheit.

Weiterhin vorteilhaft ist es, die zweite Handhabungsstation mit einer Verschließvorrichtung zu versehen, um während des Transports des Behälters zu einer nachfolgenden Station den Behälter zu verschließen. Dadurch können zwei Funktionen,

nämlich Transportieren und Verschließen, gleichzeitig ausgeführt werden. Dies führt zur Beschleunigung des Prozessablaufs.

Ferner vorteilhaft ist eine Integration einer dritten Handhabungsstation mit einem dritten Roboterarm in die erfindungsgemäße Füll- und Verschließmaschine. Diese dritte Handhabungsstation kann zwischen der ersten Handhabungsstation und der zweiten Handhabungsstation angeordnet sein, um vor dem Verschließen des Behälters einen weiteren Prozessschritt auszuführen. Diese Ausgestaltung erhöhte die Modularität der erfindungsgemäßen Füll- und Verschließmaschine und ermöglicht eine individuelle Anpassung an Kundenwünsche.

Weiter vorteilhaft ist es, wenn der dritte Roboterarm den Behälter einer Abfüllvorrichtung zuführt. Zum Beispiel kann der dritte Roboterarm den Behälter unter einen Ausguss und/oder eine Füllnadel einer Abfüllvorrichtung führen und zum schonenden Einfüllen einer Flüssigkeit in den Behälter eine erforderliche Kreiselbewegung ausführen. Die Abfüllvorrichtung kann zusätzlich oder anstatt der Füllvorrichtung an der ersten Prozessstation vorteilhaft sein. So ist es erfindungsgemäß auch vorgesehen, den Behälter teilweise an der ersten Prozessstation zu füllen und anschließend den Behälter der Abfüllvorrichtung z.B. zum Füllen mit einem weiteren Stoff zu zuführen.

Ferner von Vorteil ist es, einen Ausguss und/oder eine Füllnadel der Füllvorrichtung direkt über der ersten stationären Prozessstation anzuordnen. über diesen Ausguss und/oder Füllnadel können Behälter, welche auf der ersten stationären Prozessstation stehen, gefüllt werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Verschließvorrichtung der zweiten Handhabungseinheit eine Verschlussabschleppeinheit. Mittels dieser Verschlussabschleppeinheit kann der zweite Roboterarm ohne anzuhalten einen Verschluss aufnehmen.

Weiter vorteilhaft ist es, eine Bördelstation in die erfindungsgemäße Füll- und Verschließmaschine zu integrieren, um Kappen auf den Behälter zu verbördeln. In einer

- A - vorteilhaften Ausgestaltung umfasst diese Bördelstation mindestens ein Sternrad, um Behälter zu transportieren und freizustellen.

Ferner bevorzugt ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Füll- und Verschließmaschine innerhalb einer pharmazeutischen Produktionsanlage zum Abfüllen pharmazeutischer Substanzen.

Weiterhin ist vorgesehen die erfindungsgemäße Füll- und Verschließanlage innerhalb eines Isolators bzw. innerhalb eines Reinraums zu verwenden.

Ferner umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Füllen und Verschließen von Behältern mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass es aufgrund eines einfachen und effizienten Ablaufs kostengünstig ausführbar ist. Dies ermöglicht eine flexible und wirtschaftliche Durchführung des Verfahrens für verschiedene Behälter und Verschlüsse. Ferner ist das Verfahren modularer Bestandteil in einer Kette von Produktionsabläufen. Diese Modularität erlaubt eine flexible Variierung des Verfahrens ohne dabei die Produktionsschritte vor bzw. nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verändern zu müssen. Hierdurch ist insbesondere eine Durchführung des Verfahrens in einem Labor, wo häufig nur kleinere Chargen abzufüllen sind möglich. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass das Verfahren zum Füllen und Verschließen von Behältern mit einer ersten Handhabungsstation umfassend ein ersten Roboterarm, mit einer zweiten Handhabungsstation umfassend einen zweiten Roboterarm und mit einer ersten stationären Prozessstation die folgenden Schritte ausführt: In einem ersten Schritt wird der Behälter mit dem ersten Roboterarm aufgenommen. Ein zweiter Schritt umfasst das Transportieren des Behälters zu der ersten stationären Prozessstation. An dieser ersten stationären Prozessstation wird der Behälter in einem dritten Schritt abgestellt. Daraufhin wird in einem vierten Schritt ein Prozessschritt an der ersten stationären Prozessstation vollzogen. In einem fünften Schritt wird der Behälter in den zweiten Roboterarm aufgenommen. Die Schritte müssen nicht direkt aufeinander folgen und besonders zwischen dem vierten und dem fünften Schritt können weitere Schritte integriert werden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht die folgenden drei Schritte an der ersten stationären Prozessstation vor: Wiegen des leeren Behälters

und/oder Füllen des Behälters und/oder Wiegen des gefüllten Behälters. Somit kann an der ersten stationären Prozessstation der Behälter nicht nur gefüllt werden, sondern es kann auch eine Kontrolle von Tara-Gewicht und Brutto-Gewicht durchgeführt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Nachfolgend werden zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung ist:

Figur 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Füll- und

Verschließmaschine nach einem ersten Ausführungsbeispiel,

Figur 2 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Füll- und

Verschließmaschine nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, und

Figur 3 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Füll- und

Verschließmaschine nach dem zweiten Ausführungsbeispiel.

Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 eine erfindungsgemäße Füll- und Verschließmaschine gemäß einem ersten und einem zweiten Ausführungsbeispiel im Detail beschrieben. In beiden Ausführungsbeispielen kommt die erfϊndungsgemäße Füll- und Verschließmaschine in einer pharmazeutischen Produktionsanlage zum Einsatz.

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Füll- und Verschließmaschine 8 nach dem ersten Ausführungsbeispiel. Diese Füll und Verschließmaschine 8 ist ausgebildet, um in jedem Arbeitsschritt jeweils zwei Behälter 6 zu verarbeiten. Auf der linken Seite ist ein erstes Förderband 13, welches von einem Elektromotor 14 angetrieben wird, zu sehen. Neben diesem Förderband 13 befindet sich eine erste Handhabungsstation 1 umfassend einen ersten Roboterarm 11 mit einer ersten Aufnahmevorrichtung 12. Rechts von dieser ersten Handhabungseinheit 1 befindet sich eine erste stationäre Prozessstation 4 mit einer ersten Abstellposition 41 und einer zweiten Abstellposition 42. Die erste Abstellposition 41 ist etwas

verdeckt von einer Abfüllvorrichtung 5. Diese Abfüllvorrichtung 5 umfasst eine Füllvorrichtung 54 mit einer Einfüllnadel 55. Des Weiteren zeigt Figur 1 eine zweite Handhabungsstation 2 mit einem zweiten Roboterarm 21 und einer zweiten Aufhahmevorrichtung 22. Im Wirkbereich dieses zweiten Roboterarms 21 befindet sich eine Stopfensortiervorrichtung 23 mit einer Abschleppposition 25. Auf der rechten Seite von Figur 1 ist eine Bördelmaschine 7 mit einer Kappen-Sortiervorrichtung 71, einem Zubringer 72, einem Sternrad 73, einem zweiten Förderband 74 und Führungsschienen 75 zu sehen.

Der Füll- und Verschließmaschine 8 arbeitet im Wesentlichen von links nach rechts. Daher ist die erste Handhabungsstation 1 derart positioniert, damit sich ihr Wirkbereich vom ersten Förderband 13 bis zur ersten stationären Prozessstation 4 erstreckt. Die zweite Handhabungsstation 2 steht in etwa zwischen der ersten stationären Prozessstation 4 und der Bördelmaschine 7. Somit reicht der zweite Roboterarm 21 bis zur ersten stationären Prozessstation 4, bis zur Abschleppposition 25 und bis zum Sternrad 73.

Das erste Förderband 13 fungiert als Einlauf für die Behälter 6 in die Füll- und Verschließmaschine 8. Deshalb wird das erste Förderband 13 mittels des Elektromotors 14 getaktet betrieben und stellt jeweils zwei leere Behälter 6 nebeneinander bereit. Diese beiden Behälter 6 werden von der ersten Aufhahmevorrichtung 12 aufgenommen. Diese Aufhahmevorrichtung 12 befindet sich am Ende des ersten Roboterarms 11. Dadurch kann der erste Roboterarm 11, mittels der ersten Aufhahmevorrichtung 12 jeweils zwei Behälter 6 zur ersten stationären Prozessstation 4 transportieren.

An dieser ersten stationären Prozessstation 4 stellt die erste Handhabungsstation 1 gleichzeitig einen Behälter 6 auf der ersten Abstellposition 41 und einen Behälter 6 auf der zweiten Abstellposition 42 ab. Die erste Abstellposition 41 und die zweite Abstellposition 42 sind jeweils wirkungsverbunden mit einer Waage der ersten stationären Prozessstation 4. Dadurch kann das Leergewicht (Tara-Gewicht) der beiden Behälter 6 separat bestimmt werden.

Nach dem Wiegen werden die beiden Behälter 6 mittels der Abfüllvorrichtung 5 befüllt. Dies geschieht im ersten Ausführungsbeispiel mittels der Füllvorrichtung 54 und der Einfüllnadel 55. Diese Füllvorrichtung 54 ist ausgebildet als Ausleger von der Abfüllvorrichtung 5 hin zu der ersten stationären Prozessstation 4. Direkt über dem zu befüllenden Behälter 6 befindet sich die Einfüllnadel 55, welcher in die Füllvorrichtung 54 integriert ist. In diesem Ausführungsbeispiel

ist die Füllvorrichtung 54 schwenkbar und kann somit über beide Behälter 6 geschwenkt werden. Alternativ ist es natürlich auch möglich, dass sich eine Füllvorrichtung 54 über die linke Abstellposition 41 und die rechte Abstellposition 42 erstreckt und dementsprechend auch über zwei Einfüllnadeln 55 verfügt. Diese Alternative ermöglicht ein gleichzeitiges Befüllen bei der beiden Behälter 6.

Anschließend an den Füllvorgang werden die beiden Behälter 6 mit der bereits beschriebenen Waage erneut gewogen. In diesem Falle wird jedoch das Brutto-Gewicht der beiden Behälter 6 ermittelt. Die Differenz aus Brutto-Gewicht und Tara-Gewicht ergibt das Gewicht des Behälterinhaltes. Dies ermöglicht eine stetige Qualitätskontrolle des Füllvorgangs.

Anschließend an diese Qualitätskontrolle werden die Behälter 6 von dem zweiten Roboterarm 21 abtransportiert und verschlossen. Bevor jedoch die zweite Handhabungsstation 2 mit der zweiten Aufnahmevorrichtung 22 die Behälter 6 aufnimmt, werden zwei Gummistopfen abgeschleppt. Diese Gummistopfen werden von der Stopfensortiervorrichtung 23 ausgerichtet, vereinzelt und an der Abstellposition 25 bereitgestellt. Die zweite Aufnahmevorrichtung 22 führt nun, bewegte durch den zweiten Roboterarm 21, eine Abschleppbewegung (Pfeil 24) durch. Bei dieser Abschleppbewegung streift die zweite Aufnahmevorrichtung 22 zwei Gummistopfen von der Abschleppposition 25 ab.

Nach der Aufnahme der beiden Gummistopfen nimmt die zweite Aufnahmevorrichtung 22 die beiden Behälter 6 von der ersten stationären Prozessstation 4 auf und transportierte diese in Richtung der Bördelmaschine 7. Während dieses Transports drückt die zweite Aufnahmevorrichtung 22 die beiden Gummistopfen in die beiden Behälter 6. Daraufhin setzt die zweite Handhabungsstation 2 die beiden Behälter 6 in zwei Taschen des Sternrades 73.

In diesen Taschen des getaktet rotierenden Sternrades 73 können die Behälter 6 unter dem Zubringer 72 hindurch transportiert werden. Dieser Zubringer 72 ist verbunden mit der Kappen- Sortiervorrichtung 71 und somit können Aluminium-Kappen von der Kappen- Sortiervorrichtung 71 über den Zubringer 72 auf die Behälter 6 gelegt werden.

An der Bördelmaschine 7 können die Behälter 6 auf Drehtellern abgestellt werden. Durch Rotation dieser Drehteller werden die Aluminium-Kappen auf den Behältern 6 verbördelt. Durch weiteres Drehen des Sternrades 73 können die verbördelten Behälter 6 zu dem zweiten

Förderband 74 bzw. zu den Führungsschienen 75 transportiert werden. über diese beiden alternativen Ausgänge, das zweite Förderband 74 und die Führungsschienen 75, verlassen die gefüllten und verschlossenen Behälter 6 die Füll- und Verschließmaschine 8. Der Ausgang über das zweite Förderband 74 führt zu einer Magazinerstation, derjenige über die Führungsschienen 75 dient einer Gut-Schlecht-Trennung der Behälter. Alternativ kann der Ausgang je nach Kundenwunsch vielseitig variiert werden. Zum Beispiel ist auch eine pneumatisch gesteuerte Einrichtung zur Gut-Schlecht-Trennung der Behälter denkbar.

Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Füll- und Verschließmaschine 9 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet sind.

Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel verfügt die Füll- und Verschließmaschine 9 des zweiten Ausführungsbeispiels über eine dritte Handhabungsstation 3 sowie über eine modifizierte Abfüllvorrichtung 5. Diese dritte Handhabungsstation 3 besteht aus einem dritten Roboterarm 31 mit einer dritten Aufhahmevorrichtung 32. Ferner zeigt Figur 2 einen Ausscheider 34 und eine zweite stationäre Prozessstation 33. Der Aufbau der Abfüllvorrichtung 5 des zweiten Ausführungsbeispiels wird in Figur 3 beschrieben.

Die dritte Handhabungsstation 3 steht zwischen der ersten Handhabungsstation 1 und der zweiten Handhabungsstation 2. Der Wirkungsbereich des dritten Roboterarms 31 erstreckt sich von der ersten stationären Prozessstation 4 über die Abfüllvorrichtung 5 und den Ausscheider 34 zur zweiten stationären Prozessstation 33.

Der dritte Roboterarm 31 nimmt mittels der dritten Aufhahmevorrichtung 32 die beiden Behälter 6 von der ersten stationären Prozessstation 4 auf. Mittels des dritten Roboterarms 31 werden die Behälter 6 in die Abfüllvorrichtung 5 gehalten und dort befüllt. Während dieses Füllvorgangs bewegt der dritte Roboterarm 31 die dritte Aufhahmevorrichtung 32 in einer kreisenden Bewegung, um ein sorgsames Einfüllen der pharmazeutischen Substanz zu gewährleisten. Nach Abschluss dieses Füllvorgangs stellt der dritte Roboterarm 31 die beiden Behälter 6 auf der zweiten stationären Prozessstation 33 ab.

Diese zweite stationäre Prozessstation 33 entspricht in ihrem Aufbau der ersten stationären Prozessstation 4. Somit kann die zweite stationäre Prozessstation 33 das jeweilige

Bruttogewicht der Behälter 6 ermitteln.

Der Ausscheider 34 dient zum Entfernen fehlerhafter Behälter 6 bzw. mangelhaft gefüllter Behälter 6 aus der Füll- und Verschließmaschine 9. Der dritte Roboterarm 31 kann an diesem Ausscheider 34 einen oder beide Behälter 6 abgeben.

Von der zweiten stationären Prozessstation 33 werden die Behälter 6 mittels der zweiten Handhabungsstation 2 aufgenommen, weitertransportiert und verschlossen. Der weitere Aufbau und Ablauf der Füll- und Verschließmaschine 9 des zweiten Ausführungsbeispiels entspricht dem Aufbau und Ablauf der Füll- und Verschließmaschine 8 aus dem ersten Ausführungsbeispiel.

Figur 3 zeigt die Füll- und Verschließmaschine 9 des zweiten Ausführungsbeispiels in einer perspektivischen Ansicht. Dabei ist der Aufbau der Abfüllvorrichtung 5 zusehen. Diese besteht aus einer rechten Säule 51, einer linken Säule 52 und einem Vertikalteil 53. Somit können die Behälter 6 mittels des dritten Roboterarms 31 unter das Vertikalteil 53 gehalten werden. über das Vertikalteil 53 fließt eine pharmazeutische Substanz in die Behälter 6.

Der Fachmann erkennt, dass eine Kombination aus erstem und zweitem Ausführungsbeispiel möglich ist. Beispielsweise können die Behälter 6 an der ersten stationären Prozessstation 4 mittels der Füllvorrichtung 54 nur teilweise gefüllt werden. Anschließend kann eine vollständige Füllung unter dem Vertikalteil 53 vollzogen werden. Dies ermöglicht beispielsweise eine schnelle erste Befüllung an der ersten stationären Prozessstation 4 und eine schonende zweite Befüllung unter dem Vertikalteil 53. Alternativ ist auch eine Befüllung der Behälter 6 mit zwei verschiedenen pharmazeutischen Substanzen denkbar.

Ferner ist ein Wiegen der Behälter 6 an der zweiten stationären Prozessstation 33 nicht zwingend nötig. Diese zweite stationäre Prozessstation 33 kann auch lediglich als übergabestation zur zweiten Handhabungsstation 2 dienen. Ebenso denkbar ist es, die erste stationäre Prozessstation 4 und/oder die zweite stationäre Prozessstation 33 als Magazin zu verwenden. Dadurch können ungleiche Bearbeitungszeiten zwischen den verschiedenen Handhabungsstation ausgeglichen werden.

Somit ist beiden Ausführungsbeispielen gemein, dass die Handhabungsstationen bzw.

Roboterarme klar von den jeweiligen Zusatzeinrichtungen, wie z.B. Vereinzelung, Waage, Füllvorrichtung, Verschließvorrichtung und Sortiereinrichtung, getrennt sind. Ferner ist kein Transportband zwischen den Handhabungsstationen von Nöten. Dadurch ergibt sich eine sehr kompakte und übersichtliche Füll- und Verschließmaschine, an welcher Nachfüllvorgänge und Wartungsarbeiten einfach durchführbar sind, da alle Stellen der erfmdungsgemäßen Füll- und Verschließmaschine für das Bedienpersonal gut zugänglich sind. Auch das Reinigen oder ein wash-down der erfindungsgemäßen Füll- und Verschließmaschine sind so leicht möglich.

Die Erfindung offenbar somit eine flexible, anpassungsfähige Füll- und Verschließmaschine mit modularem Aufbau. Durch die erfindungsgemäße übergabe der Behälter von einer Handhabungsstation zur nächsten über stationäre Positionen bedarf die erfindungsgemäße Füll- und Verschließmaschine keines Förderbands. Somit ist ein effektives Befüllen von Behältern beispielsweise in einer pharmazeutischen Produktionsanlage bei sehr kurzer Baulänge möglich.