Maschine und Verfahren zum Füllen und Verschließen von insbesondere aus Hartqelatine bestehenden Kapseln

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Maschine und ein Verfahren zum Füllen und Verschließen von insbesondere aus Hartgelatine bestehenden Kapseln nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.

Eine derartige Maschine ist aus der DE 10 2004 048 007 A1 bekannt. Bei der bekannten Maschine sind am Umlaufweg eines taktweise in einer Richtung sich drehenden Förderrades in gleichmäßigen Winkelabständen Bearbeitungsstationen angeordnet, die von dem jeweils einen bestimmten Winkelschritt ausführenden Förderrad nach und nach angefahren werden. Hierbei ist für jede Kapsel, welche sich in einer Bohrung eines am Förderrad befestigten Aufnahmesegmentes befindet, innerhalb der Bearbeitungsstation eine Einrichtung erforderlich, um einen bestimmten Bearbeitungsschritt auszuführen. Da das Förderrad ferner sich nur in einer Richtung bewegt, ist es erforderlich, die Bearbeitungsstationen entsprechend der zeitlichen Abfolge beim Füllen und Verschließen der Kapseln anzuordnen.

Nachteilig dabei ist, dass diese Bearbeitungsstationen einen bestimmten Raumbedarf haben, so dass bei aufeinanderfolgenden Bearbeitungsstationen mit jeweils relativ hohem Raumbedarf das Förderrad insgesamt gesehen relativ groß baut bzw. eine aufwändige Gestaltung oder eine geringere Leistung an den Bearbeitungsstationen in Kauf genommen werden muss (falls letztere kleiner ausfallen müssen). Insgesamt gesehen ist das Maschinenkonzept mit einem taktweise in einer Richtung umlaufenden Förderrad hinsichtlich seiner Funktionalität bzw. Flexibilität hinsichtlich von Änderungen an den Bearbeitungsstationen rela- tiv unflexibel. Dies ist insbesondere in der Forschung nachteilig, wo die Leistung der Maschine eine untergeordnete Rolle spielt.

Offenbarung der Erfindung

Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Maschine und ein Verfahren zum Füllen und Verschließen von insbesondere aus Hartgelatine bestehenden Kapseln derart weiterzubilden, dass eine nahezu beliebige Anordnung von Bearbeitungsstationen am Umlaufweg des Förderrades ermöglicht werden kann. Diese Aufgabe wird bei einer Maschine zum Füllen und Verschließen von insbesondere aus Hartgelatine bestehenden Kapseln mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der Erfindung liegt dabei die Idee zugrunde, durch einen Antrieb, bei dem der Förderweg bzw. der Winkelschritt (bei einem taktweisen Betrieb) und die Drehrichtung des Förderrades variabel einstellbar ist es zu ermöglichen, dass die einzelnen Bearbeitungsstationen durch den variablen Antrieb letztendlich unabhängig von deren Anordnung am Förderrad angefahren werden können. Dadurch lässt sich zum Beispiel eine raumoptimierte Anordnung von Bearbeitungsstationen bzw. eine hohe Flexibilität hinsichtlich der einzelnen Bearbeitungs- bzw. Prozessschritte ermöglichen. Auch sind damit kontinuierliche Bewegungen des Förderrades erzielbar.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Maschine zum Füllen und Verschließen von insbesondere aus Hartgelatine bestehenden Kapseln sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Antrieb des Förderrades zusätzlich kontinuierlich erfolgt und, dass am Umlaufweg des Förderrades zumindest eine Station angeordnet ist, welche ein kontinuierliches Bewegen des Aufnahmesegmentes erfordert. Hier sind beispielsweise Anwendungen denkbar, bei denen die Kapseln an einer Zeilenkamera oder Ähnlichem vorbeigeführt werden müssen, wobei beim Vorbeiführen der Kapseln an der Zeilenkamera z.B. der Zustand der Kapseln bzgl. Beschädigungen oder Ähnlichem er- fasst wird. Dies ist mit einem variabel gestalteten Antrieb relativ einfach möglich, während ansonsten beispielsweise aufwändig gestaltete Prüfeinrichtungen erforderlich wären.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass an zumindest einer Bearbeitungsstation mehrere gleichartige Bearbeitungseinrichtungen bzw. Bearbeitungseinrichtungen mit derselben Art von Prozessschritten angeordnet sind, die alle von einer Kapsel angesteuert werden. So ist es beispielsweise denkbar, dass Kapseln aus einem Aufnahmesegment nach und nach in den Bereich einzelner Stopfstempel in einer Bearbeitungsstation geraten, ohne dass hierzu ein Wechsel der Bearbeitungsstation erforderlich ist. Dadurch können z.B. die Kosten für die Antriebe an der Bearbeitungsstation reduziert werden, da ansonsten mehrere Bearbeitungsstationen mit jeweils separaten Antrieben erforderlich wären.

Besonders bevorzugt ist darüber hinaus, wenn die Aufnahmesegmente für die Kapseln austauschbar am Förderrad angeordnet sind. Dadurch können verschiedenste Aufnahmesegmente für verschiedenste Kapseln mit ggf. einer unterschiedlichen Anzahl von Aufnahmebohrungen verwendet werden, wie dies üblicherweise bei der Verarbeitung unterschiedlicher Kapseln, zum Beispiel in der Forschung, erforderlich ist. Die erfindungsgemäße Maschine ist somit flexibel an unterschiedlichste Bearbeitungsprozesse und Kapselformate auf einfache Art und Weise anpassbar.

Die Erfindung umfasst auch ein Kalibrierverfahren für eine insbesondere mit Röntgenstrahlung arbeitende Prüfeinrichtung, die am Umlaufweg der Maschine angeordnet ist. Hierbei werden verschiedene Stationen sowie die Prüfeinrichtung, unter Umgehung anderer Stationen, gezielt angefahren, so dass nur die zur Kalibrierung erforderlichen Fördertakte realisiert werden.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in:

Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung einer erfindungsgemäßen Maschine zum Füllen und Verschließen von insbesondere aus Hartgelatine bestehenden Kapseln in Draufsicht Fig. 2 bis

Fig. 4 die Maschine gemäß Fig. 1 während verschiedener Bearbeitungsschritte ebenfalls in stark vereinfachten Draufsichten und

Fig.5 eine modifizierte Maschine mit einer mit Röntgenstrahlung arbeitenden Prüfeinrichtung.

Gleiche Bauteile oder Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet.

In der Fig. 1 ist eine Maschine 100 zum Füllen und Verschließen von insbesondere aus Hartgelatine bestehenden Kapseln c dargestellt. Anstelle aus Hartgelatine können die Kapseln c selbstverständlich auch aus einem anderen geeigneten Material bestehen. Hierbei weisen die Kapseln c jeweils ein Kapselunterteil a und eine Kappe b auf. Die soweit bekannten Kapseln c werden mittels der Maschine 100 insbesondere mittels einem Pharmazeutika befüllt, welches beispielsweise in Form von Pulver, Pellets, einer Flüssigkeit, Tabletten od.dgl. vorliegt.

Die Maschine weist ein Förderrad 20 auf, an dessen Außenumfang in gleichmäßigen Winkelabständen beispielhaft zwölf Aufnahmesegmente 21 austauschbar angeordnet sind. Jedes der Aufnahmesegmente 21 weist eine bestimmte Anzahl von im Ausführungsbeispiel fünf nebeneinander angeordneten Aufnahmebohrungen 22 für jeweils eine Kapsel c auf. Das Förderrad 20 ist in einer vertikal angeordneten Drehachse 24 drehbar gelagert und weist hierzu erfindungsgemäß einen als Servomotor 25 ausgebildeten Antrieb auf, der von einer Steuereinrichtung 26 der Maschine 100 ansteuerbar ist.

Mittels des Servomotors 25 lässt sich das Förderrad 20 in beliebig kleinen Winkelschritten entsprechend des Doppelpfeils 27 sowohl im Uhrzeigersinn als auch im Gegenuhrzeigersinn bewegen, wobei sowohl taktweise Bewegungen, als auch kontinuierliche Bewegungen mittels des Servomotors 25 realisiert werden können. Am Umlaufweg des Förderrades 20 sind beispielhaft zwölf Stationen 1 bis 12 angeordnet, an denen Bearbeitungseinrichtungen vorgesehen sein können, wobei je nach Anwendungsfall nicht alle Stationen 1 bis 12 mit einer Bearbeitungseinrichtung versehen sein müssen. Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist beispielsweise an der Station 1 vorgesehen, die Kapseln c zuzuführen, zu orientieren und zu trennen. An der Station 2 werden (nicht dargestellte) Aufnahmesegmente, welche alleine die Kappen b tragen, von den in der Figur 1 dargestellten Aufnahmesegmenten 21 getrennt. In der Station 3 ist beispielhaft vorgesehen, dass an den Aufnahmesegmenten 21 (bzw. an den nicht dargestellten Aufnahmesegmenten für die Kappen b) die Aufnahmesegmente 21 auf Anwesenheit von Kapselunterteilen a bzw. Kappen b überprüft werden. Gleichzeitig kann das Füllgut in Form von Pellets oder Tabletten an der Station 3 in die Kapselunterteile a abgegeben werden. An den Stationen 4 und 6 sind keine Bearbeitungseinrichtungen vorgesehen. Demgegenüber kann an der Station 5 Pulver oder Pellets und an der Station 7 Pellets und Tabletten jeweils in die Kapselunterteile a abgegeben werden. An der Station 8 ist eine Kapselauswurfeinrichtung vorgesehen, die fehlerhaft befüllte Kapseln c mittels Druckluft aus der Maschine 100 ausschleust. An der Station 9 ist es vorgesehen, die Aufnahmesegmente 21 für die Kapselunterteile a sowie die (nicht dargestellten) Aufnahmesegmente für die Kappen b wieder in Deckung zu bringen, um die Kapseln c im Bereich der nachfolgenden Station 10 zu verschließen. An der Station 1 1 ist es optional vorgesehen, eine zusätzliche Prüfeinrichtung vorzusehen, die eine zusätzliche Auswurfstation für fehlerhafte Kapseln c aufweist. Zuletzt ist die Station 12 als Reinigungsstation für die Reinigung der Aufnahmesegmente 21 vorgesehen.

Mittels des Servomotors 25 ist nunmehr ein variabler Betrieb der Maschine 100 möglich, was anhand der Fig. 2 bis 4 näher erläutert wird. Hierbei sind der Einfachheit und der besseren Übersichtlichkeit wegen verschiedene Stationen oder Bauteile der Maschine 100 nicht mehr dargestellt. Ferner sind die Aufnahmesegmente 31 im Gegensatz zu den Aufnahmesegmenten 21 lediglich mit zwei Aufnahmebohrungen 32, 33 vorgesehen.

An der Station 3 ist eine Station dargestellt, welche zwei Bearbeitungseinrichtungen 35 und 36 aufweist. Bei den Bearbeitungseinrichtungen 35 und 36 handelt es sich insbesondere um gleichartige Bearbeitungseinrichtungen, beispielsweise um Dosiereinrichtungen. Hierbei wird durch die erste Bearbeitungseinrichtung 35 ein erster Prozessschritt Y ausgeführt wird, während durch die zweite Bearbeitungseinrichtung 36 ein zweiter Prozessschritt X ausgeführt wird.

Wie man anhand der Fig. 2 erkennt, sind in einem ersten Schritt die beiden Aufnahmebohrungen 32 und 33 mit den entsprechenden Bearbeitungseinrichtungen 35 und 36 ausgerichtet, so dass die in der Aufnahmebohrung 32 befindliche Kapsel c einem Prozessschritt Y unterworfen wird, während die in der Aufnahmebohrung 33 befindliche Kapsel c durch die zweite Bearbeitungseinrichtung 36 einen Prozessschritt X durchläuft. Anschließend wird entsprechend der Fig. 3 das Förderrad 20 um den Abstand zwischen den beiden Aufnahmebohrungen 32 und 33 im Gegenuhrzeigersinn zurückgedreht, so dass nunmehr die in der Aufnahmebohrung 33 befindliche Kapsel c mittels der ersten Bearbeitungseinrichtung 35 einem Prozessschritt Y unterworfen wird, während die in der Aufnahmebohrung 32 befindliche Kapsel c keine Bearbeitung erfährt. Zuletzt wird entsprechend der Fig. 4 das Förderrad 20 im Gegenuhrzeigersinn so weit weitergedreht, dass sich die Aufnahmebohrung 32 mit der Kapsel c in Deckung mit der zweiten Bearbeitungseinrichtung 36 befindet. In diesem Bearbeitungsschritt wird nunmehr die in der Aufnahmebohrung 32 befindliche Kapsel c einem Prozessschritt X unterworfen.

In der Fig. 5 ist eine modifizierte bzw. abgewandelte Maschine 100a dargestellt. Auch die Maschine 100a weist zwölf Bearbeitungsstationen 1 bis 12 auf, von denen jedoch aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit halber lediglich einige Bearbeitungsstationen 1 bis 12 im Detail dargestellt und nachfolgend näher erläutert sind. Im Bereich neben der Bearbeitungsstation 3, die zum Trennen der Kappen b von den Kapselunterteilen a dient, ist eine Wiegeeinrichtung 40 angeordnet. Mittels der Wiegeeinrichtung 40 können, insbesondere stichprobenartig, einzelne Kapseln c aus den Aufnahmebohrungen 22 der Aufnahmesegmente 21 entnommen und gewogen werden.

An der Bearbeitungsstation 5 ist beispielhaft eine Fülleinrichtung 41 angeordnet, mittels der eine bestimmte Menge von Füllgut in die Kapselunterteile a eindosiert wird. Weiterhin ist an der Bearbeitungsstation 8 eine Fehlerkapselstation 42 angeordnet, mittels der zuvor als fehlerhaft erkannte oder falsch befüllte Kapseln c ausgeschieden werden. An der Bearbeitungsstation 1 1 ist weiterhin eine Prüfein- richtung 45 angeordnet. Die Prüfeinrichtung 45 arbeitet dabei in dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer Röntgenstrahlquelle 46 und dient dazu insbesondere, jedoch nicht einschränkend, das Füllgewicht von befüllten Kapseln c zu überprüfen. Alternativ zu einer Röntgenstrahlquelle 46 kann jedoch auch eine andere Strahlungsquelle vorgesehen sein. Bezüglich der genauen Ausbildung bzw. Merkmale einer derartigen Prüfeinrichtung 45 wird auf die DE 10 2009 045 809 A1 der Anmelderin verwiesen, auf die insofern Bezug genommen wird.

Insbesondere vor der Inbetriebnahme, oder aber nach längeren Betriebspausen ist es erforderlich, die Prüfeinrichtung 45 zu kalibrieren. Hierzu ist die Maschine 100a durch ihren als Servomotor 25 ausgebildeten Antrieb in besonderer Art und Weise geeignet. Zum Kalibrieren der Prüfeinrichtung 45 wird zunächst eine leere Kapsel c an der Bearbeitungsstation 1 in eine Aufnahmebohrung 22 eines Aufnahmesegments 21 eingesetzt. Der Servomotor 25 steuert anschließend mit der Kapsel c die Bearbeitungsstation 3 an. Dies erfolgt durch eine Drehung des Förderrades 20 im Uhrzeigersinn. Im Bereich der Bearbeitungsstation 3 wird die leere Kapsel c aus der Aufnahmebohrung 22 ihres Aufnahmesegmentes 21 entnommen und mittels der Wiegeeinrichtung 40 gewogen. Es wird somit ein Netto- Gewicht der Kapsel c ermittelt, das der Steuereinrichtung 26 als Eingangsgröße zugeführt wird. Anschließend wird die leere Kapsel c wieder in die Aufnahmebohrung 22 eingesetzt und mittels des Förderrads 20, wiederum im Uhrzeigersinn, der Fülleinrichtung 41 zugeführt. Dort wird die leere Kapsel c mit einer Sollfüllmenge befüllt. Anschließend wird die befüllte Kapsel c im Gegenuhrzeigersinn wieder in den Bereich der Bearbeitungsstation 3 zurückgefördert, dort entnommen und der zusätzlichen Wiegeeinrichtung 40 zugeführt. Diese ermittelt ein Brutto-Gewicht der befüllten Kapsel c, und leitet das entsprechende Signal der Steuereinrichtung 26 als Eingangsgröße zu. Die Steuereinrichtung 26 kann somit aus den beiden Gewichtswiegungen die Füllmenge bestimmen, indem von dem Brutto-Gewicht das Netto-Gewicht der Kapsel c abgezogen wird. Anschließend wird die in ihre Aufnahmebohrung 22 zurückgebrachte Kapsel c mittels des Förderrades 20 wiederum im Gegenuhrzeigersinn unter Umgehung der Fehlerkapselstation 42 unmittelbar in den Bereich der Prüfeinrichtung 45 transportiert. Dort wird mittels der Prüfeinrichtung 45 das Füllgewicht der Kapsel c bestimmt.

Aufgrund des von der zusätzlichen Wiegeeinrichtung 40 zuvor ermittelten Füllgewichts der Kapsel c kann das von der Prüfeinrichtung 45 ermittelte, und der Steuereinrichtung 26 als Eingangssignal zugeführte Füllgewicht dann ggf. entsprechend angepasst bzw. kalibriert werden.

Ein derartiger Kalibriervorgang kann, wie beschrieben, entweder mittels einer einzigen Kapsel c erfolgen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass jeweils mehrere Kapseln c entsprechend gewogen und geprüft werden. Erfindungswesentlich ist lediglich, dass die Maschine 100a zur Kalibrierung der Prüfeinrichtung 45 Kapseln c im und entgegen dem Uhrzeigersinn fördert, wobei lediglich die Bearbeitungsstationen 1 bis 12 angefahren werden, die für die Kalibrierung erforderlich sind. Es werden somit sowohl unterschiedliche Bewegungsrichtungen, als auch unterschiedlich lange Förderstrecken zum Anfahren von zeitlich aufeinanderfolgenden Bearbeitungsstationen 1 bis 12 realisiert.

Zusammenfassend ist es somit mit der erfindungsgemäßen Maschine 100, 100a möglich, durch den Servomotor 25 ein hinsichtlich Drehrichtung, Förderschritt und Förderbewegung (kontinuierlich oder getaktet) beliebig drehbares Förderrad 20 auszubilden, um damit Stationen 1 bis 12 am Umlaufweg des Förderrades 20 in beliebiger Reihenfolge anzusteuern, wobei zusätzlich in den Aufnahmesegmenten 21 , 31 befindliche Kapseln c individuell durch einzelne Stationen 1 bis 12 behandelt bzw. Prozessschritten unterzogen werden können. Hierbei kann es zum Beispiel auch vorgesehen sein, dass an einer der Stationen 1 bis 12 eine Bearbeitungseinrichtung oder sonstige Prüfeinrichtung vorgesehen ist, die eine kontinuierliche Vorbeibewegung an der betreffenden Station 1 bis 12 erfordert.