DE102007016249A1

DE102007016249A1 - Verpackungsmaschine

Info

Publication number: DE102007016249A1
Application number: DE102007016249A
Authority: DE
Inventors: Christian Koehler; Klaus Blumenstock; Jochen Ziegler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-04-04
Filing date: 2007-04-04
Publication date: 2008-10-09
Also published as: JP2010523410A; US8256188B2; EP2144841B1; EP2144841A1; US20100058711A1; CN101663228A; CN101663228B; WO2008122463A1; DE502008002479D1; ATE496863T1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verpackungsmaschine zum Verschließen eines Behältnisses (2) mit einem Deckel (3), umfassend eine Zufuhreinrichtung (4) zum Zuführen des Behältnisses (2) mit einem lose aufgesetzten Deckel (3), einen rotierenden Bördelkopf (5) mit einer Vielzahl von Aufnahmen (6) für jeweils ein Behältnis (2), einer Vielzahl von Einspanneinrichtungen (8), welche jeweils ein Behältnis (2) in einer Aufnahme (6) einspannen, und eine Bördeleinrichtung (7), welche den Deckel (3) an das Behältnis (2) bördelt, um das Behältnis (2) zu verschließen, eine Vielzahl von Sensoreinrichtungen (9, 10), wobei jeweils eine Sensoreinrichtung (9, 10) an einer Einspanneinrichtung (8) angeordnet ist, wobei jede Sensoreinrichtung eine Rotation eines Behältnisses (2) und/oder eine Einspannkraft (F) eines Behältnisses (2) im Bördelkopf aufnimmt und wobei jede Sensoreinrichtung (9, 10) einen Sender (12) umfasst, um Signale zu senden, und eine Steuerung (13), welche einen Empfänger umfasst, um die vom Sender (12) gesendeten Signale zu empfangen.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verpackungsmaschine und insbesondere eine Bördelmaschine, welche einen Deckel auf ein Behältnis bördelt, um das Behältnis zu verschließen.
Verpackungsmaschinen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Beispielsweise werden zum Verschließen von kleinen Flaschen, welche mit Medikamenten gefüllt sind, Deckel an den oberen Rand der Flasche gebördelt. Hierbei muss ein sicheres Verschließen des Fläschchens sichergestellt werden. Daher muss eine hohe Prozesssicherheit während des Verschlussvorgangs gewährleistet werden. Ein sicheres Verschließen der Flaschen gelingt erfahrungsgemäß dann, wenn die Flasche während des Bördelvorgangs ca. 5 bis 6 Umdrehungen durchführt. Insbesondere wenn eine Einspannkraft der Flasche nicht hoch genug ist, kann es vorkommen, dass sich die Flasche weniger als die geforderte Anzahl dreht. Um somit sicherzustellen, dass die Fläschchen richtig verschlossen wurden, ist der Verpackungsmaschine eine Qualitätssicherung nachgeschaltet, welche die Verschließqualität der Fläschchen überprüft.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine zum Verschließen von Behältnissen mit einem Deckel gemäß dem Patentanspruch 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass eine Überwachung des Verschlussvorgangs innerhalb der Maschine möglich ist. Erfindungsgemäß kann somit eine Erhöhung der Prozesssicherheit des Verschlussvorgangs sichergestellt werden und auf eine nachgeschaltete Qualitätssicherung verzichtet werden. Die Ergebnisse der Überwachung des Verschlussvorgangs können dann drahtlos an eine Steuerung übertragen werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Verpackungsmaschine eine Zufuhreinrichtung zum Zuführen der Behältnisse mit einem lose aufgelegten Deckel und einen rotierenden Bördelkopf umfasst. Der Bördelkopf weist eine Vielzahl von Aufnahmen für jeweils ein Behältnis, eine Vielzahl von Einspanneinrichtungen, welche das Behältnis in der Aufnahme einspannen, und eine Bördeleinrichtung auf, welche den Deckel an das Behältnis bördelt, um dieses zu verschließen. Ferner umfasst die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine eine Vielzahl von Sensoreinrichtungen, welche am Bördelkopf angeordnet sind, um eine Rotation eines Behältnisses im Bördelkopf und/oder eine Einspannkraft des Behältnisses im Bördelkopf aufzunehmen. Hierbei ist jeweils eine Sensoreinrichtung einer Einspanneinrichtung zugeordnet. Ferner umfasst jede Sensoreinrichtung einen Sender, welcher die aufgenommenen Signale an eine Steuerung, welche einen entsprechend ausgebildeten Empfänger aufweist, sendet. Somit kann erfindungsgemäß während des Bördelvorgangs die Anzahl der Umdrehungen des Behältnisses und/oder eine Einspannkraft des Behältnisses erfasst und überwacht werden. Durch die drahtlose Übermittlung von Signalen ist es möglich, dass die Sensoreinrichtungen direkt am rotierenden Bördelkopf angeordnet werden. Somit kann insbesondere auf eine aufwendige Verkabelung o. Ä. verzichtet werden.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Weiter bevorzugt umfasst jede Sensoreinrichtung eine Sensorik zur Auswertung der aufgenommenen Sensorsignale. Hierdurch ist es möglich, dass eine Signalverarbeitung unmittelbar an der Sensoreinrichtung erfolgt und lediglich die Ergebnisse an die Steuerung drahtlos übermittelt werden müssen. Hierdurch kann insbesondere ein Energiebedarf für das Senden von Signalen auf ein Minimum reduziert werden, da an Stelle von kompletten Signalfolgen lediglich ein Ergebnis gesendet wird.
Besonders bevorzugt sind der Sender und die Sensorik in einem Bauteil integriert. Dies kann beispielsweise eine Leiterplatte mit einer integrierten Antenne sein. Dadurch kann insbesondere ein notwendiger Bauraum für die Sensorik und den Sender reduziert werden.
Weiter bevorzugt bestimmt die Sensorik einen maximalen Wert der Einspannkraft, wenn die Sensoreinrichtung einen Sensor zur Erfassung der Einspannkraft aufweist, und übermittelt lediglich diesen maximalen Wert der Einspannkraft an die Steuerung. Vorzugsweise kann zusätzlich noch ein minimaler Wert der Einspannkraft an die Steuerung übermittelt werden.
Um eine Energieversorgung für die Sensoreinrichtung sicherzustellen, umfasst die Verpackungsmaschine weiter bevorzugt einen Stator und jede Sensoreinrichtung einen Energiespeicher, um induktiv eine Energieversorgung sicherzustellen. Die induktive Energieversorgung hat insbesondere den Vorteil, dass eine wartungsfreie Energieversorgung der Sensoreinrichtungen möglich ist. Alternativ oder zusätzlich kann jede Sensoreinrichtung auch noch eine Batterie zur Energieversorgung umfassen. Die Verwendung von Batterien ist allerdings dahingehend nachteilig, dass diese nach einer gewissen Zeit ausgetauscht werden müssen, was zu unerwünschten Stillstandszeiten der Verpackungsmaschine führen kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Sensoreinrichtung einen Hall-Sensor, um eine Rotation des Behältnisses während des Verschlussvorganges zu erfassen. Die Verwendung eines Hall-Sensors zur Erfassung der Anzahl von Umdrehungen hat insbesondere den Vorteil, dass dieser sehr robust und kompakt aufgebaut ist.
Weiter bevorzugt ist ein Sensor der Sensoreinrichtung zur Aufnahme einer Einspannkraft als Dehn-Mess-Streifen oder als Kraftmessdose ausgebildet. Insbesondere eine Verwendung von Dehn-Mess-Streifen stellt einen sehr kompakten und betriebssicheren Sensor bereit.
Vorzugsweise umfasst die Einspanneinrichtung zum Einspannen eines Behältnisses einen Plungermechanismus, welcher über den lose auf das Behältnis aufgelegten Deckel eine Einspannkraft auf das Behältnis ausübt.
Besonders bevorzugt ist ein Sender der Sensoreinrichtung dabei an einem oberen Ende des Plungermechanismus angeordnet. Weiter bevorzugt kann zum Schützen des Senders im Plungermechanismus zusätzlich noch ein Anschlag vorgesehen werden, welcher einen Weg eines Plungers begrenzt.
Die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine wird insbesondere zum Verschließen von kleinen Fläschchen mit einem Deckel oder einer Verschlusskappe verwendet. Dabei eignet sich die Verpackungsmaschine insbesondere für Anwendungen im pharmazeutischen Bereich, da ein sicheres Verschließen beispielsweise durch Speichern der aufgenommenen Werte während des Verschlussvorgangs dokumentiert werden kann.
Zeichnung
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
1 eine perspektivische Ansicht einer Verpackungsmaschine 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine vergrößerte perspektivische Darstellung eines Bördelkopfes der in 1 gezeigten Verpackungsmaschine,
3 eine schematische Schnittansicht eines Teils des in 2 gezeigten Bördelkopfes, und
4 eine schematische Schnittansicht durch einen Plungermechanismus des Bördelkopfes gemäß dem Ausführungsbeispiel.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 eine Verpackungsmaschine 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
1 zeigt eine Gesamtansicht der Verpackungsmaschine 1. Die Verpackungsmaschine 1 dieses Ausführungsbeispiels ist eine Bördelmaschine, welche einen Deckel 3 auf ein Behältnis 2 aufbördelt. Derartige Maschinen werden insbesondere zum Verschließen von medizinischen Behältnissen in Form von Fläschchen oder Kanülen verwendet. 1 zeigt schematisch wesentliche Bestandteile der Verpackungsmaschine 1, welche insbesondere einen Bördelkopf 5 und Zufuhreinrichtungen für gefüllte Fläschchen und Deckel umfassen. Zum Schutz vor einer Verunreinigung der in das Behältnis 2 abgefüllten Pulver oder Flüssigkeiten ist die Verpackungsmaschine 1 in einem Glasgehäuse 25 angeordnet. Wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, umfasst die Verpackungsmaschine 1 ferner eine Zufuhreinrichtung 4 in Form eines zahnradartigen Elements und eine ähnlich aufgebaute Entnahmeeinrichtung 24. Die Zufuhreinrichtung 4 fördert dabei Behältnisse 2, denen lose ein Deckel 3 oder eine Kappe o. Ä. aufgesetzt sind, zum Bördelkopf 5 zu. In 2 sind die Behältnisse, denen ein Deckel 3 aufgebördelt wurde, so dass das Behältnis fest verschlossen ist, mit dem Bezugszeichen 2' bezeichnet. Die verschlossenen Behältnisse 2' werden mittels der Entnahmeeinrichtung 24 aus dem Bördelkopf entnommen.
Wie weiter aus 2 ersichtlich ist, umfasst der Bördelkopf 5 eine Vielzahl von zylinderförmigen Aufnahmen 6, in welche die mit losem Deckel 3 aufgelegten Behältnisse 2 mittels der Zufuhreinrichtung 4 zugeführt werden. Am Boden der Behältnisse 6 ist jeweils eine nicht gezeigte Platte angeordnet, auf welche die Behältnisse 2 aufgesetzt werden, wobei die Platte mittels eines nicht gezeigten Antriebs um ihre eigene Achse rotiert werden kann. Ferner umfasst der Bördelkopf 5 eine Vielzahl von Bördeleinrichtungen 7, welche in diesem Ausführungsbeispiel als Rollierrollen vorgesehen sind. Bei einem Umlauf der Behältnisse 2 über einen vorbestimmten Bogenbereich von ca. 120° um den Bördelkopf 5 werden die lose aufgelegten Deckel 3 mit den Bördeleinrichtungen 7 in Kontakt gebracht, um den Deckel 3 fest auf das Behältnis 2 aufzubördeln. Der Bördelkopf 5 umfasst ferner eine Vielzahl von Einspanneinrichtungen 8, welche in diesem Ausführungsbeispiel als Plungermechanismen ausgebildet sind. Wie aus 2 ersichtlich ist, wird dabei jeder Aufnahme 6 eine eigene Einspanneinrichtung 8 sowie eine eigene Bördeleinrichtung 7 zugeordnet. Die Einspanneinrichtung 8 hat dabei die Aufgabe, das Behältnis 2 fest gegen die Bodenplatte in der Aufnahme 6 zu drücken, so dass sichergestellt werden kann, dass das Behältnis 2 mitsamt dem lose aufgelegten Deckel 3 um seine eigene Achse rotiert, um den Deckel 3 mit den Bördeleinrichtungen 7 auf das Behältnis 3 aufzubördeln. Die Behältnisse 2', welche den Deckel aufgebördelt haben, werden dann mittels der Entnahmeeinrichtung 24 vom Bördelkopf 5 entnommen und beispielsweise einer Kartonverpackungsstation zugeführt.
4 zeigt genauer den Aufbau einer Einspanneinrichtung 8, welche alle gleich aufgebaut sind. Die Einspanneinrichtungen 8 sind in diesem Ausführungsbeispiel als Plungermechanismen ausgebildet und umfassen einen Plunger 15, welcher mittels zweier Lager 16 und 17 drehbar gelagert ist. Wie in 4 durch den Pfeil F angedeutet, kann der Plunger 15 eine Einspannkraft auf den lose aufgelegten Deckel 3 ausüben und somit auf das Behältnis 2 gegen die rotierende Platte am Boden der Aufnahmen 6 drücken. Hierzu wird der Plungermechanismus über eine nicht gezeigte Hubkurve, welche entsprechend dem Kurvenverlauf an unterschiedlichen Positionen in Umfangsrichtung einen entsprechenden Einsparandruck erzeugt, gegen die Deckel 3 gedrückt. Somit rotiert jede Einspanneinrichtung 8 einerseits gemeinsam mit dem Bördelkopf 5 und die jeweiligen Plunger 15 noch jeweils um ihre Mittelachse. Der Plungermechanismus 5 umfasst ferner eine Druckfeder 18, welche den Plungermechanismus vorspannt, einen Stößel 22, welcher in einer Bundhülse 21 angeordnet ist, eine Verdrehsicherung 20, um eine Sicherung gegen ein Verdrehen der nicht rotierenden Bauteile des Plungermechanismus sicherzustellen, und eine Feder 19, welche als Überlastschutz dient, um die Erzeugung einer zu großen Einspannkraft F zu verhindern.
Wie weiter insbesondere aus 4 ersichtlich ist, umfasst die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine 1 noch eine Sensoreinrichtung, welche einerseits die Einspannkraft F der Behältnisse im Bördelkopf 5 überwacht und andererseits die Drehbewegung der zu verschließenden Behältnisse 2 überwacht. Die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung umfasst hierzu einen ersten Sensor 9 mit einem Hallsensorelement 9a und mehreren Geberelementen 9b. Wie aus 4 ersichtlich ist, sind die Geberelemente 9b mit dem um seine Achse rotierenden Plunger 15 verbunden. Das Hallsensorelement 9a ist ortsfest angeordnet. Das Hallsensorelement 9a ist mit einer Leiterplatte 11 verbunden, welche eine Verarbeitung der aufgenommenen Signale des Hallsensorelements ermöglicht. Die Leiterplatte 11 umfasst einen Sender 12 für eine drahtlose Übertragung von Signalen an eine Steuerung 13 (siehe 1). Die Sensoreinrichtung umfasst ferner einen zweiten Sensor 10, welcher eine Einspannkraft der Behältnisse 2 im Bördelkopf 5 ermittelt. Der zweite Sensor 10 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Dehn-Mess-Streifen ausgebildet und ist ebenfalls mit der Leiterplatte 11 verbunden. Der zweite Sensor ist am oberen Ende der Bundhülse 21 angeordnet. Die Leiterplatte 11 übernimmt auch die Auswertung der Signale des zweiten Sensors 10. Es sei angemerkt, dass der zweite Sensor 10 beispielsweise auch eine Kraftmessdose oder ein anderer Sensor zur Kraftaufnahme sein kann.
Somit kann erfindungsgemäß mittels des ersten Sensors 9 eine Anzahl von Drehungen des Behältnisses im Bördelkopf 5 bestimmt werden und mittels des zweiten Sensors 10 eine Einspannkraft des Behältnisses im Bördelkopf 5 ermittelt werden. Eine Signalauswertung der Signale der ersten und zweiten Sensoren erfolgt dabei in der Leiterplatte 11. Die dabei erzeugten ausgewerteten Daten werden dann drahtlos über den Sender 12 zur Steuerung 13 übertragen. Zur Energieversorgung jeder der Leiterplatte 11 in den Einspanneinrichtungen 8 umfasst jede Leiterplatte eine Energieempfangseinrichtung und einen Energiespeicher. Im Bördelkopf 5 ist, wie in 3 gezeigt, ein ringförmiger Stator 14 angeordnet, so dass die benötigte Energie für die Leiterplatten 11 induktiv übertragen werden kann. Der Stator 14 kann ferner noch die Aufgabe der Definition des Beginns und des Endes einer Messung übernehmen. Durch die induktive Energieübertragung auf die Leiterplatten 11 ist es somit möglich, dass eine besonders wartungsfreie Verpackungsmaschine bereitgestellt werden kann, da keine Stillstandszeiten aufgrund eines Austauschs einer Batterie notwendig sind, welche z. B. ebenfalls die Energieversorgung der Leiterplatte 11 übernehmen könnte. Es sei angemerkt, dass es möglich ist, dass aus Redundanzgründen jede Leiterplatte 11 zusätzlich noch eine Batterie umfasst, um beispielsweise bei kurzzeitigen Übertragungsproblemen vom Stator die Energieversorgung für die Leiterplatte 11 bereitzustellen.
Um den Energieverbrauch der Leiterplatten 11 und insbesondere des Senders 12 möglichst gering zu halten, ist vorzugsweise ein Abstand zwischen dem Sender 12 und der Steuerung 13 sehr klein, z. B. zwischen 0,5 m bis 1 m. Es ist dabei auch möglich, dass ein Empfänger möglichst nahe an dem Bördelkopf 5 in der Verpackungsmaschine 1 angeordnet wird und dann eine Kabelverbindung mit der Steuerung 13 vorgesehen wird. Hierdurch kann der notwendige Energiebedarf der Leiterplatten 11 signifikant reduziert werden.
Es sei ferner angemerkt, dass es selbstverständlich auch möglich ist, dass die Leiterplatte 11 keine Auswertung der Signale der Sensoren 9, 10 übernimmt, sondern die aufgenommenen Messdaten unmittelbar an die Steuerung 13 übermittelt, in welcher dann die Auswertung der Messdaten übernommen wird.
Erfindungsgemäß kann die Verpackungsmaschine 1 somit eine Überwachung eines Verschlussvorgangs von Behältnissen 2 mit einem Deckel 3 bereitstellen. Hierbei ist es möglich, dass für jedes Behältnis 2 ein separates Messergebnis hinsichtlich einer Einspannkraft und einer Anzahl von Umdrehungen im Bördelkopf erfasst werden kann. Eine Signalübertragung an eine Steuerung 13 erfolgt dann drahtlos, z. B. mittels Funk. Somit kann auf eine Verkabelung verzichtet werden, welche insbesondere aufgrund des rotierenden Bördelkopfes 5 nur sehr aufwendig realisiert werden kann. Erfindungsgemäß kann somit insbesondere eine Prozesssicherheit des Verschlussvorgangs erhöht werden und es können ferner auch die aufgenommenen Messdaten des Verschlussvorgangs beispielsweise für Dokumentationszwecke für jedes Behältnis separat gespeichert werden. Dies kann insbesondere bei pharmazeutischen Anwendungen von Bedeutung sein.

Claims

Verpackungsmaschine zum Verschließen eines Behältnisses (2) mit einem Deckel (3), umfassend eine Zufuhreinrichtung (4) zum Zuführen des Behältnisses (2) mit einem lose aufgesetzten Deckel (3), einen rotierenden Bördelkopf (5) mit einer Vielzahl von Aufnahmen (6) für jeweils ein Behältnis (2), einer Vielzahl von Einspanneinrichtungen (8), welche jeweils ein Behältnis (2) in einer Aufnahme (6) einspannen, und eine Bördeleinrichtung (7), welche den Deckel (3) an das Behältnis (2) bördelt, um das Behältnis (2) zu verschließen, eine Vielzahl von Sensoreinrichtungen (9, 10), wobei jeweils eine Sensoreinrichtung (9, 10) an einer Einspanneinrichtung (8) angeordnet ist, wobei jede Sensoreinrichtung eine Rotation eines Behältnisses (2) und/oder eine Einspannkraft (F) eines Behältnisses (2) im Bördelkopf aufnimmt, und wobei jede Sensoreinrichtung (9, 10) einen Sender (12) umfasst, um Signale zu senden, und eine Steuerung (13), welche einen Empfänger umfasst, um die vom Sender (12) gesendeten Signale zu empfangen.
Verpackungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Sensoreinrichtung eine Sensorik (11) zur Auswertung der aufgenommenen Werte der Sensoreinrichtung umfasst und der Sender (12) dann Ergebnisse der Auswertung der aufgenommenen Sensorsignale an den Empfänger (13) sendet.
Verpackungsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (12) und die Sensorik (11) in einem Bauteil, insbesondere einer Leiterplatte, integriert sind.
Verpackungsmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (11) wenigstens einen maximalen Wert der Einspannkraft (F) bestimmt und diesen maximalen Wert der Einspannkraft (F) an die Steuerung (13) sendet.
Verpackungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Stator (14); und einen Energiespeicher, wobei der Energiespeicher zumindest mit dem Sender (12) verbunden ist und der Energiespeicher berührungslos mittels des Stators (14) aufladbar ist.
Verpackungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Sender (12) mit einer Batterie zur Energieversorgung verbunden ist.
Verpackungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung einen Hallsensor zur Aufnahme einer Rotation des Behältnisses (2) im Bördelkopf (5) während des Verschließungsvorgangs umfasst.
Verpackungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung einen Dehn-Mess-Streifen oder eine Kraftmessdose zur Aufnahme der Einspannkraft (F) im Bördelkopf (5) umfasst.
Verpackungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspanneinrichtung (8) einen Plungermechanismus umfasst.
Verpackungsmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sender (12) und/oder eine Sensorik (11) an einem oberen Ende des Plungermechanismus angeordnet ist.