CH687482A5

CH687482A5 - Verfahren zum Inspizieren rotationssymmetrischer, insbesondere zylindrischer Behaeltnisse und Inspektionsanordnung hierfuer.

Info

Publication number: CH687482A5
Application number: CH00153/94A
Authority: CH
Inventors: Martin Lehmann
Original assignee: Martin Lehmann
Priority date: 1994-01-19
Filing date: 1994-01-19
Publication date: 1996-12-13
Also published as: JPH07243990A; GB2286668A; GB2286668A8; CA2140502A1; GB2286668B; GB9500833D0; DE19500623A1; US5606129A

Description

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Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Inspizieren rotationssymmetrischer, insbesondere zylindrischer Behältnisse nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Inspektionsanordnung nach demjenigen von Anspruch 5 und eine bevorzugte Anwendung des genannten Verfahrens bzw. Verwendung der genannten Anordnung nach den Ansprüchen 10 bzw. 11.

Bei der Fertigung von Behältnissen ist es häufig notwendig, vor oder nach ihrem Abfüllen und gegebenenfalls Verschliessen, verschiedene Parameter zu überprüfen, wie beispielsweise das Vorliegen von Haarrissen in der Behälterwandung, den Füllstand, die Massgenauigkeit des Behältnisses etc.

Unter dem Ausdruck «Vials» sind Behältnisse bekannt, welche insbesondere für Pharmazieprodukte bzw. Medikamente eingesetzt werden. Sie bestehen im wesentlichen aus einem zylinderförmigen Glasbehälterkörper, welcher mit einem Gummizapfen verschlossen ist, der randständig mit einem Metallkragen mit dem Behältnishals versiegelt ist. Beispielsweise Impfstoffe werden aus solchen Behältnissen dadurch entnommen, dass mit der Spritzennadel durch den Gummiverschluss durchgestochen wird, ohne den Vial-Verschluss zu entfernen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Inspektion derartiger Behältnisse, kann aber ohne weiteres für andere rotationssymmetrische Behältnisse eingesetzt werden, um daran den einen oder anderen der nachfolgend erläuterten Parameter zu überprüfen.

Im weiteren wird nun die vorliegende Beschreibung auf das bevorzugte Vial-Beispiel abgestützt, jedoch ohne Einschränkung auf deren Ersetzbarkeit für andere Behältnisse.

Bei den erwähnten Vials besteht das Bedürfnis, üblicherweise nach ihrer Abfüllung und ihrem Verschliessen die Glaswand des Behältniskörpers auf Mikrorisse zu untersuchen und/oder zu überprüfen, ob der Behältniskörper innerhalb gegebener Masstoleranzen liegt. Die Inspektion der erwähnten Massgenauigkeit und des Vorliegens von Haarrissen an der Behältniswandung bedingt eine Runduminspektion des Behältnisses. Auch bei Einhaltung der gegebenen Masstoleranzen weisen derartige Behältnisse aber, was ihre Zylindrizität anbelangt, relativ grosse tolerierbare Abweichungen ihrer Rundheit von Exemplar zu Exemplar auf, was die Festlegung der geometrisch exakten Lage ihrer Rotationsachse weitestgehend verunmöglicht.

Bei der Runduminspektion derartiger Behältnisse liegt es aber auf der Hand, nicht eine Inspektionseinrichtung bezüglich eines stationären Behältnisses rundum zu bewegen, sondern, gerade weil diese Behältnisse mindestens genähert rotationssymmetrisch sind, eine ortsfeste Inspektionseinrichtung vorzusehen und für die erwähnte Runduminspektion die Behältnisse zu rotieren.

Es ist versucht worden, die erwähnten, genähert rotationssymmetrischen Behältnisse auf Rollen mit Rollenachsen im wesentlichen parallel zu Mantellinien der zylindrischen Behältniswandung abzustützen, sie in Rotation zu versetzen und insbesondere mit einer berührungslosen Inspektionseinrichtung, wie einer Zeilenkamera, Laser-Transmissions- oder -Reflexionseinrichtungen, Lichtschrankeneinrichtungen etc., die Behältniswandung und gegebenenfalls gleichzeitig auch den Füllstand zu überprüfen. Dabei hat sich gezeigt, dass die mechanisch definierte Auflage der Behältniszylinderwand auf den Rollen, insbesondere auch wegen der - in Grenzen tolerierbaren - Unrundheit der Behältniswandung, zu Inspektionsergebnissen führt, die mindestens nur bedingt aussagekräftig sind.

Nach Wissen der Anmelderin der vorliegenden Anmeldung wurde die erwähnte Rollenabstütztechnik nicht der Öffentlichkeit zugänglich gemacht und bildet nach ihrem Wissen nicht Stand der Technik. Sie bildete aber bei der Anmelderin den Ausgangspunkt für die der vorliegenden Erfindung zugrundegelegte Entwicklung.

Die vorliegende Erfindung bezweckt mithin, ein Inspektionsverfahren bzw. eine entsprechende Inspektionsanordnung zu schaffen, womit an Behältnissen der genannten Art, trotz relativ grosser Formdimensions-Toleranzen, aussagekräftige Inspektionsresultate erzielt werden.

Zu diesem Zweck zeichnet sich das erfindungs-gemässe Verfahren nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 aus, die erfindungsgemässe Inspektionsanordnung nach demjenigen von Anspruch 5, eine bevorzugte Anwendung des erwähnten Verfahrens nach Anspruch 10 bzw. eine Verwendung der erwähnten Anordnung nach Anspruch 11.

Dadurch, dass nämlich die Behältnisse verfahrensmässig entlang ihrer Mantelfläche luftpolstergelagert und im wesentlichen um ihre Achse in Rotation versetzt werden, wird, durch den installierten Luftdruck des Polsters, eine Zentrierung des Behältnisses aufgrund eines Kräftegleichgewichtes an der Behältniswandung erreicht d.h. das Behältnis wird bezüglich seiner Aussenfläche zentriert, womit eine Unrundheit, welche durchaus tolerierbar ist, optimal ausgeglichen wird, was das «Wobbein» der Aus-senwand bei Rotation des Behältnisses anbelangt: Die Rotation erfolgt ohne definierte Achslage.

Bevorzugterweise, und nach dem Wortlaut von Anspruch 2, wird die Luftpolsterlagerung im wesentlichen rundum der Mantelfläche vorgenommen, womit die erwähnte Zentrierung radial wirkender Kräfte auf die Mantelfläche in optimaler Weise erfolgt.

Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass bei einem angesprochenen, dynamischen Luftlager -worunter gegebenenfalls auch ein Lager mit einem anderen Lager - Gas verstanden sei, die Strömungsgeschwindigkeit der Luft im Lagerspalt dort zu einem Unterdruck führt und ein Behältnis gegen die Lagerschale hin gezogen wird, ist es aber durchaus möglich, die Lagerung entlang einem Mantelflächenbereich vorzunehmen, der einen Winkel kleiner als 180° umschlingt.

Um nicht die erwähnte berührungslose Peripherielagerung durch Rotationsantriebseingriff mindestens teilweise zunichte zu machen, beispielsweise durch einen mechanischen Reibeingriff auf die Behältnismantelfläche, wird in einer weiteren bevorzugten Realisationsform des Verfahrens für das Be5

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hältnis ein Rotationsantriebseingriff auf dem Behältnisboden vorgesehen, vorzugsweise genähert axial, gemäss Anspruch 3.

Dabei wird in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform die frei sich einstellende Zentrierungsoptimierung in der Luftpolsterlagerung dadurch ungestört ausgenützt, dass der erwähnte, bevorzugterweise am Behältnisboden erfolgende Rotationsantriebseingriff mindestens radial elastisch erfolgt, womit der Tatsache, dass eine am Behältnis definierte Rotationsachse eigentlich nicht existiert, Rechnung getragen wird, dies gemäss Anspruch 4.

Bevorzugte Ausführungsvarianten der erfindungs-gemässen Anordnung mit den im Zusammenhang mit dem Verfahren eben besprochenen Vorteilen ergeben sich aus den Ansprüchen 6 bis 9.

Das erfindungsgemässe Verfahren bzw. die erfin-dungsgemässe Anordnung eignen sich insbesondere für die Inspektion von Vials, und zwar insbesondere bei deren in-line Anfall in der Produktion. Sie eignen sich aber grundsätzlicher für die Inspektion von rotationssymmetrischen Glasbehältnissen, gegebenenfalls aber auch für die Inspektion rotationssymmetrischer Behältnisse aus anderen, auch nicht transparenten Materialien, dort beispielsweise für die Überprüfung, ob Formdimensions-Toleranzberei-che eingehalten sind oder nicht.

Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise anhand von Figuren erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 vereinfacht, eine Inspektionsanlage mit einer erfindungsgemässen Inspektionsanordnung, die nach dem erfindungsgemässen Verfahren arbeitet, teilweise geschnitten;

Fig. 2 eine detailliertere Aufsicht auf ein erfin-dungsgemäss eingesetztes Luftpolsterlager in bevorzugter Ausführungsform.

Gemäss Fig. 1 werden Vials 1 beispielsweise mittels eines schematisch dargestellten Förderbandes 3 in Richtung x vorgefördert. An der Inspektionsanordnung ist ein mittels eines beispielsweise pneumatischen Antriebes 5 gesteuert getriebener Vertikalschlitten 7 vorgesehen, welcher eine vertikal aufragende Antriebsspindel 9 trägt, letztere angetrieben durch einen Antriebsmotor 11. Ist jeweils ein Vial 1 auf die Achse der Antriebsspindel 9 ausgerichtet, wird mit dem Vertikalschlitten 7 die Spindel angehoben, womit das Vial 1 vom Förderband 3 in die Luftlageranordnung 13 angehoben wird.

Endständig trägt die Spindel 9 einen insbesondere radial gummielastischen Saugnapf 15, dessen Inneres mit einer an eine Saugquelle 19 angeschlossenen Saugleitung 17 in Verbindung steht. Durch Festsaugen des Napfes 15 am Boden des Vials 1 wird letzteres bei seinem Anheben vom Förderband 3 in das Luftlager 13 gehaltert.

Hat das Vial 1 die in Fig. 1 dargestellte Position erreicht, so wird in noch zu beschreibender Art und Weise das Luftlager 13 druckluftbeschickt und die Antriebsspindel 9 mittels des Motors 11 in Rotation versetzt und damit das Vial 1 im Luftlager 13. Mittels einer Inspektionseinrichtung 22 wird die Wandung des Vials beispielsweise auf Vorliegen von

Haarrissen rundum inspiziert, wobei entweder mit dem Vertikalschlitten 7 das Vial 1 während der Inspektion im Luftlager axial verschoben wird, derart, dass die Inspektionseinrichtung 22 den vorgegebenen Wandungsbereich abtasten kann, oder, wie gestrichelt bei F eingetragen, die Inspektionseinrichtung 22 im Rahmen des hierzu geforderten Hubes achsparallel verschoben wird. Bevorzugt wird die Variante, bei welcher mit dem Vertikalschlitten 7 während der Behältnisinspektion über die Antriebsspindel 9 das Vial 1 axial bewegt wird.

Fig. 2 zeigt, in Aufsicht, die dynamische Luftlageranordnung 13 von Fig. 1 in bevorzugter Ausführungsform. Sie umfasst zwei Lagerschalen 21a und 21b, in welche je Druckluftleitungen 23 ausmünden. Während die eine der Lagerschalen, 21a, starr, beispielsweise am Rahmen 25 der Prüfstation gemäss Fig. 1, montiert ist, ist die zweite Lagerschale, 21b, gegen die erste mittels Federn 27 vorgespannt. Damit wird ermöglicht, dass, wenn das Vial 1 in das Luftlager 13 hochgeschoben wird, sich die beiden Lagerschalen 21 möglichst eng an die Behältniszy-linder-Mantelfläche anlegen.

Bei Beaufschlagung der Lagerschalen mit Druckluft ergeben sich, wie qualitativ in Fig. 2 eingetragen, auf die Mantelfläche im wesentlichen radial nach aussen wirkende Kräfte, resultierend aus der Druckverteilung entlang besagter Mantelfläche, und es wird das Vial im Luftlager dynamisch schwebend gehalten, zentriert durch Kräftegleichgewicht an seiner Mantelfläche. Gleichzeitig mit dem Erwirken einer optimalen Zentrierung werden selbstverständlich die auf das Vial 1 vom Lager rückwirkenden Lagerkräfte bezüglich des Rotationsantriebes minimali-siert.

Mit 29 ist in den Figuren der beispielsweise eingetragene Wirkungsstrahl einer Laser-Abtastanord-nung oder einer Zeilenbildkamera an der Einheit 22 eingetragen.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Inspizieren rotationssymmetrischer, insbesondere zylindrischer Behältnisse, dadurch gekennzeichnet, dass die Behältnisse (1) entlang ihrer Mantelfläche luftpolstergelagert werden (13), im wesentlichen um ihre Achse in Rotation versetzt werden (w) und mittels einer bezüglich der Rotationsbewegung stationär gehaltenen Inspektionseinrichtung (21) geprüft werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftpolsterlagerung im wesentlichen rundum der Mantelfläche erfolgt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Behältnisse (1) durch Antriebseingriff auf ihren Boden in Rotation versetzt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingriff mindestens radial elastisch ist.

5. Inspektionsanordnung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-4, für rotationssymmetrische Behältnisse, insbesondere zylindrische Behältnisse, dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst:

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- eine Luftpolsterlager-Anordnung (13) für die Mantelfläche eines Behältnisses (1) mit Druckluftaustritten für Lagerluft,

- einen Rotationsantrieb (11, 9, 15) für das luftpolstergelagerte Behältnis,

- eine Inspektionseinheit (22) für das Behältnis.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftpolsterlager-Anordnung (13) ein Paar gegeneinander federgespannte (27) Lagerschalen (21a, b) aufweist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationsantrieb eine im wesentlichen koaxial auf den Behältnisboden eingreifende, damit in Reibschluss bringbare, vorzugsweise endständig mindestens radial elastische Antriebswelle (9, 15) aufweist.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Inspektionseinheit (22) eine Abtasteinheit ist und ein Relativantrieb vorgesehen ist, um das Behältnis bezüglich der Inspektionseinheit im wesentlichen parallel zur genäherten Behältnisrotationsachse zu verschieben, wobei die Inspektionseinheit vorzugsweise eine Zeilenkamera oder eine Laser- oder Lichtschrankeneinheit für Transmissions- oder Reflexionsmessung ist.

9. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle endständig mit einem mit einer Saugquelle (19) gesteuert verbindbaren Saugnapf (15) verbunden ist.

10. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 für die Inspektion von transparenten Glasbehältnissen, insbesondere von Vials, auf Vorliegen von Wandungshaarrissen und/oder Masstreue.

11. Verwendung der Inspektionsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 9 für die Inspektion von transparenten Glasbehältnissen, insbesondere von Vials, auf Vorliegen von Wandungshaarrissen und/ oder Masstreue.

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