DE10243009B3

DE10243009B3 - Vorrichtung und Verfahren zum Verschließen von Ampullen mittels Laserstrahlung

Info

Publication number: DE10243009B3
Application number: DE10243009A
Authority: DE
Inventors: Werner Mayer; Ulrich Mayer; Ulrich Krauss; Jochen Peters; August Ebert; Thomas Scherz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-09-17
Filing date: 2002-09-17
Publication date: 2004-01-15
Anticipated expiration: 2022-09-18
Also published as: ITMI20031766A1; JP2004107205A

Abstract

Eine Vorrichtung zum Verschließen von Ampullen (2; 6) mittels Laserstrahlung weist eine Einrichtung (20) zum Erzeugen wenigstens eines Laserstrahls (15; 16) auf. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, den Laserstrahl (15; 16) zum Erwärmen der Kopfabschnitte (1; 5) der Ampullen (2; 6) auf- und abwärts beweglich anzuordnen, sodass unterschiedliche Formate an Ampullen (2; 6) verarbeitet werden können, wobei der vom Laserstrahl (15; 16) zu erwärmende Bereich (3; 7) stets in etwa dem Durchmesser der Ampulle (2; 6) in dem zu erwärmenden Bereich entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verschließen von Ampullen mittels Laserstrahlung nach den Oberbegriffen der beiden unabhängigen Ansprüche.

Eine derartige Vorrichtung bzw. ein derartiges Verfahren sind aus der WO 99/10238 bekannt. Es hat sich herausgestellt, dass es erforderlich ist, den Laserstrahl dem Durchmesser des sogenannten Ampullenspießes anzupassen, wenn unterschiedliche Ampullengrößen auf ein und derselben Vorrichtung verarbeitet werden sollen. Unter dem Ampullenspieß wird dabei der obere Bereich der (unverschlossenen) Ampulle verstanden. Befriedigende Ergebnisse konnten dann erzielt werden, wenn der Höhenbereich des Laserstrahls auf der Ampulle, in dem der Laserstrahl auf der Ampulle auftrifft in etwa dem Durchmesser in diesem Bereich der Ampulle entspricht. Ferner hat es sich gezeigt, dass der Durchmesser des Laserstrahls nicht zu groß gewählt werden sollte, da ansonsten die im spitzen Winkel auf die Ampulle auftreffenden Bereiche des Laserstrahls von der Oberfläche der Ampulle reflektiert werden, sodass die in diesen Bereichen des Laserstrahls vorhandene Energie nicht, oder nur in geringem Masse zur Erwärmung des Glases der Ampulle beitragen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verschließen von Ampullen mittels Laserstrahlung derart weiterzubilden, dass Ampullen unterschiedlichster Formate auf einfache Art und Weise verarbeitet werden können. Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zum Verschließen von Ampullen mittels Laserstrahlung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verschließen von Ampullen mittels Laserstrahlung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die zur Abdeckung des Höhenbereichs der Laserstrahlung erforderliche Höhenverstelleinrichtung lässt sich in einer bevorzugten Ausführungsform mittels eines schwenkbaren Spiegels vorrichtungstechnisch relativ einfach realisieren. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Optikblock, welcher den Laserstrahl mit seinen gewünschten Eigenschaften bereitstellt als Gesamtes auf- und abbeweglich ausgebildet. Dabei macht man sich den Umstand zur Nutze, dass der Optikblock zur Anpassung an verschiedene Ampullenhöhen von Hause aus höhenverstellbar ausgebildet ist.

Bevorzugt erfolgt die Höhenverstellung des Optikblocks mittels eines Servomotors.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigen: 1 und 2 den Kopfbereich einer zu verschließenden Ampulle bei unterschiedlichen Ampullengrößen jeweils in einer Seitenansicht,
3 den Kopfbereich der Ampulle zur Verdeutlichung deren Geometrie vor und nach dem Verschließen ebenfalls in Seitenansicht,
4 eine Draufsicht auf einen zu verschließenden Ampullenbereich,
5 eine Systemdarstellung einer Vorrichtung zum Verschließen von Ampullen mittels Laserstrahlung in perspektivischer Darstellung,
6 einen Teil der Vorrichtung nach 5 in vergrößerter perspektivischer Darstellung und 7 eine schematische Darstellung einer Verstelleinrichtung für einen Laserstrahl mittels eines schwenkbaren Spiegels.
In der 1 ist der Kopfabschnitt 1 einer ersten Ampulle 2 dargestellt. Die erste Ampulle 2 soll ein kleinstes zu verarbeitendes Format darstellen, bei der die erste Ampulle 2 ca. 2 ml an Flüssigkeit bzw. Pharmazeutika enthält. Im Bereich des Kopfabschnitts 1 ist ein Bereich 3 eingezeichnet, dessen Höhe h1 ca. 5 mm entspricht. Gleichzeitig entspricht die Höhe h1 des Bereiches 3 in etwa auch dem Durchmesser des Kopfabschnitts 1 in dem Bereich 3.
In der 2 ist der Kopfabschnitt 5 einer zweiten Ampulle 6 mit einem Bereich 7 dargestellt. Die zweite Ampulle 6 repräsentiert ein größtes zu verarbeitendes Format, bei der die zweite Ampulle 6 etwa 20 ml an Flüssigkeit bzw. Pharmazeutika enthält. Die Höhe h2 des Bereiches 7 beträgt dabei etwa 8 mm, wobei der Durchmesser des Kopfabschnitts 5 im Bereich 7 etwa ebenfalls 8 mm beträgt.
In der 3 ist der Kopfabschnitt 1 der ersten Ampulle 2 zur Verdeutlichung der Geometrien während des Verschließens des Kopfabschnitts 1 mittels Laserstrahlung dargestellt. Man erkennt die beiden kuppenförmigen Konturen 9 und 10, wobei die Kontur 10 den oberen Abschluß der ersten Ampulle 2 bildet und diese verschließt und die Kontur 9 zusammen mit dem darüber befindlichen Abschnitt 11 entsorgt wird. Ferner erkennt man, dass sich die Konturen 9 und 10 in dem Bereich 3 der Ampulle 2 befinden, welcher mittels Laserstrahlung erwärmt wird. Ober- und unterhalb der Konturen 9, 10 befindliches Glasmaterial, welches nicht erwärmt wurde, nimmt nicht an der Verformung der Ampulle 2 teil.
In der 1 ist mit 15 ein Laserstrahl bezeichnet, dessen kreisrunde Kontur einen Durchmesser von 5 mm, d. h. dieselbe Höhe h1 wie der Bereich 3 aufweist. Ferner ist der Laserstrahl 15 mit der Längsachse 4 der ersten Ampulle 2 ausgerichtet. Soll nun mit demselben Laserstrahl 15 auch die zweite Ampulle 6 im Bereich 7 erwärmt werden, so ist erfindungsgemäß vorgesehen, den Laserstrahl 15 entlang der Längsachse 8 der zweiten Ampulle 6 auf- und ab zu bewegen, wobei die beiden extremen Positionen des Laserstrahls 15 durch die gestrichelt dargestellte Darstellung mit dem Bezugszeichen 15' sowie 15'' bezeichnet sind. Das Auf- und Abwärtsbewegen des Laserstrahls 15 im Bereich 7 erfolgt dabei je nach Erfordernissen in einem Durchgang, oder es können mehrere Auf- und Abbewegungen erfolgen.
In der 4 ist in Draufsicht die Situation dargestellt, bei der die Ampulle 2 mittels des Laserstrahls 15 erwärmt wird, wobei der Laserstrahl 15 einen Durchmesser aufweist, der dem Durchmesser der ersten Ampulle 2 in deren Kopfabschnitt 1 entspricht. Man erkennt, dass die Randbereiche des Laserstrahls 15 in spitzem Winkel gegen den Kopfabschnitt 1 der ersten Ampulle 2 prallen und dabei abgelenkt werden. Dies hat zur Folge, dass die Randbereiche des Laserstrahls 15 kaum oder nur unwesentlich zur Erwärmung des Kopfabschnitts 1 beitragen, während die zentralen Bereiche des Laserstrahls 15, welche im stumpfen Winkel auf die Glasoberfläche des Kopfabschnitts 1 treffen, vollständig in den Kopfabschnitt 1 eindringen und dabei den Kopfabschnitt 1 erwärmen. Vorzugsweise ist daher vorgesehen, dem Durchmesser eines Laserstrahls geringer auszubilden als den Durchmesser in dem zu erwärmenden Kopfabschnitt der Ampulle. Diese Situation ist in den 1 und 2 zusätzlich durch einen Laserstrahl 16 dargestellt, welcher einen wesentlich geringeren Durchmesser aufweist als der Laserstrahl 15, sodass der Laserstrahl 16 sowohl bei der ersten Ampulle 2, als auch bei der zweiten Ampulle 6 auf- und abwärts bewegt werden muss, damit er den gesamten Bereich 3 bzw. 7 der jeweiligen Ampulle 2, 6 überdeckt, um diesen zu erwärmen.
In der 5 ist ein Teil einer Füll- und Verschließanlage für die Ampullen 2, 6 dargestellt. Die Anlage umfasst eine Einrichtung 20 zur Laserstrahlerzeugung, welche die Laserstrahlen mittels beispielsweise Strahlführungen 21 mit Umlenkspiegeln zu einem Optikblock 22 führen. Der Optikblock 22 dient dazu, den oder die Laserstrahlen derart optisch zu beeinflussen, dass sie mit dem gewünschten Durchmesser sowie in der gewünschten Anzahl den benötigten Stellen für die Ampullen 2, 6 zur Verfügung stehen. Der Optikblock 22 ist dabei an einem Gestell 23 auf- und abbeweglich angeordnet, was durch den Pfeil 24 verdeutlicht sein soll. Im Bereich des Gestells 23 befindet sich eine Fördereinrichtung 25 für die Ampullen 2, 6, wie sie an sich bekannt ist. Die Fördereinrichtung 25 weist entsprechend der 6 eine Bodenschiene 26 auf, auf der die Ampullen 2, 6 schrittweise entlang gefördert werden. Ferner sind sogenannte Rollierrollen 27 für jede Ampulle 2, 6 vorgesehen, die die jeweilige Ampulle 2, 6 um. deren jeweilige Längsachse drehen, damit unter Einwirkung der Laserstrahlen der entsprechende Kopfabschnitt gleichmäßig erwärmt wird. Oberhalb der Ampullen 2, 6 sind sogenannte Spießabzugszangen 28 angeordnet, welche die Bereiche der Kopfabschnitte der Ampullen 2, 6 greifen, welche nach dem Verschließen der Ampullen 2, 6 als Abfall verbleiben. Man erkennt anhand der
5, dass der Optikblock 22 jeweils acht Laserstrahlen sowohl zum Vorwärmen der entsprechenden Kopfabschnitte der Ampullen 2, 6, als auch zum eigentlichen Verschließen der Ampullen 2, 6 bereithält, wozu der Optikblock 22 entsprechende optische Mittel aufweist. Mittels der Fördereinrichtung 25 werden die Ampullen 2, 6 dabei schrittweise jeweils um acht Stellen in Förderrichtung 29 weiter bewegt, sodass in einem ersten Förderschritt die Laserstrahlen die Kopfbereiche der Ampullen 2, 6 erwärmen, während nach dem folgenden Förderschritt die Spießabzugszangen 28 in Kontakt mit den Kopfabschnitten der Ampullen 2, 6 gebracht werden, während die Laserstrahlen auf die Kopfabschnitte einwirken und die Ampullen 2, 6 in den Kopfabschnitten auf Schmelztemperatur weiter erwärmen, wobei die Spießabzugszangen 28 nach oben abgezogen werden, sodass die Konturen 9, 10 entsprechend der 3 an den einzelnen Ampullen 2, 6 erzeugt werden.
Sowohl während des Auf- und Vorwärmens der Ampullen 2, 6, als auch während des weiteren Erwärmens der Ampullen 2, 6 auf deren Schmelzbereich wird dabei der Optikblock 22 nach entsprechenden Bewegungsgesetzen auf- und abwärts bewegt, vorzugsweise mittels eines Servomotors 30.
In einer Abänderung des dargestellten Ausführungsbeispiels ist es auch denkbar, die Laserstrahlen im Bereich der Vorwärung lediglich stationär auf die Ampullen 2, 6 einwirken zu lassen.
In der 7 ist schematisch eine Verstelleinrichtung 32 für einen Laserstrahl 16 dargestellt, welche anstelle eines höhenverstellbaren Optikblocks einen schwenkbaren Spiegel 33 aufweist. Der Spiegel 33 ist derart mit einem Stellantrieb 34 gekoppelt, dass der Stellantrieb 34 den Laserstrahl 16 kontinuierlich an der Ampulle 2 in dem zu erwärmenden Bereich 3 auf- und abwärtsbewegt, wobei der Spiegel 33 um seine Mittellage ausgelenkt wird.

Claims

Vorrichtung zum Verschließen von Ampullen (2; 6) mittels Laserstrahlung, mit einer Einrichtung (20) zum Erzeugen wenigstens eines Laserstrahls (15; 16); welcher auf einen zu erwärmenden Kopfbereich (1; 5) der Ampulle (2; 6) gerichtet wird und mit Mitteln (27) zum Drehen der Ampullen (2; 6) um ihre Längsachse (4; 8) während der Einwirkung des Laserstrahls (15; 16), dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl (15; 16) während der Laserstrahleinwirkung mittels einer Einrichtung (30; 32) entlang der Längsachse (4; 8) der Ampulle (2; 6) verfahrbar ist, wobei der Verfahrbereich derart ist, dass die Einwirkung des Laserstrahls (15; 16) in einem Höhenband an dem Kopfbereich (1; 5) erfolgt, der in etwa dem Durchmesser der Ampulle (2; 6) in dem Kopfbereich (1; 5) entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (32) einen schwenkbaren Spiegel (33) umfasst, welcher während des Erwärmens des Kopfbereichs (1; 5) mittels eines Stellantriebs (34) um eine Mittelstellung geschwenkt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (20) zum Erzeugen wenigstens eines Laserstrahls (15; 16) einen Optikblock (22) umfasst und dass der Optikblock (22) von der Einrichtung (30) als Einheit auf- und abbewegbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung 30 einen Servoantrieb (30) aufweist.
Verfahren zum Verschließen von Ampullen (2; 6) mittels Laserstrahlung, bei dem wenigstens ein Laserstrahl (15; 16) erzeugt wird, welcher auf einen zu erwärmenden Kopfbereich (1; 5) der Ampulle (2; 6) gerichtet wird, wobei die Ampulle (2; 6) während der Einwirkung der Laserstrahlung um ihre Längsachse (4; 8) gedreht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl (15; 16) entlang der Längsachse (4; 8) in dem zu erwärmenden Kopfbereich (1; 5) auf- und abbewegt wird, wobei die Auf- und Abbewegung innerhalb eines Bereichs (3; 7) erfolgt, der in etwa dem Durchmesser der Ampulle (2; 6) in dem vom Laserstrahl (15; 16) zu erwärmenden Bereich entspricht.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Laserstrahls (16) in dem zu erwärmenden Bereich der Ampulle (2; 6) wesentlich geringer ist als der Durchmesser der Ampulle (2; 6) in dem zu erwärmenden Bereich und dass der Laserstrahl (16) mit der Längsachse (4; 8) der Ampulle (2; 6) ausgerichtet ist, sodass der Laserstrahl (16) im wesentlichen frontal, d. h. im stumpfen Winkel auf die Oberfläche der Ampulle (2; 6) trifft.