DE19651954A1 - Vorrichtung zum Schneiden einer Streifenverpackung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum maßgenauen Schneiden eines streifen­ förmigen, in Längsrichtung taktförmig oder kontinuierlich weitertransportierten Pro­ duktträgers mit hintereinander angeordneten, luftdicht versiegelten Zellen, in denen empfindliche Produkte verpackt sind. Eine derartige Vorrichtung besteht grund­ sätzlich aus einer rotierenden Messerwalze, die den Produktträger jeweils im Bereich eines zwischen zwei Zellen befindlichen, quer zur Längsrichtung angeordneten und mit einer gifterartigen Prägung versehenen Siegelstegs durchtrennt.

Unter empfindlichen Produkten sind hier feste, pastöse oder flüssige Produkte zu ver­ stehen, die hinsichtlich der Austrocknung oder des Eindringens von Feuchtigkeit oder auch hinsichtlich ihrer Sterilität (Kontamination durch Mikroorganismen) empfindlich sind. Typische Produkte in der Lebensmittelindustrie sind z. B. Senf, Mayonnaise oder Ketchup und in der pharmazeutischen Industrie Tabletten, Dragees, Hautgele oder Salben.

Als Packmittel für feuchtigkeitsempfindliche pharmazeutische Präparate in Tabletten­ form werden häufig Folien verwendet, die um die Tabletten herum zugesiegelt wer­ den; d. h. jede Tablette befindet sich in einer luftdicht abgeschlossenen Zelle, die außen herum von Siegelnähten begrenzt ist. In der Regel sind mehrere, z. B. zwei oder vier, versiegelte Tabletten in einer streifenförmigen Packungseinheit untergebracht. Als Packmaterial sind insbesondere Aluminium-Verbundfolien geeignet. Zum Gebrauch des Medikaments wird eine Streifeneinheit mit Tabletten aus der Vorratspackung ent­ nommen und die Folie in der Nähe einer Tablette aufgerissen, so daß die Tablette zur Verfügung steht. Von der Siegelmaschine im Produktionsbetrieb werden die Tabletten luftdicht eingesiegelt auf einem Folientablettenträger bereitgestellt, bei dem jede Tablette im Carrée von zwei Längssiegelstegen und zwei Quersiegelstegen einge­ schlossen ist. Die Längssiegelstege sind parallel zu den Rändern bzw. Kanten des Folienträgers und die Quersiegelstege senkrecht dazu angeordnet. Bei der Konfek­ tionierung und automatischen Verpackung wird nun der Tablettenträger jeweils im Bereich eines Quersiegelstegs abgeschnitten, so daß kleinere streifenförmige Packungseinheiten mit z. B. jeweils zwei oder vier Tabletten hergestellt werden, die dann z. B. in einer Schachtel à 10 bis 40 Einheiten handelsfertig abgepackt werden.

Als Abschneidevorrichtung wird üblicherweise eine rotierende Messerwalze einge­ setzt, die mit der vorangehenden Siegelwalze in einem festen Taktverhältnis steht, damit der Trennschnitt jeweils möglichst genau (± 1mm) in der Mitte eines Quersie­ gelstegs erfolgt. In der betrieblichen Praxis hat sich jedoch gezeigt, daß die Toleran­ zen der Siegelnähte bzw. -stege in Längsrichtung aufgrund von Längenschwankungen des Folientablettenträgers so groß sind, daß die oben geforderte Genauigkeit nicht erreicht werden kann. Solche Schwankungen sind darauf zurückzuführen, daß der Tablettenträger bei laufender Produktion abwechselnd beschleunigt und gebremst wird und somit starken mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt ist. Die daraus resultierende Ungenauigkeit beim Trennschnitt hat zur Folge, daß der Quersiegelsteg in ungünstigen Fällen am Rand oder sogar außerhalb der Stegbreite geschnitten wird und die geforderte zuverlässig dichte Einsiegelung der Tabletten nicht mehr gewähr­ leistet ist. In diesen Fällen kann Luft bzw. Feuchtigkeit eindringen und die Haltbarkeit der Tabletten ist stark beeinträchtigt. Schlimmstenfalls müssen sogar ganze Partien gesperrt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem folienartigen Produktträger (Streifenverpackung) mit eingesiegelten Produkten den Trennschnitt innerhalb eines mit gitterartigen Prägungen versehenen Quersiegelstegs zwischen zwei Produktreihen mit einer so hohen Genauigkeit durchzuführen, daß bei den fertig verpackten Pro­ dukten eine hinreichend große Siegelrandbreite stehen bleibt und ein hermetisch luft­ dichter Verschluß der eingesiegelten Produkte und dementsprechend die vorge­ sehenen Haltbarkeitsdaten garantiert werden können. Inbesondere besteht die Auf­ gabe, die Steuerung der Messerwalze zum Abschneiden der packungsgerechten Produktstreifen in Abhängigkeit der Lage des Quersiegelstegs in Längsrichtung so zu steuern, daß der Trennschnitt möglichst genau in der Mitte des Stegs zu liegen kommt.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von der eingangs beschriebenen Vorrichtung, erfin­ dungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Erkennung und Lokalisierung mit einer Prägung versehenen Quersiegelstegs oberhalb und/oder unterhalb des folienartigen Produkt­ trägers ein optischer Reflexionssensor angeordnet ist, der ein der Gitterstruktur ent­ sprechendes Wechselspannungssignal erzeugt, wenn der Siegelsteg im Erfassungs­ bereich des Reflexionssensors liegt, wobei die Zahl der Perioden ein Maß für die Breite b des Quersiegelstegs ist, und daß eine Auswerteschaltung für das Wechsel­ spannungssignal vorgesehen ist, die die Umlaufgeschwindigkeit der Messerwalze der­ art steuert, daß der Trennschnitt in der Mitte (b/2) des Quersiegelstegs erfolgt. Die Erfindung beruht also darauf, daß die optische Meßvorrichtung die Position jedes Quersiegelstegs und damit auch dessen Mitte erfaßt und individuell erkennt und davon abhängig die Messerwalze betätigt. Im Gegensatz zu der bisher bekannten Produkt­ konfektionierung wird demnach nicht mit einem festen Taktverhältnis zwischen der Siegelmaschine und der Messerwalze gearbeitet, sondern mit einem variablen, von der tatsächlichen Lage des Siegelstegs abhängigen Takt. Bei den Produkten handelt es sich insbesondere um feuchtigkeits- oder sterilempfindliche pharmazeutische Pro­ dukte, wie z. B. Tabletten, Dragees oder Salben.

Vorzugsweise besteht der Reflexionssensor aus einem nach dem Triangulationsprinzip arbeitenden optoelektronischen Wegmeßsystem.

Entsprechend einer besonderen Ausführungsform der Erfindung besteht die Funktion der Auswerteschaltung darin, daß in Abhängigkeit von der meßtechnisch erfaßten Lage der Mitte des Quersiegelstegs die Umdrehungsgeschwindigkeit der Messerwalze verkleinert oder vergrößert wird.

Mit der Erfindung werden folgende Vorteile erzielt:

• - Der Trennschnitt wird mit einer Genauigkeit von ± 0,5 mm in die Mitte des Siegelstegs gelegt. Dadurch werden Schnittfehler verhindert, die zu undichten Produktzellen und damit zu gravierenden Verpackungsfehlern führen.

• - Durch den Ausschluß dieser Fehlerquelle kann die geforderte Produkthaltbar­ keit zuverlässig eingehalten werden. Die sonst übliche Nachkontrolle kann ent­ fallen.
• - Die Vernichtung von Fertigware mit fehlerhaft geschnittenen Siegelstegen und Kundenreklamationen aufgrund verdorbener Ware werden vermieden.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen und Zeichnun­ gen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen streifenförmigen Tablettenträger mit den eingesiegelten Tabletten in Ver­ bindung mit einem optischen Reflexionssensor in perspektivischer Darstellung

Fig. 2 schematisch den Durchlauf des streifenförmigen Tablettenträgers durch eine Siegel- und anschließende Schneidevorrichtung

Fig. 3 das am Reflexionssensor anstehende Wechselspannungssignal und

Fig. 4 ein Blockschaltbild für die Signalverarbeitung.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Tablettenträger 1 ist jede Tablette 2 in einem quadrati­ schen Feld (Carrée) eingesiegelt, das in x-Richtung von Längssiegelstegen 3 und in y- Richtung von Quersiegelstegen 4 begrenzt wird. Der Tablettenträger 1 besteht aus einer zweischichtigen Aluminium-Verbundfolie. Bei der Versiegelung wird jeweils eine feuchtigkeitsempfindliche Tablette 2 in einem Carrée bzw. einer Zelle hermetisch dicht zwischen den beiden Schichten eingeschlossen. Die Siegelstege 3, 4 haben eine Breite b von ca. 4 mm und sind mit einer gitterartigen Prägung versehen. Der Tablettenträger 1 wird im Konfektionierungsbetrieb in x-Richtung (Längsrichtung) weitertransportiert und von einer Schneidewalze in y-Richtung (Querrichtung) nach jedem Carrée in kleinere Tablettenstreifen geschnitten, die in dem hier gezeigten Beispiel jeweils vier Tabletten 2 enthalten. Die angestrebte Sollposition für den Trenn­ schnitt 5 liegt dabei in der Mitte des Quersiegelstegs 4, wobei eine Toleranz von ±0 5 mm eingehalten werden sollte. Diese Anforderung konnte bisher in der betrieb­ lichen Praxis nicht erfüllt werden. Erfolgt der Trennschnitt am Rand oder sogar außer­ halb der Siegelrandbreite b, so ist die luftdichte Verpackung und damit die vorge­ schriebene Haltbarkeit der Tabletten nicht mehr gewährleistet.

Aus diesem Grund ist eine optische Meßeinrichtung in Form eines Reflexionssensors 6 vorgesehen, der die Oberfläche des Tablettenträgers 1 zwischen zwei Längssiegel­ stegen 3 mit einem Laserstrahl 7 abtastet. Der Reflexionssensor 6 erzeugt ein Wech­ selspannungssignal, dessen Auswertung die genaue Lage und Breite der Quersiegel­ stege 4 liefert. Aufgrund dieser Meßinformationen und Kontrolle der Stegkoordinaten kann dann eine genaue Positionierung des Trennschnitts in der Mitte jedes Quersiegel­ stegs 4 erfolgen, so daß die die Tablette einschließenden Siegelstege immer minde­ stens eine Siegelrandbreite von b/2 aufweisen und der hermetisch luftdichte Verschluß der Tabletten nicht mehr durch eine zu geringe Siegelrandbreite in Frage gestellt ist.

In Fig. 2 ist die Siegelmaschine und die nachgeschaltete, aus einer rotierenden Mes­ serwalze bestehende Schneidvorrichtung in einer Seitenansicht dargestellt. Der Tablettenträger 1 wird von oben nach unten (x-Richtung) weitertransportiert. Die Sie­ gelmaschine besteht aus zwei gegensinnig rotierenden Siegelwalzen 8 und 9 mit Sie­ gelzonen 10 und 11, die gezahnte bzw. geriffelte Oberflächen 12 besitzen. Unter dem hohen Druck der aufeinander abrollenden Siegelzonen werden die dazwischen befind­ lichen beiden Folien 13 und 14 des Tablettenträgers 1 längs einer Zone b zwischen zwei aufeinanderfolgenden Tabletten 2 fest miteinander versiegelt. Dabei entsteht eine Siegelnaht bzw. der schon weiter oben beschriebene Siegelquersteg 4 mit der Breite b. Die geriffelten Oberflächen 12 der Siegelzonen 10, 11 erzeugen in der Siegelzone, d. h. auf der Oberfläche des Siegelquerstegs 4, die bereits erwähnte gitterförmige Prä­ gung. Die gitterartige Prägung kann auch (bei entsprechender Gestaltung der Sie­ gelzonen) aus einer Vielzahl von kleinen Vertiefungen bzw. Erhebungen bestehen.

Die nachgeschaltete Schneidvorrichtung besteht aus der Messerwalze 15 mit den Querschneiden 16 und der feststehenden Gegenschneide 17. Der Tablettenträger 1 wird immer dann durchtrennt, wenn die Querschneide 16 an der Gegenschneide 17 vorbeiläuft. Die Differenz der Umlaufgeschwindigkeiten zwischen den rotierenden Siegelwalzen 8 und 9 und der rotierenden Messerwalze 15 muß infolgedessen so ein­ gestellt werden, daß die Querschneide 16 immer dann an der Gegenschneide 17 vor­ beiläuft, wenn die Mittellinie eines Siegelstegs 4 genau gegenüber der Gegenschneide 17 steht. In diesem Fall würde der Trennschnitt, wie oben beschrieben, genau in der Mitte des Siegelstegs erfolgen. Aufgrund von Längenschwankungen des Tablettenträ­ gers, die auf starke mechanische Beanspruchungen während des Siegelprozesses zu­ rückzuführen sind, kann aber die Lage des Quersiegelstegs 4 auf dem Tablettenträger in nicht vorhersehbarer Weise in x-Richtung verschoben sein, so daß bei einer starren Phasenverschiebung zwischen der Siegelmaschine 8, 9 und der Messerwalze 15 keine genaue Positionierung des Trennschnitts möglich ist.

Zu diesem Zweck werden die Lage (d.i. die Ortskoordinate in x-Richtung) und Breite b jedes Quersiegelstegs 4 von dem Reflexionssensor 6 und einer damit verbundenen Auswerteschaltung erfaßt. Der Reflexionssensor 6 besteht hier aus einem nach dem Triangulationsprinzip arbeitenden, im Handel erhältlichen optoelektronischen Weg­ meßsystem. Dabei wird von einer Laserdiode ein sehr feiner Lichtpunkt auf den Ta­ blettenträger 1 bzw. auf den Quersiegelsteg 4 projiziert. Über eine Empfangsoptik wird dieser Lichtpunkt unter einem spitzen Winkel betrachtet und auf eine positi­ onsempfindliche CCD-Zeile 18 (s. Fig. 4) abgebildet. Die Meßsignale werden über einen schnellen Signalprozessor weiterverarbeitet und als Analogwerte ausgegeben, die den momentanen Abstandswerten zwischen dem Sensor 6 und dem auf der Ober­ fläche des Siegelstegs 4 in Längsrichtung wandernden Lichtpunkt entsprechen. Auf­ grund der gitterartigen Prägung 19 (Fig. 4) des Siegelstegs wird dabei eine periodi­ sche Wechselspannung erzeugt, deren zeitlicher Verlauf in Fig. 3 dargestellt ist. Die Wechselspannung setzt ein, wenn der Laserstrahl 7 in den Stegbereich eintritt, und bricht ab, wenn der Laserstrahl den Stegbereich wieder verläßt. Da die Periode der Wechselspannung dem Gitterabstand der Prägungen entspricht, kann daraus sehr exakt die Lage und Breite und damit auch die Mitte b/2 des Siegelstegs bestimmt werden; d. h. der Sensor bzw. die Auswerteschaltung erkennt und lokalisiert die am Sensor vorbeilaufenden Quersiegelstege 4 und deren Mitte auf dem Tablettenträger 1. Zur Verbesserung des Meßsignal-Störabstandes können auch zwei Reflexionssenso­ ren eingesetzt werden, wobei der eine Sensor die Oberseite und der andere Sensor die Unterseite des Tablettenträgers abtastet. Auf diese Weise können z. B. durch Flatter­ bewegungen des Tablettenträgers verursachte Störsignale eliminiert werden.

Das im Sensor 6 erzeugte, für die Prägung 19 charakteristische Wechselspannungssignal wird verstärkt (Verstärker 20) und anschließend einer Auswerteschaltung 21 zuge­ führt, die einen Steuerimpuls 22 erzeugt, der auf der Zeitachse der aktuellen Lage der Stegmitte des gerade vom Sensor 6 erfaßten Siegelstegs 4 entspricht (s. auch Fig. 2). Zur Steuerung bzw. Nachregelung der Messerwalze 15 wird nun ihre aktuelle Posi­ tion, die durch einen mit ihr verbundenen Drehwinkelgeber ermittelt wird, mit der aktuellen Lage des Stegmittenimpulses 22 verglichen und durch Differenzbildung die Regelgröße für die Nachstellung des Messerwalzenmotors gebildet. In Abhängigkeit von der aktuellen Phasenlage des Stegmittenimpulses 22 wird dann die Umlaufge­ schwindigkeit der Messerwalze 16 derart beschleunigt oder verzögert, daß die Quer­ schneide 16 jeweils synchron mit der Mittelinie des Siegelstegs 4 an der feststehenden Gegenschneide 17 eintrifft. Auf diese Weise kann individuell bei jedem vorbeilaufen­ den Quersiegelsteg 4 eine genaue Positionierung des Trennschnitts in der Siegelsteg­ mitte mit einer Toleranz von ± 0,5 mm und damit eine erhebliche Verbesserung im Hinblick auf die Zuverlässigkeit der luftdichten Verpackung und Haltbarkeit der Ta­ bletten erreicht werden.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum maßgenauen Schneiden eines streifenförmigen, in Längsrich­ tung taktförmig oder kontinuierlich weitertransportierten folienartigen Pro­ duktträgers (1) mit hintereinander angeordneten, luftdicht versiegelten Zellen, in denen empfindliche, feste, pastöse oder flüssige Produkte verpackt sind, be­ stehend aus einer rotierenden Messerwalze (15), die den Produktträger (1) je­ weils im Bereich eines zwischen zwei Zellen befindlichen, quer zur Längs­ richtung angeordneten und mit einer gitterartigen Prägung (19) versehenen Siegelstegs (4) durchtrennt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erkennung und Lokalisierung des Siegelstegs (4) oberhalb und/oder unterhalb des folien­ artigen Produktträgers (1) ein optischer Reflexionssensor (6) angeordnet ist, der ein der Gitterstruktur entsprechendes Wechselspannungssignal erzeugt, wenn der Siegelsteg (4) im Bereich des Reflexionssensors (6) liegt, wobei die Zahl der Perioden ein Maß für die Breite b des Siegelstegs (4) ist, und daß eine Auswerteschaltung (21) für das Wechselspannungssignal vorgesehen ist, die die Umlaufgeschwindigkeit der Messerwalze (15) derart steuert, daß der Trennschnitt in der Mitte (b/2) des Siegelstegs (4) erfolgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflexions­ sensor (6) aus einem nach dem Triangulationsprinzip arbeitenden optoelek­ tronischen Wegmeßsystem besteht.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (21) einen für die meßtechnisch erfaßte Mitte des Quersiegel­ stegs (4) charakteristischen Steuerimpuls (22) erzeugt und in Abhängigkeit der zeitlichen Lage (Phasenlage) dieses Steuerimpulses (22) die Umdrehungsge­ schwindigkeit der Messerwalze (15) verkleinert oder vergrößert wird.