Vorrichtung zum Schneiden einer Streifenverpacknung

Abstract

 Die Vorrichtung zum maßgenauen Schneiden eines streifenförmigen, in Längsrichtung taktförmig oder kontinuierlich weitertransportierten Produktträgers (1) mit hintereinander angeordneten, luftdicht versiegelten Zellen besteht aus einer rotierenden Messerwalze (15), die den Produktträger (1) jeweils im Bereich eines zwischen zwei Zellen (2) befindlichen, quer zur Längsrichtung angeordneten und mit einer gitterartigen Prägung (19) versehenen Siegelstegs (4) durchtrennt. Zur Erkennung und Lokalisierung des Siegelstegs (4) ist oberhalb und/oder unterhalb des Produktträgers (1) ein optischer Reflexionssensor (6) angeordnet, 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. Das Wechselspannungssignal wird in einer Auswerteschaltung (21) weiterverarbeitet, die die Umlaufgeschwindigkeit der Messerwalze (15) derart steuert, daß der Trennschnitt möglichst genau in der Mitte (b/2) des Siegelstegs (4) positioniert wird. Der Reflexionssensor (6) besteht vorteilhaft aus einem nach dem Triangulationsprinzip arbeitenden optoelektronischen Wegmeßsystem.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum maßgenauen Schneiden eines streifenförmigen, in Längsrichtung taktförmig oder kontinuierlich weitertransportierten Produktträgers mit hintereinander angeordneten, luftdicht versiegelten Zellen, in denen empfindliche Produkte verpackt sind. Eine derartige Vorrichtung besteht grundsätzlich aus einer rotierenden Messerwalze, die den Produktträger jeweils im Bereich eines zwischen zwei Zellen befindlichen, quer zur Längsrichtung angeordneten und mit einer gitterartigen Prägung versehenen Siegelstegs durchtrennt.

[0002] Unter empfindlichen Produkten sind hier feste, pastöse oder flüssige Produkte zu verstehen, 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.

[0003] Als Packmittel für feuchtigkeitsempfindliche pharmazeutische Präparate in Tablettenform werden häufig Folien verwendet, die um die Tabletten herum zugesiegelt werden; 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 entnommen 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 eingeschlossen ist. Die Längssiegelstege sind parallel zu den Rändern bzw. Kanten des Folienträgers und die Quersiegelstege senkrecht dazu angeordnet. Bei der Konfektionierung 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.

[0004] Als Abschneidevorrichtung wird üblicherweise eine rotierende Messerwalze eingesetzt, die mit der vorangehenden Siegelwalze in einem festen Taktverhältnis steht, damit der Trennschnitt jeweils möglichst genau (± 1mm) in der Mitte eines Quersiegelstegs erfolgt. In der betrieblichen Praxis hat sich jedoch gezeigt, daß die Toleranzen 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 gewährleistet ist. In diesen Fällen kann Luft bzw. Feuchtigkeit eindringen und die Haltbarkeit der Tabletten ist stark beeinträchigt. Schlimmstenfalls müssen sogar ganze Partien gesperrt werden.

[0005] 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 Produkten eine hinreichend große Siegelrandbreite stehen bleibt und ein hermetisch luftdichter Verschluß der eingesiegelten Produkte und dementsprechend die vorgesehenen Haltbarkeitsdaten garantiert werden können. Inbesondere besteht die Aufgabe, 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.

[0006] Diese Aufgabe wird, ausgehend von der eingangs beschriebenen Vorrichtung, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Erkennung und Lokalisierung mit einer Prägung versehenen Quersiegelstegs oberhalb und/oder unterhalb des folienartigen Produktträgers ein optischer Reflexionssensor angeordnet ist, der ein der Gitterstruktur entsprechendes Wechselspannungssignal erzeugt, wenn der Siegelsteg im Erfassungsbereich des Reflexionssensors liegt, wobei die Zahl der Perioden ein Maß für die Breite b des Quersiegelstegs ist, und daß eine Auswerteschaltung für das Wechselspannungssignal vorgesehen ist, die die Umlaufgeschwindigkeit der Messerwalze derart 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 Produktkonfektionierung 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 Produkte, wie z.B. Tabletten, Dragees oder Salben.

[0007] Vorzugsweise besteht der Reflexionssensor aus einem nach dem Triangulationsprinzip arbeitenden optoelektronischen Wegmeßsystem.

[0008] 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.

[0009] 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 Produkthaltbarkeit zuverlässig eingehalten werden. Die sonst übliche Nachkontrolle kann entfallen.
• Die Vernichtung von Fertigware mit fehlerhaft geschnittenen Siegelstegen und Kundenreklamationen aufgrund verdorbener Ware werden vermieden.

[0010] Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen und Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1

einen streifenförmigen Tablettenträger mit den eingesiegelten Tabletten in Verbindung 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.

[0011] Bei dem in Fig. 1 dargestellten Tablettenträger 1 ist jede Tablette 2 in einem quadratischen 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) weitertranportiert 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 Trennschnitt 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 betrieblichen Praxis nicht erfüllt werden. Erfolgt der Trennschritt am Rand oder sogar außerhalb der Siegelrandbreite b , so ist die luftdichte Verpackung und damit die vorgeschriebene Haltbarkeit der Tabletten nicht mehr gewährleistet.

[0012] Aus diesem Grund ist eine optische Meßeinrichtung in Form eines Reflexionssensors 6 vorgesehen, der die Oberfläche des Tablettenträgers 1 zwischen zwei Längssiegelstegen 3 mit einem Laserstrahl 7 abtastet. Der Reflexionssensor 6 erzeugt ein Wechselspannungssignal, dessen Auswertung die genaue Lage und Breite der Quersiegelstege 4 liefert. Aufgrund dieser Meßinformationen und Kontrolle der Stegkoordinaten kann dann eine genaue Positionierung des Trennschnitts in der Mitte jedes Quersiegelstegs 4 erfolgen, so daß die die Tablette einschließenden Siegelstege immer mindestens eine Siegelrandbreite von b/2 aufweisen und der hermetisch luftdichte Verschluß der Tabletten nicht mehr durch eine zu geringe Siegelrandbreite in Frage gestellt ist.

[0013] In Fig. 2 ist die Siegelmaschine und die nachgeschaltete, aus einer rotierenden Messerwalze bestehende Schneidvorrichtung in einer Seitenansicht dargestellt. Der Tablettenträger 1 wird von oben nach unten (x-Richtung) weitertranportiert. Die Siegelmaschine besteht aus zwei gegensinnig rotierenden Siegelwalzen 8 und 9 mit Siegelzonen 10 und 11, die gezahnte bzw. geriffelte Oberflächen 12 besitzen. Unter dem hohen Druck der aufeinander abrollenden Siegelzonen werden die dazwischen befindlichen 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 Prägung. Die gitterartige Prägung kann auch (bei entsprechender Gestaltung der Siegelzonen) aus einer Vielzahl von kleinen Vertiefungen bzw. Erhebungen bestehen.

[0014] 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 eingestellt werden, daß die Querschneide 16 immer dann an der Gegenschneide 17 vorbeiläuft, 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 Tablettenträgers, die auf starke mechanische Beanspruchungen während des Siegelprozesses zurückzuführen sind, kann aber die Lage des Quersiegelstegs 4 auf dem Tablettenträger in nicht vorhersehbarer Weise in x-Richtung verschoben sein, so daß bei einer starten Phasenverschiebung zwischen der Siegelmaschine 8, 9 und der Messerwalze 15 keine genaue Positionierung des Trennschnitts möglich ist.

[0015] 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 Wegmeßsystem. Dabei wird von einer Laserdiode ein sehr feiner Lichtpunkt auf den Tablettenträger 1 bzw. auf den Quersiegelsteg 4 projiziert. Über eine Empfangsoptik wird dieser Lichtpunkt unter einem spitzen Winkel betrachtet und auf eine positionsempfindliche 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 Oberfläche des Siegelstegs 4 in Längsrichtung wandernden Lichtpunkt entsprechen. Aufgrund der gitterartigen Prägung 19 (Fig. 4) des Siegelstegs wird dabei eine periodische 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 Reflexionssensoren eingesetzt werden, wobei der eine Sensor die Oberseite und der andere Sensor die Unterseite des Tablettenträgers abtastet. Auf diese Weise können z.B. durch Flatterbewegungen des Tablettenträgers verursachte Störsignale eliminiert werden.

[0016] Das im Sensor 6 erzeugte, für die Prägung 19 charakteristische Wechelspannungsignal wird verstärkt (Verstärker 20) und anschließend einer Auswerteschaltung 21 zugeführt, 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 Position, 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 Umlaufgeschwindigkeit der Messerwalze 16 derart beschleunigt oder verzögert, daß die Querschneide 16 jeweils synchron mit der Mittelinie des Siegelstegs 4 an der feststehenden Gegenschneide 17 eintrifft. Auf diese Weise kann individuell bei jedem vorbeilaufenden Quersiegelsteg 4 eine genaue Positionierung des Trennschnitts in der Siegelstegmitte mit einer Toleranz von ± 0,5 mm und damit eine erhebliche Verbesserung im Hinblick auf die Zuverlässigkeit der luftdichten Verpackung und Haltbarkeit der Tabletten erreicht werden.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum maßgenauen Schneiden eines streifenförmigen, in Längsrichtung taktförmig oder kontinuierlich weitertransportierten folienartigen Produktträgers (1) mit hintereinander angeordneten, luftdicht versiegelten Zellen, in denen empfindliche, feste, pastöse oder flüssige Produkte verpackt sind, bestehend aus einer rotierenden Messerwalze (15), die den Produktträger (1) jeweils im Bereich eines zwischen zwei Zellen befindlichen, quer zur Längsrichtung 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 folienartigen 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 Reflexionssensor (6) aus einem nach dem Triangulationsprinzip arbeitenden optoelektronischen Wegmeßsystem besteht.

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

Zeichnung