新型充填系统令人大开眼界

眼部护理产品生产商采用高新技术装瓶设备,以高速把产品包装在新的椭圆形和圆形瓶子中,成绩斐然。
  作为世界上领先的护眼产品生产商之一,Alcon Laboratories将继续关注该领域新的包装理念。其最新的概念之一是,生产一种可挤压的椭圆眼药滴瓶以更方便消费者使用。去年年中,该公司在德克萨斯州大型生产楼里启动了一条新的3毫升椭圆瓶包装线。该包装线目前正进行3毫升和5毫升圆形瓶包装操作,还将增加10毫升圆形瓶的操作。“过去,我们一直对圆形瓶进行操作,因此,椭圆形的包装瓶对我们来说是一个新的起点。”主任包装工程师Greg Hamlin说,“但我们必须开发出一条区别于我们其它规格的包装线。”
  Alco的充填机已于1999年及时交付并使用在椭圆形瓶子的操作上。包装设备在今年春已经送达,圆形瓶装产品的商业生产已经开始,而椭圆形瓶装产品的市场调查正在进行。
  该新型包装线的主要难点之一在于纸盒包装机上。制药公司将说明书连同瓶子一道放置在每个纸盒中,并特别要求将上一次操作中落入机器中的任何纸张及时移开。Alcon希望装盒机易于监视、易于移走无用的纸张。对落入机器中的产品检测也同样重要。而且以325 盒/分钟的速度计,该装盒机的包装速度必须高于市场上的同类产品。为满足上述要求,Alcon 选择了Langen Packaging公司作为合作伙伴。
   “以前Langen曾经与我们合作进行工厂的装盒机项目,Langen给我们留下了非常深的印象。那只是对原先出售给我们在Puerto Rice工厂的设备进行改造。”高级项目工程师Dan Epley说,“于是,在1998年,我们两家决定联合立项,准备开发能满足我们各项规格要求的新型装盒机。”
   在结合现有装盒机功能特点的同时,对Langen来说,新型5000系列药业用的装盒机是真正意义上的新设计。它为全敞开式悬臂设计,将设备尾部的多轴全伺服驱动装置合并在一起并置于装盒区域外。任何由装盒区落到敞开平台上的物品都能轻易地被发现并移走。
  一项已取得专利的纸盒馈送器设计可使纸盒的馈送速度超过每分钟400个。附加的吸盘将纸盒预拆开,以便在传送器上进行的插入操作更简易。印刷品的插入是另一个关键操作。该新设备的一个特点是,在从已折叠的印刷品离开折叠器时起直至插入到纸盒里这段过程中,它具有一些能对印刷品进行控制的凸斗。而且,该设备使用金属条将印刷品推入纸盒,而不像其它大多数装盒机那样,依赖于携带有印刷品的瓶子一起插入纸盒中。
  印刷品裁切器/输送。
  该设备另一个有趣的特点是,使用者可以对纸盒较小的盖翼进行粘合,而对主要的盖翼进行缝摺。

  四个工作单元
  Alcon的新包装线被安放在四个独立的工作单元中,每个单元以一台主要设备为基础:一台Bosch-TL Systems的充填/顶端敷贴/封口机,一台PDC t-e打捆机,一台Sancoa贴标机和一台Langen装盒机。每台设备由一台基于Allen-Bradley PLC(可编程逻辑控制)的控制器进行控制。每个单元的主要设备供应商负责将该单元中的所有组件集成到该控制系统中。该装置控制着瓶子的移动和机器的操作,以便能用一个控制台对整个单元进行监视和调整。
  对使用者而言,3毫升的椭圆形小瓶子使用起来是挺便利的,但在包装线上,对它的操作就没有那么容易了。“传送器表面不平,瓶子容易倾斜。”Epley 说。操作这些瓶子的常用方法是,从上包装线开始就对其进行控制,直到包装结束。然而,Alcon 对这条线却采用了不同的方法:它将每个单元视为一个独立的系统,在底卸中,瓶子被积聚起来,准备送往每个单元的Hoppman填装机。“如何在整条线上控制好这些瓶子一直是个难题。”Epley说。“而我们在每个单元对其进行一次性控制,然后,再将其送至下一个单元。这样实现起来就非常简单。 还有一个好处,即预填装机在每次操作前为我们积累了30分钟的时间,我们可以利用这段时间处理任何问题。”
  该充填机的设计速度为325瓶/分钟,而其它机器的设计速度为375瓶/分钟。“我们的目标是将由于对产品的无菌要求而造成的等待时间缩至最小,所以我们设计了这条线的停止架,待处理完中断的问题后,仍能追赶上原先传送的进度。”
  无菌充填操作
  充填及封口的操作是在Class 100的区域中进行。任何人(包括包装线上的操作人员)进入每个工序的工作间时都必须穿戴无菌制服,包括鞋、面罩、帽子和防护镜。针对进入的空气,生产室中配有一套专用的净化率达99.99%的过滤系统。设备本身安装在用塑料作墙壁的房间内,配有一套HEPA过滤系统。
  预消毒过的空瓶子在Hoppman提升式预馈送器处按要求进行计量,然后由一条加固防滑提升运输带送至Hoppman离心式扇形馈送器处。馈送器使用塑料扇形附件将瓶子沿边缘呈放射状定位,像轮子的轮辐那样,直径对直径。机械加工单元根据瓶颈朝向和瓶颈偏离底部中心的不同情况,对瓶子流的偏移进行修正。然后,瓶子被凸轮传送到带有凹口的钢制固定板上,落在平坦的传送器上,按要求定好位,以便运送到填充机处。如果瓶子在传送器上堆挤起来,它们便被转向离开传送器,返回预馈送器处。其他三个单元中的瓶子操作与此相似。
  UV系统核查标签。
  为减少操作上的困难,Alcon安装了Nercon Eng的真空传送器,在工作单元和设备之间进行输送操作,包括一个在真空高压下运行的预打孔平顶传送器。真空装置有助于使瓶子保持直立。
  Alcon于1998年开始与Bosch-TL Systems公司合作开发填充机,并要求约花一年的时间实现该装置的方案确定并生产出来。“考虑到Bosch-TL Systems公司在制药业中丰富的经验,我们决定在新的包装线上使用该公司的填充机。”Hamlin说。“与此同时,我们也在设计椭圆形的瓶子。”
  进入Bosch装置的小空瓶先经过一个可调速螺旋装置,间距为1.5英寸,然后,通过星形轮进入带有垂直夹板和箱格的传送器中。当瓶子依次运送至连动式充填机处时,它们便对瓶子进行控制。安装在一个往复式运送器上的八个一排的喷嘴在瓶子上方同步移动,并一次将八个瓶子自底向上进行填充。喷嘴向下伸进瓶子,缩进时便开始填充。本次充填周期结束时,喷嘴就快速返回原位,并对下一批八个瓶子进行同样操作。
  该充填机采用具有专利权的滚动式隔膜泵,将药液按计量送至活塞处,由活塞通过喷嘴对药液进行分配。在每个循环的开始,每个喷嘴的活塞下沉,将药液通过软管引入计量腔室中,软管与填充集合管相连。安装在活塞顶部的隔膜向下伸展,可使计量腔的体积扩大。每个填充动作结束时,控制填充管的阀门关闭,阻止药液流入。软管(连接计量腔室与填充喷嘴)的阀门打开时,活塞上升,将药液推出。
  这种填充顺序的一个独特之处在于隔膜下的真空可以维持隔膜面上的正确压差,并当隔膜上下运动时可稳稳地固定就位。这个特点免去了推挽式的联接及其固有的后冲偏移,并极大地延长了机械泵驱动系统的重复使用寿命。万一某个瓶子从横隔板输送器的一个箱格中丢失,由于填充器配有瓶子传感器,因此能够阻止药液从相应的喷嘴中进行分配。
  旋转式输送机。
  填充完毕后,瓶子被运送至滴嘴敷贴器。滴嘴在振动的漏斗盒中进行分选后,被送至敷贴器的箱格处,而敷贴器则在瓶子传送器的上方垂直地旋转。滴嘴靠真空吸附在转轮中。该装置与传送器上的瓶子保持同步,并在瓶子从下方经过时,将滴嘴像插入瓶塞那样推入瓶中。如果瓶子丢失,那么在相对此瓶子的分选器的箱格中将不会放置滴嘴。作为最后一道防苟措施,设备出口处的传感器会对瓶子进行检测,若无滴嘴,或者由于推入动作不合适而导致附加物位置太高,那么,就会采取相应的调整措施。
  此单元中的最后一道操作是由一台15头的旋转式压盖机对瓶子进行封口。瓶子经过一个可调速螺旋装置,保持3英寸的间距。间距拉大的原因是旋转式压盖机的头部尺寸变大了。帽盖在振动式馈送器中进行分选后,下行一个轨距,送至可由压盖机夹盘拾起的位置。然后,瓶子进入旋转设备,压盖机的旋压模下降燕将帽盖旋紧。如同前面的设备操作一样,当瓶子检测器发现本次操作无瓶子时,将会阻止相应的帽盖分发操作。当压盖机上的视觉系统检测到瓶子无盖或帽盖位置不当时,将拒绝其通过。瓶子经由馈送螺旋装置离开净室并落入下个单元的散装斗盒。
  视觉检测系统对标签进行核查。
  充填机、滴嘴敷贴机、压盖机、瓶子馈送机以及单元中其他辅助设备的操作参数都由填充机控制装置所监控,它还对分配给瓶子的药液的体积进行设置。每个泵也可被单独调整,使填充精确度最大,尽管在初始设置后已无需如此了。“该系统一直非常精确,所以我们不必返回去对这些泵进行调整。”Epley说。