新型充填系統令人大開眼界
眼部護理產品生產商采用高新技術裝瓶設備，以高速把產品包裝在新的橢圓形和圓形瓶子中，成績斐然。
作為世界上領先的護眼產品生產商之一，Alcon Laboratories將繼續關注該領域新的包裝理念。其最新的概念之一是，生產一種可擠壓的橢圓眼藥滴瓶以更方便消費者使用。去年年中，該公司在德克薩斯州大型生產樓里啟動了一條新的3毫升橢圓瓶包裝線。該包裝線目前正進行3毫升和5毫升圓形瓶包裝操作，還將增加10毫升圓形瓶的操作。“過去，我們一直對圓形瓶進行操作，因此，橢圓形的包裝瓶對我們來說是一個新的起點。”主任包裝工程師Greg Hamlin說，“但我們必須開發出一條區別于我們其它規格的包裝線。”
Alco的充填機已于1999年及時交付并使用在橢圓形瓶子的操作上。包裝設備在今年春已經送達，圓形瓶裝產品的商業生產已經開始，而橢圓形瓶裝產品的市場調查正在進行。
該新型包裝線的主要難點之一在于紙盒包裝機上。制藥公司將說明書連同瓶子一道放置在每個紙盒中，并特別要求將上一次操作中落入機器中的任何紙張及時移開。Alcon希望裝盒機易于監視、易于移走無用的紙張。對落入機器中的產品檢測也同樣重要。而且以325 盒/分鐘的速度計，該裝盒機的包裝速度必須高于市場上的同類產品。為滿足上述要求，Alcon 選擇了Langen Packaging公司作為合作伙伴。
“以前Langen曾經與我們合作進行工廠的裝盒機項目，Langen給我們留下了非常深的印象。那只是對原先出售給我們在Puerto Rice工廠的設備進行改造。”高級項目工程師Dan Epley說，“于是，在1998年，我們兩家決定聯合立項，準備開發能滿足我們各項規格要求的新型裝盒機。”
在結合現有裝盒機功能特點的同時，對Langen來說，新型5000系列藥業用的裝盒機是真正意義上的新設計。它為全敞開式懸臂設計，將設備尾部的多軸全伺服驅動裝置合并在一起并置于裝盒區域外。任何由裝盒區落到敞開平臺上的物品都能輕易地被發現并移走。
一項已取得專利的紙盒饋送器設計可使紙盒的饋送速度超過每分鐘400個。附加的吸盤將紙盒預拆開，以便在傳送器上進行的插入操作更簡易。印刷品的插入是另一個關鍵操作。該新設備的一個特點是，在從已折疊的印刷品離開折疊器時起直至插入到紙盒里這段過程中，它具有一些能對印刷品進行控制的凸斗。而且，該設備使用金屬條將印刷品推入紙盒，而不像其它大多數裝盒機那樣，依賴于攜帶有印刷品的瓶子一起插入紙盒中。
印刷品裁切器/輸送。
該設備另一個有趣的特點是，使用者可以對紙盒較小的蓋翼進行粘合，而對主要的蓋翼進行縫摺。
四個工作單元
Alcon的新包裝線被安放在四個獨立的工作單元中，每個單元以一臺主要設備為基礎：一臺Bosch-TL Systems的充填/頂端敷貼/封口機，一臺PDC t-e打捆機，一臺Sancoa貼標機和一臺Langen裝盒機。每臺設備由一臺基于Allen-Bradley PLC（可編程邏輯控制）的控制器進行控制。每個單元的主要設備供應商負責將該單元中的所有組件集成到該控制系統中。該裝置控制著瓶子的移動和機器的操作，以便能用一個控制臺對整個單元進行監視和調整。
對使用者而言，3毫升的橢圓形小瓶子使用起來是挺便利的，但在包裝線上，對它的操作就沒有那么容易了。“傳送器表面不平，瓶子容易傾斜。”Epley 說。操作這些瓶子的常用方法是，從上包裝線開始就對其進行控制，直到包裝結束。然而，Alcon 對這條線卻采用了不同的方法：它將每個單元視為一個獨立的系統，在底卸中，瓶子被積聚起來，準備送往每個單元的Hoppman填裝機。“如何在整條線上控制好這些瓶子一直是個難題。”Epley說。“而我們在每個單元對其進行一次性控制，然后，再將其送至下一個單元。這樣實現起來就非常簡單。 還有一個好處，即預填裝機在每次操作前為我們積累了30分鐘的時間，我們可以利用這段時間處理任何問題。”
該充填機的設計速度為325瓶/分鐘，而其它機器的設計速度為375瓶/分鐘。“我們的目標是將由于對產品的無菌要求而造成的等待時間縮至最小，所以我們設計了這條線的停止架，待處理完中斷的問題后，仍能追趕上原先傳送的進度。”
無菌充填操作
充填及封口的操作是在Class 100的區域中進行。任何人（包括包裝線上的操作人員）進入每個工序的工作間時都必須穿戴無菌制服，包括鞋、面罩、帽子和防護鏡。針對進入的空氣，生產室中配有一套專用的凈化率達99.99%的過濾系統。設備本身安裝在用塑料作墻壁的房間內，配有一套HEPA過濾系統。
預消毒過的空瓶子在Hoppman提升式預饋送器處按要求進行計量，然后由一條加固防滑提升運輸帶送至Hoppman離心式扇形饋送器處。饋送器使用塑料扇形附件將瓶子沿邊緣呈放射狀定位，像輪子的輪輻那樣，直徑對直徑。機械加工單元根據瓶頸朝向和瓶頸偏離底部中心的不同情況，對瓶子流的偏移進行修正。然后，瓶子被凸輪傳送到帶有凹口的鋼制固定板上，落在平坦的傳送器上，按要求定好位，以便運送到填充機處。如果瓶子在傳送器上堆擠起來，它們便被轉向離開傳送器，返回預饋送器處。其他三個單元中的瓶子操作與此相似。
UV系統核查標簽。
為減少操作上的困難，Alcon安裝了Nercon Eng的真空傳送器，在工作單元和設備之間進行輸送操作，包括一個在真空高壓下運行的預打孔平頂傳送器。真空裝置有助于使瓶子保持直立。
Alcon于1998年開始與Bosch-TL Systems公司合作開發填充機，并要求約花一年的時間實現該裝置的方案確定并生產出來。“考慮到Bosch-TL Systems公司在制藥業中豐富的經驗，我們決定在新的包裝線上使用該公司的填充機。”Hamlin說。“與此同時，我們也在設計橢圓形的瓶子。”
進入Bosch裝置的小空瓶先經過一個可調速螺旋裝置，間距為1.5英寸，然后，通過星形輪進入帶有垂直夾板和箱格的傳送器中。當瓶子依次運送至連動式充填機處時，它們便對瓶子進行控制。安裝在一個往復式運送器上的八個一排的噴嘴在瓶子上方同步移動，并一次將八個瓶子自底向上進行填充。噴嘴向下伸進瓶子，縮進時便開始填充。本次充填周期結束時，噴嘴就快速返回原位，并對下一批八個瓶子進行同樣操作。
該充填機采用具有專利權的滾動式隔膜泵，將藥液按計量送至活塞處，由活塞通過噴嘴對藥液進行分配。在每個循環的開始，每個噴嘴的活塞下沉，將藥液通過軟管引入計量腔室中，軟管與填充集合管相連。安裝在活塞頂部的隔膜向下伸展，可使計量腔的體積擴大。每個填充動作結束時，控制填充管的閥門關閉,阻止藥液流入。軟管（連接計量腔室與填充噴嘴）的閥門打開時，活塞上升，將藥液推出。
這種填充順序的一個獨特之處在于隔膜下的真空可以維持隔膜面上的正確壓差，并當隔膜上下運動時可穩穩地固定就位。這個特點免去了推挽式的聯接及其固有的后沖偏移，并極大地延長了機械泵驅動系統的重復使用壽命。萬一某個瓶子從橫隔板輸送器的一個箱格中丟失，由于填充器配有瓶子傳感器，因此能夠阻止藥液從相應的噴嘴中進行分配。
旋轉式輸送機。
填充完畢后，瓶子被運送至滴嘴敷貼器。滴嘴在振動的漏斗盒中進行分選后，被送至敷貼器的箱格處，而敷貼器則在瓶子傳送器的上方垂直地旋轉。滴嘴靠真空吸附在轉輪中。該裝置與傳送器上的瓶子保持同步，并在瓶子從下方經過時，將滴嘴像插入瓶塞那樣推入瓶中。如果瓶子丟失，那么在相對此瓶子的分選器的箱格中將不會放置滴嘴。作為最后一道防茍措施，設備出口處的傳感器會對瓶子進行檢測，若無滴嘴，或者由于推入動作不合適而導致附加物位置太高，那么，就會采取相應的調整措施。
此單元中的最后一道操作是由一臺15頭的旋轉式壓蓋機對瓶子進行封口。瓶子經過一個可調速螺旋裝置，保持3英寸的間距。間距拉大的原因是旋轉式壓蓋機的頭部尺寸變大了。帽蓋在振動式饋送器中進行分選后，下行一個軌距，送至可由壓蓋機夾盤拾起的位置。然后，瓶子進入旋轉設備，壓蓋機的旋壓模下降燕將帽蓋旋緊。如同前面的設備操作一樣，當瓶子檢測器發現本次操作無瓶子時，將會阻止相應的帽蓋分發操作。當壓蓋機上的視覺系統檢測到瓶子無蓋或帽蓋位置不當時，將拒絕其通過。瓶子經由饋送螺旋裝置離開凈室并落入下個單元的散裝斗盒。
視覺檢測系統對標簽進行核查。
充填機、滴嘴敷貼機、壓蓋機、瓶子饋送機以及單元中其他輔助設備的操作參數都由填充機控制裝置所監控，它還對分配給瓶子的藥液的體積進行設置。每個泵也可被單獨調整，使填充精確度最大，盡管在初始設置后已無需如此了。“該系統一直非常精確，所以我們不必返回去對這些泵進行調整。”Epley說。
作為世界上領先的護眼產品生產商之一，Alcon Laboratories將繼續關注該領域新的包裝理念。其最新的概念之一是，生產一種可擠壓的橢圓眼藥滴瓶以更方便消費者使用。去年年中，該公司在德克薩斯州大型生產樓里啟動了一條新的3毫升橢圓瓶包裝線。該包裝線目前正進行3毫升和5毫升圓形瓶包裝操作，還將增加10毫升圓形瓶的操作。“過去，我們一直對圓形瓶進行操作，因此，橢圓形的包裝瓶對我們來說是一個新的起點。”主任包裝工程師Greg Hamlin說，“但我們必須開發出一條區別于我們其它規格的包裝線。”
Alco的充填機已于1999年及時交付并使用在橢圓形瓶子的操作上。包裝設備在今年春已經送達，圓形瓶裝產品的商業生產已經開始，而橢圓形瓶裝產品的市場調查正在進行。
該新型包裝線的主要難點之一在于紙盒包裝機上。制藥公司將說明書連同瓶子一道放置在每個紙盒中，并特別要求將上一次操作中落入機器中的任何紙張及時移開。Alcon希望裝盒機易于監視、易于移走無用的紙張。對落入機器中的產品檢測也同樣重要。而且以325 盒/分鐘的速度計，該裝盒機的包裝速度必須高于市場上的同類產品。為滿足上述要求，Alcon 選擇了Langen Packaging公司作為合作伙伴。
“以前Langen曾經與我們合作進行工廠的裝盒機項目，Langen給我們留下了非常深的印象。那只是對原先出售給我們在Puerto Rice工廠的設備進行改造。”高級項目工程師Dan Epley說，“于是，在1998年，我們兩家決定聯合立項，準備開發能滿足我們各項規格要求的新型裝盒機。”
在結合現有裝盒機功能特點的同時，對Langen來說，新型5000系列藥業用的裝盒機是真正意義上的新設計。它為全敞開式懸臂設計，將設備尾部的多軸全伺服驅動裝置合并在一起并置于裝盒區域外。任何由裝盒區落到敞開平臺上的物品都能輕易地被發現并移走。
一項已取得專利的紙盒饋送器設計可使紙盒的饋送速度超過每分鐘400個。附加的吸盤將紙盒預拆開，以便在傳送器上進行的插入操作更簡易。印刷品的插入是另一個關鍵操作。該新設備的一個特點是，在從已折疊的印刷品離開折疊器時起直至插入到紙盒里這段過程中，它具有一些能對印刷品進行控制的凸斗。而且，該設備使用金屬條將印刷品推入紙盒，而不像其它大多數裝盒機那樣，依賴于攜帶有印刷品的瓶子一起插入紙盒中。
印刷品裁切器/輸送。
該設備另一個有趣的特點是，使用者可以對紙盒較小的蓋翼進行粘合，而對主要的蓋翼進行縫摺。
四個工作單元
Alcon的新包裝線被安放在四個獨立的工作單元中，每個單元以一臺主要設備為基礎：一臺Bosch-TL Systems的充填/頂端敷貼/封口機，一臺PDC t-e打捆機，一臺Sancoa貼標機和一臺Langen裝盒機。每臺設備由一臺基于Allen-Bradley PLC（可編程邏輯控制）的控制器進行控制。每個單元的主要設備供應商負責將該單元中的所有組件集成到該控制系統中。該裝置控制著瓶子的移動和機器的操作，以便能用一個控制臺對整個單元進行監視和調整。
對使用者而言，3毫升的橢圓形小瓶子使用起來是挺便利的，但在包裝線上，對它的操作就沒有那么容易了。“傳送器表面不平，瓶子容易傾斜。”Epley 說。操作這些瓶子的常用方法是，從上包裝線開始就對其進行控制，直到包裝結束。然而，Alcon 對這條線卻采用了不同的方法：它將每個單元視為一個獨立的系統，在底卸中，瓶子被積聚起來，準備送往每個單元的Hoppman填裝機。“如何在整條線上控制好這些瓶子一直是個難題。”Epley說。“而我們在每個單元對其進行一次性控制，然后，再將其送至下一個單元。這樣實現起來就非常簡單。 還有一個好處，即預填裝機在每次操作前為我們積累了30分鐘的時間，我們可以利用這段時間處理任何問題。”
該充填機的設計速度為325瓶/分鐘，而其它機器的設計速度為375瓶/分鐘。“我們的目標是將由于對產品的無菌要求而造成的等待時間縮至最小，所以我們設計了這條線的停止架，待處理完中斷的問題后，仍能追趕上原先傳送的進度。”
無菌充填操作
充填及封口的操作是在Class 100的區域中進行。任何人（包括包裝線上的操作人員）進入每個工序的工作間時都必須穿戴無菌制服，包括鞋、面罩、帽子和防護鏡。針對進入的空氣，生產室中配有一套專用的凈化率達99.99%的過濾系統。設備本身安裝在用塑料作墻壁的房間內，配有一套HEPA過濾系統。
預消毒過的空瓶子在Hoppman提升式預饋送器處按要求進行計量，然后由一條加固防滑提升運輸帶送至Hoppman離心式扇形饋送器處。饋送器使用塑料扇形附件將瓶子沿邊緣呈放射狀定位，像輪子的輪輻那樣，直徑對直徑。機械加工單元根據瓶頸朝向和瓶頸偏離底部中心的不同情況，對瓶子流的偏移進行修正。然后，瓶子被凸輪傳送到帶有凹口的鋼制固定板上，落在平坦的傳送器上，按要求定好位，以便運送到填充機處。如果瓶子在傳送器上堆擠起來，它們便被轉向離開傳送器，返回預饋送器處。其他三個單元中的瓶子操作與此相似。
UV系統核查標簽。
為減少操作上的困難，Alcon安裝了Nercon Eng的真空傳送器，在工作單元和設備之間進行輸送操作，包括一個在真空高壓下運行的預打孔平頂傳送器。真空裝置有助于使瓶子保持直立。
Alcon于1998年開始與Bosch-TL Systems公司合作開發填充機，并要求約花一年的時間實現該裝置的方案確定并生產出來。“考慮到Bosch-TL Systems公司在制藥業中豐富的經驗，我們決定在新的包裝線上使用該公司的填充機。”Hamlin說。“與此同時，我們也在設計橢圓形的瓶子。”
進入Bosch裝置的小空瓶先經過一個可調速螺旋裝置，間距為1.5英寸，然后，通過星形輪進入帶有垂直夾板和箱格的傳送器中。當瓶子依次運送至連動式充填機處時，它們便對瓶子進行控制。安裝在一個往復式運送器上的八個一排的噴嘴在瓶子上方同步移動，并一次將八個瓶子自底向上進行填充。噴嘴向下伸進瓶子，縮進時便開始填充。本次充填周期結束時，噴嘴就快速返回原位，并對下一批八個瓶子進行同樣操作。
該充填機采用具有專利權的滾動式隔膜泵，將藥液按計量送至活塞處，由活塞通過噴嘴對藥液進行分配。在每個循環的開始，每個噴嘴的活塞下沉，將藥液通過軟管引入計量腔室中，軟管與填充集合管相連。安裝在活塞頂部的隔膜向下伸展，可使計量腔的體積擴大。每個填充動作結束時，控制填充管的閥門關閉,阻止藥液流入。軟管（連接計量腔室與填充噴嘴）的閥門打開時，活塞上升，將藥液推出。
這種填充順序的一個獨特之處在于隔膜下的真空可以維持隔膜面上的正確壓差，并當隔膜上下運動時可穩穩地固定就位。這個特點免去了推挽式的聯接及其固有的后沖偏移，并極大地延長了機械泵驅動系統的重復使用壽命。萬一某個瓶子從橫隔板輸送器的一個箱格中丟失，由于填充器配有瓶子傳感器，因此能夠阻止藥液從相應的噴嘴中進行分配。
旋轉式輸送機。
填充完畢后，瓶子被運送至滴嘴敷貼器。滴嘴在振動的漏斗盒中進行分選后，被送至敷貼器的箱格處，而敷貼器則在瓶子傳送器的上方垂直地旋轉。滴嘴靠真空吸附在轉輪中。該裝置與傳送器上的瓶子保持同步，并在瓶子從下方經過時，將滴嘴像插入瓶塞那樣推入瓶中。如果瓶子丟失，那么在相對此瓶子的分選器的箱格中將不會放置滴嘴。作為最后一道防茍措施，設備出口處的傳感器會對瓶子進行檢測，若無滴嘴，或者由于推入動作不合適而導致附加物位置太高，那么，就會采取相應的調整措施。
此單元中的最后一道操作是由一臺15頭的旋轉式壓蓋機對瓶子進行封口。瓶子經過一個可調速螺旋裝置，保持3英寸的間距。間距拉大的原因是旋轉式壓蓋機的頭部尺寸變大了。帽蓋在振動式饋送器中進行分選后，下行一個軌距，送至可由壓蓋機夾盤拾起的位置。然后，瓶子進入旋轉設備，壓蓋機的旋壓模下降燕將帽蓋旋緊。如同前面的設備操作一樣，當瓶子檢測器發現本次操作無瓶子時，將會阻止相應的帽蓋分發操作。當壓蓋機上的視覺系統檢測到瓶子無蓋或帽蓋位置不當時，將拒絕其通過。瓶子經由饋送螺旋裝置離開凈室并落入下個單元的散裝斗盒。
視覺檢測系統對標簽進行核查。
充填機、滴嘴敷貼機、壓蓋機、瓶子饋送機以及單元中其他輔助設備的操作參數都由填充機控制裝置所監控，它還對分配給瓶子的藥液的體積進行設置。每個泵也可被單獨調整，使填充精確度最大，盡管在初始設置后已無需如此了。“該系統一直非常精確，所以我們不必返回去對這些泵進行調整。”Epley說。
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