(57)【要約】【課題】熱間成形機の回転駆動を制御するための方法である。【解決手段】熱間成形機は、円形に配置された複数の加工ステーションと、ロータリテーブルと、を有し、ロータリテーブルにガラス管が保持され、ステップ状の回転運動によって１つの加工ステーションから次の加工ステーションへと移動され、ロータリテーブルは、間欠割出機構によって駆動され、間欠割出機構によって、駆動シャフトの運動が周期的なステップ運動に変換され、周期的なステップ運動のステップサイクルは、１つの移動フェーズと、これに続く１つの停留フェーズと、を含み、長い加工時間を必要とするガラス管のためにも、比較的高い生産頻度を可能にする。駆動シャフトの角速度は、１回のステップサイクルの移動フェーズにおける第１の時点には、第１の値をとり、同一のステップサイクルの停留フェーズにおける第２の時点には、第１の値とは異なる第２の値をとる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間成形機（１）の回転駆動を制御するための方法であって、
前記熱間成形機（１）は、円形に配置された複数の加工ステーション（２０〜２３）と、それらの上に配置された１つのロータリテーブル（１２）と、を有し、
前記ロータリテーブル（１２）において、加工されるべきガラス管（２）が保持され、ステップ状の回転運動によって１つの加工ステーション（２０〜２３）から次の加工ステーション（２０〜２３）へと移動され、
前記ロータリテーブル（１２）は、間欠割出機構（４２，４６）によって駆動され、
前記間欠割出機構（４２，４６）によって、駆動シャフト（５２）の運動が周期的なステップ運動に変換され、
前記周期的なステップ運動のステップサイクル（７６）は、１つの移動フェーズ（７２）と、これに続く１つの停留フェーズ（７４）と、を含み、
前記駆動シャフト（５２）の角速度は、
１回のステップサイクル（７６）の前記移動フェーズ（７２）における第１の時点には、第１の値（７８）をとり、
同一の前記ステップサイクル（７６）の前記停留フェーズ（７４）における第２の時点には、前記第１の値（７８）とは異なる第２の値（８０）をとる、
方法。
【請求項２】
前記第１の値（７８）は、前記第２の値（８０）よりも高い、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記移動フェーズ（７２）の間の角速度は、一定である、
請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
機械的な負荷耐性に基づいて、前記移動フェーズ（７２）における前記ロータリテーブル（１２）の最大角加速度が決定され、
前記最大角加速度が実質的に達成されるように、かつ／または、超過されないように、前記移動フェーズ（７２）の間の前記角速度が選択される、
請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記停留フェーズ（７４）内の所定の期間の間の角速度は、一定である、
請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記期間は、前記停留フェーズ（７４）の６０％超、好ましくは８０％超を含む、
請求項５記載の方法。
【請求項７】
機械的な負荷耐性に基づいて、前記駆動シャフト（５２）の最大角加速度が決定され、
前記最大角加速度が実質的に達成されるように、かつ／または、超過されないように、前記期間外における前記停留フェーズ（７４）の間の角速度の変化が選択される、
請求項５または６記載の方法。
【請求項８】
複数回のステップサイクル（７６）は、相前後して連続しており、それぞれのステップサイクル（７６）の角速度推移は、それぞれ同一である、
請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
熱間成形機（１）の回転駆動のための制御ユニットであって、
前記熱間成形機（１）は、円形に配置された複数の加工ステーション（２０〜２３）と、それらの上に配置された１つのロータリテーブル（１２）と、を有し、
前記ロータリテーブル（１２）において、加工されるべきガラス管（２）が保持され、ステップ状の回転運動によって１つの加工ステーション（２０〜２３）から次の加工ステーション（２０〜２３）へと移動可能であり、
前記ロータリテーブル（１２）は、駆動側において間欠割出機構（４２，４６）に結合されており、
前記間欠割出機構（４２，４６）は、駆動シャフト（５２）の運動を周期的なステップ運動に変換し、
前記周期的なステップ運動のステップサイクル（７６）は、１つの移動フェーズ（７２）と、これに続く１つの停留フェーズ（７４）と、を含み、
前記駆動シャフト（５２）の角速度が、
１回のステップサイクル（７６）の前記移動フェーズ（７２）における第１の時点には、第１の値（７８）をとり、
同一の前記ステップサイクル（７６）の前記停留フェーズ（７４）における第２の時点には、前記第１の値（７８）とは異なる第２の値（８０）をとる
ように、
前記間欠割出機構（４２，４６）の前記駆動シャフト（５２）を、可変的な角速度によって駆動制御するために、前記制御ユニットが構成されている、
制御ユニット。
【請求項１０】
前記第１の値（７８）は、前記第２の値（８０）よりも高い、
請求項９記載の制御ユニット。
【請求項１１】
前記移動フェーズ（７２）の間の角速度は、一定である、
請求項９または１０記載の制御ユニット。
【請求項１２】
前記停留フェーズ（７４）内の所定の期間の間の角速度は、一定である、
請求項９から１１までのいずれか１項記載の制御ユニット。
【請求項１３】
前記期間は、前記停留フェーズ（７４）の６０％超、好ましくは８０％超を含む、
請求項１２記載の制御ユニット。
【請求項１４】
複数回のステップサイクル（７６）は、相前後して連続しており、それぞれのステップサイクル（７６）の角速度推移は、それぞれ同一である、
請求項９から１３までのいずれか１項記載の制御ユニット。
【請求項１５】
熱間成形機（１）のための駆動ユニット（５８）であって、
前記熱間成形機（１）は、円形に配置された複数の加工ステーション（２０〜２３）と、それらの上に配置された１つのロータリテーブル（１２）と、を有し、
前記ロータリテーブル（１２）において、加工されるべきガラス管（２）が保持され、ステップ状の回転運動によって１つの加工ステーション（２０〜２３）から次の加工ステーション（２０〜２３）へと移動可能であり、
前記ロータリテーブル（１２）は、駆動側において間欠割出機構（４２，４６）に結合されており、
前記間欠割出機構（４２，４６）は、駆動シャフト（５２）の運動を周期的なステップ運動に変換し、
前記周期的なステップ運動のステップサイクル（７６）は、１つの移動フェーズ（７２）と、これに続く１つの停留フェーズ（７４）と、を含み、
前記駆動ユニット（５８）は、
事前に設定可能な可変的な角速度によって前記駆動シャフト（５２）を駆動するように構成された駆動モータ（６０）と、
請求項９から１４までのいずれか１項記載の制御ユニットと、
を有する、
駆動ユニット（５８）。
【請求項１６】
前記駆動モータ（６０）は、同期モータ（６０）として構成されている、
請求項１５記載の駆動ユニット（５８）。
【請求項１７】
前記間欠割出機構（４２，４６）は、円筒カム機構として構成されている、
請求項１５または１６記載の駆動ユニット（５８）。
【請求項１８】
熱間成形機（１）であって、
前記熱間成形機（１）は、円形に配置された複数の加工ステーション（２０〜２３）と、それらの上に配置された１つのロータリテーブル（１２）と、を有し、
前記ロータリテーブル（１２）において、加工されるべきガラス管（２）が保持され、ステップ状の回転運動によって１つの加工ステーション（２０〜２３）から次の加工ステーション（２０〜２３）へと移動可能であり、
前記熱間成形機（１）は、請求項１５から１７までのいずれか１項記載の駆動ユニット（５８）を有する、
熱間成形機（１）。
【請求項１９】
熱間成形機（１）を追加装備するための方法であって、
前記熱間成形機（１）は、円形に配置された複数の加工ステーション（２０〜２３）と、それらの上に配置された１つのロータリテーブル（１２）と、を有し、
前記ロータリテーブル（１２）において、加工されるべきガラス管（２）が保持され、ステップ状の回転運動によって１つの加工ステーション（２０〜２３）から次の加工ステーション（２０〜２３）へと移動可能であり、
前記ロータリテーブル（１２）は、駆動側において間欠割出機構（４２，４６）に結合されており、
前記間欠割出機構（４２，４６）は、駆動シャフト（５２）の運動を周期的なステップ運動に変換し、
前記周期的なステップ運動のステップサイクル（７６）は、１つの移動フェーズ（７２）と、これに続く１つの停留フェーズ（７４）と、を含み、
前記熱間成形機（１）に、請求項９から１４までのいずれか１項記載の制御ユニットが追加装備される、
方法。
【請求項２０】
前記熱間成形機（１）に、事前設定可能な可変的な角速度によって前記駆動シャフト（５２）を駆動するための駆動モータ（６０）が追加装備される、
請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記駆動モータ（６０）は、同期モータ（６０）として構成されている、
請求項１９または２０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間成形機の回転駆動を制御するための方法であって、熱間成形機は、円形に配置された複数の加工ステーションと、それらの上に配置された１つのロータリテーブルとを有し、ロータリテーブルにおいて、加工されるべきガラス管が保持され、ステップ状の回転運動によって１つの加工ステーションから次の加工ステーションへと移動され、ロータリテーブルは、間欠割出機構によって駆動され、間欠割出機構によって、駆動シャフトの運動が周期的なステップ運動に変換され、周期的なステップ運動のステップサイクルは、１つの移動フェーズと、これに続く１つの停留フェーズと、を含む方法に関する。本発明はさらに、熱間成形機の回転駆動のための制御ユニットであって、熱間成形機は、円形に配置された複数の加工ステーションと、それらの上に配置された１つのロータリテーブルと、を有し、ロータリテーブルにおいて、加工されるべきガラス管が保持され、ステップ状の回転運動によって１つの加工ステーションから次の加工ステーションへと移動可能であり、ロータリテーブルは、駆動側において間欠割出機構に結合されており、間欠割出機構は、駆動シャフトの運動を周期的なステップ運動に変換し、周期的なステップ運動のステップサイクルは、１つの移動フェーズと、これに続く１つの停留フェーズと、を含む制御ユニットに関する。本発明はさらに、そのような熱間成形機のための駆動ユニットと、熱間成形機と、熱間成形機を追加装備するための方法と、に関する。
【背景技術】
【０００２】
冒頭に述べた形式の熱間成形機は、例えば西独国特許出願公告第１０１１５９２号明細書（DE 1 011 592 B）から当業者には公知であり、一般的には円形に配置されている複数の加工ステーションにおいて、ガラスを自動的に加工するために使用される。熱間成形機は、多くの場合、ガラス瓶（バイアル）、カートリッジ、または注射器本体のような医薬品容器を製造するために使用され、通常、熱間成形機の表面上に事前装填用冠状体を有し、この事前装填用冠状体の事前装填位置に、長さ約１．５ｍのガラス管がそれぞれ冠状に挿入される。ガラス管は、その後、所定の位置で、例えば保持チャックによって事前装填位置から対応する開口部を通して下方に押し出されることによって落下し、次いで、ガラス管は、保持チャックから所定の長さだけ下方に突出するように、保持チャックの挟持ジョーによって固定される。ガラス管の、下方に突出した開放端部は、それぞれ異なる加工ステーションにおいて実施される複数の所定の加工プロセスに供される。このために機械とこの機械に連行する保持チャックとが、１つの加工位置から次の加工位置へと所定の角度だけ回転させられる。
【０００３】
このことは、一般的に、間欠割出機構によって所与のクロック速度で実施される。間欠割出機構では、駆動シャフトの連続的な回転運動が間欠的な回転運動に変換され、この間欠的な回転運動では、それぞれのステップサイクルにおいて１つの停留フェーズと１つの移動フェーズとが交互に実施される。停留フェーズでは、個々の移動ステップの間における伝動装置の出力は、次のステップが開始するまでそれぞれ停留する。駆動シャフトの運動のために、一般的に、減速伝動装置と共に非同期モータが使用される。独国特許出願公開第１０２０１２００６６５９号明細書（DE 10 2012 006 659 A1）から、サーボモータを使用することも公知である。間欠割出機構自体は、原理的に種々の形態で実現可能であり、とりわけ歯車伝動装置、遊星歯車機構、リンク機構、またはカム機構によって実現可能である。
【０００４】
熱間成形機は、製造される最終製品に応じて異なる直径のガラス管を、加工に供する必要がある。とりわけ、比較的大きなガラス塊を変形加工しなければならないような、大きいガラス管直径を有する製品の場合には、それぞれのステーションにおいて比較的長い加工時間が必要となる。したがって、このような比較的大きなガラス直径に対する駆動シャフトの回転数または角速度を、それぞれのステップサイクルにおいて加工のために利用される停留時間が増加するように低減しなければならない。しかしながら、この場合の欠点は、生産頻度が減少することであり、すなわち、１分当たりに製造可能な製品数が減少することである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明の課題は、それぞれ異なる加工時間を有する複数の製品のためにそれぞれ最適な製造頻度を可能にするような、冒頭に述べた形式の熱間成形機の回転駆動を制御するための方法と、そのような回転駆動のための制御ユニットと、そのような熱間成形機のための駆動ユニットと、熱間成形機と、熱間成形機を追加装備するための方法と、を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
方法に関して、上記の課題は、駆動シャフトの角速度が、１回のステップサイクルの移動フェーズにおける第１の時点には、第１の値をとり、同一のステップサイクルの停留フェーズにおける第２の時点には、第１の値とは異なる第２の値をとることによって解決される。
【０００７】
制御ユニットに関して、上記の課題は、駆動シャフトの角速度が、１回のステップサイクルの移動フェーズにおける第１の時点には、第１の値をとり、同一のステップサイクルの停留フェーズにおける第２の時点には、第１の値とは異なる第２の値をとるように、間欠割出機構の駆動シャフトを、可変的な角速度によって駆動制御するために、制御ユニットが構成されていることによって解決される。
【０００８】
この場合、本発明は、加工時間、すなわち停留時間が生産に起因して所与である場合に、搬送時間、すなわち移動時間と加工時間との間の比率を最小限になるよう選択することによって、熱間成形機の最大効率を達成することが可能となるという考察に基づいている。機械のクロックレートは、加工時間によって決定され、この加工時間は、ガラス変形加工（ガラス塊の運動）をさらに高品質に実施することができるようにするために、できるだけ短時間に抑えられるが、その一方で、これに関連する搬送時間は、実際には非生産的であり、２つの成形工程の間で製品が冷却されてしまう。したがって、効率および生産頻度を向上させるために、とりわけ搬送時間、すなわち移動フェーズを短縮すべきである。
【０００９】
しかしながら、この場合、搬送時間と停留時間との間の比率が間欠割出機構の幾何形状に起因して所与となっており、したがって固定的であるという問題が生じる。間欠割出機構の設計は、それぞれ要求される最大回転数が発揮されるように実施されており、とりわけ、回転数の変化によって間欠割出機構の構成部材に対して追加的な負荷が加わらないことを基礎としている。機械が、例えば４０クロック（毎分４０旋回＝毎分４０製品）で設計されている場合には、１回のサイクルは、６０／４０秒＝１．５秒かかる。その場合、例えば、幾何形状に起因して１：３（移動フェーズ：停留フェーズ）の比率が所与であるとすると、旋回時間が０．３７５秒となり、加工時間が１．１２５秒となろう。ここで、この機械が、また別の製品の場合に、そのプロセスに起因して２０クロックでしか動作することができない場合には、旋回時間は、同じ伝動装置を用いて半分の時間でも旋回することができるにもかかわらず、比率が固定的であることに起因して０．７５秒となる。
【００１０】
搬送時間を短縮し、これに伴って停留フェーズと移動フェーズとの間の比率を変化させるために、別の製品に変更する際に伝動装置を交換することは可能ではあろうが、このことは、技術的に手間がかかるので有意義ではない。その代わりに、駆動制御を変化させることによって、すなわち、１回のサイクルの間における間欠割出機構の駆動シャフトの角速度または回転数を可変的にすることによっても、この比率の変更を簡単な方法で実施することが可能であるということが判明した。具体的には、駆動シャフトの角速度を、１回のステップサイクルの移動フェーズにおける第１の時点には、第１の値をとるようにし、同一のステップサイクルの停留フェーズにおける第２の時点には、第１の値とは異なる第２の値をとるようにすべきである。すなわち、１回のサイクルの停留フェーズと移動フェーズとの間で、駆動シャフトの回転数を変化させるのである。
【００１１】
好ましくは、移動フェーズにおいて達成される角速度の第１の値は、停留フェーズにおいて達成される第２の値よりも高い。換言すれば、移動フェーズにおいては速度が増加され、ひいては搬送時間が短縮され、加工時間が不変である場合には、これによってサイクル期間の短縮が達成される。
【００１２】
有利には、移動フェーズの間の角速度は、一定である。このことはつまり、全体的な速度変化が、停留フェーズの間に実施されること、すなわち、間欠割出機構が力を伝達していない時点に実施されることを意味する。これによって、角加速度によって伝動装置に負荷が加わることが回避される。むしろ、速度は、停留フェーズの開始時に低減され、停留フェーズの終了時に再び増加される。
【００１３】
さらに別の有利な実施形態では、機械的な負荷耐性から、移動フェーズにおけるロータリテーブルの最大角加速度が決定され、この最大角加速度が実質的に達成されるように、かつ／または超過されないように、移動フェーズの間の角速度が選択される。換言すれば、どのくらいの最大旋回速度が機械的に許容可能であるかが、システム全体に基づいて決定される。この場合、このことは、好ましくは間欠割出機構に基づいて決定される。なぜなら、間欠割出機構が、機械的な負荷耐性に関する制限要因になっているからである。移動フェーズにおいては、旋回プロセスのために機械的に実現可能な最大回転数が実質的に達成されるように、すなわち、実現可能な最大回転数の少なくとも８０％、好ましくは９０％が達成されるように、好ましくは、上述した損傷を回避するために超過もされないように、駆動シャフトが一定に駆動される。
【００１４】
さらなる有利な実施形態では、停留フェーズ内の所定の期間の間の駆動シャフトの角速度も、一定である。すなわち、停留フェーズの間、角速度の連続的な変化が実施されるのではなく、すなわち、頂点に向かう減速と、その直後に続く加速と、が実施されるのではなく、その代わりに、角速度は、停留フェーズの開始時に低減され、次いで、一定のレベルに維持される角速度は、停留フェーズが終了して初めて再び増加される。したがって、角速度が一定である期間は、好ましくは停留フェーズにおける中央に対称的に位置する（もちろん停留フェーズよりも短い）。
【００１５】
角速度が一定である上述した期間は、停留フェーズの有利には６０％超、より有利には８０％超を含む。角速度が一定である期間が特に長いことにより、とりわけ停留と移動との間の時間比率の計算と駆動制御とに関して、プロセスの制御が容易になる。なぜなら、角速度変化の期間が最小になるからである。
【００１６】
さらに有利には、機械的な負荷耐性に基づいて、駆動シャフトの最大角加速度が決定され、最大角加速度が実質的に達成されるように、かつ／または超過されないように、期間外における停留フェーズの間の角速度の変化が選択される。この場合、機械的な最大負荷耐性は、減速伝動装置に起因して所与となっている。なぜなら、停留フェーズの間にはロータリテーブルが移動しないからである。したがって、停留フェーズの開始時には、できるだけ最大の（負の）加速度で、すなわち、計算された最大負荷加速度の８０％，９０％、またはそれ以上（ただし最大負荷加速度は超えない）で制動され、停留時間の終了時には、同様にして迅速に再び加速される。
【００１７】
好ましくは、本方法では、複数回のステップサイクルが相前後して連続しており、それぞれのステップサイクルの角速度推移は、それぞれ同一である。換言すれば、角速度変化の設定された推移が、それぞれのステップサイクルにおいて同様に繰り返される。
【００１８】
熱間成形機のための駆動ユニットであって、熱間成形機は、円形に配置された複数の加工ステーションと、それらの上に配置された１つのロータリテーブルと、を有し、ロータリテーブルにおいて、加工されるべきガラス管が保持され、ステップ状の回転運動によって１つの加工ステーションから次の加工ステーションへと移動可能であり、ロータリテーブルは、駆動側において間欠割出機構に結合されており、間欠割出機構は、駆動シャフトの運動を周期的なステップ運動に変換し、周期的なステップ運動のステップサイクルは、１つの移動フェーズと、これに続く１つの停留フェーズと、を含み、駆動ユニットは、事前に設定可能な可変的な角速度によって駆動シャフトを駆動するように構成された駆動モータを有する、駆動ユニットに関して、上記の課題は、駆動ユニットがさらに上述した制御ユニットを含むことによって解決される。
【００１９】
そのような駆動ユニットでは、駆動モータは、好ましくは同期モータとして構成されている。従来使用されていた非同期モータとは対照的に、同期モータによれば、上述したように駆動シャフトの角速度に所期のように影響を与えることが、特に簡単に可能となる。なぜなら、同期モータの場合には、非同期モータとは異なり、回転数と動作周波数との厳密な結びつきが存在するからである。対応する駆動制御部を有するインバータを用いると、上述した角速度の変化が、特に簡単に制御可能および実現可能になる。
【００２０】
さらに、このような駆動ユニットでは、間欠割出機構は、円筒カム機構として構成されている。グロボイダルカム・ロータリテーブル式の伝動装置とも呼ばれるこのような円筒カム機構は、連続的に回転する円筒体を含み、この円筒体に溝カムが切られている。ロータリテーブルに結合された従動体がこのカム溝に係合し、これによってステップ運動が伝達される。停留時間は、円筒体の表面上の溝カムが直線状に延びているところに対応する。上述したようにこのフェーズでは、軸方向の力が円筒体の周面に作用しないので、速度を特に簡単に変化させることができる。したがって、円筒カム機構は、本記載による用途のために特に適している。
【００２１】
熱間成形機であって、熱間成形機は、円形に配置された複数の加工ステーションと、それらの上に配置された１つのロータリテーブルと、を有し、ロータリテーブルにおいて、加工されるべきガラス管が保持され、ステップ状の回転運動によって１つの加工ステーションから次の加工ステーションへと移動可能である、熱間成形機に関して、上記の課題は、熱間成形機が上述した駆動ユニットを含むことによって解決される。
【００２２】
上記の課題はさらに、熱間成形機を追加装備するための方法であって、熱間成形機は、円形に配置された複数の加工ステーションと、それらの上に配置された１つのロータリテーブルと、を有し、ロータリテーブルにおいて、加工されるべきガラス管が保持され、ステップ状の回転運動によって１つの加工ステーションから次の加工ステーションへと移動可能であり、ロータリテーブルは、駆動側において間欠割出機構に結合されており、間欠割出機構は、駆動シャフトの運動を周期的なステップ運動に変換し、周期的なステップ運動のステップサイクルは、１つの移動フェーズと、これに続く１つの停留フェーズと、を含み、熱間成形機に、上述した制御ユニットが追加装備される、方法によって解決される。熱間成形機が、このために適した駆動モータを有する場合には、場合によって制御部を交換し、これに関連して上述した方法を実施するだけでもう、上述した利点を達成することができる。
【００２３】
しかしながら、本方法の有利な実施形態では、熱間成形機に、事前設定可能な可変的な角速度によって駆動シャフトを駆動するための駆動モータが追加装備される。有利には、このような駆動モータは、上述したように同期モータとして構成されている。
【００２４】
本発明によって達成される利点は、とりわけ、場合によってはこのために適した駆動モータの設置と関連して、熱間成形機のロータリテーブルの移動フェーズ中に間欠割出機構の駆動速度を増加させることによって、加工時間を短縮する必要なく、サイクル時間の短縮と、ひいては効率の向上と、が達成されることにある。
【００２５】
本記載による方法は、ガラス管を、注射器、カートリッジ、瓶、およびアンプルのような医薬品用一次包装に変形加工するための、垂直方向に方向決めされた任意のロータリークロック式の機械のために適している。本記載による方法は、新規の機械に適していると共に、既に使用中の機械にも追加装備として適している。
【００２６】
実際には、改良された機械と改良されていない機械とを比較した場合、本記載による方法によって駆動制御される機械は、同じ品質および同じプロセスで、向上した性能を示す。改良された機械を使用して全ての残留リスクがチェックされ、とりわけ、冠状体の旋回運動の比較的大きいダイナミクスが、一緒に旋回されるガラス管に対して影響を及ぼすかどうかがチェックされたが、影響は及ぼされなかった。いくつかの製品では、ステーションからステーションへの搬送時間の短縮が、加熱された製品の冷却の減少をもたらすことが判明した。この事実は、バーナ出力の若干の適合を必要とするが、しかしながら、この適合は、機械における製品変更の際にいずれにせよ必要となる調整作業の一部である。
【００２７】
本発明の実施例を、図面に基づいてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】熱間成形機の部材の概略平面図である。
【図２】熱間成形機の部材の概略側面図である。
【図３】円筒カム機構の概略構造図である。
【図４】同期モータを有する熱間成形機のための駆動ユニットの原理図である。
【図５】従来技術による円筒カム機構の駆動シャフトの角度位置に対する熱間成形機の支柱のステップ位置を示すグラフである。
【図６】駆動シャフトの角度位置に対する駆動シャフトの角速度を示すグラフである。
【図７】可変の角速度を有する円筒カム機構の駆動シャフトの角度位置に対する熱間成形機の支柱のステップ位置を示すグラフである。
【図８】複数回のステップサイクルにわたる、可変の角速度を有する円筒カム機構の駆動シャフトの角度位置に対する、熱間成形機の支柱のステップ位置を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
全ての図面において、同じ部材には同じ参照番号が付されている。
【００３０】
図１および図２は、熱間成形機１の基本的な構造の概略平面図または概略側面図を示し、この熱間成形機１は、上方から垂直方向に方向決めされて供給されたガラス管２から、ガラス製の医薬品用一次包装を製造するために使用される。製造されるべきガラス容器、例えばガラス瓶（バイアル）、カートリッジ、または注射器本体は、医薬作用物質を貯蔵および／または投与するために使用される。熱間成形機１は、いわゆる親機１０を含み、この親機１０は、とりわけガラス容器の、のちに底部となる部分の反対側に位置する端部において、または開放端部の反対側に位置する端部において、供給されたガラス管２を熱間成形するために、とりわけ首部開口を有する首部を成形するために使用される。
【００３１】
ガラス管２は、供給位置１５において、図示されていないロータリテーブルから供給される。ガラス管２は、ロータリテーブルに設けられた保持装置を下方に開放することによって落下し、図示されていない管受止部によって受け止められ、その後、ロータリテーブル１２の周にわたって分散配置されている保持チャック３において、適切な加工高さで保持される。ロータリテーブル１２は、保持チャック３を有する回転冠状体のように形成されており、対応する支柱１１に固定的に結合されており、図２に関して詳述される間欠割出機構４２に回転可能に支持されている。ロータリテーブル１２および支柱１１は、以下に詳述されるように、支柱１１の軸線を中心にしてステップ状に回転または旋回される。この場合、保持チャック３で保持されているガラス管２は、ガスバーナ１７と、複数の異なる加工ステーション２０〜２３と、を通過するようにステップ状に案内され、そこで、それぞれの停留時間中にガラス容器への加工および熱間成形が実施される。
【００３２】
加工ステーション２０〜２３を通過した後、ガラス容器は、少なくとも首部および首部開口の領域において検査システム３０によって非触覚的に検査され、その特性が記録される。検査システム３０は、例えば画像評価ソフトウェアを有するビデオカメラであってもよく、これにより、ビデオカメラによって撮影された画像に基づいて、ガラス容器の幾何学的寸法、例えばバイアルの場合には幾何学的寸法が評価される。最後に、ガラス容器は、位置１６において、図２にのみ図示されている後置の加工機３２に移送される。後置の加工機も、同様にして支柱３４を有し、この支柱３４に上側の冠状体が固定的に接続されており、同様にして図２に関して詳述される間欠割出機構４６に、第１の機械１０に関して説明されたように回転可能に支持されている。
【００３３】
図２には、２つの機械１０，３２の駆動ユニットも示されている。これらの駆動ユニットは、本実施例では、減速伝動装置４０と、高性能の間欠割出機構４２と、を有する駆動モータ３８を含み、この駆動モータ３８の上に、親機１０の支柱１１が直接的に取り付けられている。減速伝動装置４０および駆動モータ３８は、作業平面（テーブルトップ）４４の下に取り付けられている。テーブルトップ上には、上述した加工ステーション２０〜２３と、成形のための熱源と、が取り付けられている。親機１０から後置の加工機３２への上述した移送を実現するために、支柱１１の移動と支柱３４の移動とが同期されている。このために、支柱３４の下に第２の間欠割出機構４６が設けられており、この第２の間欠割出機構４６は、カルダンシャフト４８を介して減速伝動装置４０に固定的に連結されている。
【００３４】
上述した生産運転において、駆動モータ３８は、減速伝動装置４０を介して間欠割出機構４２，４６を駆動する。従来技術では、このことが一定の回転数で実施される。円筒カム機構として形成された間欠割出機構４２，４６のカムは、従来技術では一定である入力回転数を、上述したようなロータリテーブル１２の１つの作業位置から次の作業位置への旋回運動へと変換する。ロータリテーブル１２は、２つの旋回運動の間には停留しており、この停留状態が、ガラス管２の個々の成形工程のために利用される。
【００３５】
図３には、間欠割出機構４２，４６の原理的な構造が示されている。それぞれ円筒カム機構として形成された間欠割出機構４２，４６のカム輪郭５０は、駆動シャフト５２の円筒形の周面５１に掘設されており、カムローラ５３を介して、それぞれの支柱１１，３４に結合された駆動軸５４に伝達される。駆動シャフト５２の１回転は、（１つの作業位置から次の作業位置への）１回のステップサイクルを形成する。駆動回転数が一定である場合には、作業位置における停留フェーズと、カム輪郭５０の形状によって規定されている旋回運動のための移動フェーズと、の間に、固定の比率が得られる。従来技術では、熱間成形機のための間欠割出機構のカムは、約９０〜１０５°の間の旋回領域５５（搬送角度）が要求されるように、かつ停留領域５６のために残りの２５５〜２７０°（加工角度）が必要とされるように構成されている。
【００３６】
この際、比較的大きな直径を有するガラス管２の場合には、比較的長い加工時間が必要となるが、これによって（非生産的な）旋回時間も長くなってしまうという問題が生じる。
【００３７】
この問題を解決するために、以下に説明されるように、停留フェーズに対する移動フェーズの比率が、毎分より多くの製品を生産することが可能となるように変更される。カム輪郭５０の旋回領域５５を停留領域５６とは異なる速度で進行させるために、それぞれのステップサイクル中に回転数を変化させることによって、この比率が変更される。このために、一方では、変更された制御が必要とされ、他方では、後述されるように、非同期モータの代わりに同期モータ（サーボモータ）が利用される。
【００３８】
図４は、図１および図２で説明したような、垂直方向に方向決めされた熱間成形機１の支柱１１，３４のための、このように変更された駆動ユニット５８を示す。駆動ユニット５８は、まず始めに、従来の非同期モータの代わりに同期モータ６０を含む。同期モータ６０は、サーボコントローラ６１によって制御される。従来使用されていた減速伝動装置４０の設計と、性能を向上させるための所望の回転数変化と、に応じて、状況によっては、より高性能の減速伝動装置６２を使用しなければならない（設計が必要である）。減速伝動装置６２は、次いで、親機１０の、変更されないままである間欠割出機構４２を駆動する。同様にして、駆動ユニット５８の残りの機械的な部分も、上述したとおりに維持される。
【００３９】
駆動出力は、間欠割出機構４２の一貫した駆動シャフト５２の他方の端部において、カルダンシャフト４８を介して、後置の加工機３２のための第２の間欠割出機構４６へと伝達される。カルダンシャフト４８は、製品の長さを変えることができるようにするために、第２の支柱３４の高さ調整を可能にする。エンコーダ６８は、位置特定を可能にすると共に、同期モータ６０のサーボコントローラ６１による制御ループの構築を可能にする。サーボコントローラ６１により、図示されていない制御ユニットによって制御されて、それぞれのステップサイクル内で同期モータ６０の回転数が変化される。本実施例では、１回のステップサイクルが、間欠割出機構４２，４６の駆動シャフト５２のそれぞれ１回転（３６０°）に対応し、間欠割出機構４２，４６の被駆動側において、作業位置から作業位置への冠状体の旋回運動をもたらす。
【００４０】
図５には、駆動シャフト５２の角度位置に対するそれぞれの支柱１１，３４の位置の間の原理的な関係が、グラフで示されており、このグラフは、それぞれの支柱１１，３４の位置を、駆動シャフト５２の角度位置に対してプロットしている。横軸には、間欠割出機構４２，４６の駆動シャフト５２の角度位置がプロットされており、縦軸は、支柱１１，３４の位置を、加工ステーション単位（ｎ）で示している。駆動シャフト５２の０°と９０°との間では、ガラス管２が位置ｎから位置ｎ＋１に移動するように、支柱１１，３４が移動する。これは、移動フェーズ７２に対応する。９０°から３６０°（＝０°）までは、停留フェーズ７４が継続しており、支柱１１，３４の移動は実施されない。移動フェーズ７２と停留フェーズ７４とが、１回のステップサイクル７６を形成する。その後、ステップサイクル７６が、全く同様に新たに開始する。
【００４１】
ここで、それぞれのステップサイクル７６の間に、駆動シャフト５２の角速度または回転数が、上述した制御によって図６に示されるように変化される。図６は、駆動シャフト５２の角度位置に対する駆動シャフト５２の角速度を示している。カムローラ５３に過負荷を加えないようにするために、またはカム輪郭５０に対する最大面圧を超過しないようにするために、移動フェーズ７２の間の回転数を変化させるべきではないので、停留フェーズ７４においてのみ回転数が変化される。移動フェーズ７２は、常時、機械的に実現可能な角速度の最大値にできるだけ近似した値７８で、すなわち、この実現可能な最大値の８０％、９０％、または９０％以上の値で進行する。この際、カム輪郭５０には負荷が加わらず、減速伝動装置６２にしか負荷が加わらないので、停留フェーズ７４内の回転数をほぼ自由に選択することが可能である。熱間成形機１に対するプロセスを変更しなくてよいようにするために、すなわち製品の最適化のために、従来技術と同じ停留時間（加工時間）が引き続き維持される。
【００４２】
これを達成するために、サイクルが、新しく以下のように実施される。すなわち、第１の値７８である最大回転数による移動フェーズ７２の直後に、非同期モータを用いた従来技術によるプロセスの場合よりも低い値８０まで、角速度が低減される。角速度は、停留フェーズ７４の８０％を超える期間にわたってこの値８０に維持される。次の旋回運動に到達する直前に、角速度は、再び以前の値７８まで増加される。加速および減速は、減速伝動装置４０，６２が最大負荷として許容し得るかぎりの最大の角加速度によって実施される。この最大の加速度は、伝動装置の許容トルクに基づいて計算される。代替的にまたは付加的に、回転数を低減するための時間＋一定の回転数を有する時間＋回転数を加速させるための時間が、合計して、従来技術において停留フェーズ７４における一定の回転数を有する時間であった時間と同一となることが条件である。通常のクロックレートで使用する場合には、最適化により、製品によっては最大２０％の生産量の増加率がもたらされる。
【００４３】
間欠割出機構４２，４６の駆動シャフト５２の角速度を上述したように変化させることにより、支柱１１，３４の旋回運動の変化がもたらされ、この変化は、図７に示されている。図７は、図５と同一の各変数を相互にプロットしたグラフである。図５の曲線は、破線で示されている。ここで、実線の曲線は、図６のように角速度を可変にした場合における変化を示す。すなわち、停留フェーズ７４が同じであり、１つの位置から次の位置７０に旋回するための移動フェーズ７２が短縮された場合には、ステップサイクルの期間が、量８２だけ短縮される。本発明によれば、停留フェーズ７４のための時間（クロックレート）がそれぞれ選択されている場合に、移動フェーズ７２を最小化するか、または選択可能にすることによって旋回運動を実施することができる。これにより、移動フェーズ７２と停留フェーズ７４との間の比率が可変的になり、もはや従来技術のように固定的ではなくなる。
【００４４】
搬送時間の短縮により、従来技術の場合よりも、単位時間当たりの位置から位置への旋回を増やすことが可能となる。本明細書に記載された概念は、機械を４４クロック（毎分４４旋回＝毎分４４製品）に改造する実験において、良好な動作特性を示していると共に、製品に欠点がないことを示している。旋回時間の短縮により、毎分の最終製品の個数が増加する。例えば従来技術が、毎分２０製品の機械クロックを使用する場合に、本発明によれば、同じ加工時間で、毎分２３．２個という結果をもたらすことが可能となり、これは１６％の生産量の増加に相当する。比較的高速のクロックレートの場合には、効果は比較的小さく、すなわち、例えば４０クロックの場合には４０．８までの改善が達成可能であり、それでもなお、これは２％の増加に相当する。
【符号の説明】
【００４５】
１  熱間成形機
２  ガラス管または半完成の中間製品
３  保持チャック
１０  親機
１１  支柱
１２  ロータリテーブル
１５  供給区画
１６  移行区画
１７  ガスバーナ
１８  バーナの炎
２０，２１，２２，２３  加工ステーション
３０  非触覚的な検査システム、例えばビデオカメラ
３２  加工機
３４  支柱
３６  駆動ユニット
３８  駆動モータ
４０  減速伝動装置
４２  間欠割出機構
４４  作業平面
４６  間欠割出機構
４８  カルダンシャフト
５０  カム輪郭
５１  周面
５２  駆動シャフト
５３  カムローラ
５４  駆動シャフト
５５  旋回領域
５６  停留領域
５８  駆動ユニット
６０  同期モータ
６１  サーボコントローラ
６２  減速伝動装置
６８  エンコーダ
７０  位置ｎを中心とした移動
７２  移動フェーズ
７４  停留フェーズ
７６  ステップサイクル
７８，８０  角速度の値
８２  時間短縮の値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
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