DE102008061804A1

DE102008061804A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Legen von Brezeln

Info

Publication number: DE102008061804A1
Application number: DE102008061804A
Authority: DE
Inventors: Norbert Cottone
Original assignee: Arotec Automation und Robotik GmbH
Current assignee: Arotec Automation und Robotik GmbH
Priority date: 2008-12-11
Filing date: 2008-12-11
Publication date: 2010-06-24
Also published as: WO2010066227A3; EP2299831A2; EP2299831B1; WO2010066227A2

Abstract

Zur Verbesserung des Legens einer Brezel aus einem Teigling sieht die Erfindung ein Verfahren mit den folgenden Schritten vor: - Zunächst wird ein erster Schenkel des Teigstranges aufgenommen und kreuzend über den zweiten Schenkel des Teigstranges abgelegt, - im Folgenden wird der zweite Schenkel aufgenommen, gegen den Übergangsbereich von U-Bogen zu erstem Schenkel und über diesen hinaus über insgesamt mehr als 180° verschwenkt und mit seinem Endbereich zu seinem Übergangsbereich vom U-Bogen hin versetzt zur Mitte des U-Bogens auf diesem abgelegt, - anschließend wird das Ende des ersten ursprünglichen U-Schenkels wieder aufgenommen und über den ursprünglichen zweiten U-Schenkel geführt und gegenüber dem zweiten U-Schenkel zur anderen Seite hin versetzt auf dem U-Bogen abgelegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Legen von Brezeln. Der Begriff Brezel wird hier für einen in Brezelform gelegten Teigstrang vor dem Gären und Ausbacken zur fertigen ”Brezel” verwendet.
Im Bäckerhandwerk, vor allem in Großbäckereien, ist der Trend zur Automatisierung zunehmend feststellbar. Insbesondere wird vielerorts versucht, die Arbeitsschritte bis zum ofenfertigen Produkt zu automatisieren. Für die Erstellung von Brezeln, bei denen die Enden des Teigstrangs verschlungen werden müssen, gibt es nach dem Stand der Technik viele Ideen, jedoch nur sehr wenige Maschinen am Markt, die eine zufriedenstellende Qualität, eine hohe Prozesssicherheit (Verfügbarkeit) und eine hohe Leistung bieten.
Bei der Herstellung der Brezeln wird i. A. ein vorportionierbarer, etwa kugelförmiger Teigling mit Hilfe eines Strangformers oder einer Ausrollmaschine in einem Teigstrang umgeformt. Am Ausgang des Strangformers stehen mehr oder weniger geradlinige, hörnchenförmige (bauchige) Teiglinge auf einem Transportband zur Verfügung. Bei der manuellen Herstellung der Brezeln gibt es zwei mögliche Verfahren: Bei ersten Verfahren nimmt der Werker den geradlinigen Teigstrang an seinen beiden Enden auf und verdrillt diese in einer Schlingbewegung um 360° und legt anschließend die Teigstrangenden auf das Mittelstück der Brezel. Im zweiten Verfahren schlingt der Werker den Teigstrang zunächst um 180°, so dass am Ende eine erste Schlaufe vorliegt. Die beiden Enden werden anschließend gekreuzt und in einem Abstand links und rechts der Teilingsmitte aufgedrückt und mit Hilfe der Finger zu ihrer finalen Brezelform ausgerichtet. Sehr häufig wird die Brezel dann erneut aufgenommen, gewendet (gespiegelt) und in ein Gärgehänge eingelegt.
Bereits heute sind erste Maschinen im Einsatz, mit denen dieser Herstellungsprozess maschinell bzw. automatisiert durchgeführt wird. Hierbei wird versucht, den manuell beschriebenen Herstellprozess auf verschiedene Arten nachzubilden. Beinahe alle bekannten Verfahren führen den vom Strangformer angelieferten geradlinigen Teigstrang mit Hilfe einer Formeinheit in eine U-Form über. Anschließend werden die beiden Teigenden mittels einer Aufnahme- bzw. Greifeinheit (Zangen- oder Backengreifer oder Vakuum) aufgenommen, um 360° gegeneinander verdreht und anschließend in einem festen Abstand zur Teigstrangmitte hin abgelegt.
Die DE-OS 1782289 zeigt eine Vorrichtung zum Schlingen von Brezeln, bei welcher die Enden eines U-förmigen Teigstranges (oder Teiglings) mittels eines auf- und abbeweglichen, um eine gemeinsame senkrecht zur Ebene des Teigstranges angeordnete Achse um mindestens 180° schwenkbaren Greifers erfasst, während des gleichzeitig erfolgenden Schwenkens der Greifer zu einem Knoten geschlungen und am Ende auf das Mittelstück des Teigstrangs abgesetzt werden. Der Teigstrang wird von einer Ausrollmaschine (nicht Gegenstand der Vorrichtung) vor dem eigentlichen Schlingvorgang von einem Transportband zugeführt und mittels Niederhalter, die als formgebendes Element (U-Form) für die Brezelgrundform dienen, zur Lagesicherung fixiert. Das formgebende Element muss während des gesamten Schlingvorgangs seine Position beibehalten. Am Ende des Schlingvorgangs werden die beiden Teigenden auf die Brezelmitte gedrückt.
Nachteilig hierbei ist, dass für eine zuverlässige Funktion der Vorrichtung der Teigstrang sehr genau, symmetrisch zur Schwenkachse bzw. zum Niederhalter ausgerichtet sein muss und ein festes Längenmaß aufweisen muss. Ansonsten besteht die Gefahr, dass die Teigenden von den Greifern nicht aufgenommen werden können bzw. die Teigenden nach dem Knoten nicht auf die Brezelmitte zum Liegen kommen. Durch die Schwenkbewegung wird der Teigstrang bzw. werden die Teigenden gestreckt/gedehnt. Ändert sich während der Produktion die Konsistenz des Teiges und/oder die Umgebungsbedingung (z. B. Temperatur), so kann dies zu Störungen der Anlage oder zu Einschränkungen bei der Güte der Brezelform führen.
Die DE 102006044817 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung, mit der o. g. Problematik der symmetrischen Zuführung des geradlinigen Teigstrangs behoben wird. Hierzu wird die Position des geradlinigen Teigstrangs auf dem Förderband durch eine Sensorik (Laser) bestimmt und durch Verfahren des Teigstrangs eine Positionskorrektur herbeigeführt, so dass der Teigstrang symmetrisch in einer Form (U-Profil) bzw. Formvorrichtung zum liegen kommt. Die Formvorrichtung besteht aus einem U-förmigen Formnest zum Aufnehmen des Mittelbereichs des Teiglings und einem Schlingkopf zum Er fassen der Teigenden und Schlingen eines Dralls (meist 360°), wobei Formnest und Schlingkopf klappbar um eine Querrichtung angeordnet sind. Das Verdrillen und Heranklappen erfolgt gleichzeitig.
Das beschriebene Verfahren beinhaltet die Schritte: Verfahren des Teigstrangs zu einer U-Form, Verdrillen der beiden Enden des Teigstrangs gegenüber dem Mittelstück der Brezel um den gewünschten Drall (meist 360°) und Heranklappen der freien Enden des Teigstrangs an den Mittelbereichs von unten her.
Nachteilig hierbei ist, dass für die Erstellung der Brezel die Länge des Teigstrangs ein festes Längenmaß aufweisen muss, da ansonsten der Klappvorgang, bei dem die Enden des Teigstrangs auf den Mittelbereich der Brezel aufgesetzt werden, nicht korrekt erfolgen kann. Weiterhin ist die Vorrichtung sehr komplex, da für das Transportieren, Fixieren, Schlingen und Heranklappen eine Vielzahl an Antrieben erforderlich ist. Für einen hohen Produktionsdurchsatz sind mehrere Formnester erforderlich.
Eine recht ähnliche Vorrichtung zur Herstellung von Brezeln ist in der DE 10146799 beschrieben.
In der DE 102006026558 und der DE 102006026563 (analog zu DE 202006008977 , DE 202006008976 , DE 202006008975 , DE2030907 ) werden eine weitere Vorrichtung vorgestellt, mittels derer die Positionsunterschiede der Teigenden nach der Vorformung des geraden Teigstrangs (U-Form) auf ein gleiches/einheitliches Maß gebracht werden kann. Hierzu wird ein in Förderrichtung zwei- bzw. dreigeteiltes Förderband verwendet. Hierdurch ist es möglich, beide Schenkel eines U-förmigen Teigstrangs und somit unabhängig von den Strangenden zu positionieren und Längenunterscheide der Schenkel bzw. Positionsabweichungen des geradlinigen Teigstrangs auszugleichen. Der Schlingvorgang selbst wird mit zwei in einem Abstand befindlichen Aufnahmeelementen (Vakuumsaugern) durchgeführt, die die zwei zueinander ausgerichteten Teigenden aufnehmen können. Nach dem Aufnehmen der Enden werden diese um 360° gegeneinander verdrillt und auf die Brezelmitte abgelegt wodurch die typische Brezelform entsteht.
Die DE 2030907 sieht eine zusätzliche Vorrichtung zum Dehnen des Teigstrangs vor, so dass eine möglichst große Brezelform entsteht.
Nachteilig an den Vorrichtungen ist, dass es einen Vorformer bedarf, bei dem die geradlinigen Teiglinge zu einer U-Form ausgebildet werden und einen sehr aufwendiger Positionierer (2- oder 3-geteiltes Transportband) bedarf, bei dem die Strangenden zu einer einheitlichen Position ausgerichtet werden können. Ferner ist es mit der benannten Vorrichtung nicht möglich, unterschiedlich lange Teiglinge zu verarbeiten, da hierbei (bei zu langen Teiglingen) das Mittelstück der Brezel überhaupt nicht die Möglichkeit hat sich an die U-Form anzuschmiegen oder aber bei zu kurzen Teiglingen die Teigenden sehr stark gedehnt bzw. gedreht werden. Auffällig ist bei der genannten Vorrichtung der extrem hohe Synchronisationsaufwand zwischen dem Transportband/-bändern und der Schlingvorrichtung.
Darüber hinaus kann mit der genannten Schlingvorrichtung nur dann eine Brezelform hergestellt werden, falls entweder die beiden Aufnahmeelemente über eine zusätzliche Drehachse senkrecht zur Transportrichtung verfügen oder aber ein zusätzliches Klappelement vorhanden ist, so dass die Teigenden ordnungsgemäß auf das Mittelstück der Brezel aufgebracht werden können.
Eine recht ähnliche Vorrichtung zur Herstellung von Brezeln ist in der DE 4430172 beschrieben. Hierbei werden die geradlinigen Teiglinge zunächst von senkrecht stehenden Aufnahmeorganen erfasst, welche die U-förmigen Stränge dann an gegenüberliegenden Übernahmeplatten abgeben, wo Greifer die Strangenden festhalten bzw. zunächst um 90° nach außen biegen. In einer anschließenden Knotvorrichtung werden die Strangenden dann um 360° verdreht und von unten auf die Teigstrangmitte abgelegt.
Nachteilig an diesen beiden Erfindungen ist der komplexe Aufbau der Vorrichtungen und die geringe Flexibilität der Vorrichtung gegenüber Längenunterscheiden bei den Teiglingen und Positionierunterschieden bei der Anlieferung des geradlinigen Teigstrangs.
Eine weitere Vorrichtung ist in der DE 10327086 vorgestellt. Hierbei wird ein geradliniger Teigstrang, der senkrecht zur Förderrichtung eines Arbeitsbandes liegt von einem Formelement, das sich auf dem Arbeitsband befindet mitgenommen und über Umlenkrollen und Führungen zunächst zu einer U-Form übergeführt. Über zwei einzelne Sensoren werden die Teigenden unabhängig voneinander detektiert und mittels zwei in Förderrichtung verfahrbaren Klemm-Schwenkvorrichtungen aufgenommen und an die Greifvorrichtungen der Schlingeinheit, die ebenfalls in Förderrichtung verfahrbar ist, übergeben. Nach der Übergabe werden die Teigenden gegeneinander um 360° verdreht und über eine weitere 90° Drehung auf die Mitte des Teigstrangs abgelegt. Nachteilig an dieser Lösung ist die Komplexität der gesamten Vorrichtung bei der

– die beiden Klemm-/Schwenkeinheiten jeweils frei verfahrbar sind,
– die Schlingvorrichtung in Förderrichtung frei verfahrbar, senkrecht zur Förderrichtung absenkbar bzw. anhebbar und ihre senkrechte Achse drehbar ist
– und die beiden Greifeinheiten noch zusätzlich um 90° geschwenkt werden müssen.

Weiterhin können unterschiedliche Schenkellängen (der Teigenden) nicht ordnungsgemäß auf die Brezelmitte aufgesetzt werden.
In der DE 10029171 ist ein weiteres Brezelschlingsystem beschrieben. Das Brezelschlingsystem besteht aus einem Mittel zur Zuführung von U-förmigen Teiglingen, eine nachgeordnete Formeinheit zum Halten der U-förmigen Teiglinge, eine Greifeinrichtung zum Erfassen und Halten der Teigstrangenden sowie einer Brezelrohling-Abführeinrichtung aus. Für die Herstellung der Brezeln ist die Formeinheit in und entgegen der Förderrichtung gesteuert verfahrbar, so dass auch bei unterschiedlich langen, aber symmetrischen Teigstrangenden ein zuverlässiges Greifen der Teigenden ermöglicht wird. Durch das Verfahren der Formeinheit und gleichzeitigem Fixieren der Teigenden mittels der Greifeinheit kann somit durch Dehnung des Teigstrangs eine einheitliche Brezelform hergestellt werden.
Nachteilig an diesem System ist dessen Komplexität und die geringe Flexibilität gegenüber Positionsabweichungen der geradlinigen Teiglinge auf dem Förderband.
Allen bekannten Verfahren und Vorrichtungen gemeinsam ist die Verwendung einer Formeinheit bzw. Formelements, mittels der der gerade Teigstrang U-förmig vorgeformt wird. Um eventuelle Lagetoleranzen auf dem Förderband oder Längentoleranzen des Teigstrangs zu korrigieren, kommen unterschiedliche mechanische Zusatzvorrichtungen hinzu. Allen gleich ist jedoch der eigentliche Schling- oder Knotvorgang. Hierzu werden die beiden Enden des Teigstrangs jeweils über eine Greifeinheit, die auf einer gemeinsamen Drehachse gelagert sind, oder über die Formeinheit selbst aufgenommen. Die Teigenden werden dann um mindestens 180°, meist jedoch um 360° gegeneinander verdreht und anschließend auf die Mitte des Teigstrangs platziert. Weiterhin ist die Komplexität der Vorrichtungen recht hoch (Vielzahl an einzelnen Antriebs- Fixierungs- und Führungssystemen). Ferner ist allen Vorrichtungen gemeinsam, dass sie für einen störungsfreien Betrieb bzw. um eine ordnungsgemäße Brezelform zu erreichen die beiden Enden des Teigstrangs stets in gleicher Weise erfassen müssen.
In den im Einzelnen beschriebenen Nachteilen weisen sämtliche bekannte Verfahren den Nachteil auf, dass sie mit Spezialmaschinen oder -Vorrichtungen ausgeführt werden müssen und daher die Vorrichtungen als solche Spezialmaschinen sind. Dies bedingt wiederum, dass sie nur mit engen Toleranzen arbeiten können, beispielsweise der die erste Brezel zu legende Teigstrang eine vorgegebene Länge in engen Toleranzen haben muss, da andernfalls Probleme auftreten oder unschöne Brezeln entstehen können. Nachteilig ist auch der jeweils relativ hohe Preis der zum Einsatz kommenden Sondermaschinen.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde ein vereinfachtes Verfahren zum Legen von Brezeln zu schaffen, das insbesondere mit Vorrichtungen aus Standardkomponenten ausgeführt werden kann, so dass eine erfindungsgemäße Vorrichtung aus derartigen Standardkomponenten bestehen kann.
Im Kern geht das erfindungsgemäße Verfahren davon aus, dass der Teigstrang zumindest grundsätzlich in U-Form mit einem U-Bogen und zwei sich von diesem forterstreckenden U-Schenkeln ausgebildet ist.
Zum Legen einer Brezel sieht die Erfindung ein gattungsgemäßes Verfahren mit den folgenden Schritten vor:

– zunächst wird ein erster Schenkel des Teigstranges aufgenommen und kreuzend über den zweiten Schenkel des Teigstranges abgelegt,
– im Folgenden wird der zweite Schenkel aufgenommen, gegen den Übergangsbereich von U-Bogen zu erstem Schenkel und über diesen hinaus über insgesamt mehr als 180° verschwenkt und mit seinem Endbereich zu seinem Übergangsbereich vom U-Bogen hin versetzt zur Mitte des U-Bogens auf diesem abgelegt,
– anschließend wird das Ende des ersten ursprünglichen U-Schenkels wieder aufgenommen und über den ursprünglichen zweiten U-Schenkel geführt und zur gegenüber dem zweiten U-Schenkel zur anderen Seite hin versetzt auf dem U-Bogen abgelegt.

Der wesentliche Unterschied des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Legen von Brezeln gegenüber dem Stand der Technik liegt darin, dass erfindungsgemäß jeweils lediglich ein Ende oder U-Schenkel des Teigstranges aufgenommen und verlegt wird, nicht aber beide gleichzeitig. Hierdurch wird das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber dem Stand der Technik wesentlich vereinfacht und kann damit auch mittels Vorrichtungen aus Standardkomponenten durchgeführt. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet mehr Möglichkeiten bzw. eine höhere Flexibilität, um auf Längen- und/oder Positionstoleranzen der Teigstränge zu reagieren.
Demgemäß ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Legen von Brezeln gekennzeichnet durch mindestens einen mit einem Aufnahmegreifer für ein Teigstrangende versehenen Industrieroboter, der zur Durchführung der folgenden Schritte ausgebildet ist:

– Ablegen eines ersten Schenkels des Teigstranges, aufgenommen und kreuzend über den zweiten Schenkel des Teigstranges,
– Aufnehmen und Verschwenken des zweiten Schenkels, gegen den Übergangsbereich von U-Bogen zu erstem Schenkel und über diesen hinaus über insgesamt mehr als 180° und Ablegen des zweiten Schenkels mit seinem Endbereich zu seinem Übergangsbereich vom U-Bogen hin versetzt zur Mitte des U-Bogens auf den U-Bogen,
– Erneutes Aufnehmen des Endes des ersten ursprünglichen U-Schenkels, Führen über den ursprünglichen zweiten U-Schenkel und Ablegen auf dem U-Bogen gegenüber dem zwei ten U-Schenkel zur anderen Seite hin versetzt.

Während grundsätzlich ein Gelenkroboter mit der üblichen Achsenzahl von 6 eingesetzt werden könnte, hat sich herausgestellt, dass 4 Achsen ausreichen, so dass die Vorrichtung in bevorzugter Ausgestaltung dadurch gekennzeichnet ist, dass der Industrieroboter ein Roboter mit mindestens vier Achsen ist, wobei insbesondere der Industrieroboter horizontal- oder SCARA-Kinematik aufweist.
Die Erfindung hat damit den Vorteil, dass die Vorrichtung zum Legen von Brezeln auch insgesamt im Rahmen weiterer mit dem vorstehend beschriebenen Gegenstand als bevorzugter Ausgestaltung und Weiterbildung zusammenwirkender Komponenten durch wenige Standardkomponenten gebildet sein kann, die eine hohe Verfügbarkeit und damit einen im Vergleich zur Sondermaschine niedrigen Preis aufweisen. Darüber hinaus lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren in einfacher Weise skalieren, d. h. an unterschiedliche Brezelgrößen, aber auch an unterschiedliche Brezelformen anpassen und demgemäß auch die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Legen von Brezeln, indem lediglich eine Umprogrammierung der Bewegungsbahn des Roboters vorgenommen wird. Hierdurch bildet die erfindungsgemäße Vorrichtung ein flexibles Herstellungssystem, welches in der Lage ist, ohne Benutzereingriff verschiedene Brezelformen und/oder Brezelgrößen herzustellen.
Grundsätzlich besteht die Möglichkeit mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne jegliche Umrüstung eine hohe Flexibilität gegenüber Positions-/Längentoleranzen auszugleichen. Sollte der Teigstrang aber zu hohe Positionstoleranzen auszugleichen. Sollte der Teigstrang aber zu hohe Posi tionstoleranzen aufweisen, so ist eine Formstation mit einer verfahrbaren Formplatte auszubilden. Ein Laserscanner ist nur dann erforderlich und kann dann eingesetzt werden, wenn größere Positions- und Längentoleranzen auftreten können oder aber eine hohe Güte erzielt werden soll. Idealerweise ist er mit der vorgenannten modifizierten Formstation im Einsatz zu bringen.
Die Erfindung bietet darüber hinaus den Vorteil, dass Längen- und Positionstoleranzen der gradlinigen Teiglinge bei gleichbleibender Güte der Brezelform in größerem Maße als beim Stande der Technik ausgeglichen werden können, beispielsweise bis zu ±10 bis 15 mm. Trotz solch relativ großer Toleranzen gegenüber dem Stande der Technik wird der Herstellungsablauf im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens dennoch zuverlässig durchgeführt. Darüber hinaus schafft die Erfindung auch die Voraussetzung für eine hohe Flexibilität hinsichtlich der angestrebten Leistung, so dass eine Leistungsskalierung für kleine, mittlere und hohe Mengen möglich ist. So ist es grundsätzlich möglich, dass sämtliche Legeschritte von einem Roboter ausgeführt werden. Alternativ ist es möglich, dass jeder Roboter nur einen Legeschritt aufführt und demgemäß mehrere – bei den o. g. drei Legeschritten – drei Roboter hintereinander angeordnet sind. Auch können einzelne Roboter mehrere Legeschritte ausführen, deren Zahl aber unter der Gesamtzahl der auszuführenden Schritte liegt.
Bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sehen vor, dass der erste U-Schenkel im ersten Schritt im Wesentlichen parallel zur Tangente an die Mitte des U-Bogens des Teigstranges auf dem zweiten Schenkel abgelegt wird, dass der zweite U-Schenkel über etwa 235° verschwenkt und mit seinem Endbereich in einer Ausrichtung von etwa 45° zur Symmetrie mit Mittel-Achse des U's auf den U-Bogen abgelegt wird und insbesondere der erste U-Schenkel symmetrisch zum vorher abgelegten zweiten U-Schenkel abgelegt wird.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass Länge und/oder Position des zugeführten Teigstranges bestimmt werden. Aufgrund dieser Messung können dann der Bewegungsweg des Roboters und die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführenden einzelnen Legebewegungen jeweils angepasst werden.
Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht zunächst vor, dass – in an sich bekannter Weise – ein geradliniger Teigstrang zu einer U-Form verformt wird. Die Erfindung sieht in bevorzugter Ausgestaltung hierzu vor, dass der Teigstrang zum Verformen zunächst um ein den U-Bogen des in U-Form gelegten Teigstranges bildendes bogenförmiges Formelement herumgelegt wird, wobei insbesondere der Teigstrang mittels eines Förderers in Querausrichtung zur Förderrichtung gegen das Bogenelement bewegt und durch dieses in der Mitte des Teigstranges gehemmt wird, während die Enden des Teigstranges weitergeführt werden.
Während zur Durchführung der den Kern der Erfindung bildenden o. g. Schritte es ausreicht, dass der Teigstrang in U-Form vorliegt, kann einerseits ein Vereinfachen der Legeschritte, andererseits eine Verbesserung der Form des Endprodukts – insbesondere wenn der Teigling dabei im Schlingvorgang selbst ohne Formteil durchgeführt wird – dadurch erreicht werden, dass ein Teigstrang nach Legen in eine U- Form zu einer Ω-Form verformt wird, wobei insbesondere nach Bilden eines U-Bogens für den Teigstrang die U-Schenkel durch Formelemente mit S-förmigen Formwandungen zu einer Ω-Form des Teigstranges verformt werden, indem die freien Enden des Teigstranges gegenüber den am Übergangsbereichs des U-Schenkels anschließenden Bereichen der U-Schenkel näher gegeneinander bewegt werden.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt:
1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform wesentlicher Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
2a eine vergrößerte Darstellung der Formstation der 1;
2b eine weitere Ausgestaltung der Formstation der 2a;
3 eine Draufsicht auf die Formelemente der Formstation der 2.
4 eine schematische Darstellung einer Greifereinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Seitenansicht;
5 eine Darstellung einer Greifereinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung perspektivischer Unteransicht;
6a–6h die einzelnen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Legen einer Brezel,
7 eine alternative Ausführungsform der wesentlichen Elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 weist zunächst ein erstes Förderband 2 auf, auf dem gestreckt liegenden strangförmigen Teiglinge 3 in Ausrichtung quer zur Förderrichtung F zugefördert werden. Die Teiglinge 3 können direkt auf den Anfang des Förderbandes 2 aufgelegt oder auf dieses von einem weiteren vor diesem angeordneten Förderband zugefördert werden.
Über dem Förderband 2 ist eine Formstation 4 angeordnet, die im Weiteren noch beschrieben wird. Der Formstation 4 ist eine Schlingstation 5.0 mit einem Roboter 5, hier ein SCARA-Roboter nachgeordnet. Das Förderband 2 kann bis zu dem Roboter 5 geführt sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel schließt sich an das Förderband 2 ein weiteres Förderband 6 im Arbeitsbereich des Roboters an.
Die Formstation 4 weist eine schwenkbare an Säulen 4.1 gelagerte Formaufnahmeplatte 4.2 auf. Statt verschwenkbar könnte die Formaufnahmeplatte 4.2 auch vertikal verfahrbar ausgebildet sein. Die Formaufnahmeplatte 4.2 trägt zum einen fest mittig ein bogenförmiges Formelement 4.3 mit einer entgegen der Förderrichtung des Förderbandes 2 gerichteten bogenförmigen Wandung 4.4 (3). Weiterhin trägt die Formaufnahmeplatte 4.2 zwei seitliche Formelemente 4.5.1 und 4.5.2 gegeneinander gerichteten heftförmigen Wandungen 4.6. Die Formelemente 4.5.1 und 4.5.2 sind gegenüber einan der verfahrbar wie im Folgenden noch beschrieben wird. Der innere Bogen (Wendepunkt) der Formelemente 4.5.1, 4.5.2 zeigt in Arbeitsposition derselben etwas außerhalb bzw. über der Mitte des bogenförmigen Formelementes 4.3. Der Wendepunkt definiert die Position der äußeren Wandung der Brezel.
Am Förderband 2 ist auf Höhe des bogenförmigen Formelementes 4.3 ist eine Lichtschranke (nicht dargestellt) zur Überwachung des Eintreffens der Teiglinge 3 an dem Formelement 4.3 angeordnet. Die Position der Lichtschranke ist so gewählt, dass der Lichtstrahl bei abgelassener Formaufnahmeplatte 4.2 vor dem Formelement 4.3 liegt.
Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, mit der Vorrichtung ohne jegliche Umrüstung eine hohe Flexibilität gegenüber Positions-/Längentoleranzen auszugleichen. Sollte der Teigstrang aber zu hohe Positionstoleranzen aufweisen, so ist die Formstation gemäß der 2b auszuprägen. Hier sind Motoren 4.7 mit 4.8 vorgesehen, mittels der die Formplatte 4.2 relativ zum Förderband 2 verfahren werden kann. Hierdurch können wesentlich größere Toleranzen ausgeglichen werden. Sollte die Längentoleranz zu groß werden, so muss mit einer reduzierten Brezelformgüte gerechnet werden, da die Formatelemente natürlich nur einen bestimmten Toleranzausgleich zulassen. Sollen beispielsweise zwei völlig unterschiedliche Brezelformen mit dem System produziert werden, so ist entweder bei der Formatstation die Formatelemente auszutauschen oder aber eine zweite Formatstation zu verwenden.
Die Hand 5.1 des Roboters 5 ist um vier Achsen verschwenkbar. Sie trägt eine Greifereinheit 5.2 (4, 5). Die Greifereinheit 5.2 weist einen Parallelbackengreifer 5.3 mit zwei gegeneinander verfahrbaren und drehbaren Greiffingern 5.4 auf.
Die Greiferfinger 5.4 sind beweglich – verschwenkbar – um Schwenkachsen 5.5 gelagert, wobei eine Federspannung, womit die Greiffinger 5.4 in die in den 4 und 5 dargestellte Parallelstellung gedrückt wird durch um die Gelenkachsen 5.5 angeordnete Schraubenfedern 5.6 mit Andrückfingern 5.6.1 und 5.6.2 aufgebracht wird. Der Finger 5.6.1 liegt dabei an einem Widerlager am Parallelbackengreifer 5.3 an, während die Finger 5.6.2 gegen entsprechenden Greiffinger 5.4 drückt und diesen in die dargestellte Parallelstellung drängt. Andererseits können die Greiffinger 5.4 angreifen an einem Gegenstand – hier Teigstrangabschnitten – gegen die einwirkende Federkraft der Feder 5.6 ausweichen, so dass das empfindliche Handhabungsgut Teigbrezel nicht beschädigt wird. Die Federn 5.6 sind relativ weich ausgebildet.
Aufgabe der Schlingstation 4.5.1, 4.5.2 ist es, den Ω-förmigen Teigling 3 zu der gewünschten Brezelform zu schlingen/umzuformen, so dass keine Notwendigkeit besteht, während des Schlingens ein Formelement einzusetzen. Die folgende Beschreibung bezieht sich auf eine Schlingstation, die aus einem Roboter mit einer Greifeinheit und einem Transportband besteht. Bei dieser Ausführungsform der Schlingstation kommt dem Roboter die Aufgabe zu, den kompletten Schlingvorgang durchzuführen.
Durch die beschriebene Ausgestaltung ist ein schnelles, produktschonendes und prozesssicheres Greifen von unterschiedlichen Teiglingen bzw. Teigenden gewährleistet. Die Greif- und Öffnungsbewegungen des Parallelbackengreifers können mit hoher (maximaler Geschwindigkeit) durchgeführt werden, während durch die beweglichen Greiferfinger 5.4 die maximal auf den Teigstrang wirkende Greifkraft durch die Federkonstante der Schraubenfeder 5.6 bestimmt ist und daher ein Quetschen bzw. starkes Verformen des Teigs – selbst bei unterschiedlichen Teigstrangdurchmessern – ausgeschlossen werden kann, so dass das Greifen produktschonend erfolgt.
Die Greiferfinger 5.4 weisen in Ruhestellung zueinander parallel ausgerichtete Hauptabschnitte 5.4.1 sowie aufeinander zugebogene Enden 5.4.2 auf. Durch Letztere wird verhindert, dass der Teigstrang aus den Greiferfingern herausgleiten kann.
Weiter ist an der Greifereinheit 5.2 ein Auswerfer 5.7 (lediglich in 5 dargestellt) vorgesehen. Der Greiferfinger 5.7 ist entlang der Greifereinheit 5.2 parallel zu den Hauptabschnitten 5.4.1 der Greiferfinger 5.4 zwischen diesen verfahrbar und dient zum Auswerfen des zunächst von den Greiferfingern 5.4 ergriffenen Teigendes nach Freigabe desselben durch die Greiferfinger. Hierdurch wird das Teigende zuverlässig aus den Greiferfingern 5.4 abgegeben. Darüber hinaus kann die Bewegung und Kraft des Auswerfers 5.7 derart ausgebildet sein, dass das Teigende mit einer vorgegebenen Kraft auf der Brezel aufgedrückt wird, so dass zum Einen ein hinreichendes Haften des Teigendes an dem unter ihm liegenden Brezelabschnitt bewirkt wird, andererseits zu starke Abdrücke auf der Brezel vermieden werden.
Der Einsatz der beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im Folgenden anhand der 6a bis 6h erläutert:
Der Transport der Teiglinge von einer Ausrollmaschine über die Formstation 4 zur Schlingstation 5.0 kann mit einem einzigen intermittierenden Förderband erfolgen. Wegen der unterschiedlichen Prozesszeit sollten zur Entkopplung idealerweise separate Förderbänder 2.5 eingesetzt werden.
Der Formstation 4 wird, wie schon gesagt, mittels des Förderbandes 2 einen auf diesem quer zur Förderrichtung F aufliegender gerader und gestreckter Teigstrang 3 zugeführt. Diese Form erhält der Teigstrang 3 in einem an sich bekannten Stranglangroller 6, der der eigentlichen erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 vorgeordnet ist.
Lage und genaue Abmessungen des Teigstranges 3 werden durch ein Messsystem 7 detektiert, das ein berührungsloses Messsystem, vorzugsweise ein Lasermesssystem ist und als solches mit einem Lichtvorhang in einer Scannerebene 7.1 arbeitet. Das Messsystem kann sowohl die Teigstranglänge als auch die genaue Position auf dem Förderband 2 bestimmen kann sowie darüber hinaus gegebenenfalls auch Breitenabmessungen des Strangs erfassen (6b). Die Auswertung der Sensordaten erfolgt über eine externe Recheneinheit, die auch die Robotersteuerung sein kann.
Ein Einsatz des Messsystems 7, insbesondere in Form eines Laserscanners ist nur dann erforderlich, wenn größere Positions- und Längentoleranzen auftreten können oder aber eine hohe Güte erzielt werden soll. Idealerweise ist er dann mit der in 2b modifizierten Formstation im Einsatz zu bringen. Das Lasermesssystem sollte unmittelbar nach der Ausrollmaschine angebracht sein, so dass wegen der Berechnungszeit/Sensordatenauswertung eine ausreichende Zeit bis zum Eintreffen des Teiglings in der Formstation besteht.
Während die 6a eine Sicht von oben und die 6b eine perspektivische Seitenansicht insbesondere des Förderbandes 2 und der auf diesem aufliegenden Teiglinge 3 zeigen beinhalten die 6c und 6b Draufsichten (wobei zur besseren Veranschaulichung die Formplatte transparent gezeichnet ist) auf die Formaufnahmeplatte 2 mit der den auf dieser befindlichen Formelementen sowie einem von diesem erfassten Teigstrang 3. Durch die Förderung des Förderbandes 2 wird zunächst der mittlere Abschnitt des Teigstranges 3 gegen die bogenförmige Wandung 4.4 des Formelementes 4.3 gefördert und durch dieses aufgehalten, während die seitlichen Bereiche des Stranges weitergefördert werden, wodurch die in der 6c dargestellte U-Form des Teigstranges 3 mit mittlerem U-Bogen 3.1 und seitlichen U-Schenkeln 3.2 und 3.3 gebildet wird.
Anschließend verfahren die seitlichen Formelemente 4.5.1, 4.5.2 mit ihren S-förmigen Formflächen 4.6 gegen die U-Schenkel 3.2 und drücken diese an den U-Bogen 3.1 abgewandten Enden 3.4 gegeneinander, so dass allgemein eine Ω-Form mit weiteren U-Bogen 3.1 bzw. Kopf des U-förmigen Stranges 3 und näher zueinander liegenden Enden 3.2.1, 3.3.1 geformt wird, wie dies in der 6d dargestellt ist. Nach Erreichen der U-Form des Teiglings kann das Förderband 2 zu dem vorstehend beschriebenen Verformungsvorgang angehalten werden; es arbeitet aber also intermittierend.
Der Teigling 3 liegt nach der Verformung direkt an allen drei Formelementen 4.3, 4.5.1, 4.5.2 an. Durch Kenntnis der Länge und Position des gradlinigen Teiglings aufgrund der durchgeführten Messung ist damit auch die Position der beiden Teigenden genau definiert.
Zur weiteren Förderung des Teigstranges 3 zu der den Roboter 5 aufweisenden Schlingstation 5.0 wobei die äußeren Formelemente 4.5.1, 4.5.2 nach außen verfahren und die Formaufnahmeplatte 4.2 wird nach oben geschwenkt, so dass die Formelemente 4.3, 4.4 aus dem Förderweg des Teiglings 3 herausgehoben werden und dieser nach der geschilderten Formbildung ungehindert zur Schlingstation 5.0 weitergefördert werden kann. Hierzu wird der vorgeformte Teigling 3, 4.5.1, 4.5.2 (Ω-Form) vom Förderband 2 auf das Förderband 6, das Bestandteil der Schlingstation 5.0 ist, weiter übergeben.
In der Schlingstation 5.0 wird zunächst das Ende 3.2.1 des U-Schenkels 3.2 des Teigstranges 3 durch den Parallelbackengreifer 5.3 am Roboter 5 aufgenommen, um 90° verschwenkt und sich quer über den zweiten U-Schenkel 3.3 erstreckend auf diesen abgelegt (6e).
In einem weiteren Schritt wird das Ende 3.3.1 des zweiten Schenkels 3.3 aufgenommen und um etwa 270° verschwenkt und im Übergangsbereich zwischen dem U-Bogen 3.1 zum ursprünglichen zweiten U-Schenkel 3.3 auf dem Strang 3 aufgelegt (6f).
Anschließend wird wiederum das Ende 3.2.1 des ersten U-Schenkels 3.2 aufgenommen, über den zweiten U-Schenkelabschnitt 3.3 um etwa 135° verschwenkt und im Übergangsbe reich zwischen U-Bogen 3.1 zum ersten U-Schenkel 3.2 Symmetrie- oder Mittellinie des ursprünglichen U's abgelegt (6g). Hierdurch ist die Brezel in wenigen, nämlich drei zuverlässigen Schritten sicher und wohlgeformt.
Im Weiteren wird die geformte Brezel zu einer in der 6h im Vertikalschnitt bzw. Seitenansicht dargestellten Übergabevorrichtung 11 gefördert. Diese weist, getragen von einer Schwenkvorrichtung 11.1 ein taktfähiges Transportband 11.2 auf. Auf diesem Taktband wird eine feste Anzahl an Brezeln mit einem festen Abstand zueinander in einer Reihe aufgestaut. Sobald das Taktband 11.2 die gewünschte Anzahl von Brezeln aufweist, die der Kapazität eines nachfolgenden Gärgehänges 11.3 entspricht, wird das Taktband 11.2 samt Brezeln um 180° um eine Achse parallel zur Vorderrichtung des Taktbandes 11.2 verschwenkt und die Brezeln werden in ihrer ursprünglichen Unterseite nah oben weisend und seitenverkehrt auf das Gärgehänge 11.3 übergeben.
Soll eine höhere Leistung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber den beschriebenen, einen Roboter 5 in der Schlingstation 5.0 aufweisenden Vorrichtung erzielt werden, so lässt sich dies mit der Ausgestaltung der 7 der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielen. Hier weist die Schlingstation 5.0 für jeden der drei oben beschriebenen Schlingvorhänge einen separaten Roboter 5.0.1, 5.0.2, 5.0.3 – wiederum SCARA-Roboter – auf, wobei der erste Roboter 5.0.1 den unter Bezug auf die 6e beschriebenen Legevorgang, der Roboter 5.0.2 den unter Bezug auf die 6f beschriebenen Legevorgang und schließlich der Roboter 5.0.3 den letzten unter Bezugnahme auf die 6g beschriebenen Legevorgang durchführt, da im Gegensatz zuerst oben beschriebenen Ausgestal tung, bei der der einzige Roboter drei Legevorgänge durchführt, jeder der drei Roboter bei der Ausgestaltung der 7 lediglich ein Legevorgang durchführt, kann der Durchsatz bei dieser Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nahezu verdreifacht werden.

1: Vorrichtung
2: Förderband
3: Teigling
3.1: mittlerer U-Bogen
3.2, 3.3: U-Schenkel
3.2.1, 3.3.1: Ende des Teiglings
4: Formstation
4.1: Säulen
4.2: Formaufnahmeplatte
4.3: Formelement
4.4: bogenförmige Wandung
4.5.1, 4.5.2: seitliche Formelemente
4.6: heftförmige Wandungen
4.7, 4.8: Motoren
5: Roboter
5.0: Schlingstation
5.1: Hand
5.2: Greifereinheit
5.3: Parallelbackengreifer
5.4: Greiferfinger
5.5: Schwenkachsen
5.6.1, 5.6.2: Andrückfinger
5.7: Greiferfinger
6: Förderband
7: Messsystem
7.1: Scannerebene
11: Übergabevorrichtung
11.1: Schwenkvorrichtung
11.2: Transportband
11.3: Gärgehänge
F: Förderrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 1782289 A [0005]
- DE 102006044817 [0007]
- DE 10146799 [0010]
- DE 102006026558 [0011]
- DE 102006026563 [0011]
- DE 202006008977 [0011]
- DE 202006008976 [0011]
- DE 202006008975 [0011]
- DE 2030907 [0011, 0012]
- DE 4430172 [0015]
- DE 10327086 [0017]
- DE 10029171 [0019]

Claims

Verfahren zum Legen eines Brezels mit den folgenden Schritten: – zunächst wird ein erster Schenkel des Teigstranges aufgenommen und kreuzend über den zweiten Schenkel des Teigstranges abgelegt, – im Folgenden wird der zweite Schenkel aufgenommen, gegen den Übergangsbereich von U-Bogen zu erstem Schenkel und über diesen hinaus über insgesamt mehr als 180° verschwenkt und mit seinem Endbereich zu seinem Übergangsbereich vom U-Bogen hin versetzt zur Mitte des U-Bogens auf diesem abgelegt, – anschließend wird das Ende des ersten ursprünglichen U-Schenkels wieder aufgenommen und über den ursprünglichen zweiten U-Schenkel geführt und zur gegenüber dem zweiten U-Schenkel zur anderen Seite hin versetzt auf dem U-Bogen abgelegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste U-Schenkel im ersten Schritt im Wesentlichen parallel zur Tangente an die Mitte des U-Bogens des Teigstranges auf dem zweiten Schenkel abgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite U-Schenkel über etwa 235° verschwenkt und mit seinem Endbereich in einer Ausrichtung von etwa 45° zur Symmetrie-Mittel-Achse des U-Bogens ausgerichtet auf den U-Bogen abgelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste U-Schenkel symmetrisch zum vorher abgelegten zweiten U-Schenkel abgelegt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Länge und/oder Position des zugeführten Teigstranges bestimmt werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein geradliniger Teigstrang zu einer U-Form verformt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teigstrang zu einer Ω-Form verformt wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Teigstrang zum Verformen zunächst um ein den U-Bogen des in U-Form gelegten Teigstranges bildendes bogenförmiges Formelement herumgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Teigstrang mittels eines Förderers in Querausrichtung zur Förderrichtung gegen das Bogenelement bewegt und durch dieses in der Mitte des Teigstranges gehemmt wird, während die Enden des Teigstranges weitergeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach Bilden eines U's für den Teigstrang die U-Schenkel durch Formelemente mit S-förmigen Formwandungen zu einer Ω-Form des Teigstranges verformt werden, indem die freien Enden des Teigstranges gegenüber den am Übergangsbereichs des U-Schenkels anschließenden Bereichen der U-Schenkel näher gegeneinander bewegt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die fertiggestellten Teig-Brezeln auf einem Taktband gesammelt werden.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die gesammelten Brezeln nach Erreichen einer vorbestimmten Anzahl an ein Gärband übergeben werden.
Verfahren nach den Ansprüchen 22 und 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Brezel an das Gärband durch Verschwenken des Förderbandes um 180° senkrecht zu seiner Transportrichtung übergeben werden.
Vorrichtung zum Legen von Brezeln, gekennzeichnet durch mindestens einen Industrieroboter mit einem zum Aufnehmen eines Endes eines Teigstranges ausgebildeten Greifer, wobei der Industrieroboter zur Durchführung der folgenden Schritte in der angegebenen Reihenfolge ausgebildet ist: – Ablegen eines ersten Schenkels des Teigstranges, aufgenommen und kreuzend über den zweiten Schenkel des Teigstranges, – Aufnehmen und Verschwenken des zweiten Schenkels, gegen den Übergangsbereich von U-Bogen zu erstem Schenkel und über diesen hinaus über insgesamt mehr als 180° und Ablegen des zweiten Schenkels mit seinem Endbereich zu seinem Übergangsbereich vom U-Bogen hin versetzt zur Mitte des U-Bogens auf den U-Bogen, – Erneutes Aufnehmen des Endes des ersten ursprünglichen U-Schenkels, Führen über den ursprünglichen zweiten U-Schenkel und Ablegen auf dem U-Bogen gegenüber dem zweiten U-Schenkel zur anderen Seite hin versetzt.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Industrieroboter ein Roboter mit mindestens vier Achsen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Industrieroboter Horizontal- oder SCARA-Kinematiken aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, gekennzeichnet durch ein Lasermesssystem zur Bestimmung von Position und/oder Länge des zugeführten Teigstranges.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, gekennzeichnet durch ein quer zu seiner Förderrichtung auf ihm aufliegenden Teigstrang förderndes Förderband und ein auf dieses absenkbares Formelement mit einer in den zugeförderten Teigstrang (also entgegen der Förderrichtung) konvex ausgebildete bogenförmige Wandung.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, gekennzeichnet durch gegen U-Schenkel eines in U-Form gelegten Teigstranges von außen verfahrbare Formelemente mit S-förmigen Anlagewandungen, durch die die Enden der U-Schenkel gegenüber den Bereichen der U-Schenkel im Übergangsbereich zum U-Bogen des U-förmig gelegten Teigstranges näher gegeneinander bewegt werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, gekennzeichnet durch eine Lichtschranke im Bereich des Formelements mit bogenförmiger Wandung.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, gekennzeichnet durch ein an den Roboter mit Teiggreifer aufweisende Schlingstation anschließendes Taktband zur Annäherung der nacheinander gefertigten Brezeln.
Vorrichtung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch ein Gärband zur Aufnahme der vom Taktband an dieses übergebenen Brezel.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 21 und 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Taktband mit einer Schwenkrichtung senkrecht zu seiner Förderrichtung um 180° über das Gärband zur Übergabe der Brezeln an dieses verschwenkbar ist.