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Die
Erfindung betrifft ein Reinigungssystem für eine Lebensmittel verarbeitende
Anlage, beispielsweise eine Abfüll-
oder Verpackungsanlage für Lebensmittel,
sowie ein zugehöriges
Reinigungsverfahren.
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Anlagen
in der Lebensmittelindustrie, sei es zur Verarbeitung von Lebensmitteln,
sei es zur Abfüllung
und Verpackung von Lebensmitteln müssen regelmäßig gereinigt bzw. desinfiziert
werden. Dazu ist es heutzutage üblich,
beispielsweise in Getränkeabfüllanlagen
so genannte „cleaning
in place”-Systeme zu
installieren, welche die Anlagen automatisch reinigen können. Dazu
ist es erforderlich, an allen zu reinigenden Anlagenteilen Sprühdüsen anzubringen, welche
Reinigungs- und Desinfektionsmittel, sei es in flüssiger Form
oder als Schaum oder Gel, auf die zu reinigenden Anlagenteile aufsprühen können. Diese über die
gesamte Anlage verteilten Düsen
erfordern eine umfangreiche Verrohrung. Bei Ausgestaltung der Anlagen
ist man bestrebt, diese aus hygienischen Gründen gleich derart zu konstruieren,
das möglichst wenig
Stellen gegeben sind, an welchen sich Verunreinigungen anlagern
können.
Diesem zuwider läuft die
umfangreiche Verrohrung, welche zu der Reinigungssystem selber erforderlich
ist.
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Im
Hinblick auf diese Problematik ist es Aufgabe der Erfindung, ein
verbessertes Reinigungssystem bzw. ein Reinigungsverfahren für Lebensmittel verarbeitende
Anlagen bereitzustellen, welche sich einfacher und mit geringerer
Beeinträchtigung
des hygienischen Maschinendesigns in die Anlage integrieren lassen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch ein Reinigungssystem mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen
sowie durch ein Reinigungsverfahren mit den im Anspruch 21 angegebenen
Merkmalen. Bevorzugte Ausführungsformen
ergeben sich aus den zugehörigen
Unteransprüchen,
der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Figuren.
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Die
erfindungswesentliche Idee liegt darin, zur Reinigung der Anlage
nicht mehr eine Vielzahl von fest installierten Düsen an allen
zu reinigenden Stellen vorzusehen, sondern stattdessen eine geringer
Anzahl von beweglichen Düsen
einzusetzen, welche gezielt an die zu reinigenden Stellen der Anlage
verfahren werden können.
Dazu ist es vorgesehen, eine Führungsbahn
anzuordnen, an welcher ein Roboterarm verfahrbar gelagert ist. Die
Führungsbahn
bildet somit eine Schiene, an der der Roboterarm entlang bewegt
werden kann. Der Roboterarm selber trägt an seinem freien beweglichen
Ende zumindest eine Düse
zum Ausbringen eines Reinigungsmittels. Dieses kann ein Reinigungs-
oder Desinfektionsmittel, sei es in flüssiger Form oder als Schaum,
Gel, Wasser oder Dampf, oder ein sonstiges zur Reinigung der Anlage
erforderliches Medium sein. Der Roboterarm selber ermöglicht eine
Beweglichkeit der Düse
relativ zu dem Anlenkungspunkt an der Führungsbahn, so dass der Roboter
der Bewegung der Düse
noch zusätzliche
Freiheitsgrade über die
Beweglichkeit entlang der Führungsbahn
hinaus ermöglicht.
Die Anzahl der Freiheitsgrade des Roboterarms und dessen genaue
geometrische Gestaltung sowie die genaue Anordnung der Führungsbahn ist
so gewählt,
das durch Verfahren und Bewegen des Roboterarms die zumindest eine
Düse an
alle Stellen in der Anlage, welche zu reinigen sind, bewegt werden
kann, um dort dann punktgenau das Reinigungsmittel auszubringen.
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Durch
diese erfindungsgemäße Ausgestaltung
wird die gesamte feste Verrohrung für ein Reinigungs- oder Desinfektionssystem
an der Anlage überflüssig. Dies
vereinfacht den Anlagenaufbau erheblich und verbes sert das hygienische
Design der Anlage, da durch das Reinigungssystem keine zusätzlichen
Stellen, an denen sich Verunreinigungen anlagern könnten, geschaffen
werden. Darüber
hinaus ermöglicht
das erfindungsgemäße System
eine sehr flexible Anlagenreinigung, da durch einfache Änderung
der Steuerung des Verfahr- und Bewegungssystems des Roboters der
Reinigungsprozess verändert
und unterschiedlichen Anforderungen angepasst werden kann. So können Sprühwinkel
der Düse
und ähnliches
leicht verändert
werden, um Reinigungsfunktionen optimal anpassen zu können, ohne
Umbaumaßnahmen
an der Anlage vornehmen zu müssen.
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Der
Roboterarm weist bevorzugt zumindest zwei und weiter bevorzugt sechs
Freiheitsgrade für die
Bewegung der Düse
auf. Es handelt sich dabei um Freiheitsgrade bezogen auf den Anlenkpunkt
an der Führungsbahn.
Die Beweglichkeit entlang der Führungsbahn
bildet dann einen zusätzlichen
Freiheitsgrad. Der Roboterarm kann als Knickarmroboter, ähnlich einem üblichen
Industrieroboter ausgebildet sein. Allerdings können auch andere Roboterarme
zum Einsatz kommen. Beispielsweise kann es sich auch um einen Pendelarm-
oder Zylinderkoordinatenroboter handeln. Auch ein Portalsystem wäre denkbar.
Die Zahl der erforderlichen Freiheitsgrade und das genaue Konstruktionsprinzip
hängt maßgeblich
vom Aufbau der zu reinigenden Anlage ab. Der Roboterarm und die
Führungsbahn
müssen
so angeordnet sein, dass alle zu reinigende Punkte angefahren werden
können.
Die Düse
ist vorzugsweise am freien äußeren Ende
des Roboters angeordnet, so dass sie eine größtmögliche Beweglichkeit aufweist.
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Zweckmäßigerweise
ist die Führungsbahn oberhalb
der zu reinigenden Anlage angebracht und der Roboter hängend an
der Führungsbahn
geführt. Dieser
Aufbau beeinträchtigt
die zu reinigende Anlage relativ wenig. Darüber hinaus wird die Zugängigkeit
der Anlage von allen Seiten durch das Reinigungssystem nicht eingeschränkt. Auch
können
die Führungsbahn
selber und der Roboterarm weniger verschmutzen. Allerdings wäre es grundsätzlich auch möglich, die
Vorführungsbahn
seitlich oder unterhalb der zu reinigenden Anlage anzuordnen und
den Roboter gegebenenfalls entsprechend stehend oder seitlich hängend an
der Führungsbahn
zu führen. Auch
ist es denkbar, dass die Führungsbahn
in ihrem Verlauf ihre relative vertikale Position zu der Anlage ändert, d.
h. in einigen Bereichen der Anlage seitlich oder unterhalb und in
anderen Anlagenbereichen oberhalb der Anlage geführt ist.
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Die
Führungsbahn
verläuft
bevorzugt zumindest entlang der Außenkontur der Anlage, insbesondere
entlang der gesamten Außenkontur
der Anlage, so dass der Roboterarm und die Düse von allen Seiten an die
Anlage heranbewegt werden können.
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Das
erfindungsgemäße System
ist nicht auf die Reinigung einer einzelnen Anlage beschränkt, vielmehr
ist es auch möglich,
die Führungsbahn
entlang mehrerer zu reinigenden Anlagen anzuordnen. Dies können miteinander
im Zusammenhang stehenden Anlagen, aber auch voneinander unabhängige Anlagen
sein, welche durch ein und denselben Reinigungsroboter gereinigt
werden. So ist es beispielsweise möglich, in einem Abfüllbetrieb
mit mehreren Abfüllstraßen, einen
einzigen Reinigungsroboter vorzusehen, welcher die Straßen abwechselnd
reinigt, während
die anderen Abfüllanlagen
im normalen Betrieb sind. Der Roboterarm wird dazu lediglich entlang
der Führungsbahn
zu der grade zu reinigenden Anlage verfahren. Das erfindungsgemäße Reinigungssystem
ist dabei nicht auf die Reinigung von Anlagen beschränkt, vielmehr
können
auch weitere Gegenstände
oder der Raum, in welchem sich das Reinigungssystem befindet, gereinigt
werden. Die Führungsbahn
muss lediglich entsprechend angeordnet werden, dass der Roboterarm
alle zu reinigenden Bereiche erreichen kann. Auf diese Weise können die
Investitionskosten verringert werden, da die Zahl der erforderlichen
Roboterarme reduziert wird. Dabei ist zu verstehen, dass das erfindungsgemäße System
nicht auf die Anordnung eines Roboterarmes beschränkt ist,
es ist auch denkbar in dem System mehrere Roboterarme vorzusehen,
um die Reinigung schneller durchführen zu können.
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In
komplexeren Systemen wird es erforderlich sein, die Führungsbahn
mit Abzweigungen zu versehen. So kann in der Führungsbahn zumindest eine Verzweigung
vorhanden sein, wobei am Abzweigpunkt eine Weiche oder ein Drehteller
zu Richtungsänderung
angeordnet ist. Bei dem Drehteller kann der Roboterarm auf der Stelle
gedreht werden. So können
sehr kleine Abbiegeradien erreicht werden. Auf dem Drehteller wird
ein Stück
der Führungsbahn
mit dem an dieser Stelle positionierten Roboterarm auf der Stelle
gedreht. Insgesamt kann die Führungsbahn
modular aufgebaut sein. Das heißt,
es können
Standardabschnitte mit Geraden oder Radien vorgesehen sein, welche
je nach Einsatzort entsprechend miteinander kombiniert werden können, um
eine für
die zugehörige
Anlage passende Führungsbahn
auszubilden. Alternativ können
auch individuelle Teilstücke
mit speziellen Formen oder Krümmungsradien
gefertigt werden. Der modulare Aufbau hat jedoch den Vorteil, dass
die Zahl der zu fertigenden Einzelteile für die Führungsbahn auf wenige Standardteile
reduziert werden kann.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist in dem System eine Reinigungsstation vorgesehen, zu welcher
die Führungsbahn
führt und an
welcher Reinigungsdüsen
zur Außenreinigung des
Roboterarmes angeordnet sind. Dies ermöglicht es, den Roboterarm entlang
der Führungsbahn
in die Reinigungsstation zu verfahren und dort mit den fest installierten
Reinigungsdüsen
mit geeigneten Reinigungs- und Desinfektionsmedien von außen zu reinigen.
Der Roboterarm selber ist vorzugsweise mit einem Schutzmantel bzw.
Schutzanzug, beispielsweise aus einer dichten Kunststofffolie versehen,
so dass zum einen eine Verunreinigung der mechanischen Teile des
Roboterarmes verhindert wird und zum anderen verhindert wird, dass
vom Roboterarm Verunreinigungen in die Anlage gelangen können. Ein
solcher Schutzanzug ist besonders günstig durch Absprühen zu reinigen.
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Die
Führungsbahn
ist vorzugsweise aus zumindest einem Rundprofil, weiter bevorzugt
aus zwei parallel zueinander verlaufenden Rundprofilen gebildet.
Derartige Rundprofile, beispielsweise aus rostfreiem Stahl, sind
als Standardteile wie Rohre oder Vollmaterial verfügbar. Darüber hinaus
lassen sie sich leicht in gewünschte
Radien biegen und weisen eine glatte gut zu reinigende Oberfläche auf,
an welcher sich Verunreinigungen nur schlecht anlagern können. Bevorzugt
ist die Schiene bzw. Führungsbahn
aus zwei parallel zueinander angeordneten Rundprofilen bzw. Rohren
gebildet. Eine solche Anordnung ermöglicht eine bessere Führung des
Roboterarmes, da ein Pendeln oder Drehen um die Längsachse
der Führungsbahn
verhindert werden kann. Die beiden Rundprofile sind vorzugsweise über Querstege
fest miteinander verbunden. Die Querstege sind weiter bevorzugt
in regelmäßigen Abständen zueinander
angeordnet, so dass sie gleichzeitig der Weg- bzw. Positionserfassung
beim Verfahren des Roboters entlang der Führungsbahn dienen können, da
durch ein geeignetes Erfassungssystem einfach die Zahl der passierten
Stege gezählt
werden kann, um so eine zurückgelegte
Wegstrecke und damit die Position des Roboterarmes zu ermitteln.
Zusätzlich oder
alternativ kann die Positionserfassung auch über andere Wegmess- bzw. Aufnahmesysteme
erfolgen, beispielsweise können
auch die Umdrehungen eines auf der Führungsbahn abrollenden Antriebs-
oder Führungsrades
zur Wegerfassung gezählt
werden.
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Weiter
bevorzugt ist im Inneren der Führungsbahn
eine Fluidleitung zur Zufuhr des Reinigungsmittels ausgebildet.
Dies ist besonders günstig dann
möglich,
wenn die Führungsbahn
zumindest ein rohrförmiges
Profil aufweist, da dieses Rohr dann in seinem Inneren gleichzeitig
das Reini gungsmedium führen
kann. Auf diese Weise wird die Zahl der Einzelteile und der Materialaufwand
reduziert.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
erfolgt die Reinigungsmittelzufuhr zu dem Roboterarm über eine
Schlauchleitung welche den Roboterarm mit einem zentralen Anschluss
für die
Zufuhr des Reinigungsmittels verbindet. So kann beispielsweise bei
einer ringförmigen
Kontur der Führungsbahn
der zentrale Anschluss im Wesentlichen in der Mitte der Bahn angeordnet
sein und der Schlauch erstreckt sich von dort in etwa radial zu dem
Roboterarm an der Führungsbahn.
Bei Bewegung des Roboterarmes dreht sich der Schlauch dann um den
zentralen Anschluss. In diesem ist vorzugsweise ein drehender Anschluss
bzw. Drehkupplung vorgesehen, so dass die Bewegung des Roboterarmes
entlang der Führungsbahn
durch diese Schlauchzufuhr nicht eingeschränkt wird. Auch die elektrische
Energieversorgung eines Antriebes an dem Roboterarm kann über ein
entsprechendes Kabel, welches sich ähnlich zu der Schlauchleitung
erstreckt, erfolgen. Auch Daten bzw. Steuerleitungen können so
verlegt sein. Daten- bzw. Steuersignale könnten jedoch auch drahtlos
per Funk übertragen werden.
Die elektrische Energieversorgung könnte darüber hinaus auch über Stromschienen
entlang der Führungsbahn
realisiert werden.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist an der Führungsbahn eine
Docking-Station angeordnet, welche Anschlusskupplungen für zumindest
eine Fluidleitung und vorzugsweise zumindest einen elektrischen
Anschluss aufweist, wobei der Roboterarm korrespondierende Anschlusskupplungen
aufweist, welche bei Erreichen der Docking-Station mit den Anschlusskupplungen der
Docking-Station
in Eingriff treten können.
Die korrespondieren Anschlusskupplungen des Roboterarmes sind vorzugsweise
an oder in der Basis des Roboterarmes, welche verfahrbar an der
Führungsbahn geführt ist,
angeordnet. Die Docking-Station und die korrespondierenden Anschlusskupp lungen
ermöglichen
es, wenn der Roboterarm die Position der Docking-Station an der Führungsbahn erreicht, dass der Roboterarm
mit seinen Anschlusskupplungen an die Anschlusskupplungen der Docking-Station
andocken kann, so dass dort eine Verbindung der Fluidleitung zwischen
der Docking-Station und dem Roboterarm und gegebenenfalls auch elektrische
Verbindungen hergestellt werden. Auf diese Weise kann die Zufuhr des
Reinigungsmittels durch die Fluidleitung von der Docking-Station in den Roboterarm
erfolgen. So kann auf die Zuführung
mittels einer Schlauchleitung zu einem zentralen Punkt verzichtet
werden. Stattdessen werden dann bevorzugt an allen Punkten der Führungsbahn,
an welchen Reinigungsaufgaben durch den Roboterarm durchzuführen sind,
entsprechende Docking-Stationen angeordnet, um die Zufuhr von Reinigungsmittel
zu dem Roboterarm an diesen Stellen zu gewährleisten. Der Roboterarm fährt dann
von Docking-Station zu Docking-Station, um dort dann jeweils anzudocken
und einen Reinigungsvorgang an einem speziellen Punkt bzw. Bereich
der Anlage durchzuführen.
Die Stromversorgung des Roboterarmes kann ebenfalls über die
Docking-Station oder, wie oben beschrieben, beispielsweise über Stromschienen
entlang der Führungsbahn
erfolgen. Wenn die Stromversorgung über die Docking-Station erfolgt,
kann es zweckmäßig sein,
den Roboterarm mit einem Energiespeicher, beispielsweise einem Akku
zu versehen, der es dem Roboterarm ermöglicht, durch eigenen Antrieb
von einer Docking-Station zur nächsten
zu verfahren. Der Signalübertragung für Sensor-
bzw. Steuersignalen erfolgt in diesem Fall vorzugsweise über Funk,
könnte
jedoch auch über elektrische
Kontakte an der Docking-Station realisiert werden.
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Auch
ist es möglich,
die Reinigungsmittelzufuhr und die elektrischen Anschlüsse des
Roboterarmes in einer Kombination einer zentralen Zuführung und
einer Art Docking-Station zu reduzieren. Wenn die Führungsbahn
so ausgestaltet ist, das mit einem Roboterarm mehrere Anlagen beispielsweise
in einer großen
Halle gereinigt werden können,
ist es denkbar, das im Bereich jeder Anlage eine Docking-Station
vorgesehen ist, an welcher der Roboter dann ankoppelt, wobei diese
Docking-Station
gemeinsam mit dem Roboter über
einen bestimmten Bereich der Führungsbahn
bewegbar ist, in welchem dann die Reinigungsmittelzufuhr und gegebenenfalls
die elektrische Energieversorgung über Schlauchleitungen bzw.
Kabel von einem zentralen Punkt aus erfolgen. Wenn der Roboter dann
zur nächsten
Anlage weiter fährt,
koppelt er von der Docking-Station ab, fährt zu der nächsten Anlage
und koppelt dort dann wieder an eine entsprechende Docking-Station
an. Auf diese Weise können
auch sehr große
Anlagen problemlos durch einen oder wenige Roboterarme in der vorangehend
beschriebenen Ausgestaltung gereinigt werden. Die einzelnen Anlagen
bzw. Anlagenteile müssen
nur über
entsprechende Führungsbahnen
miteinander verbunden sein, so dass der Roboterarm zwischen den
einzelnen Anlagen verfahren kann.
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Bevorzugt
weist der Roboterarm eine Verfahreinheit auf, welche an der Führungsbahn
geführt ist
und einem Antrieb zum Verfahren des Roboterarmes entlang der Führungsbahn
hat. Die Verfahreinheit bildet die Basis des Roboterarmes, welche
den Roboterarm an der Führungsbahn
hält. Die
Verfahreinheit weist vorzugsweise mehrere Führungs- bzw. Antriebsrollen
auf, wobei es ausreicht, eine Rolle anzutreiben. Bevorzugt rollt
die Antriebsrolle reibschlüssig
auf der Führungsbahn
ab. Es ist jedoch auch denkbar, eine Verzahlung vorzusehen, über welche
ein Antriebsritzel mit der Führungsbahn
formschlüssig
in Eingriff tritt. Vorzugsweise ist ein elektrischer Antriebsmotor
in der Verfahreinheit angeordnet, welcher eine oder mehrere Antriebsrollen
antreibt.
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Der
Roboterarm selber ist bevorzugt aus zwei Schenkeln gebildet, wobei
sich ein erster Schenkel ausgehend von der Führungsbahn erstreckt und der
zweite Schenkel an dem der Führungsbahn
abgewandten Ende des ersten Schenkels vorzugsweise schwenkbar angelenkt
ist. Der erste Schenkel erstreckt sich im Falle einer oben angeordneten
Führungsbahn
vorzugsweise senkrecht von der Führungsbahn
nach unten und der zweite Schenkel erstreck sich quer zu dieser
Richtung, wobei er vorzugsweise um 180° relativ zu der Längsachse
des ersten Schenkels verschwenkbar ist. Das heißt, der Schenkel kann senkrecht
nach oben klappen und über
eine Ausrichtung von 90° zu
dem ersten Schenkel bis in eine Lage, in welcher er im Wesentlichen nach
unten weist, verschwenkt werden. Es muss jedoch kein Verschwenkbereich
um wirklich 180° vorgesehen
sein, es ist auch ein kleinerer Verschwenkbereich denkbar, wobei
die Verschwenkbewegung vorzugsweise in einer Ebene erfolgt, welche
sich parallel zur Längsachse
des ersten Schenkels erstreckt.
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Der
erste Schenkel, welcher sich bevorzugt in vertikaler Richtung erstreckt,
ist weiter bevorzugt teleskopierbar ausgebildet, so dass der vertikale
Abstand der Düse
zu der Führungsbahn
durch Ein- und Ausfahren des senkrechten Schenkels verändert werden
kann. Auch der zweite Schenkel kann teleskopierbar ausgebildet sein.
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Weiter
bevorzugt ist zumindest einer der Schenkel um seine Achse drehbar.
Besonders bevorzugt sind beide Schenkel um ihre Achse drehbar.
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Der
zweite Schenkel trägt
an seinem freien, dem ersten Schenkel abgewandten Ende bevorzugt einen
Düsenstock
mit der Düse.
Dabei ist der Düsenstock
weiter bevorzugt drehbar angeordnet. Besonders bevorzugt erstreckt
sich der Düsenstock
am Ende des zweiten Schenkels senkrecht zu diesem und ist um seine
Längsachse
drehbar. Die eigentliche Düse
ist dabei vorzugsweise in einer Richtung parallel zu dem zweiten
Schenkel gerichtet, so dass die Abstrahlrichtung der Düse durch
Drehen des Düsenstocks
um 360° gedreht
werden kann.
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Die
Reinigungsmittelzufuhr im Roboterarm erfolgt entweder durch eine
außen
am Roboter verlegte Schlauchleitung, wobei diese dann vorzugsweise
innerhalb eines Schutzanzuges des Roboters, sofern dieser vorgesehen
ist, angeordnet wird. Alternativ ist es auch möglich die Reinigungsmittelzufuhr durch
das Innere des Roboterarmes verlaufen zu lassen. Auch Kombinationen
beider Systeme sind möglich.
So ist es besonders bevorzugt, das entlang des ersten teleskopierbaren
Schenkels die Reinigungsmittelzufuhr durch einen Spiralschlauch
erfolgt, wobei dieser Spiralschlauch dann in den zweiten Schenkel
mündet.
Diese Mündung
ist vorzugsweise in einem Abschnitt des zweiten Schenkels, welcher
dem ersten Schenkel zugewandt ist, angeordnet. Die weitere Reinigungsmittelzufuhr
zu der Düse
erfolgt dann durch das Innere des zweiten Schenkels, so dass dieser
insgesamt relativ dünn
und schlank ausgestaltet werden kann, so dass er auch in enge Freiräume in der
Anlage zu deren Reinigung eindringen kann.
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Besonders
bevorzugt erfolgt die Reinigungsmittelzufuhr im zweiten Schenkel
durch ein im Inneren des zweiten Schenkel gelegenen Rohr. Dieses Rohr
kann dann gleichzeitig dazu dienen, eine Drehbewegung auf den Düsenstock
zu übertragen.
So kann insgesamt eine sehr schlanke Ausgestaltung des zweiten Schenkels
durch zwei konzentrisch ineinander angeordnete Rohre erreicht werden.
Dabei kann sich das äußere Rohr
vorzugsweise um seine Längsachse
drehen, so dass die Düse
bzw. der Düsenstock
um die Längsachse
des zweiten Schenkels gedreht werden kann. In dem Fall, das der
Düsenstock
sich normal zu dieser Längsachse
erstreckt, ist darüber
hinaus durch Drehung des inneren Rohres über ein Kegelradgetriebe auch
eine Drehung des Düsenstockes
um seine sich quer zur Längsachse des
zweiten Schenkels erstreckende Längsachse möglich.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
weist der Roboterarm eine Werkzeugaufnahme auf, welche vorzugsweise
am freien Ende des Roboterarmes angeordnet ist und in welche ein
Düsenstock
mit der Düse
austauschbar aufgenommen ist. Dies ermöglicht einen einfachen Düsenwechsel, da
die Düse
aus der Werkzeugaufnahme entnommen und durch eine andere Düse ersetzt
werden kann. Ein solcher Wechsel des Düsenstockes kann bevorzugt automatisch
erfolgen. Dazu kann in dem Reinigungssystem eine Wechselstation
vorgesehen sein, an welcher die verschiedenen Düsenstöcke bereitgehalten werden und
welche zum Düsenwechsel von
dem Roboterarm angefahren wird, wobei der Roboterarm dann einen
Düsenstock
ablegt und einen anderen Düsenstock
aufnimmt. Die Werkzeugaufnahme ist dazu vorzugsweise mit einer automatischen
bzw. ferngesteuert betätigbaren
Kupplungsvorrichtung zum Ergreifen und Lösen der Düsenstöcke versehen.
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Weiter
bevorzugt weist der Roboterarm eine Werkzeugaufnahme auf, welche
zur Aufnahme von Bearbeitungs- und Handhabungswerkzeugen und/oder
Sensoren ausgebildet ist. Bevorzugt ist dies dieselbe Werkzeugaufnahme,
welche auch zur Aufnahme der unterschiedlichen Düsenstöcke dient. Dies ermöglicht es,
dass der Roboterarm auch andere Bearbeitungs- bzw. Handhabungsaufgaben
ausführen
kann, so dass eine universelle Verwendung des Roboterarmes in der
Anlage möglich
wird. So kann der Roboterarm in einer Verpackungsanlage beispielsweise
außerhalb
der Reinigungsvorgänge dazu
dienen, Produkte in eine Verpackung einzulegen. Auf diese Weise
werden Ruhezeiten des Roboterarmes, in denen dieser ungenutzt ist,
vermieden. Es ist jedoch zu verstehen, das entsprechende Handhabungs-
oder Bearbeitungseinrichtungen auch fest gleichzeitig zu einem Düsenstock
an dem Roboterarm angeordnet sein können, so dass ein Austausch der
einzelnen Werkzeuge bzw. Düsenstöcke nicht
erforderlich ist, sondern diese ständige mit dem Roboterarm mitgeführt werden.
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In
den Zeiten, in den der Roboter nicht zu Reinigungsaufgaben verwendet
wird, kann er, wie beschrieben zu Handhabungs- oder Bearbeitungsaufgaben
eingesetzt werden.
- – Darüber hinaus ist auch ein Einsatz
von Bio-Monitoring möglich.
Dazu trägt
der Roboterarm dann zumindest einen Sensor, welcher geeignet ist,
bestimmte Kontrollpunkte an der Anlage vorzugsweise optisch abzulesen.
Dieser Sensor kann fest an dem Roboterarm angebracht sein oder beispielsweise
auch als austauschbares Werkzeug ausgebildet sein, welches von dem
Roboterarm nur dann aufgenommen wird, wenn der Roboterarm für das Bio-Monitoring
eingesetzt wird.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Reinigungsverfahren zur Reinigung
einer Lebensmittel verarbeitenden Anlage. Bei dem Reinigungsverfahren
wird bevorzugt ein Reinigungssystem gemäß der vorangehenden Beschreibung
eingesetzt. Daher ist zu verstehen, dass Merkmale, welche oben anhand
des Reinigungssystems beschrieben worden sind, ebenfalls bei dem
nachfolgend beschriebenen Reinigungsverfahrens zur Anwendung kommen
können.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Reinigungsverfahren
wird eine Düse
zum Ausbringen eines Reinigungsmittels mittels eines an einer Führungsbahn verfahrbaren
Roboterarmes zu den zu reinigenden Punkten der Anlage bewegt. Dort
wird dann aus der Düse
das Reinigungsmittel auf die Anlage ausgebracht. Dies ermöglicht es,
durch Verfahren und entsprechende Platzierung der Düse Anlagenteile punktgenau
zu reinigen. Das heißt,
es muss nicht mehr die Anlage großflächig mit Reinigungsmittel eingesprüht werden,
sondern es können
gezielt die verschmutzungsanfälligen
Bereiche gereinigt werden. Auch können einzelne Bereiche unterschiedlich intensiv
oder auch in unterschiedlichen Zeitintervallen gereinigt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren
ermöglicht
hier eine sehr flexible Ausführung
des Reinigungsverfahrens. So kann die Menge des erforderlichen Reinigungsmittels
reduziert werden. Darüber
hinaus ist keine aufwändige
Installation eines Reinigungssystems innerhalb der Anlage erforderlich.
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Ferner
ist es bevorzugt vorgesehen, dass der Roboterarm entlang der Führungsbahn
in eine Reinigungsstation verfahren wird, in welcher durch feststehende
Reinigungsdüsen
von außen
gereinigt wird. Dies erfolgt vorzugsweise nach den von dem Roboterarm
durchgeführten
Reinigungsaufgaben, so dass anschließend der Roboter selber gereinigt
wird und dann sauber für
den nächsten
Einsatz zur Verfügung
steht. Es ist jedoch auch denkbar, den Roboterarm direkt vor einem
Reinigungsvorgang zu reinigen, um zu verhindern, dass bei der Reinigung
die Anlage durch den Roboter selbst kontaminiert wird.
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Besonders
bevorzugt ist es, dass der Roboterarm in den Zeiten in denen er
keine Reinigungsaufgaben ausführt,
für Handhabungs-,
Bearbeitungs- oder Überwachungsaufgaben
oder sonstige Aufgaben in der Anlage eingesetzt wird. So wird eine
universelle Nutzung des Roboterarmes erreicht, welche Stillstandzeiten
vermeidet. Beispielsweise könnte
der Roboterarm eingesetzt werden, um in einer Verpackungsanlage
Waren bzw. Produkte in Verpackungen einzulegen. Ferner könnten befüllte Behältnisse von
einem Förderband
abgenommen und auf Paletten abgesetzt werden und ähnliches.
Darüber
hinaus könnte
der Roboterarm auch Überwachungs-
und Kontrollaufgaben aufnehmen, beispielsweise über geeignete an dem Roboterarm
angebrachte Sensoren ein Bio-Monitoring innerhalb der Anlage durchführen, indem
im Betrieb einzelne Punkte angefahren werden und dort angebrachte
Bio-Indikatoren
von einem an dem Roboterarm angebrachten Sensor, beispielsweise
einer Kamera gescannt bzw. ausgelesen werden.
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Das
Reinigungssystem gemäß der vorangehenden
Beschreibung weist vorzugsweise eine Steuereinrichtung auf, welche
den gesamten Reini gungsvorgang steuert. Diese Steuereinrichtung
kann mit der üblichen
Anlagen- bzw. Maschinensteuerung der zu reinigenden Anlagen verknüpft sein,
so dass die Reinigungsvorgänge
automatisch zu bestimmten Zeitpunkten durchgeführt werden können. Darüber hinaus
kann die Maschinensteuerung dann auch zu den Zeiten, in welchen
der Roboterarm nicht zur Reinigung eingesetzt wird, diesen ansteuern,
um die genannten anderen Aufgaben durchzuführen.
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Besonders
bevorzugt wird das erfindungsgemäße Reinigungssystem
und Reinigungsverfahren in einer Anlage zur Verarbeitung von Lebensmitteln bzw.
in einer Anlage zum Verpacken oder Abfüllen von Lebensmitteln, beispielsweise
in einer Flaschenabfüllanlage
eingesetzt. Anlagen mit einem solchen Reinigungssystem ist ebenfalls
Gegenstand der Erfindung.
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Nachfolgend
wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figuren
beschrieben. In diesen zeigt:
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1 eine
schematische perspektivische Gesamtansicht einer Abfüllanlage
mit dem erfindungsgemäßen Reinigungssystem,
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2 eine
Seitenansicht der Anlage gemäß 1,
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3 eine
perspektivische Ansicht des Roboterarms;
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4.
eine Schnittansicht des hinteren, einem ersten Schenkel zugewandten
Endes eines zweiten Schenkels des Roboterarms, und
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5.
eine Schnittansicht des vorderen freien Endes des zweiten Schenkels.
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1 zeigt
schematis ch die Gesamtansicht einer Lebensmittel verarbeitenden
Anlage in Form eines Abfüllers 2,
an welchem das erfindungs gemäße Reinigungssystem
angebracht ist. Das erfindungsgemäße Reinigungssystem weist eine
Führungsbahn 4 auf,
welche oberhalb des Abfüllers 2 angeordnet
und diesen an seiner Außenkontur
umfährt.
So bildet die Führungsbahn 4 in
etwa ein Oval, wobei zusätzlich
in der Mitte eine Mittelsteg 6 und an einer Seite ein tangentialer
Abzweig 8 vorgesehen sind. Der Mitteilsteg ist mit dem
umgebenden Oval über
einen Drehteller 10 verbunden. Der tangentiale Abzweig 8 ist
mit dem Oval über
eine Weiche 12 verbunden. Die Führungsbahn 4 selber
ist aus zwei übereinander
angeordneten, sich parallel zueinander erstreckenden Rohren 14 gebildet.
Auf dieser Führungsbahn 4 ist
ein Roboterarm 16 verfahrbar. Dazu ist der Roboterarm 16 mit seiner
Basis 18, welche eine Verfahreinheit bildet, auf der Führungsbahn 4 gelagert.
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An
der Basis des Roboterarms 16 sind Führungsrollen 20 sowie
eine Antriebsrolle 22 angeordnet. Die Antriebsrolle 22 ist über einen
Elektromotor 24 angetrieben. Die Rollen 20 und 22 liegen
offen an einer Seite der Basis 18 und umgreifen die Oberseite und
die Unterseite des Paars von Führungsrohren 14 der
Führungsbahn 4.
Die seitliche offene Anordnung hat den Vorteil, dass die Rollen 20, 22 leicht
zu reinigen sind.
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Ausgehend
von der Basis 18 erstreckt sich ein erster Schenkel 26 des
Roboterarmes senkrecht nach unten. Der erste Schenkel 26 ist
im hier gezeigten Beispiel dreifach teleskopierbar ausgebildet.
Das Ausfahren des Teleskops erfolgt durch die Gewichtskraft. Das
Einfahren durch ein im Inneren des Schenkels 26 angeordnetes
Zugseil, welches durch einen Elektromotor in der Basis 18 aufgerollt
werden kann.
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An
dem der Basis 18 abgewandten Längsende des ersten Schenkels 26 ist
an diesem ein zweiter Schenkel 28 angebracht. Der zweite
Schenkel 28 ist über
einen Schwenkantrieb 30 in Richtung des Pfeils A verschwenkbar,
d. h. er verschwenkt um eine Schwenkachse, welche sich normal zu
der Längsachse
X des ersten Schenkels 28 erstreckt, wo bei die Längsachse
X sowie die Längsachse
Y des zweiten Schenkels 28 in einer Ebene verlaufen. In
der Nähe des
Schwenkantriebes 30 ist darüber hinaus ein Drehantrieb 32 vorgesehen, über welchen
der zweite Schenkel 28 um seine Längsachse Y drehbar ist. Auch
der Schenkel 26 ist um seine Längsachse X über einen in der Basis 18 angeordneten
Drehantrieb drehbar.
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Der
zweite Schenkel 28 trägt
an seinem freien Ende eine Werkzeugaufnahme 34, in welcher
ein Düsenstock 36 aufgenommen
ist. Dabei erstreckt sich der Düsenstock 36 in
einer Richtung rechtwinklig zur Längsachse Y des zweiten Schenkels 28.
Der Düsenstock 36 ist über einen
weiteren Drehantrieb 32 um seine eigene Achse drehbar.
Hierzu ist im Inneren des zweiten Schenkels 28 ein drehbares
Rohr 37 angeordnet, welches an seinem vorderen Ende über ein
Kegelradgetriebe 39 den Düsenstock 36 drehbar
antreibt. An seinem hinteren, dem ersten Schenkel 26 zugewandten
Ende nahe des Schwenkantriebes 30 ist der Drehantrieb 32 für dieses
innere Rohr 37 angeordnet, welcher das Rohr 37 über eine Zahnradpaarung 35 drehend
antreibt. Dieses innere Rohr 37 dient gleichzeitig der
Reinigungsmittelzufuhr zu der Düse
in dem Düsenstock 36.
Das Reinigungsmittel wird hierzu am hinteren, d. h. dem ersten Schenkel 26 zugewandten
Ende in den zweiten Schenkel 28 bzw. das innere Rohr 37 eingespeist. Entlang
dem ersten Schenkel 26 erfolgt die Reinigungsmittelzufuhr über einen
hier nicht gezeigten Spiralschlauch. Alternativ wäre es auch
denkbar, die Reinigungsmittel in das Innere des ersten Schenkel 26 zu
verlegen.
-
Der
ganze Roboterarm 16 wird von einem Schutzmantel umhüllt, welcher
hier jedoch nicht gezeigt ist. Dieser Schutzmantel aus Kunststofffolie oder
Gewebe schützt
den Roboterarm vor Verunreinigungen und stellt sicher, dass der
Roboterarm 16 in einem hygienisch einwandfreien Zustand
gehalten werden kann.
-
Zur
Reinigung der Anlage 2 wird der Roboterarm 16 entlang
der Führungsbahn 4 so
verfahren, das er durch Ausfahren des Teleskops des ersten Schenkels 26 und
Bewegen des zweiten Schenkels 28 um die verschiedenen Achsen
die Düse
des Düsenstockes 36 in
solche Positionen relativ der Abfüllanlage 2 bringen
kann, dass die erforderlichen Bereiche bzw. Stellen der Anlage 2,
welche der Reinigung bedürfen,
zielgenau gereinigt werden können,
indem sie mit Reinigungs- oder Desinfektionsmittel eingesprüht werden.
So kann der Roboterarm 16 entlang der Führungsbahn 4 nacheinander
die zu reinigenden Stellen der Anlage 2 anfahren. Die Zufuhr
von Energie- und Reinigungsmittel zu dem Roboterarm 16 erfolgt
dabei über
Kabel bzw. Leitungen von einem zentralen Punkt im inneren von der
Führungsbahn 4 aufgespannten
Ovals. Diese Leitungen sind in den Figuren nicht gezeigt. Auch eine
Datenkommunikation zu dem Roboterarm 16 kann über entsprechende
Leitungen, jedoch auch drahtlos erfolgen.
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Um
den Mittelsteg befahren zu können,
wird der Roboterarm 16 auf den Drehteller 10 gefahren. Dieser
wird dann um 90° gedreht,
wobei ein Teil der Führungsbahn 4,
auf dem sich in diesem Moment der Roboterarm 16 befindet,
ebenfalls um 90° gedreht wird,
so dass er sich in Richtung des Mittelsteges erstreckt und der Roboterarm
dann auf diesen auffahren kann.
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Der
Abzweig 8 führt
zu einer hier nicht gezeigten Wartungs- und Reinigungsstation für den Roboterarm 16.
Hierhin kann der Roboterarm 16 bewegt werden, um ihn zu
reinigen. An der Reinigungsstation können fest installierte Reinigungsdüsen angeordnet sein,
welche den Roboterarm 16 abspritzen bzw. abspülen. Darüber hinaus
kann z. B. dort auch eine Werkzeugwechselstation vorgesehen sein,
an welcher der Roboterarm 16 selbsttätig den Düsenstock 36 gegen
einen anderen Düsenstock 36,
Handhabungs- oder Bearbeitungswerkzeuge oder Sensoren austauschen
kann, mit welchen weitere Bearbeitungsaufgaben durchgeführt werden
können.
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Anstatt
die Reinigungsmittelzufuhr über
eine zentrale Schlauchleitung zu dem Roboterarm 16 zu bewerkstelligen,
können
entlang der Führungsbahn auch
mehrere Docking-Stationen 38, von den in der Figur nur
eine gezeigt ist, angeordnet werden. Diese Docking-Stationen 38 weisen
Anschlusskupplungen für
eine Fluidleitung und gegebenenfalls elektrische Anschlüsse auf.
Die Basis 18 des Roboterarmes ist dann mit entsprechend
passenden Kupplungen, welche hier nicht gezeigt sind, versehen,
welche mit der Docking-Station 38 in Eingriff treten können, wenn sich
der Roboterarm 16 entlang der Führungsbahn 4 an der
Position einer Docking-Station 38 befindet. Dann kann an
dieser Stelle über
die Docking-Station 38 eine Fluidverbindung zu dem Roboterarm 16 hergestellt
werden, durch welche das Reinigungsmittel zugeführt werden kann. Diese Docking-Stationen 38 werden
an all den Punkten entlang der Führungsbahn 4 angeordnet,
an welchen der Roboterarm 16 anhalten muss, um Reinigungsaufgaben
auszuführen.
Auch die elektrische Energieversorgung kann über die Docking-Station 38 erfolgen.
Um ein Verfahren des Roboterarms 16 von Docking-Station 38 zu Docking-Station 38 zu
ermöglichen,
kann in der Basis ein Akku vorgesehen sein, um den elektrischen
Antrieb während
des Verfahrens mit Energie zu versorgen. An der Docking-Station
kann der Akku dann wieder geladen werden.
-
Zusätzlich zu
dem Düsenstock 36 können an dem
Roboterarm 16 auch noch Sensoren angeordnet werden. Alternativ
können
diese Sensoren austauschbar zu dem Düsenstock 36 vorgesehen
sein, so dass durch einen Werkzeugwechsel der Düsenstock 36 durch
einen Sensor ersetzt werden kann. Der Sensor kann z. B. dazu verwendet
werden, mit Hilfe des Roboterarms 16 bestimmte Stellen
bzw. Punkte in der Abfüllanlage 2 anzufahren
und dort ein Bio-Monitoring durch Ablesen bzw. Einscan nen von Indikatorelementen
vorzunehmen. Auf diese Weise kann der Roboterarm auch dann, wenn
er nicht zu Reinigungszwecken eingesetzt wird, genutzt werden. Es
kann ohne zusätzliche
Einrichtungen ein automatisches Bio-Monitoring bereitgestellt werden.
-
- 2
- Abfüllanlage
- 4
- Führungsbahn
- 6
- Mittelsteg
- 8
- Abzweig
- 10
- Drehteller
- 12
- Weiche
- 14
- Rohre
- 16
- Roboterarm
- 18
- Basis
- 20
- Führungsrollen
- 22
- Antriebsrolle
- 24
- Elektromotor
- 26
- 1.
Schenkel
- 28
- 2.
Schenkel
- 30
- Schwenkantrieb
- 32
- Drehantrieb
- 34
- Werkzeugaufnahme
- 35
- Zahnradpaarung
- 36
- Düsenstock
- 37
- inneres
Rohr
- 38
- Docking-Station
- 39
- Kegelradgetriebe
- A
- Schwenkrichtung
- X
- Längsachse
des ersten Schenkels 26
- Y
- Längsachse
des zweiten Schenkels 28