DE102009040138A1

DE102009040138A1 - Wasch- und Reinigungssystem für Behälterbehandlungsmaschinen

Info

Publication number: DE102009040138A1
Application number: DE102009040138A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dr. Evers
Original assignee: KHS GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2009-09-05
Filing date: 2009-09-05
Publication date: 2011-03-10
Also published as: EP2473292B1; US20120067375A1; US8691020B2; EP2473292A1; WO2011026590A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Behälterbehandlungsvorrichtung, insbesondere Füller, Verschließer oder Rinser, für Behälter, wie bspw. Flaschen, Dosen, Fässer, KEG etc. umfassend eine Behälterzuführung, eine Behälterausleitung, mindestens eine Zuleitung für mindestens ein Produkt, und eine Reinigungsvorrichtung (3) zur Reinigung der äußeren Oberflächen mittels eines Reinigungsfluids (13), dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (3) einen Roboter (4) und eine Laufbahn (5) umfasst, wobei die Laufbahn (5) mindestens in einem Winkelbereich um deren Rotationsachse herum verläuft, wobei der Roboter (4) auf oder an dieser Laufbahn (5) angeordnet und mittels eines Linearantriebes (8) antreibbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen von Behälterbehandlungsmaschinen bzw. vorrichtungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren hierzu gemäß dem Anspruch 14.
Maschinen zum Behandeln von Behältern, wie Flaschen, Dosen oder Fässern, insb. KEG's sind bekannt. In der Regel dient eine Maschine einem Behandlungsschritt. Insbesondere beim Rinsen, Füllen und Verschließen von Behältern, werden Maschinen- und Behälteroberflächen durch überlaufendes oder verspritzendes Füllgut von außen verunreinigt. Eine Verschmutzungsquelle stellt auch der umgebende Raum dar, so dass an den feuchten Maschinen- und Behälteroberflächen Staub, Partikel, etc. haften bleiben.
Um diese Verschmutzungen zu entfernen, werden Düsensysteme vorgesehen, die schwallartig diese Verunreinigungen abspülen. Die US 7,143,793 B2 zeigt ein solches System, bei welchem vor der rotierenden Füllmaschine ein feststehender Düsenstock angeordnet ist, der radial in Richtung der Füllerachse gerichtete Düsen und einen Düsenarm aufweist, der zwischen Füllventil und Behälteraufnahme hineinragt und dessen Düsen vertikal nach oben ausgerichtet sind.
Die EP 0 374 586 B1 zeigt eine Reinigungseinheit für einen Linearfüller, bei welcher ein Reinigungsschlitten, der mit mehreren Düsen ausgestattet ist, an einer Schiene horizontal verfahrbar im Innenraum des Füllers hin und her verfahrbar ist.
Diese im Prinzip geeigneten Vorrichtungen haben den Nachteil, dass ein hoher Wasser und Reinigungsmittelvolumen erforderlich ist, um einen ausreichend großen Fluidschwall sicherzustellen, der alle zu reinigenden Flächen erreicht.
Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, einer Vorrichtung und ein Verfahren bereit zu stellen, dass den Verbrauch von Wasser und Reinigungsmitteln minimiert.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Behandlungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Der verfahrenstechnische Teil zur Lösung der Aufgabe gelingt mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruch 14. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Untersprüchen ausgeführt.
Der Kern der Behälterbehandlungsvorrichtung besteht in einer ganz oder teilweise umlaufenden Laufbahn, einer Antriebs- und Trägerschiene, an der ein Roboter oder Roboterarm verfahrbar ist. Als Antrieb für den Roboter oder Roboterarm ist ein Linearantrieb vorgesehen, der idealerweise als ein linearer Direktantrieb ausgebildet ist. Als derartige elektromagnetische lineare Direktantriebe sind Torquemotoren, tubularer Linearmotor oder polysolenoider Linearmotor bekannt und einsetzbar. Dabei sollte die Laufbahn mindestens in einem Winkelbereich von 120° oder mehr um die Behandlungsvorrichtung herum vorgesehen werden, um alle äußeren Oberflächen einer Behälterbehandlungsvorrichtung optimal erreichen zu können.
Mit dieser Reinigungsvorrichtung, die im Wesentlichen aus dem Roboter oder Roboterarm und die Antriebs- und Trägerschiene sowie den Versorgungsleitungen besteht, kann sehr schnell jede Position an einer Behälterbehandlungsmaschine bzw. -vorrichtung angefahren werden und absolut zielgenau und mit minimalem Verbrauch von Wasser und Reinigungsmittel abgeschwallt werden. Der Roboter oder Roboterarm weist mindestens zwei, idealerweise sechs Achsen auf und ist mit mindestens einen Armsegment teleskopartig in der Höhe verfahrbar.
Dieses Reinigungssystem ist aufgrund der hohen Fahrgeschwindigkeiten in der Lage, auch kurzzeitige Betriebsunterbrechungen zu nutzen, um Teile oder Einzelkomponenten der Behälterbehandlungsanlage bzw. -vorrichtung zu reinigen. Insbesondere ist es mit der Reinigungsvorrichtung möglich, nach dem Austausch von Ersatzteilen kleinräumige Reinigungen vorzunehmen, was wiederum energetisch und wirtschaftlich vorteilhaft ist.
Besonders vorteilhaft ist der elektromagnetische Antrieb, der besonders schnell sowie geräusch- und erschütterungsarm ist und höchste Positioniergenauigkeit ermöglicht.
Bei den Systemkomponenten für den Linearantrieb sind neben Motor und Magnetbahn ein Servoregler und ein hochauflösender Linearmaßstab inklusive Lesekopf erforderlich. Hiermit kann gegenüber üblichen, radgetriebenen Schienensystem eine erhebliche Minimierung der Positionierzeiten erreicht werden.
Die Laufbahn kann als Schiene oder Schiensystem ausgeführt sein. Möglich ist, dass die Laufbahn mindestens eine Trag- oder Lastschiene umfasst, wobei eine die Magnete aufnehmende Antriebsschiene separat oder in der Last- oder Tragschiene integriert sein kann. Bevorzugt ist die Laufbahn oberhalb der Behälterbehandlungsvorrichtung angeordnet. Zweckmäßig ist, wenn die Laufbahn für den Roboter bzw. Roboterarm an der die Behälterbehandlungsvorrichtung umschließende oder angrenzende Schutzeinhausung befestigt ist. Vorteilhaft ist, wenn in der Laufbahn mindestens eine Weiche vorgesehen ist, um von einer ersten Teilstrecke, die beispielsweise einer ersten Behälterbehandlungsvorrichtung zugeordnet ist, auf eine zweite Teilstrecke zu wechseln, welche beispielsweise einer zweiten Behälterbehandlungsvorrichtung zugeordnet ist.
In einer verbesserten Version ist die Laufbahn selbst als fluidführendes Element ausgebildet, indem Teile der Laufbahn, zum Beispiel eine Schiene entlang des Laufweges, als Vierkanthohlkörper ausgebildet sind. Idealerweise ist in bzw. an dem Hohlkörper mindestens eine Ventilkupplung vorgesehen, an welcher der Roboter oder Roboterarm sich eigenständig fluidisch verbinden kann. Somit wir der Roboter oder Roboterarm unabhängig von einer zentralen Fluidversorgung. Wenn die Verbindung des Roboters oder Roboterarms zur Ventilkupplung über ein Schlaustück erfolgt, kann der Roboter in einem kleineren Teilabschnitt der Laufbahn weiterhin verfahren werden.
Die Fluidversorgung über eine in der Laufbahn integrierte Rohrleitung (Hohlkörper) hat den Vorteil, dass der Roboter oder Roboterarm im Gewicht reduziert wird, da weder ein langer Versorgungsschlauch noch ein Fluidreservoire vorgesehen und bewegt werden muss.
In einer Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der Roboter oder Roboterarm einen kombinierten Sprüh- und Saugkopf ergreifen und agitieren kann, um die Laufbahn selbst zu reinigen. Hierfür ist es vorteilhaft, wenn die Laufbahn und insbesondere die Magnete direkt wieder getrocknet werden, nachdem sie mit einem leitenden Fluid benetzt wurden. Bei diesem Reinigungskopf sind zwei Abschnitte vorgesehen, die durch ein Trennelement, zum Beispiel eine Dicht- oder Wischlippe voneinander getrennt sind. In dem ersten Segment des Sprüh- und Saugkopfes wird das Fluid zur Abschwallung aufgeben, in dem andern Element wird die anhaftenden Restflüssigkeit angesaugt und abgeleitet. Diesen kombinierten Sprüh- und Saugkopf sowie alle sonstigen Sprüh- und/oder Reinigungsköpfe, kann der Roboter- oder Roboterarm gemäß den jeweiligen Steuersignale selbsttätig von einer oder mehren am Laufweg vorgesehenen Bereitstellungsstation entnehmen. Wenn dieser oder ein vergleichbarer Saugkopf vorgesehen wird, ist es vorteilhaft, wenn mindestens ein Teil- oder Streckenabschnitt der Laufbahn als Hohlkörper ausgebildet ist, welcher als Saugleitung dient und mit einem zentralen oder dezentralen Kompressor verbunden ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen:
1 eine Prinzipdarstellung einer Wasch- und Reinigungssystems, und
2 Laufbahn und Roboter oder Roboterarm als Einzelheit.
In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile in der Regel mit demselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese auch nur einmal beschrieben werden.
1 zeigt eine Behälterbehandlungsvorrichtung 1, insbesondere Füller, Verschließer oder Rinser, für Behälter, wie bspw. Flaschen, Dosen, Fässer, KEG etc.. Die Behälter sind in 1 prinzipiell dargestellt. Die Behälterbehandlungsvorrichtung 1 weist eine Behälterzuführung, eine Behälterausleitung, mindestens eine Zuleitung für mindestens ein Produkt, und eine Reinigungsvorrichtung 3 zur Reinigung der äußeren Oberflächen mittels eines Reinigungsfluids auf.
Die Reinigungsvorrichtung 3 weist einen Roboter 4 und eine Laufbahn 5 auf, wobei die Laufbahn 5 mindestens in einem Winkelbereich um deren Rotationsachse herum verläuft. Der Roboter 4 ist auf oder an dieser Laufbahn 5 angeordnet und mittels eines Linearantriebes antreibbar, und entlang dieser verfahrbar (Doppelpfeil A).
Der 1 ist weiter eine Versorgungsvorrichtung 7 (z. B. Strom, Reinigungsfluid etc.) entnehmbar, welche mit der Laufbahn 5 in Verbindung steht.
Wesentlich ist demnach, dass die Behälterbehandlungsvorrichtung 1 eine ganz oder teilweise umlaufende Laufbahn 5, bzw. eine Antriebs- und Trägerschiene 6, an der der Roboter 4 oder ein Roboterarm verfahrbar ist, aufweist. Beispielhaft bildet die Antriebs- oder Trägerschiene 6 die Laufbahn 5. Als Antrieb für den Roboter 4 oder Roboterarm ist ein Linearantrieb 8 (2) vorgesehen, der idealerweise als ein linearer Direktantrieb ausgebildet ist.
Die Laufbahn 5 ist bevorzugt mindestens in einem Winkelbereich von 120° oder mehr um die Behandlungsvorrichtung herum vorgesehen, um alle äußeren Oberflächen der Behälterbehandlungsvorrichtung 1 optimal erreichen zu können. In 1 ist die Laufbahn 5 beispielhaft um etwa drei viertel des Umfangs der Behälterbehandlungsvorrichtung 1 herum angeordnet.
Einzelheiten der Antriebs- oder Trägerschiene mit dem daran verfahrbar angeordnetem Roboter 4 sind aus 2 ersichtlich.
Die Antriebs- oder Trägerschiene 6 wird im Folgenden der Einfachheit halber als Antriebsschiene 6 bezeichnet. Die Antriebsschiene 6 ist im dargestellten Schnitt gesehen quasi umgekehrt L-Förmig mit einem in der Zeichnungsebene senkrechten Hochsteg 9 und einem sich in der Zeichnungsebene nach links erstreckenden Quersteg 10 ausgeführt.
Die Antriebsschiene 6 weist Führungsnuten 11 und 12 auf. Die Führungsnut 11 ist in dem Quersteg 10 eingebracht, wobei die Führungsnut 12 in dem Hochsteg 9, unterhalb, beispielhaft direkt unterhalb es Quersteges 10 angeordnet ist.
In dem Quersteg 10 ist kopfseitig der Linearantrieb 8 in der beispielhaften Ausgestaltung als elektromagnetischer Direktantrieb angeordnet.
Der Hochsteg 9 ist abschnittsweise als Hohlkörper, beispielhaft als Vierkanthohlkörper ausgeführt, in welchem Reinigungsmittel 13 aufgenommen ist, so dass die Trägeschiene 6 vorteilhaft selbst fluidführend ausgeführt ist.
Der Hochsteg 9 weist an einem in der Zeichnungsebene unteren Boden 14 eine Ventilkupplung 15 auf, worauf weiter unten näher eingegangen wird.
Der Roboter 4 weist einen zur Trägerschiene 6 korrespondierend ausgeführten Führungsbereich 16 auf, welcher die Trägerschiene 6 umfasst, und welcher mit Führungsstegen 17 und 18 in die Führungsnuten 11 und 12 eingreift. Der Führungssteg 17 greift in die Führungsnut 11 ein, wobei der Führungssteg 18 in die Führungsnut 12 eingreift. So ist der Roboter 4 an der Antriebsschiene 6 entlang verfahrbar gelagert. An dem Führungsbereich 16 schließt sich ein Reinigungskopf 19 mit einem Reinigungsarm 20 an.
Der Reinigungsarm 20 ist teleskopartig in der Höhe verfahrbar, was mittels des Doppelpfeils 21 dargestellt ist. Des Weiteren sind noch Bewegungsmöglichkeiten verschiedener Armsegmente mittels der Doppelfeile 22 und 23 dargestellt. An dem Reinigungsarm 20 ist ein Sprühkopf 24 angeordnet.
An dem Reinigungskopf 19 ist eine Ventilkupplung 25 angeordnet, welche mit einem Schlauchstück 26 oder dergleichen geeigneten Verbindungsmitteln mit der Ventilkupplung 15 des Hochsteges 9 in Verbindung steht. Weitere fluidleitende Verbindungselemente 27 führen bevorzugt von der Ventilkupplung 25 durch den Reinigungskopf 19 und innerhalb des Reinigungsarms 20 zum Sprühkopf 24. In der Zeichnungsebene oberhalb der Ventilkupplung 25 ist ein Steuerelement 28, zum Beispiel als Rückschlagventil angeordnet.
Strichpunktiert ist eine zentrale Fluidversorgung 29 dargestellt, auf welche aber auch wegen der vorteilhaften Ausgestaltung der Antriebsschiene 6 als fluidführende Antriebsschiene 6 verzichtet werden kann. Mit geeigneten Mitteln ist der Hohlkörper mit der Versorgungsvorrichtung 7 verbunden, so dass das Fluidreservoire in dem Hochsteg 9 mit Reinigungsmittel versorgt werden kann. Mittels des zumindest abschnittweise als Hohlkörper ausgeführten Hochsteges 9 ist der Roboter 4 quasi unabhängig von einer zentralen Fluidversorgung, so dass der Roboter 4 in seinem Gewicht reduziert ist, da das benötigte Reinigungsmittel in der Trägerschiene 6 selbst aufgenommen ist. Mittels des Schlauchstücks 26 ist der Roboter 4 in einem Teilstück, entsprechend der effektiven Länge des Schlauchstücks 26 relativ zur Trägerschiene 6 verfahrbar. Das Schlauchstück 26 kann auch in gewisser Hinsicht elastisch, also dehnbar sein, so dass ein Zerstören des Schlauchstücks 26 vermeidbar ist, wenn der Roboter 4 eine längere Wegstrecke als die effektive Länge des Schlauchstücks 26 verfahren wird.
Der Roboter 4 bzw. sein Reinigungsarm 20 kann so ausgeführt sein, dass dieser das Schlauchstück 26 geeignet greift und automatisch an der Ventilkupplung 15 ansetzt oder von dieser trennt. So kann der Roboter 4 bei Erreichen des maximalen Verfahrweges, welcher durch die effektive Länge des Schlauchstücks 26 begrenzt ist, die Verbindung zur Ventilkupplung 15 trennen und an einer anderen Ventilkupplung 15 ansetzen.
Mit der vorteilhaft ausgeführten Reinigungsvorrichtung 3 kann jeder Punkt der Behälterbehandlungsvorrichtung 1 mit Reinigungsmittel abgeschwallt werden. Natürlich können auch die Behälter 2 mit der Reinigungsvorrichtung 3 abgeschwallt werden.
Bezugszeichenliste

1: Behälterbehandlungsvorrichtung 2
3: Reinigungsvorrichtung
4: Roboter/Roboterarm
5: Laufbahn
6: Antriebs- oder Trägerschiene
7: Versorgungsvorrichtung
8: Linearantrieb
9: Hochsteg von 6
10: Quersteg von 6
11: Führungsnut in 6 bzw. 10
12: Führungsnut in 6 bzw. 9
13: Reinigungsmittel in 6 bzw. 9
14: Boden
15: Ventilkupplung an 9
16: Führungsbereich
17: Führungssteg an 16
18: Führungssteg an 16
19: Reinigungskopf
20: Reinigungsarm
21: Bewegungspfeil
22: Bewegungspfeil
23: Bewegungspfeil
24: Sprühkopf
25: Ventilkupplung
26: Schlauchstück
27: Verbindungselemente
28: Steuerelement
29: zentrale Fluidversorgung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7143793 B2 [0003]
EP 0374586 B1 [0004]

Claims

Behälterbehandlungsvorrichtung, insbesondere Füller, Verschließer oder Rinser, für Behälter, wie bspw. Flaschen, Dosen, Fässer, KEG etc. umfassend eine Behälterzuführung, eine Behälterausleitung, mindestens eine Zuleitung für mindestens ein Produkt, und eine Reinigungsvorrichtung (3) zur Reinigung der äußeren Oberflächen mittels eines Reinigungsfluids (13), dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (3) einen Roboter (4) und eine Laufbahn (5) umfasst, wobei die Laufbahn (5) mindestens in einem Winkelbereich um deren Rotationsachse herum verläuft, wobei der Roboter (4) auf oder an dieser Laufbahn (5) angeordnet und mittels eines Linearantriebes (8) antreibbar ist.
Behälterbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearantrieb (8) ein linearer Direktantrieb ist.
Behälterbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der lineare Direktantrieb ein Torquemotor, ein tubularer Linearmotor oder polysolenoider Linearmotor ist.
Behälterbehandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbahn (5) eine Schiene oder ein Schienensystem ist.
Behälterbehandlungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbahn (5) mindestens eine Last- oder Tragschiene umfasst, wobei eine die Magnete aufnehmende Antriebsschiene separat oder in der Last- oder Tragschiene integriert sein kann.
Behälterbehandlungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbahn (5) oberhalb der Behälterbehandlungsmaschine bzw. -vorrichtung (1) angeordnet ist.
Behälterbehandlungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil oder Streckenabschnitt der Laufbahn (5) als Hohlkörper ausgebildet ist, in welchem das Reinigungsfluid (13) zum Roboter (4) strömbar ist.
Behälterbehandlungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil oder Streckenabschnitt der Laufbahn (5) als Hohlkörper ausgebildet ist, welcher als Saugleitung dient und durch welche Fluid vom Roboter und der Behälterbehandlungsanlage weg strömbar ist.
Behälterbehandlungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem als Hohlkörper ausgebildeten Teilstück der Laufbahn (5) mindestens zwei, idealerweise mehrere Kupplungen (15) bzw. Ventilkupplungen (15) vorgesehen sind, über welche der Roboter (4) bzw. die Sprühvorrichtung des Roboter (4) automatisch und/oder selbsttätig fluidisch mit dem Hohlkörper verbunden werden kann.
Behälterbehandlungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbahn (5) für den Roboter (4) an der die Behälterbehandlungsmaschine bzw. -vorrichtung umschließende oder angrenzende Schutzeinhausung befestigt ist.
Behälterbehandlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Laufbahn (5) mindestens eine Weiche vorgesehen ist, um von einer ersten Teilstrecke, die bspw. einer ersten Behälterbehandlungsvorrichtung zugeordnet ist, auf eine zweite Teilstrecke zu wechseln, welche bspw. einer zweiten Behälterbehandlungsvorrichtung zugeordnet ist.
Behälterbehandlungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (4) derart verfahren werden kann, dass dieser die Laufbahn (5) mindestens in Teilen reinigen und/oder besprühen kann.
Behälterbehandlungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Behandlungskopf für den Roboter (4) vorgesehen ist, mit welchen die Laufbahn (5) gereinigt und direkt nachfolgend getrocknet werden kann.
Verfahren zum Reinigen einer Behälterbehandlungsvorrichtung insbesondere Füller, Verschließer oder Rinser, für Behälter, wie bspw. Flaschen, Dosen, Fässer, KEG etc. umfassend eine Behälterzuführung, eine Behälterausleitung, mindestens eine Zuleitung für mindestens ein Produkt, und eine Reinigungsvorrichtung zur Reinigung der äußeren Oberflächen mittels eines Reinigungsfluids, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend das Verfahren des Roboters (4) entlang einer Laufbahn (5), welche mindestens in einem Winkelbereich um deren Rotationsachse herum verläuft, wobei der Roboter (4) auf oder an dieser Laufbahn (5) angeordnet und mittels eines Linearantriebes (8) angetrieben wird.