DE102019118238A1 - Method and device for irradiating packaging and / or preforms by means of electron beams - Google Patents
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Abstract
Beschrieben werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestrahlung und insbesondere Sterilisierung von Verpackungen und/oder Vorformlingen mittels Elektronenstrahl. Dadurch, dass die Verpackungen und/oder der Elektronenstrahl während der Bestrahlung an einem Roboterarm gehandhabt werden/wird, lässt sich der Behandlungsablauf flexibel an unterschiedliche Verpackungsformate und Elektronenstrahlemitter anpassen und der Roboterarm zudem für den Austausch von Emittern und die Bestrahlung anderweitiger Maschinenoberflächen in einer Reinraumumgebung flexibel einsetzen.A method and a device for irradiating and in particular sterilizing packaging and / or preforms by means of an electron beam are described. Because the packaging and / or the electron beam are / is handled on a robot arm during the irradiation, the treatment process can be flexibly adapted to different packaging formats and electron beam emitters and the robot arm can also be flexible for exchanging emitters and irradiating other machine surfaces in a clean room environment deploy.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestrahlen, insbesondere Sterilisieren, von Verpackungen und/oder Vorformlingen für Verpackungen mittels Elektronenstrahl.The invention relates to a method and a device for irradiating, in particular sterilizing, packages and / or preforms for packages by means of an electron beam.
Es ist beispielsweise aus
Nachteilig ist jedoch, dass der stationär angeordnete Emitter sowohl für die Außensterilisation als auch die Innensterilisation der Kunststoffbehälter zuständig ist und daher entsprechend leistungsfähig sein muss und vergleichsweise viel Platz benötigt. Zudem werden die Behälter entlang eines festgelegten Teilkreises durch einen stationären Elektronenstrahl transportiert, wodurch sich die Sterilisation nur ungenügend an unterschiedliche Verpackungen anpassen lässt.However, it is disadvantageous that the stationary emitter is responsible for both the external sterilization and the internal sterilization of the plastic containers and therefore has to be correspondingly efficient and requires a comparatively large amount of space. In addition, the containers are transported along a fixed pitch circle by a stationary electron beam, which means that the sterilization cannot be adequately adapted to different packaging.
Nachteilig ist auch, dass die Behälter am Karussell als kontinuierlicher Produktstrom durch den Elektronenstrahl geführt werden und im laufenden Produktionsprozess auf eine unzureichende Sterilisation einzelner Behälter nur durch deren Ausleiten stromabwärts reagiert werden kann. Dies bedingt Produktverluste oder eine komplizierte Rückführung unzureichend sterilisierter Kunststoffbehälter in den Produktstrom.Another disadvantage is that the containers on the carousel are guided through the electron beam as a continuous product stream and, during the ongoing production process, an inadequate sterilization of individual containers can only be reacted to by diverting them downstream. This results in product losses or a complicated return of insufficiently sterilized plastic containers into the product flow.
Auch ist die Instandsetzung des Elektronenstrahlemitters, beispielsweise bei nachlassender Sterilisationsleistung, mit unerwünscht langen Produktionsstopps verbunden.The repair of the electron beam emitter, for example when the sterilization performance declines, is associated with undesirably long production stops.
Es besteht daher der Bedarf für Verfahren und Vorrichtungen zur Bestrahlung uns insbesondere Sterilisation von Verpackungen und/oder Vorformlingen, die hinsichtlich wenigstens einer der obengenannten Problemstellungen verbessert sind.There is therefore a need for methods and devices for irradiation and, in particular, sterilization of packaging and / or preforms, which are improved with regard to at least one of the above-mentioned problems.
Die gestellte Aufgabe wird mit einem Verfahren nach Anspruch 1 und einer Vorrichtung nach dem unabhängigen Vorrichtungsanspruch gelöst.The object set is achieved with a method according to claim 1 and a device according to the independent device claim.
Das Verfahren dient zur Bestrahlung, insbesondere Sterilisation von Verpackungen und/oder Vorformlingen für Verpackungen, eignet sich stattdessen oder ergänzend aber auch zu deren Beschichtung unter Einwirkung geeigneter Beschichtungsmittel, die prinzipiell bekannt sind. In jedem Fall werden die Verpackungen und/oder Vorformlinge wenigstens einem Elektronenstrahl ausgesetzt und dabei an einem Roboterarm gehandhabt. Ergänzend oder alternativ kann der Elektronenstrahl bei der Bestrahlung an einem Roboterarm gehandhabt werden.The method is used for irradiation, in particular sterilization of packaging and / or preforms for packaging, but is instead or in addition also suitable for coating them under the action of suitable coating agents which are known in principle. In any case, the packaging and / or preforms are exposed to at least one electron beam and, in the process, handled on a robot arm. In addition or as an alternative, the electron beam can be handled on a robot arm during irradiation.
Die Verpackungen sind insbesondere Produktbehälter für Lebensmittel, wie beispielsweise Getränke. Die Verpackungen können Flaschen, Dosen, Becher, Schalen oder dergleichen sein. Vorzugsweise sind darunter auch einzelne Bestandteile solcher Verpackungen zu verstehen, wie Deckel, Schraubkappen oder dergleichen.The packagings are in particular product containers for food, such as beverages. The packaging can be bottles, cans, cups, bowls or the like. It is also preferably to be understood as meaning individual components of such packaging, such as lids, screw caps or the like.
Vorzugsweise sind die Verpackungen Kunststoffflaschen, insbesondere solche aus PET. Die Vorformlinge sind vorzugsweise ebenso aus PET. Derartige Verpackungen und Vorformlinge lassen sich besonders effizient mittels Elektronenstrahl sterilisieren und/oder anderweitig behandeln, wie beispielsweise beschichten.The packaging is preferably plastic bottles, in particular those made from PET. The preforms are preferably also made of PET. Such packages and preforms can be sterilized and / or otherwise treated, such as coated, in a particularly efficient manner by means of electron beams.
Unter Vorformlingen sind bekanntermaßen Kunststoffrohlinge zu verstehen, die im weiteren Produktionsprozess zu Verpackungen umgeformt werden, insbesondere in Blasverfahren. Die Vorformlinge und die daraus geblasenen Verpackungen, insbesondere Flaschen, weisen dann bekanntermaßen identische Mündungsbereiche auf, so dass sich die hier beschriebene Handhabung am Roboterarm, insbesondere durch Greifen des Mündungsbereichs (im sog. „Neckhandling“) von außen und/oder innen, für Verpackungen und Vorformlinge gleichermaßen eignet.As is known, preforms are to be understood as meaning plastic blanks which are reshaped into packaging in the further production process, in particular in a blow molding process. The preforms and the packaging blown from them, in particular bottles, are known to have identical mouth areas, so that the handling on the robot arm described here, in particular by gripping the mouth area (in so-called “neck handling”) from the outside and / or inside, for packaging and preforms are equally suitable.
Sind Vorformlinge nachfolgend nicht explizit erwähnt, so steht der Begriff „Verpackung(en)“ zur besseren Lesbarkeit stellvertretend für „Verpackungen(en) und/oder Vorformling(e)“.If preforms are not explicitly mentioned below, the term “packaging (s)” stands for “packaging (s) and / or preform (s)” for better readability.
Der Roboterarm ist Bestandteil eines programmierbaren Industrieroboters. Bei dem programmierbaren Industrieroboter kann es sich beispielsweise um einen Knickarmroboter, einen Portalroboter oder einen Deltakinematikroboter (z.B. „Tripod“) handeln.The robot arm is part of a programmable industrial robot. The programmable industrial robot can be, for example, an articulated arm robot, a gantry robot or a delta kinematic robot (e.g. "tripod").
Unter „Handhaben“ ist das Halten und Bewegen der Verpackungen und/oder wenigstens eines Emitters für die Elektronenbestrahlung zu verstehen. Der Roboterarm umfasst hierzu vorzugsweise wenigstens einen Außengreifer und/oder Innengreifer für je eine Verpackung. Im Fall eines Außen- und Innengreifers kann diese Kombination dazu genutzt werden, dieselbe Verpackung abwechselnd innen und außen zu greifen, um so die jeweils freiliegenden Kontaktbereiche für die Greifer behandeln (sterilisieren) zu können.“Handling” means holding and moving the packaging and / or at least one emitter for the electron irradiation. For this purpose, the robot arm preferably comprises at least one external gripper and / or internal gripper for one package each. In the case of an external and internal gripper, this combination can be used to alternately grip the same packaging inside and outside in order to be able to treat (sterilize) the exposed contact areas for the grippers.
Ein am Roboterarm gehandhabter Emitter kann beispielsweise an/in einer unabhängig vom Roboterarm gehandhabten / transportierten Verpackung positioniert werden. Beispielsweise wäre ein separater und insbesondere getakteter Transport der Verpackungen denkbar, um einen Emitter mittels Roboterarm in die derart gehandhabten Verpackungen zu deren Innenbestrahlung einzuführen. Ebenso wäre ein separater und insbesondere kontinuierlicher Transport der Verpackungen denkbar, um einen Emitter mittels Roboterarm an den derart gehandhabten Verpackungen zu deren Außenbestrahlung entlangzuführen.An emitter handled on the robot arm can, for example, be positioned on / in a package that is handled / transported independently of the robot arm. For example, a separate and, in particular, clocked transport of the packaging would be conceivable in order to introduce an emitter into the packaging handled in this way for internal irradiation by means of a robot arm. A separate and, in particular, continuous transport of the packaging would also be conceivable in order to guide an emitter along the packaging handled in this way for external irradiation by means of a robot arm.
Ferner ermöglicht der Roboterarm auf prinzipiell bekannte Weise Bewegungen mit mehreren Freiheitsgraden, wenigstens um die Verpackungen einlaufseitig aufzunehmen, im Bereich des Elektronenstrahls zu positionieren und nach der Bestrahlung zur weiteren Verarbeitung auslaufseitig wieder abzugeben. Insbesondere kann der Roboter mehr als zwei, insbesondere mehr als drei Achsen aufweisen.Furthermore, the robot arm enables movements with several degrees of freedom in a manner known in principle, at least to pick up the packaging on the inlet side, to position it in the area of the electron beam and to release it again on the outlet side after the irradiation for further processing. In particular, the robot can have more than two, in particular more than three axes.
Vorzugsweise werden die Verpackungen zu ihrer Innenbestrahlung einem ersten Elektronenstrahl ausgesetzt, der am Roboterarm erzeugt und insbesondere daran mitgeführt wird. Der Innenraum der Verpackungen kann dann mit vergleichsweise geringer Bestrahlungsenergie, Bestrahlungsleistung und/oder Bestrahlungsdauer mittels Elektronenstrahl sterilisiert und/oder beschichtet werden. Zudem kann der Innenraum der Verpackungen im Wesentlichen während der gesamten Handhabungsdauer am Roboterarm dem ersten Elektronenstrahl ausgesetzt werden und die Handhabungsdauer somit effizient genutzt bzw. insgesamt minimiert werden.For their internal irradiation, the packaging is preferably exposed to a first electron beam which is generated on the robot arm and, in particular, is carried along on it. The interior of the packaging can then be sterilized and / or coated by means of an electron beam with comparatively low irradiation energy, irradiation power and / or irradiation duration. In addition, the interior of the packaging can be exposed to the first electron beam essentially during the entire handling time on the robot arm and the handling time can thus be used efficiently or minimized overall.
Vorzugsweise werden der erste Elektronenstrahl und die Verpackungen am Roboterarm relativ zueinander bewegt, insbesondere durch motorisches Ausfahren eines fingerförmigen / stabförmigen Emitters vom Roboterarms aus in die daran gehaltene Verpackung. Diese kann beispielsweise an ihrem Mündungsbereich von einem Außengreifer gehalten werden.The first electron beam and the packaging on the robot arm are preferably moved relative to one another, in particular by motorized extension of a finger-shaped / rod-shaped emitter from the robot arm into the packaging held on it. This can, for example, be held by an external gripper at its mouth area.
Der fingerförmige Emitter kann in die Verpackungen mittels eines Lineartriebs, Spindeltriebs oder dergleichen ausgefahren werden. Der fingerförmige Emitter kann je nach Länge der zu behandelnden Verpackungen unterschiedlich weit ausgefahren und/oder während der Bestrahlung entlang der Längsachse der Verpackung bewegt werden.The finger-shaped emitter can be extended into the packaging by means of a linear drive, spindle drive or the like. Depending on the length of the packaging to be treated, the finger-shaped emitter can be extended to a different extent and / or moved along the longitudinal axis of the packaging during the irradiation.
Die Leitungen zur Energieversorgung eines Emitters und/oder der Antriebe können im Gehäuse des Roboterarms geführt sein, also innenliegend. Dies erleichtert die Reinigung des Roboterarms.The lines for supplying energy to an emitter and / or the drives can be routed in the housing of the robot arm, that is to say inside. This makes cleaning the robot arm easier.
Insbesondere kann der Roboter Teile seines Gehäuses selbst reinigen und/oder sterilisieren, insbesondere mit den vorhandenen Emittern.In particular, the robot can clean and / or sterilize parts of its housing itself, in particular with the emitters present.
Sind zwei derartige Roboter in unmittelbarer Nähe zueinander vorhanden, so können sich diese gegenseitig reinigen und/oder sterilisieren, insbesondere mit den vorhandenen Emittern.If two such robots are present in close proximity to one another, they can clean and / or sterilize one another, in particular with the emitters present.
Vorzugsweise werden die Verpackungen zu ihrer Außenbestrahlung einem zweiten Elektronenstrahl ausgesetzt, der am Roboterarm erzeugt und insbesondere daran mitgeführt wird. Die Außenwand der Verpackungen kann dann mit vergleichsweise geringer Bestrahlungsenergie, Bestrahlungsleistung und/oder Bestrahlungsdauer mittels Elektronenstrahl sterilisiert und/oder beschichtet werden. Zudem kann die Außenwand der Verpackungen im Wesentlichen während der gesamten Handhabungsdauer am Roboterarm dem zweiten Elektronenstrahl ausgesetzt werden und die Handhabungsdauer somit effizient genutzt bzw. insgesamt minimiert werden. Entsprechend können vergleichsweise kompakte und kostengünstige Emitter für die Außenbestrahlung der Verpackungen eingesetzt werden.For external irradiation, the packaging is preferably exposed to a second electron beam which is generated on the robot arm and, in particular, is carried along on it. The outer wall of the packaging can then be sterilized and / or coated by means of an electron beam with a comparatively low irradiation energy, irradiation power and / or irradiation duration. In addition, the outer wall of the packaging can be exposed to the second electron beam essentially during the entire duration of handling on the robot arm and the duration of handling can thus be used efficiently or minimized overall. Accordingly, comparatively compact and inexpensive emitters can be used for the external irradiation of the packaging.
Vorzugsweise werden der zweite Elektronenstrahl und die Verpackungen am Roboterarm relativ zueinander bewegt, insbesondere durch zumindest teilumfänglichen Umlauf des zweiten Elektronenstrahls um die Verpackungen. Der zugehörige Emitter wird dann beispielsweise motorisch an einem am Roboterarm drehbar gelagerten Ausleger oder dergleichen um die Verpackungen gefahren. Die Verpackungen können dann in einer konstanten und/oder beliebigen Drehlage bezüglich des Roboterarms relativ einfach gehandhabt und dennoch vollumfänglich bestrahlt werden, beispielsweise seitlich und von schräg unten. Seitenwand und Bodenbereich der Verpackungen können so effizient sterilisiert und/oder beschichtet werden.The second electron beam and the packaging on the robot arm are preferably moved relative to one another, in particular by at least partially circumferential circulation of the second electron beam around the packaging. The associated emitter is then moved around the packaging, for example by a motor, on a boom or the like that is rotatably mounted on the robot arm. The packagings can then be handled relatively easily in a constant and / or any rotational position with respect to the robot arm and yet fully irradiated, for example from the side and at an angle from below. The side wall and bottom area of the packaging can thus be efficiently sterilized and / or coated.
Vorzugsweise werden die Verpackungen zu ihrer Außenbestrahlung durch Schwenken, Kippen und/oder Linearbewegung des Roboterarms in den Bereich eines dritten, insbesondere stationären Elektronenstrahls geführt. Die Verpackungen können dadurch flexibel in unterschiedlichen Lagen im Bereich des dritten Elektronenstrahls positioniert werden.For external irradiation, the packaging is preferably guided into the area of a third, in particular stationary, electron beam by pivoting, tilting and / or linear movement of the robot arm. The packaging can thus be flexibly positioned in different positions in the area of the third electron beam.
Zudem können die Verpackungen im Bereich des dritten Elektronenstrahls mittels einer am Roboterarm vorhandenen drehbaren Halterung um ihre Längsachse gedreht werden und/oder orthogonal dazu gekippt werden, beispielsweise in eine Kopfüber-Lage.In addition, the packaging in the area of the third electron beam can be rotated around its longitudinal axis by means of a rotatable holder provided on the robot arm and / or tilted orthogonally thereto, for example into an upside-down position.
Denkbar ist beispielsweise eine Innenbestrahlung mittels eines am Roboterarm mitgeführten fingerförmigen Emitters und eine Außenbestrahlung mittels eines stationären Emitters.For example, internal irradiation by means of a device carried on the robot arm is conceivable finger-shaped emitter and external irradiation by means of a stationary emitter.
Vorzugsweise werden wenigstens zwei Verpackungen am Roboterarm gleichzeitig gehandhabt und dabei wenigstens einem Elektronenstrahl ausgesetzt. Dadurch lässt sich die Maschinenleistung optimieren.At least two packages are preferably handled simultaneously on the robot arm and exposed to at least one electron beam. This allows machine performance to be optimized.
Vorzugsweise fährt der Roboterarm zum Austausch daran mitgeführter Emitter für Elektronenstrahlen ein Magazin an, löst die auszutauschenden Emitter dort ab und nimmt an deren Stelle im Magazin vorgehaltene Emitter auf. Auf im Handhabungsbereich / in der Reichweite des Roboters vorgehaltene Emitter lässt sich schnell und unter Reinraumbedingungen zugreifen, beispielsweise zum Austausch bei nachlassender Leistung eines Emitters oder für Formatwechsel.In order to exchange emitters for electron beams carried along thereon, the robot arm preferably moves to a magazine, detaches the emitters to be exchanged there and takes up emitters held in the magazine in their place. The emitters kept in the handling area / within the range of the robot can be accessed quickly and under clean room conditions, for example for replacement when the performance of an emitter decreases or for format changes.
Der Roboter kann nach einem Öffnen des Magazins von außen, um beispielsweise das Magazin mit neuen Emittern zu bestücken, Teile des Magazins (insbesondere die Innenwandung) bzw. die neuen Emitter sterilisieren.After opening the magazine from the outside, the robot can, for example, equip the magazine with new emitters, sterilize parts of the magazine (in particular the inner wall) or the new emitters.
Sind zwei derartige Roboter benachbart zueinander angeordnet, so können beide auf dasselbe Magazin zugreifen.If two such robots are arranged adjacent to one another, then both can access the same magazine.
Vorzugsweise setzt der Roboterarm unzureichend bestrahlte Verpackungen unter Reinraumbedingungen in einem Speicherbereich ab und nimmt diese Verpackungen erst nach Handhabung / Bestrahlung anderer Verpackungen, insbesondere bei einlaufseitigen Transportlücken und/oder Transportunterbrechungen, wieder von dort auf. Die unzureichend bestrahlten Verpackungen werden dann erneut dem Elektronenstrahl ausgesetzt. Eine sterile Zwischenspeicherung im Handhabungsbereich des Roboters vereinfacht die Rückführung der unzureichend bestrahlten Verpackungen in den Produktstrom und reduziert Produktverluste. Insbesondere können hierfür Schienen in der Nähe des Roboters vorhanden sein, an welchen die Verpackungen, insbesondere an einem an ihnen vorhandenen Tragring, aufgehängt bzw. eingehängt werden können. Ein Abstellen auf der Grundfläche der Verpackungen ist ebenfalls möglich.The robot arm preferably places insufficiently irradiated packaging in a storage area under clean room conditions and only picks up this packaging again from there after handling / irradiating other packaging, in particular in the case of transport gaps and / or transport interruptions on the inlet side. The insufficiently irradiated packaging is then exposed to the electron beam again. A sterile intermediate storage in the handling area of the robot simplifies the return of the inadequately irradiated packaging into the product flow and reduces product losses. In particular, rails can be provided in the vicinity of the robot for this, on which the packaging, in particular on a support ring provided on it, can be suspended or hooked. It is also possible to place it on the base of the packaging.
Vorzugsweise dreht der Roboterarm die Verpackungen in eine Kopfüber-Lage, insbesondere nach Bestrahlung mit dem ersten, zweiten und/oder dritten Elektronenstrahl. Eine Kopfüber-Lage wird beispielsweise in einem anschließenden Rinser benötigt. Somit lässt sich der Roboter auch zur Lageänderung der Verpackungen für anschließende Behandlungsschritte vorteilhaft einsetzen. Zusätzliche Einrichtungen zur entsprechenden Lageänderung an anderer Stelle sind dann entbehrlich. Ergänzend oder alternativ verteilt der Roboterarm insbesondere Vorformling nach Elektronenbestrahlung auf unterschiedliche Produktionslinien, beispielsweise, um aus den Vorformlingen stromabwärts unterschiedliche Verpackungen herzustellen oder um Verpackungen verschiedenen Abfüllstationen zuzuführen.The robot arm preferably turns the packaging into an upside-down position, in particular after irradiation with the first, second and / or third electron beam. An upside down position is required, for example, in a subsequent rinser. The robot can thus also be used advantageously to change the position of the packaging for subsequent treatment steps. Additional devices for the corresponding change in position elsewhere are then unnecessary. In addition or as an alternative, the robot arm distributes, in particular, preforms after electron irradiation on different production lines, for example in order to produce different packaging downstream from the preforms or to feed packaging to different filling stations.
Vorzugsweise werden in einem den Roboterarm umgebenden Reinraum vorhandene Maschinenoberflächen mittels wenigstens eines am Roboterarm erzeugten und mitgeführten Elektronenstrahls, insbesondere mittels des ersten und/oder zweiten Elektronenstrahls sterilisiert. Die Maschinenoberflächen können beispielsweise Oberflächen des Roboters sein, Oberflächen einlaufseitiger und/oder auslaufseitiger Transportmittel für die Verpackungen, ebenso Oberflächen benachbarter Behandlungsmaschinen und/oder Inspektionsmaschinen. Besonders effizient ist eine Bestrahlung von Oberflächen einer Rundläufermaschine, wenn sich die Maschinenoberflächen am Rotor durch den Elektronenstrahl bewegen.Machine surfaces present in a clean room surrounding the robot arm are preferably sterilized by means of at least one electron beam generated and carried along on the robot arm, in particular by means of the first and / or second electron beam. The machine surfaces can be, for example, surfaces of the robot, surfaces of inlet-side and / or outlet-side transport means for the packaging, as well as surfaces of adjacent treatment machines and / or inspection machines. Irradiation of the surfaces of a rotary machine is particularly efficient when the machine surfaces on the rotor move through the electron beam.
Somit lässt sich der Roboterarm flexibel für unterschiedliche Aufgaben sowohl zur Behandlung, Positionierung und/oder Verteilung der Verpackungen als auch zur Instandhaltung von Maschinenoberflächen bzw. Einhaltung hygienischer Produktionsvorschriften einsetzen.The robot arm can thus be used flexibly for different tasks, both for handling, positioning and / or distributing the packaging and for maintaining machine surfaces or for compliance with hygienic production regulations.
Die beanspruchte Vorrichtung dient der Bestrahlung und insbesondere Sterilisierung von Verpackungen mittels Elektronenstrahl insbesondere gemäß wenigstens einer der voranstehend beschriebenen Ausführungsformen. Die Vorrichtung umfasst einen programmierbaren Roboter mit einem Roboterarm zur Handhabung der Verpackungen bei der Beaufschlagung mit dem Elektronenstrahl sowie wenigstens einen am Roboterarm mitgeführten und/oder in dessen Handhabungsbereich, insbesondere stationär, angeordneten Emitter zur Erzeugung des Elektronenstrahls. Damit lassen sich die bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens beschriebenen Vorteile erzielen.The claimed device is used for irradiating and in particular sterilizing packaging by means of an electron beam, in particular in accordance with at least one of the embodiments described above. The device comprises a programmable robot with a robot arm for handling the packaging when the electron beam is applied and at least one emitter carried along on the robot arm and / or in its handling area, in particular stationary, for generating the electron beam. The advantages described with regard to the method according to the invention can thus be achieved.
Vorzugsweise ist ein erster Emitter zur Innenbestrahlung der Verpackungen und/oder ein zweiter Emitter zur Außenbestrahlung der Verpackungen am Roboterarm befestigt. Dies ermöglicht aufgrund des geringen Bestrahlungsabstands zwischen Emitter und Verpackung eine vergleichsweise effiziente Beaufschlagung mit wenigstens einem Elektronenstrahl und eine effiziente Ausnutzung der Handhabungszeit am Roboterarm für die Innenbestrahlung und/oder Außenbestrahlung. Zudem können die Verpackungen am Roboterarm präzise und mit vergleichsweise kurzen Stellbewegungen im Elektronenstrahl positioniert werden. A first emitter for internal irradiation of the packaging and / or a second emitter for external irradiation of the packaging is preferably attached to the robot arm. Due to the small irradiation distance between the emitter and the packaging, this enables a comparatively efficient application of at least one electron beam and an efficient use of the handling time on the robot arm for internal irradiation and / or external irradiation. In addition, the packaging on the robot arm can be positioned precisely and with comparatively short positioning movements in the electron beam.
Vorzugsweise ist der erste Emitter fingerförmig bzw. stabförmig ausgebildet und lässt sich am Roboterarm motorisch in die daran gehaltenen Verpackungen fahren. Der erste Emitter lässt sich dann zudem auf flexible Weise in Längsrichtung der Verpackungen bewegen, um den Wirkungsbereich des ersten Elektronenstrahls anzupassen und/oder den gesamten Innenraum der Verpackungen ausreichend mit der Elektronenstrahlung zu beaufschlagen. Vorzugsweise werden die Verpackungen dann von einem Außengreifer am Roboterarm gehalten. Es ist aber auch die Verwendung von Innengreifern für die Verpackungen denkbar, wobei der erste Emitter dann durch eine im Innengreifer ausgebildete Ausnehmung in die Verpackungen eingeführt wird.The first emitter is preferably designed in the shape of a finger or a rod and can be driven into the packaging held on the robot arm by a motor. The first emitter can then also be moved in a flexible manner in the longitudinal direction of the packaging in order to adapt the effective range of the first electron beam and / or to adequately apply the electron radiation to the entire interior of the packaging. The packaging is then preferably held on the robot arm by an external gripper. However, the use of internal grippers for the packaging is also conceivable, the first emitter then being introduced into the packaging through a recess formed in the internal gripper.
Vorzugsweise ist der zweite Emitter derart motorisch drehbar am Roboterarm gelagert, dass der Emitter um die am Roboterarm gehaltenen Verpackungen in diesbezüglich umfänglicher Richtung bewegt werden kann. Dies ermöglicht eine teilumfängliche oder vollumfängliche Außenbestrahlung, ohne das Aufgreifen und Absetzen der Verpackungen am Roboterarm zu behindern. Vorzugsweise werden die Verpackungen dabei von einem Innengreifer am Roboterarm gehalten. Die Verwendung von Außengreifern ist aber prinzipiell auch denkbar.The second emitter is preferably mounted on the robot arm so that it can be rotated by a motor in such a way that the emitter can be moved around the packaging held on the robot arm in a circumferential direction in this regard. This enables partial or full external irradiation without hindering the picking up and setting down of the packaging on the robot arm. The packaging is preferably held on the robot arm by an internal gripper. The use of external grippers is also conceivable in principle.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung ferner einen insbesondere im stationären Handhabungsbereich des Roboterarms angeordneten dritten Emitter zur Außenbestrahlung der Verpackungen. Mit Hilfe des Roboterarms lassen sich die Verpackungen vergleichsweise flexibel im Handhabungsbereich des dritten Emitters positionieren. Ein derartiger stationärer Emitter eignet sich auch besonders für nicht-rotationssymmetrische oder anderweitig komplex geformte Verpackungen, wie beispielsweise Formflachen oder dergleichen.The device preferably further comprises a third emitter, which is arranged in particular in the stationary handling area of the robot arm, for external irradiation of the packaging. With the help of the robot arm, the packaging can be positioned relatively flexibly in the handling area of the third emitter. Such a stationary emitter is also particularly suitable for packaging which is not rotationally symmetrical or has some other complex shape, such as, for example, shaped surfaces or the like.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung ferner ein Magazin für mindestens einen, insbesondere eine Vielzahl erster und/oder zweiter Emitter, wobei das Magazin in einem Handhabungsbereich des Roboters / Roboterarms angeordnet ist und der Roboterarm motorisch gesteuerte Halterungen zum Aufnehmen und Absetzen der ersten, zweiten Emitter umfasst. Die Halterungen können beispielsweise mechanische, pneumatische, hydraulische und/oder elektrische Schnellwechselkupplungen für die ersten/zweiten Emitter sein. Die Emitter können dann im Falle eines Verschleißes und/oder eines Formatwechsels gegebenenfalls vergleichsweise schnell und ohne oder mit nur geringfügiger Unterbrechung des Produktionsbetriebs automatisch gewechselt werden. Eine zusätzliche Vorrichtung zur Instandhaltung / zur Formatanpassung der Emitter ist dann entbehrlich.The device preferably further comprises a magazine for at least one, in particular a plurality of first and / or second emitters, the magazine being arranged in a handling area of the robot / robot arm and the robot arm including motor-controlled holders for picking up and setting down the first, second emitters. The holders can be, for example, mechanical, pneumatic, hydraulic and / or electrical quick-change couplings for the first / second emitters. In the event of wear and / or a format change, the emitters can then be automatically changed comparatively quickly and with little or no interruption in production. An additional device for maintaining / adapting the format of the emitter is then unnecessary.
Vorzugsweise ist eine Überwachungseinrichtung in der Nähe der Roboter angeordnet, mittels welcher die Funktionsweise eines Emitters überwacht werden kann. Die Überwachungseinrichtung kann ein Signal an eine Steuerung ausgeben, welche bei einer fehlerhaften Funktionsweise eines Emitters eine Fehlermeldung ausgibt oder einen automatischen Wechsel des Emitters initiiert.A monitoring device is preferably arranged in the vicinity of the robot, by means of which the functioning of an emitter can be monitored. The monitoring device can output a signal to a controller, which outputs an error message in the event of a faulty functioning of an emitter or initiates an automatic change of the emitter.
Eine Steuerung ist ebenfalls dazu eingerichtet, Sterilisationsvorgänge zur Sterilisation des Raums, in welchem sich der oder die Roboter befindet/n, zu steuern.A controller is also set up to control sterilization processes for the sterilization of the room in which the robot or robots is / are located.
Das Magazin oder ein weiteres Magazin, welches sich ebenfalls in einem Zugriffsbereich des Roboters oder der Roboter befindet, kann einen Vorrat an Innen und/oder Außengreifer aufweisen, welche jeweils ein unterschiedliches Format, beispielsweise einen anderen Aufnahmedurchmesser, aufweisen.The magazine or another magazine, which is also located in an access area of the robot or the robots, can have a supply of internal and / or external grippers, each of which has a different format, for example a different receiving diameter.
Die Roboter können insbesondere an ihnen angeordnete Greifer in dieses Magazin ablegen und selbstständig einen anderen Greifer eines neuen Formats aufnehmen.In particular, the robots can place grippers arranged on them in this magazine and independently pick up another gripper of a new format.
Anstatt einer Bestrahlung mit einem Emitter könnte das Verfahren und die Vorrichtung auch Verpackungen mit einem Gas oder einer Flüssigkeit, sterilisieren. Anstatt Emittern kämen dann Düsen zum Ausbringen des Gases oder der Flüssigkeit zum Einsatz, welche am Roboter angeordnet werden können.Instead of irradiation with an emitter, the method and the device could also sterilize packaging with a gas or a liquid. Instead of emitters, nozzles would then be used to discharge the gas or liquid, which can be arranged on the robot.
Sämtliche Elemente, welche im Verfahrensteil offenbart wurden, können auch bei der Vorrichtung Anwendung finden und umgekehrt.All elements that were disclosed in the process part can also be used in the device and vice versa.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind zeichnerisch dargestellt. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Roboterarms mit einem ersten Emitter zur Innenbestrahlung einer Verpackung; -
2 eine schematische Darstellung eines Roboters mit einem zweiten Emitter zur Außenbestrahlung von Verpackungen; -
3 eine schematische Darstellung eines Roboters und eines dritten Emitters zur Außenbestrahlung von Verpackungen; und -
4 einen Reinraum mit dem Roboter und einem Magazin für Emitter.
-
1 a schematic representation of a robot arm with a first emitter for internal irradiation of a package; -
2 a schematic representation of a robot with a second emitter for external irradiation of packaging; -
3 a schematic representation of a robot and a third emitter for external irradiation of packaging; and -
4th a clean room with the robot and a magazine for emitters.
Wie die
Der Roboterarm
An der Greifhand
Der erste Emitter
Der erste Emitter
Mit dem Hubantrieb
Die Greifhand
Ferner wäre eine Linearbewegung
Zur Ausführung der optionalen Drehbewegung
Für die Handhabung der Verpackungen
Schließlich kann die Handhabung der Verpackungen
Prinzipiell können am Roboterarm
Die
Stellvertretend sind daher lediglich eine Verpackung
Vorzugsweise ist der zweite Emitter
Auch der zweite Emitter
Somit lässt sich der zweite Emitter
Die Verpackung wird dann vorzugsweise von einem Innengreifer (nicht dargestellt) am Roboterarm
Der Drehantrieb
Die
Alternativ oder ergänzend zum zweiten Emitter
Optional könnte dann die in der
Mit Hilfe des Roboters
Die
Am Roboterarm
Zum Austausch bewegt der Roboterarm
Der Austausch der ersten und/oder zweiten Emitter
Der Austausch von Emittern
Schematisch angedeutet ist in der
Der Speicherbereich
Am Roboterarm
Die Maschinenoberflächen
Der Roboter
Vorteilhaft ist dann insbesondere, dass mit dem beschriebenen Roboter
Denkbar ist beispielsweise, dass der Roboterarm
Die Sterilisationsleistung einzelner Emitter
In der
Ein oder mehrere Transportmittel
Der Roboterarm
Auch wären mehrere separate Transportmittel
Ein Vorteil des beschriebenen Roboters
Die Vorrichtung
Ebenso denkbar ist eine Anlagenkonfiguration, bei der die Vorrichtung
Beim erfindungsgemäßen Verfahren können die Verpackungen auf herkömmliche Weise in den Handhabungsbereich des Roboters
Die Behandlung mittels Elektronenstrahl
Der Roboterarm
Die Integration und automatische Einbeziehung wenigstens eines Magazins
Zudem können nicht ordnungsgemäß bestrahlte Verpackungen
Prinzipiell lassen sich beliebige Verpackungen, wie beispielsweise Flaschen, für Lebensmittel und/oder Vorformlinge zum Herstellen derartiger Verpackungen mit dem Verfahren und der Vorrichtung
Die beschriebenen Bewegungsabläufe des Roboters
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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