EP3519346B1

EP3519346B1 - Behälterbehandlungsanlage

Info

Publication number: EP3519346B1
Application number: EP17734710.1A
Authority: EP
Inventors: Volker Damerow; Hilmar FICKERT; Ingo Bergmiller; Martin Fetzer
Original assignee: KHS GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2016-09-27
Filing date: 2017-06-28
Publication date: 2022-03-02
Anticipated expiration: 2037-06-28
Also published as: WO2018059753A1; DE102016118230A1; ES2908439T3; PT3519346T; EP3519346A1

Description

Die Erfindung stellt eine modular aufgebaute Komplettanlage zur Behandlung von Behältern mittels unterschiedlicher Behandlungsschritte wie z.B. Reinigen, Sterilisieren, Inspizieren und Befüllen dar. Die Behälter können Fässer, System-Kegs, Großdosen jeder Art als auch Einweg-oder Mehrweg-Container sein.
In der einschlägigen Industrie sind verschiedene Systeme bekannt, die die genannten Behälter auf je unterschiedliche Art und Weisen reinigt, und abfüllt. Das Reinigen umfasst regelmäßig, dem Grad der Behälterverschmutzung entsprechend mehrere Stufen, wie z.B. Entleeren, Wasserspülung, Behandlung mit ein oder mehreren Laugen, Leerdrücken und Vorspannen mit
CO2 oder Inertgas, Behandlung mit Säure, mit Heißwasser und Dampfsterilisation. Das Abfüllen umfasst Füllverfahren der bekannten Getränketechnologie für Getränke jeder Art vornehmlich karbonisierte Getränke mit und ohne Alkohol.
Anlagen dieser Art sind bekannt als Halbautomaten, die manuell betrieben werden und als Vollautomaten, die meist modular bis hin zu sehr großen Leistungen zusammengestellt werden. Allen Anlagen ist gemein, dass sie in puncto Verrohrung und Prozessablauf Rücksicht auf die sogenannten Arbeitszyklen nehmen. Ein solcher Zyklus ist definiert durch die Verweilzeit in den einzelnen Arbeitsschritten zugeordneten Arbeitsstationen, wie Vorspülen, Wasserspülen, Laugespülen, Säurespülen, Heißwasserspülen, Heißdampf halten. Dabei ist "state of the art", dass diese Zyklen optimiert auf einzelnen Behandlungsstationen kombiniert werden. Man fasst z.B. bis zu 8 Arbeitsschritte auf nur 3 Stationen zusammen, indem einzelne Behandlungsstationen mehrere Funktionen ausüben können. Gleichzeitig werden die Behandlungsstationen mit Versorgungsleitungen für Medien, Elektrizität und Steuerungssignalen verbunden.
Üblicherweise werden nur derartige Anschlüsse vorgesehen, die für die entsprechende Behandlungsstation erforderlich sind, was Kosten spart. Auf der anderen Seite sind hierdurch spätere Änderungen der gesamten Behandlungsanlage aufwendig.
Behälterbehandlungsanlagen, welche als Vollautomaten ausgeführt wurden, werden weiter unterteilt Behälterbehandlungsanlagen, welche neben der Behälterinnenbehandlung auch die Außenreinigung übernehmen, und solche die nur die Innenreinigung und die Befüllung der Behälter durchführen. Behälterbehandlungsanlagen, welche neben der Behälterinnenbehandlung auch die Außenreinigung übernehmen, werden als Kompaktanlagen bezeichnet.
Behälterbehandlungsanlagen, welche nur die Innenreinigung und die Befüllung der Behälter durchführen, werden weiter unterschieden in Linearanlagen und Rundläufer(anlagen).
Rundläufer(anlagen) werden in der Regel so ausgeführt, dass sowohl für die Innenbehandlung bzw. Innenreinigung der Behälter, als auch für die Befüllung der Behälter jeweils separate, kreisförmig ausgebildete, rotierende Behandlungskreisel vorgesehen sind. Diese Vorgehensweise ist aufwändig und teuer, eine Leistungssteigerung einer solchen Anlage ist in der Regel nicht möglich.
Bei Linearanlagen sind zwei Prinzipien bekannt: Der Längsdurchlauf durch die Behandlungsanlage und der Querdurchlauf durch die Behandlungsanlage, welcher auch als Transversaldurchlauf bezeichnet wird.
Beim Längsdurchlauf durchlaufen die Behälter zwingend eine fest vorgegebene Reihenfolge von Behandlungsstationen, wobei ein Behälter immer von einer Station zur dahinterliegenden Station bewegt wird, sobald die aktuelle Behandlung des Behälters abgeschlossen ist, und die anschließende Station frei ist.
Beim Transversaldurchlauf sind identische Behandlungsstationen mehrfach vorhanden, wobei zwischen den identischen und unterschiedlichen Behandlungsstationen Transportvorrichtungen angeordnet sind. Durch diese konstruktive Ausbildung kann ein Behälter nach dem Abschluss der aktuellen Behandlung auf eine beliebige, "freie" von mehreren gleichartigen Behandlungsstationen geschoben werden, wodurch die Mengenleistung einer solchen Anlage deutlich über der Mengenleistung einer Anlage mit Längsdurchlauf liegt.
Durch den Verschmutzungsgrad der Behälter einerseits und durch die Abfüllprofile des abzufüllenden Produktes andererseits definieren sich die Prozesszeiten für die unterschiedlichen Arbeitsschritte. Die Kombination aus erforderlichen Behandlungsschritten und deren jeweiligen Prozesszeiten hat erhebliche Auswirkungen auf die konstruktive Auslegung, die Größe, die Komplexität und auch die Kosten einer solchen Behälterbehandlungsanlage.
Mit zunehmender Komplexität steigen aber auch die Anforderungen an Konstrukteure, Softwareentwickler und auch Monteure und Inbetriebnehmer, was die Kosten einer solchen Anlage noch weiter erhöht.
Weitere, wesentliche Nachteile bekannter Anlagen sind: viele Transporteure, viele Kreuzungen von Transporteuren, komplexe Rohrführungen von bis zu 10 Leitungen pro Behandlungsstation, ein hoher Platzbedarf, dadurch hoher Bedien-, Wartungs- und Reparaturaufwand.
Eine Behälterbehandlungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 12 37 968 B bekannt.
Modulare Behälterbehandlungsanlagen sind aus DE 20 2007 015 871 U1 und GB2261213 bekannt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Behälterbehandlungsanlage mit mehreren Behandlungsstationen zu schaffen, die eine sehr individuelle Anpassung an unterschiedliche, auch vielfältige Behandlungsaufgaben auf engem Raum erlaubt. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Behälterbehandlungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind ebenfalls in der Beschreibung und in den Zeichnungen beschrieben. Erfindungsgemäß sind in der Behälterbehandlungsanlage die Behandlungsstationen nicht nur nebeneinander sondern auch übereinander angeordnet. Des Weiteren hat die Anlage wenigstens einen Transporteur für die Behälter, der sowohl eine horizontale als auch eine vertikale Transportrichtung aufweist und konzipiert ist, alle Behandlungsstationen mit Behältern zu bestücken und/oder die Behälter von den Behandlungsstationen abzuführen.
Die Aufgabe des Transporteurs kann vorzugsweise von einem einzigen Transporteur übernommen werden, welcher die Behälter sowohl zuführt als auch abführt. Es können alternativ jedoch auch mehrere Transporteure vorgesehen sein, wobei Transporteure speziell nur für die Zufuhr und nur für die Behälterabfuhr vorgesehen sein können.
Werden nun die Behälterstationen nicht nur nebeneinander, sondern zusätzlich auch übereinander angeordnet, so kann der mindestens eine Transporteur mit einer bestimmten Fahrstrecke mehr Behälterstationen erreichen, bzw. eine bestimmte Anzahl von Behälterstationen bei kürzerer Fahrstrecke. Mit der Fahrstrecke verkürzt sich analog auch die Fahrzeit, was in der praktischen Anwendung solcher Behälterbehandlungsanlagen sehr gewünscht ist.
Erfindungsgemäß sind die Behandlungsstationen, vorzugweise alle Behandlungsstationen als Behandlungsmodule ausgebildet und austauschbar in wenigstens einem sich horizontal und vertikal erstreckenden Tragrahmen der Behandlungsanlage gehalten. Die neben-und übereinander angeordneten Behandlungsmodule sind somit in einem Tragrahmen angeordnet, in welchem die Behandlungsmodule vorzugsweise eine standardisierte Größe und standardisierte Medienanschlüsse bzw. Interfaces wie Fluidzuführungen und dergleichen als auch Elektroanschlüsse aufweisen. Auf diese Weise kann jederzeit an jeder Stelle des Tragrahmens ein existierendes Behandlungsmodul durch ein anderes ersetzt werden, zum Beispiel bei Ausfall eines Moduls.
Zudem ist an dem Tragrahmen an jeder Betriebsposition eines Behandlungsmoduls jeweils ein mit zentralen Fluidleitungen der Behälterbehandlungsanlage verbundenes Fluidinterface mit wenigstens einem Kopplungsflansch angeordnet, der mit einem mit den Fluidleitungen des Behandlungsmoduls verbundenen komplementären Kopplungsflansch des Behandlungsmoduls zusammenwirkt. Auf diese Weise wird ein standardisiertes Interface geschaffen, das eine problemlose Ankopplung jedes Behandlungsmoduls an jeder Stelle des Tragrahmens erlaubt, ohne darüber nachdenken zu müssen, welche Fluidleitung für welches Behandlungsmodul erforderlich ist. Das an dem Tragrahmen vorgesehene Fluidinterface bietet für jedes Behandlungsmodul alle notwendigen Medien an wie zum Beispiel Hydraulikwasser, Hydrauliköl, Druckluft, Schmieröl. Ebenfalls kann das Fluidinterface auch das abzufüllende Produkt zur Verfügung stellen.
Besonders vorteilhaft, aber nicht zwingend ist vorgesehen, dass Behälterstationen beiderseits des mindestens einen Transporteurs vorgesehen sind, wobei die auf derselben Seite des Transporteurs angeordneten Behandlungsstationen auch wieder sowohl nebeneinander, als auch übereinander angeordnet werden können.
Letztlich ist die gesamte Anlage kompakter, die Transportwege sind kürzer und durch die dreidimensionale Erstreckung der Anlage können auf kompaktem Raum viele unterschiedliche Behandlungsaufgaben wie Vorspülen, Außenreinigung, Füllen, Sterilisieren durchgeführt werden.
Einige der Behandlungsstationen können darüber hinaus lediglich als Pufferspeicher dienen, um zwischenzeitlich Behälter aufzunehmen, falls sich an einer
Behälterstation Verzögerungen ergeben sollten oder um für eine Pause oder dergleichen eine ausreichende Zahl an Behältern vorzuhalten.
Die neuartige Konstellation der funktionalen Einheiten eliminiert die bekannten Nachteile, wie starre Zykluszeiten, hoher Platzbedarf, viele Transporteure und erlaubt gleichzeitig, alle bekannten linearen und rotativen Systeme modular zu ersetzen.
Vorzugsweise sind die Behälterbehandlungsstationen in Stockwerken übereinander angeordnet, wobei vorzugsweise alle auf einem Stockwerk befindlichen Behandlungsstationen auf demselben Höhenniveau angeordnet sind, d.h. in derselben horizontalen Ebene. Dadurch können, verglichen mit einem System, bei dem die Behandlungsstationen nicht auf definierten Stockwerken angeordnet sind, die Förderwege leichter reduziert und die gesamte Logistik der Zu-und Abfuhr der Behälter beschleunigt und auch leichter automatisiert werden. Zudem sind die Behandlungsstationen vorzugsweise in wenigstens zwei zueinander parallelen vertikalen Ebenen angeordnet, wobei sich diese parallelen vertikalen Ebenen beiderseits des mindestens einen Transporteurs befinden. Innerhalb einer parallelen vertikalen Ebene wiederum sind die Behandlungsstationen neben-und übereinander angeordnet. Auf diese Weise haben alle beidseitig des Transporteurs angeordneten Behandlungsstationen denselben Abstand zum Transporteur. Dadurch lassen sich die Transportwege als Kombination von Geraden abbilden, was die entsprechende Programmierung erheblich vereinfacht. Weiterhin erreicht der Transporteur alle nebeneinander und übereinander angeordneten Behälterbehandlungsstationen mit nur sehr kurzen Verfahrwegen.
Auf diese Weise kann der Transporteur Behälter von einer Behandlungsstation in der einen parallelen vertikalen Ebene direkt horizontal zu einer Behälterbehandlungsstation in der anderen parallelen vertikalen Ebene horizontal hinüber gefahren, ohne dabei nach oben oder nach unten verfahren zu müssen. Die in denselben "Stockwerken" angeordneten Behälterbehandlungsstationen sind daher vorzugsweise nicht vertikal zueinander versetzt.
Vorzugsweise ist der Transporteur in der Art eines verfahrbaren Hubwagens ausgebildet, der sich zwischen den beiden parallelen vertikalen Ebenen von Behälterbehandlungsstationen bewegt, wobei durch das horizontale Verfahren des Wagens der horizontale Transportweg und durch die Hubfunktionalität der vertikale Transportweg abgedeckt wird. Vorzugsweise ist die horizontale und vertikale Transportfunktion gleichzeitig realisiert, was die Transportwege zusätzlich verkürzt. Der Wagen ist vorzugsweise schienengeführt.
Der Transporteur kann auch einen Handhabungsroboter oder auch anderen bekannte Handhabungsgeräte beinhalten.
Vorzugsweise sind die Behandlungsmodule mittels einer Steckverbindung in oder an dem Tragrahmen gehalten und/oder gesichert. Eine derartige Verbindung ist schnell herstellbar und erlaubt eine reproduzierbare festgelegte Montagestellung des Behandlungsmoduls. Eine derartige Technologie ist z.B. in dem EP 2 059 446 B1 beschrieben.
Vorzugsweise ist die Betriebsposition jedes Behandlungsmoduls im Tragrahmen mittels einer Rasteinrichtung gesichert. Dies führt dazu, dass eine definierte Betriebsposition des Behandlungsmoduls erreicht wird, was wichtig ist, weil die Stellen, an welchen die Behälter, wie zum Beispiel KEGs, in den Behandlungsmodulen behandelt werden, in der Regel genau definiert sind und eine ungenaue Betriebsposition eines Behandlungsmoduls zu Störungen im Betriebsablauf führen könnte.
Vorzugsweise ist je Behandlungsmodul ein Tragrahmen vorgesehen. Es können jedoch auch zwei oder mehr Behandlungsmodule in einem Tragrahmen angeordnet sein oder ein Behandlungsmodul in wenigstens zwei Tragrahmen.
Hierbei sind vorzugsweise der Kopplungsflansch und der komplementäre Kopplungsflansch derart angeordnet, dass sie beim Bewegen des Behandlungsmoduls in die Betriebsposition selbsttätig fluid-dicht miteinander koppeln. Auf diese Weise wird die Montage des Behandlungsmoduls wesentlich vereinfacht, weil die mechanische Ankopplung des Behandlungsmoduls in die Betriebsposition an dem Tragrahmen gekoppelt ist mit der gleichzeitigen Ankopplung der Kopplungsflansche. Ein Austausch eines Behandlungsmoduls erfolgt daher sehr schnell und ohne großen Montageaufwand.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist an jeder Betriebsposition eines Behandlungsmoduls in oder an dem Tragrahmen eine mit elektrischen Leitungen der Behälterbehandlungsanlage verbundene elektrische Schnittstelle vorhanden. An dem Behandlungsmodul ist eine komplementäre Schnittstelle für elektrische Leitungen des Behandlungsmoduls angeordnet, die mit der Schnittstelle der Behälterbehandlungsanlage verbindbar ist. Diese elektrische Schnittstelle ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie beim Einschieben des Behandlungsmoduls in die Betriebsposition selbsttätig koppelt. Somit wird bei der Bewegung des Behandlungsmoduls in die Betriebsposition im Tragrahmen nicht nur das Fluidinterface angekoppelt, sondern auch des elektrische Interface, womit unterschiedlichste Behandlungsmodule nach dem Einsetzen in die Betriebsposition sofort betriebsbereit sind.
Vorzugsweise ist jedes Behandlungsmodul über ein elektrisches Bussystem mit einer Steuerung der Behälterbehandlungsanlage verbunden und an dem Tragrahmen ist in örtlich festgelegter Stelle zur Betriebsposition jedes Behandlungsmoduls ein erstes Anschlusselement angeordnet, welches mit einem an dem Behandlungsmodul angeordneten komplementären zweiten Anschlusselement derart zusammenwirkt, dass beim Einschieben/-koppeln des Behandlungsmoduls in den Tragrahmen das erste und zweite Anschlusselement miteinander kontaktieren, spätestens wenn das Behandlungsmodul seine Betriebsposition im Tragrahmen erreicht hat. Auf diese Weise wird auch ein elektrisches Steuerungssystem des Behandlungsmoduls selbsttätig beim Bewegen des Behandlungsmoduls in die Betriebsposition am Tragrahmen an eine elektrische Steuerung der Behandlungsanlage angekoppelt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Rahmen der Behandlungsstationen in der Betriebsposition der Behandlungsstationen mit am Tragrahmen ausgebildeten Tragstrukturen zusammensteckbar. Auf diese Weise wird eine stabile Halterung der Bauelemente an dem Tragrahmen der Behälterbehandlungsanlage sichergestellt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung fungiert mindestens ein Teil der Behandlungsstationen als Zwischenspeicher, so dass unterschiedliche Bearbeitungszeiten in vor-und/oder nachgeschalteten Behälterbehandlungsanlagen oder aber auch Störungen im Produktionsablauf durch den Zwischenspeicher ausgeglichen werden können, wobei dieser als Puffer agiert.
Vorzugsweise hat mindestens ein Teil der Behandlungsstationen eine eigene Steuerelektronik, die es wahlweise erlaubt, die Tätigkeit der Behandlungsstationen weitgehend unabhängig von den anderen Behandlungsstationen durchzuführen.
Vorzugsweise sind mindestens eine der Behandlungsstationen als Reinigungsstation und mindestens eine als Füllstation ausgebildet, was die üblichen Behandlungsstationen im Rahmen einer Behälterbefüllung darstellt.
Kern der Erfindung ist eine etagenweise Anordnung der funktionalen Bearbeitungsstationen (auch Reinigungs-und Füllköpfe genannt) übereinander, mit einem zentralliegenden Mehrrichtungs-Fördersystem zur Bestückung der Behandlungsstationen.
Im Vergleich zu einem konventionellen Zu-und Ablauftransporteur einer konventionellen Behandlungsanlage werden durch die erfindungsgemäße Behandlungsanlage mit einem Mehrrichtungsfördersystem bis zu 200 m Transporteur eingespart. Die Belegfläche reduziert sich entsprechend um ca. 80%, die Anzahl der Antriebe reduziert sich beispielsweise um ca. 60%.
Die Anzahl der Freiheitsgrade in der Anordnung der Behandlungsstationen, um einen möglichst reibungslosen Ablauf der aufeinanderfolgenden Arbeitszyklen zu gewährleisten, wird durch die Erfindung beträchtlich erhöht. Zudem kann die Anlage mehreren, z.B. zwei bis fünf Etagen übereinander gebaut werden, wobei eine höhere Anzahl an Etagen die Einspareffekte noch einmal zusätzlich optimiert.
Die Anlage ist geeignet für geringe Durchsätze von 30 Behältern/Stunde bis zu 1.300 Behältern/Stunde. Auf der erfindungsgemäßen Behandlungsanlage können Mehrwergbehälter und/oder Einwegbehälter, sogar gleichzeitig gefahren werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist ein Kern der Anlage die intelligente Steuerung des Transporteurs. Deshalb verfügt die Behandlungsanlage vorzugsweise über ein intelligentes Mehrwegetransportsystem, das den kompletten Behältertransport innerhalb der Anlage zwischen einer Behälterzu-und -abfuhr und den Behandlungsmodulen übernimmt. Eine derartige intelligente Behälterzuführung zu den Behandlungsmodulen nach dem Prinzip von Hochregallagern erlaubt alle nötigen Freiheitsgrade in der Behälterzu-und -abfuhr bei höchster Leistung. Das neuartige Behälterreinigungs und Füllanlagenkonzept der erfindungsgemäßen Behandlungsanlage nutzt, neben dem modularen Aufbau der Behandlungsstationen die Grundprinzipien eines automatischen Be-und Entladesystems eines Hochregallagers. Durch die Erfindung wird die Realisierung einer flexiblen, d.h. jederzeit abänderbaren Behandlungsabfolge von Behandlungsstationen in kürzester Zeit möglich. Die Modularität der Behandlungsanlage reicht vorzugsweise über Behandlungsfunktionen bis hin zu den Behältertypen.
Jede noch so kleine Behandlungsanlage kann jederzeit hoch gerüstet werden und zwar ohne bereits erworbene Behandlungsmodule verwerfen zu müssen und/oder ohne neue Steuerprogramme zu erfordern.
Wie oben bereits beschrieben erlaubt die Konstellation der Behandlungsmodule eine ebenso modulare Verrohrung für die Medien, Sterilluft, CO2, Lauge, Säure, Heißwasser, Kaltwasser, Sterilisationsmedien vorzugsweise auf einer dem Transporteur abgewandten Außenseite oder Rückseite der Behandlungsmodule.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung haben die Behandlungsmodule einen Rahmen, der mit dem Rahmen anderer Behandlungsmodule verbindbar ist, wobei die verbundenen Rahmen der Behandlungsmodule den Tragrahmen der Behandlungsanlage bilden. Auf diese Weise ist kein separater Tragrahmen erforderlich und der durch die Rahmen der Behandlungsmodule gebildete Tragrahmen ist immer exakt so groß wie die Gesamtheit der montierten Behandlungsmodule der Anlage dieses erfordert. Vorzugsweise ist hierbei einer Behandlungsstation ein Tragrahmen zugeordnet. Auch hier können jedoch zwei oder mehr Behandlungsstationen einen Tragrahmen teilen oder eine Behandlungsstation mehrere Tragrahmen aufweisen.
Die Anlage kann theoretisch jede beliebige Leistung zwischen 10 und 2000 Behältern pro Stunde verarbeiten, bezogen auf ein 50 Liter Fass, was durch die modulare Anordnung verständlich wird. Wird eine Laufschiene des Transporteurs bei Beauftragung einer Anlage auf die zukünftig zu erwartende Leistung ausgelegt, so kann ein Kunde jederzeit einzelne Behandlungsmodule nachrüsten, um die Anlagenleistung zu erhöhen.
Der Transporteur kann beliebig ausgebildet sein, beispielsweise als ein auf Schienen geführtes Flurförderfahrzeug für einen oder mehrere Behälter. Der Transporteur kann darüber hinaus separate Fördersysteme für den horizontalen und vertikalen Transport der Behälter aufweisen. Die Fördersysteme können dabei einen unterschiedlichen Automationsgrad aufweisen, vom Handförderer bis zum vollautomatischen Förderroboter.
Die Versorgungsanschlüsse der Behandlungsstationen umfassen Fluid- und Medienanschlüsse, insbesondere standardisierte Interfaces, elektrische Anschlüsse als auch elektrische Steuerungsanschlüsse, z.B. Bussysteme, die vorzugsweise, wie oben beschrieben standardisiert und selbsttätig koppelbar sind. Diese sind vorzugsweise an einer dem Transporteur abgewandten Seite der Behandlungsstationen, insb. Behandlungsmodule angeordnet.
In der vorliegenden Anmeldung werden folgende Begriffe synonym verwendet: Behandlungsstation - Behälterbehandlungsstation - Behandlungsmodul - Behälterbehandlungsmodul -Behandlungskopf; Behandlungsanlage - Behälterbehandlungsanlage -Anlage -Behälterbehandlungsmaschine - Behandlungsmaschine; Verfahrwagen -Hubwagen;
Die Erfindung wird nachfolgend beispielweise anhand der schematischen Zeichnung beschrieben.

Fig. 1: eine perspektivische Ansicht einer Behälterbehandlungsstation in Form eines Behandlungsmoduls,
Fig. 2: eine perspektivische schematische Ansicht von drei unterschiedlichen Behandlungsmodulen,
Fig. 3: der Aufbau einer horizontalen Ebene der Behälterbehandlungsanlage mit unterschiedlichen Behandlungsmodulen,
Fig. 4: die horizontale Ebene aus Fig. 3 in perspektivischer Ansicht; und
Fig. 5: eine Behälterbehandlungsanlage mit zwei übereinander angeordneten horizontalen Ebenen von Behandlungsmodulen, welche zwei zueinander parallele vertikale Ebenen von Behandlungsmodulen bilden, zwischen denen ein Transporteur verfahrbar ist.

Fig. 1 zeigt ein Behandlungsmodul 11 in einem realistischen Aufbau. Das Behandlungsmodul 11 hat einen Rahmen 12 und eine Behandlungsbaugruppe 14, die zum Beispiel zum Befüllen oder zum Reinigen oder Sterilisieren eines Behälters dient je nach Aufgabe. Die Rahmen 12 mehrerer nebeneinander und übereinander angeordneter Behandlungsmodule 11 sind zu einem gemeinsamen Tragrahmen verbindbar, wie es in den Figuren 4 und 5 gezeigt ist. Deshalb muss kein separater Tragrahmen der Anlage montiert werden. Zudem wächst der Tragrahmen mit der Anzahl der montierten Behandlungsmodule
In einem derartigen Behandlungsmodul 11 können vorzugsweise unterschiedliche Arten von Behältern gehandhabt werden, wie z.B. Flaschen, Dosen, Kegs und Fässer. Das Behandlungsmodul 11 enthält ein standardisiertes Interface für unterschiedliche Medien, ein elektrisches Interface und ein Steuerungsinterface. Diese Interfaces sind standardisiert. Somit kann ein derartiges Behandlungsmodul in einer Behälterbehandlungsanlage an beliebiger Stelle angeschlossen werden, ohne zusätzlichen Infrastrukturaufwand, wie neue Verrohrungen, Anschlüsse etc.. Die Anschlüsse sind vorzugsweise fluid-dicht selbstkoppelnd, beim Montieren eines Behandlungsmoduls in seine Betriebsstellung.
Unterschiedliche Arten eines derartigen Behandlungsmoduls sind in Fig. 2 sehr schematisch dargestellt. Das linke Behandlungsmodul 16 ist eine Vorreinigungsstation, während das mittlere Behandlungsmodul 18 eine Hauptreinigungsstation ist. Das rechte Behandlungsmodul 20 ist eine Füllstation.
Eine Behälterbehandlungsanlage 10 mit einer Anordnung dieser Behandlungsmodule 16, 18, 20 ist in Fig. 3 bis 5 dargestellt. In den Figuren 3 und 4 ist nur eine untere horizontale Ebene der Behandlungsanlage dargestellt. In Wirklichkeit können mehrere dieser Ebenen übereinander angeordnet sein, wie es in Fig. 5 gezeigt ist.
Die Rahmen 12 der Behandlungsmodule 11, 16, 18, 20 sind miteinander verbunden und bilden so einen gemeinsamen Tragrahmen, der mit der Anzahl der montierten Behandlungsmodule 11, 16, 18, 20 wächst. Alternativ können die Behandlungsmodule aber aucin einem separaten Tragrahmen der Anlage 10 eingesetzt sein.
Die Behandlungsmodule 16, 18, 20 sind in dem in Fig. 5 dargestellten Beispiel in zwei Stockwerken übereinander angeordnet. Die Anzahl der Stockwerke kann natürlich je nach Bedarf größer sein. Zudem sind die in den unterschiedlichen Stockwerken angeordneten Behandlungsmodule 16, 18, 20 entlang von zwei zueinander parallelen vertikalen Ebenen E1, E2 ausgerichtet. Zwischen den beiden vertikalen Ebenen E1, E2 ist ein Transporteur 22 angeordnet, der wenigstens einen vorzugsweise auf Schienen 24 geführten Verfahrwagen 26 aufweist, welcher zum Transport der Behälter 28 zwischen den unterschiedlichen Behandlungsmodule 16, 18, 20 dient. Durch die Ausrichtung entsprechend den vertikalen Ebenen haben die beidseitig des Transporteurs angeordneten Behandlungsmodule 16, 18, 20 denselben Abstand zum Transporteur, was die Transportlogistik, d.h. die Zu-und Abfuhr von Behältern zu den Behandlungsstationen vereinfacht.
Für den Fall, dass Behandlungsstationen in mindestens zwei Ebenen übereinander angeordnet sind, ist für eine besonders vorteilhafte Ausführungsform vorgesehen, dass der Transporteur in einer vertikalen Höhenebene angeordnet ist bzw. verläuft, die etwa in der Mitte der vertikalen Erstreckung der übereinander angeordneten Behandlungsstationen entspricht. Durch diese Vorgehensweise wird die Summe der Verfahrwege bei Vertikalbewegungen des Transporteurs reduziert. Diese Anordnung des Transporteurs kann unabhängig davon gewählt werden, ob Behandlungsstationen einseitig oder beidseitig des Transporteurs angeordnet sind.
In Fig. 3 ist das untere Stockwerk der Behälterbehandlungsanlage 10 dargestellt. Die vertikalen Ebenen stehen senkrecht aus der Zeicheneben heraus. Am linken Rand der Ebene E2 ist eine Beladestation 30 für leere Behälter angeordnet, die mit einem Zufuhrförderer 32 verbunden ist. Gegenüber ist in der vertikalen Ebene E1 eine Abgabestation 34 für die Annahme voller Behälter 28 angeordnet, welche mit einem Abfuhrförderer 36 verbunden ist. Durch den Verfahrwagen 26 können jeweils zwei Behälter 28 gleichzeitig
aufgenommen werden, wodurch eine simultane Behandlung von zwei Behältern möglich ist. In entsprechender Weise können die Beladestation und die Abgabestation und auch der Verfahrwagen 26 länger ausgebildet sein, so dass auch drei oder vier Behälter gleichzeitig durch den Verfahrwagen 26 aufgenommen werden können.
Der Verfahrwagen 26 hat auch eine Hubfunktionalität, so dass, wie es in Fig. 5 gezeigt ist, auch Behandlungsmodule in mehreren übereinander liegenden Stockwerken beladen und entladen werden können. Durch die Tatsache, dass die Behandlungsmodule 16, 18, 20 nebeneinander als auch übereinander angeordnet sind, ergibt sich eine sehr viel kompaktere Bauweise, was auch kürzere Transportwege ermöglicht. Darüber hinaus sind die Behandlungsmodule 16, 18, 20 mit ihrem Rahmen 12 in der Behälterbehandlungsanlage 0 austauschbar, das heißt entnehmbar, angeordnet. Vorzugsweise sind alle Versorgungsanschlüsse der Behandlungsmodule 11, 16, 18, 20 auf der dem Transporteur 22 abgewandten Seite der Behandlungsmodule angeordnet und stören damit nicht den Be-und Entladezugang des Verfahrwagens 26. Sie sind auch von der einander abgewandten Außenseite der vertikalen Ebenen gut zugänglich für Wartungsarbeiten.
In einer alternativen Ausführungsform erfolgt eine Verbindung der Rahmen 12 der Behandlungsmodule 11 mit einem separaten nicht dargestellten Tragrahmen vorzugsweise über Steckverbindungen mit einer Rasteinrichtung zur Definition der Betriebsposition jedes Behandlungsmoduls.
Medienanschlüsse wie abzufüllendes Produkt, Wasser, Hydrauliköl, Druckluft als auch elektrische oder steuerungselektrische Anschlüsse sind vorzugsweise über standardisierte Interfaces gebildet, die miteinander beim Einschieben in das Behandlungsmodul in die Betriebsposition automatisch fluiddicht koppeln, so dass jede Art von Behandlungsmodul automatisch an alle notwendigen Anschlüsse angekoppelt wird.
Die Behälter 28 werden in der benötigten Behandlungsabfolge den verschiedenen Behandlungsmodulen 16, 18, 20 zugeführt. Ist die Behandlungszeit eines Behälters in einem Behandlungsmodul abgelaufen, transportiert der Verfahrwagen 26 den Behälter 28 zu dem in der Behandlungsabfolge folgenden Behandlungsmodul. Neben den oben beschriebenen Behandlungsmodulen gibt es vorzugsweise auch Verweil-, Dämpf-, Sterilisation-und Wiegemodule. Ein Bearbeitungsvorgang ist das Befüllen mit Produkt in der Füllstation
20. Ebenfalls werden die Behälter verschlossen, und zwar entweder automatisch durch das Abkoppeln oder Entfernen von einer Behandlungsstation, oder durch ein aktives Verschließen auf einer separaten Verschließstation, beispielsweise durch das Einpressen eines Fittings oder durch das Aufschrauben eines Schraubverschlusses. Nach dem Verschließen wird der Behälter vom Verfahrwagen der Abgabestation 34 zugeführt und über den Abfuhrförderer 36 ausgeschleust. Behälter 28, die die integrierte Qualitätskontrolle nicht bestehen, werden über den Verfahrwagen 26 am Ende der Laufschiene 24 ausgeschleust. Es ist klar, dass über den beiden horizontalen Ebenen der Fig. 5 noch eine dritte oder weitere horizontale Ebenen von Behandlungsmodulen angeordnet werden kann, so dass sich die vertikalen Ebenen E1, E2 weiter nach oben erstrecken. Statt eines Verfahrwagens können auch mehrere Verfahrwagen gleichzeitig zwischen den beiden vertikalen Ebenen E1, E2 angeordnet sein. Die Ebenen können auch mit zwei Transporteuren von ihrer einander abgewandten Außenseite bedient werden. In diesem Fall sind vorzugsweise die Medienanschlüsse der Behandlungsmodule in den zwei vertikalen Ebenen einander zugewandt.
Es können selbstverständlich mehr als zwei vertikale Ebenen E1, E2 nebeneinander angeordnet sein, wobei dann vorzugsweise zwischen jeweils zwei vertikalen Ebenen wenigstens ein Transporteur angeordnet ist.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann innerhalb des Schutzbereichs der nachfolgenden Ansprüche beliebig variiert werden.

Bezugszeichenliste

10: Behälterbehandlungsanlage
11: Behandlungsmodul
12: Rahmen
14: Behandlungsbaugruppe eines Behandlungsmoduls
16: Vorreinigungsstation
10 18: Hauptreinigungsstation
20: Füllstation
22: Transporteur
24: Schienen
26: Verfahrwagen
15 28: Behälter
30: Beladestation
32: Zufuhrförderer
34: Abgabestation
36: Abfuhrförderer

Claims

Behälterbehandlungsanlage (10), umfassend mehrere Behandlungsstationen (11, 16, 18, 20) für Behälter (28), wobei die Behandlungsstationen (11, 16, 18, 20) nebeneinander als auch übereinander angeordnet sind, und die Behälterbehandlungsanlage (10) wenigstens einen Transporteur (22) für die Behälter (28) aufweist, der eine horizontale als auch vertikale Transportrichtung aufweist, und konzipiert ist, die Behandlungsstationen (11, 16, 18, 20) mit Behältern (28) zu bestücken und/oder die Behälter (28) von den Behandlungsstationen (11, 16, 18, 20) abzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsstationen (11, 16, 18, 20) als Behandlungsmodule modulartig aufgebaut und austauschbar in wenigstens einem sich vertikal erstreckenden Tragrahmen gehalten sind, und dass an dem Tragrahmen an jeder Betriebsposition eines Behandlungsmoduls ein mit zentralen Fluidleitungen der Behälterbehandlungsanlage (10) verbundenes Fluidinterface mit wenigstens einem Kopplungsflansch angeordnet ist, der mit einem mit den Fluidleitungen des Behandlungsmoduls verbundenen komplementären Kopplungsflansch des Behandlungsmoduls zusammenwirkt.
Behälterbehandlungsanlage (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, sie wenigstens einen ersten Zufuhrtransporteur (22) zur Bestückung der Behälterbehandlungsstationen (11, 16, 18, 20) und wenigstens einen Abfuhrtransporteur (22) zum Abführen der Behälter (28) von den Behandlungsstationen (11, 16, 18, 20) aufweist.
Behälterbehandlungsanlage (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälterbehandlungsstationen (11, 16, 18, 20) in mehreren übereinander liegenden Stockwerken angeordnet sind.
Behälterbehandlungsanlage (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die neben und übereinander angeordneten Behälterbehandlungsstationen in zwei zueinander parallelen vertikalen Ebenen (E1, E2) angeordnet sind, und dass der Transporteur (22) insbesondere mittig zwischen den beiden vertikalen Ebenen (E1, E2) angeordnet ist.
Behälterbehandlungsanlage (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Transporteur (22) eine Transportrichtung parallel als auch senkrecht zu den vertikalen Ebenen (E1, E2) der Behälterbehandlungsstationen aufweist.
Behälterbehandlungsanlage (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsmodule (11, 16, 18, 20) mittels einer Steckverbindung in oder an dem Tragrahmen gehalten und/oder gesichert sind.
Behälterbehandlungsanlage (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsposition jedes Behandlungsmoduls in dem Tragrahmen mittels einer Rasteinrichtung gesichert ist.
Behälterbehandlungsanlage (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopplungsflansch und der komplementäre Kopplungsflansch derart angeordnet sind, dass sie beim Bewegen des Behandlungsmoduls in die Betriebsposition miteinander koppeln.
Behälterbehandlungsanlage (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder Betriebsposition eines Behandlungsmoduls in oder an dem Tragrahmen eine mit elektrischen Leitungen der Behälterbehandlungsanlage (10) verbundene elektrische Schnittstelle vorhanden ist, und dass an dem Behandlungsmodul (11, 16, 18, 20) eine komplementäre Schnittstelle für elektrische Leitungen des Behandlungsmoduls angeordnet ist, die mit der Schnittstelle der Behälterbehandlungsanlage (10) verbindbar ist.
Behälterbehandlungsanlage (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Behandlungsmodul (11, 16, 18, 20) über ein elektrisches Bussystem mit einer Steuerung der Behälterbehandlungsanlage (10) verbunden ist, und dass am Tragrahmen in örtlich festgelegter Stellung zur Betriebsposition jedes Behandlungsmoduls ein erstes Anschlusselement angeordnet ist, welches mit einem an dem Behandlungsmodul (11, 16, 18, 20) angeordneten komplementären zweiten Anschlusselement derart zusammenwirkt, dass beim Einschieben/-koppeln des Behandlungsmoduls in den Tragrahmen das erste und zweite Anschlusselement miteinander kontaktieren, spätestens wenn das Behandlungsmodul (11, 16, 18, 20) seine Betriebsposition im Tragrahmen erreicht hat.
Behälterbehandlungsanlage (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rahmen der Behandlungsmodule (11, 16, 18, 20) in der Betriebsposition der Behandlungsmodule (11, 16, 18, 20) mit am Tragrahmen ausgebildeten Tragstrukturen zusammensteckbar sind.
Behälterbehandlungsanlage (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rahmen der Behandlungsmodule (11, 16, 18, 20) miteinander zu einem Tragrahmen der Behälterbehandlungsanlage (10) verbindbar sind.
Behälterbehandlungsanlage (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Behandlungsstationen (11, 16, 18, 20) mindestens eine mit einem Ventil oder Ventilauslass verbundene Fluidrück-oder -ableitung aufweisen.
Behälterbehandlungsanlage (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Behandlungsstationen (11, 16, 18, 20) als Zwischenspeicher fungieren.
Behälterbehandlungsanlage (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Behandlungsstationen (11, 16, 18, 20) elektrische und/oder pneumatische Leitungen umfassen welche mit vorgesehenen Aktuatoren zur Steuerung des Ventils oder Ventilauslasses verbunden sind.
Behälterbehandlungsanlage (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Art von Versorgungsanschlüssen auf einer dem Transporteur (22) abgewandten Seite der Behandlungsstationen (11, 16, 18, 20) angeordnet sind.
Behälterbehandlungsanlage (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Behandlungsstationen (11, 16, 18, 20) als Reinigungsstation (16, 18) und mindestens eine als Füllstation (20) ausgebildet ist.