EP3823751A1 - Transportsystem - Google Patents

Transportsystem

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Publication number
EP3823751A1
EP3823751A1 EP19742004.5A EP19742004A EP3823751A1 EP 3823751 A1 EP3823751 A1 EP 3823751A1 EP 19742004 A EP19742004 A EP 19742004A EP 3823751 A1 EP3823751 A1 EP 3823751A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
clean room
transport element
transport
drive
drive element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19742004.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Manuel WALLISCH
Andreas BÖHMIKE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bausch and Stroebel SE and Co KG
Original Assignee
Bausch and Stroebel Maschinenfabrik Ilshofen GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bausch and Stroebel Maschinenfabrik Ilshofen GmbH and Co KG filed Critical Bausch and Stroebel Maschinenfabrik Ilshofen GmbH and Co KG
Publication of EP3823751A1 publication Critical patent/EP3823751A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G54/00—Non-mechanical conveyors not otherwise provided for
    • B65G54/02—Non-mechanical conveyors not otherwise provided for electrostatic, electric, or magnetic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G54/00—Non-mechanical conveyors not otherwise provided for
    • B65G54/02—Non-mechanical conveyors not otherwise provided for electrostatic, electric, or magnetic
    • B65G54/025—Non-mechanical conveyors not otherwise provided for electrostatic, electric, or magnetic the load being magnetically coupled with a piston-like driver moved within a tube
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L1/00—Enclosures; Chambers
    • B01L1/02—Air-pressure chambers; Air-locks therefor
    • B01L1/025—Environmental chambers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G2207/00—Indexing codes relating to constructional details, configuration and additional features of a handling device, e.g. Conveyors
    • B65G2207/26—Hygienic features, e.g. easy to sanitize
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/12—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
    • F24F3/16—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by purification, e.g. by filtering; by sterilisation; by ozonisation
    • F24F3/167—Clean rooms, i.e. enclosed spaces in which a uniform flow of filtered air is distributed

Definitions

  • the invention relates to a system comprising a clean room, a transport element movable within the clean room and a drive element of the transport element arranged outside the clean room, the transport element not being connected to the drive element and being coupled to the drive element or being driven by the drive element only via contactless distance forces ,
  • a large number of clean room applications require transport devices for objects used in the clean room.
  • vials, syringes or the like are sterilized and brought to a filling station in order to be filled and sealed there with a medical product.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a transport system for objects in a clean room which both requires little or preferably no openings and also allows the movement to be selected as flexibly as possible.
  • Transport element is a separate element, in particular separately from the floor, ceiling, walls and / or other parts of the clean room, and in particular has no positive connection with floor, ceiling, walls and / or other parts of the clean room and / or other elements acting in any spatial direction.
  • the transport element has no connection with parts of the clean room or other objects and elements, so that it may have to overcome a coupling force with the
  • a transported object has a connection with play with other elements, for example that the transported object is connected to other elements via a hose.
  • the transport element By designing the transport element as a separate element, it can be freely moved outside the clean room with a suitable movement of the drive element, insofar as the distance to the drive element is not too great for the distance forces used.
  • this allows free movement in a plane or surface parallel to a plane or surface in which the drive element moves.
  • “Distance forces” are to be understood here as all forces that can act through a wall of a clean room with sufficient strength for the coupling. Examples of this are magnetic, electrical and electromagnetic forces.
  • Drive and transport elements are preferably arranged on both sides of a flat wall of the clean room. As a result of a corresponding movement of the drive element outside the clean room, a free movement of the transport element in a wall of the
  • the transport element comprises at least one roller rotatable about a roller axis for movement on a preferably flat running surface of the clean room.
  • the roller axis runs in the
  • the transport element can thus be moved freely along the running surface, whereby a flexible movement in at least two dimensions is possible.
  • Such a role of the transport element is preferably designed to be self-steering, in particular by rotatable mounting on a steering axis which is essentially perpendicular to the running surface. From a technical point of view, this can also be configured similarly to the storage of rolls on conventional shopping trolleys. This makes practically any changes to the
  • the roller axis is likewise preferably displaceably mounted parallel to the running surface, particularly preferably in a slot. This is advantageous when the direction of movement of the transport element is reversed, since then no steering or rotation of the rollers is required, but instead the rollers are moved along the slot and that
  • the slot and the steering axis are preferably designed such that the slot is in a line extending along and through the steering axis
  • Intersection intersects, the slot preferably extending equally far on both sides of the intersection. This allows a further reduction in jerking and thus a particularly quick and flexible movement of the transport element.
  • the generation of an air cushion is also conceivable in that the transport element and / or a preferably flat tread of the clean room are designed such that an air cushion can be formed at least in parts of the area between the transport element and the tread.
  • the associated side of the transport element can be designed to provide suitable air resistance.
  • the coupling of the transport element and drive element is preferably implemented by a magnetic device in each case in the transport element and drive element.
  • Magnetic and electromagnetic forces allow a relatively good coupling through a wall of a clean room if it is made of appropriate materials that do not themselves react to the magnetic forces or weaken them.
  • One or both magnet devices preferably comprise permanent magnets. Permanent magnets arranged in particular in the form of a Hallbach array allow a relatively good coupling over a relatively large distance, which means that the wall thickness of the
  • Clean room is possible, which in principle can be advantageous for sealing the clean room.
  • the way in which the drive element can be moved is not predetermined. Above all, all options that allow flexible movement of the drive element are preferred, because only with a flexibly movable drive element can the maximum possible flexibility of the transport element be used.
  • a chain drive an XTS and / or an electric motor or to arrange the drive element on such an element or to connect it.
  • the drive element as a whole can also comprise a corresponding one of the elements mentioned.
  • a cross table for example, the position of the
  • the drive element can also be arranged on a type of vehicle similar to the previously described variant of the transport element, in which case an electric motor is preferably arranged in the drive element, which actively drives the wheels or rollers of the vehicle comprising the drive element.
  • an electric motor is preferably arranged in the drive element, which actively drives the wheels or rollers of the vehicle comprising the drive element.
  • Drive element is arranged, has an equally large parallel surface for movement.
  • the drive element preferably includes at least one roller
  • a roller axis of the at least one roller is preferred
  • the drive element is preferably a separate element and, in particular, has no form-fitting connection with an outside and / or other parts of the clean room and / or other elements, which acts in any spatial direction. This ensures flexible mobility of the drive element and thus the transport element.
  • the drive element and / or transport element are preferably designed to be decoupled. This is technically feasible, for example, by changing the distance of the drive element to the clean room, for example by means of displaceable platforms on which the drive element is located, or simply by pushing the drive element away from the clean room.
  • Transport element for example, to let the ramp go up onto a platform.
  • Transport element for example, to let the ramp go up onto a platform.
  • a platform For example, in clean room walls or
  • a ramp or thickening can also be used without appropriate aids. Namely, when the transport element sufficiently overcomes the distance forces when driving onto the ramp with sufficient speed, in order to ramp A / thickening
  • the drive element can then be moved away before the transport element, for example rolls back again. If the drive element then again
  • Transport elements can have different properties
  • drive elements could also be coupled to a transport element, e.g. if other acceleration forces or
  • system can also comprise appropriately standardized coupling-decoupling stations, so that selectable drive elements and / or selectable transport elements can each be coupled to one another.
  • Transport elements for example with corresponding brackets, are coupled to drive elements, the corresponding workflow is carried out and then a coupling with other transport elements suitable for the next workflow takes place.
  • both a device for moving the or a drive element can be provided and at the same time a decoupling of the drive element from the latter and / or a further drive element can be provided that is provided without a device for movement.
  • the drive element and thus the transport element can thus be moved by means of the device for movement.
  • the drive element and thus the transport element can thus be moved by means of the device for movement.
  • the transport element has to be moved to an unusual position, a movement is carried out by hand in order to reach a position with the transport element that is inaccessible by the device for movement.
  • the floor of the clean room and not necessarily a flat surface does not necessarily have to be between the transport element and the drive element.
  • a transport element could also be attached to one
  • Corner or edge areas of the clean room can also be designed such that there is a curved transition between walls, so that, for example, that
  • Transport element can be moved from the floor to a side wall.
  • the transport element can in particular also be equipped with various objects or elements to be transported, such as pliers, receptacles, sliders, grippers or the like, in particular on an upper side.
  • a transport element with a shell-like receptacle can be used to transport stoppers or the like from a feed station to a place of use.
  • This offers compared to the ones usually used for this Vibrating plates improve the clean room quality, because vibrating plates generate particles.
  • the transport elements comprise a small battery and a motor for actuating the gripper
  • a solution for tongs, grippers and the like is preferred in which no battery or the like is on
  • Transport element must be arranged.
  • Transport elements are connected to the corresponding actuating ends of a pair of pliers. This allows the relative movement of the
  • Transport elements are controlled to one another, whether the other end of the pliers opens or closes, while the movement of the transport elements changes the position of the pliers.
  • transport elements can advantageously be used for complex processes / operations.
  • rods or arms and one that is rotatably mounted on two transport elements
  • connection arm so that this connection arm comes closer and closer to the surface on which the transport elements move.
  • Link arm raised above this surface to a maximum height when the two arms of the transport elements extend perpendicular to the surface.
  • Tools / mechanisms are operated without a drive in the clean room being mandatory.
  • tongs or gripping devices can also be formed and operated, which have several objects such as e.g. Can grab vials at once.
  • Another application can also be realized by providing a slide on the transport element.
  • the slider can move other objects by moving the transport element or block movement paths, e.g. at intersections of e.g.
  • Conveyor belts or to direct material / objects into a certain area Conveyor belts or to direct material / objects into a certain area.
  • each nozzle, spray head, locking mechanism or the like can be arranged as an object to be transported on a transport element, with which a movement can then be moved within the scope of the play possible through the hose or a similar material feeder. In this way, for example, a movable spray head can easily be formed.
  • Tool / exchange elements / etc. inside the clean room.
  • tools / replacement elements / etc. can be introduced.
  • the tool / exchange elements / etc. needed elsewhere, it must be laboriously passed from the sterile glove permanently installed in the wall to the sterile glove to the corresponding point.
  • the tool / replacement elements / etc. placed in the receptacle of a transport element it can move precisely and flexibly to the place of use, where the
  • Sterile glove can be gripped and used
  • an adjustment of the position is a
  • Dosing container makes sense, depending on which dosing method is currently being used and how full the container is. In particular, by means of a
  • Dosing containers can also be placed at an angle to what is in the container
  • Is clean room properties For example, a non-clean room element that houses the drive element can extend into the clean room housing or inside the clean room housing.
  • this has two elongated planes connected on both sides by a semicircular curve as a shape, can
  • a type of conveyor belt is thus formed by means of the transport elements.
  • Such a non-clean room element can also extend completely within the clean room, because a cable connection is sufficient that supplies the internal drive elements with energy. It is also conceivable, for example, a dosing container with transport elements located in the clean room and in the non-clean room
  • Transport elements to move the paddle in order to stir the liquid in the dosing container. Additional magnets may have to be attached to the transport element for coupling to the paddle.
  • the object of the invention is also achieved by a
  • Transport element with at least one roller rotatable about a roller axis, the transport element comprising a magnetic device for magnetic coupling to a drive element, the at least one roller of the transport element being self-steering. This is preferably done by rotatable mounting on a steering axis substantially perpendicular to a plane of movement.
  • Such a transport element arranged on a wall of a clean room can be moved flexibly, provided suitable magnetic forces are exerted, for example by a corresponding one
  • Drive element is arranged on another side of the wall of the clean room and / or in that appropriate devices are provided in the interior of the wall in order to be able to flexibly change the magnetic forces acting on the drive element.
  • the transport element according to the invention can also be designed in each case in accordance with the properties previously described with regard to the transport element.
  • the transport element according to the invention can also be used not only in the system according to the invention, but also by means of drive elements located in the clean room. This does have disadvantages in terms of clean room quality, but can also be avoided Realize complex motion sequences at places in the clean room where the arrangement of a non-clean room element is out of the question.
  • Figure 1 shows an inventive system comprising a
  • FIG. 2 shows a schematic perspective view
  • Transport element according to the invention as part of a system according to the invention, the drive element being a cross table, unlike in FIG. 1.
  • FIGS. 3a to 3c show different ones in a schematic view from below
  • a transport element 10 comprises a plurality of rollers 12, for example four, which are self-steering by being mounted on a steering axis 14 perpendicular to the plane of movement.
  • the slot 16 intersects the extension of an imaginary line 18 that runs centrally through the steering axis 14. Because the slot 16 extends equally far on both sides of the intersection with this line 18, a complete reversal of movement is possible with the same driving behavior.
  • the slot 16 can also be on both sides
  • Transport element 10 has a preferred front direction and the slot 16 is primarily intended to ensure jerk-free carrying of the rollers when the direction of movement is changed rapidly and strongly.
  • the transport element 10 also has further elements which are generally arranged on the top and which serve to engage with elements to be transported or driven.
  • This can be, for example, a container, a holder, a gripper or the like, but also a simple slide which extends vertically or in an appropriate manner from the top of the transport element 10.
  • the transport element 10 further comprises a
  • Magnet device 20 for coupling by means of non-contact distance forces to a drive element 30.
  • a system according to the invention comprises a system according to the invention
  • Transport element 10 a clean room 50 and a drive element 30.
  • the transport element 10 is arranged on the wall 52 of the clean room 50, with which this wall 52 serves as a running surface 52 of the transport element 10.
  • Drive element 30 is arranged, which comprises the magnetic device 40 for coupling to the magnetic device 20 of the transport element 10.
  • the two magnet devices 20 and 40 are each so
  • Transport element 10 and drive element 30 arranged that the distance between the two is relatively small, since then the coupling is greatest or correspondingly weaker magnetic devices 20, 40 are required to achieve a sufficient coupling.
  • the distance between the magnet device 20 or the magnet device 40 and the wall 52 is as minimal as the manufacturing tolerance and the accuracy of the movement of the transport element 10 and the drive element 30 allow that there is no contact between the magnet devices 20, 40 and the wall 52 comes.
  • this can also depend on whether the transport element 10 is loaded with additional weight, for example because it is transporting or pushing correspondingly heavy objects.
  • the drive element 30 is designed as an autonomous vehicle and accordingly comprises electric motors 34, a steering / control 35 and by means of the electric motors 34
  • the transport element 10 can be moved completely in both spatial directions on the running surface 52 without openings being necessary and / or a complex drive system on the transport element 10 being necessary.
  • the dimensioning shown is of course only schematic and in practical applications, the tread 52 and
  • Parallel running surface 38 should each be dimensioned such that there are several
  • the drive elements 30 also have an accumulator or the like which can be charged in a charging station, not shown. Since the drive elements 30 are outside the clean room 50, the
  • a decoupling area for example in the form of a lift, can also be provided in the running surface 38, by means of which a drive element 30 is moved downward, as a result of which the coupling to the associated transport element 10 ends due to the increased distance.
  • An advantage of the systems according to the invention in general is that a transport element 10 according to the invention can simply be removed from the clean room, the running surface 52 can be disinfected and cleaned, and the transport element 10 can be serviced and replaced.
  • FIG. 1 An alternative construction of the drive element 30 is shown in FIG. In the embodiment shown, this is designed as a cross table 32 on which the magnet device 40 is arranged.
  • a cross table 32 allows particularly precise control of the movements and accordingly the system in FIG. 2 has a higher precision when the
  • Transport element 10 on.
  • generally only one cross table 32 can match a range of motion of an associated one
  • Transport element 10 are arranged so that the simultaneous Movement of several transport elements 10 in the same area is usually not possible.
  • Magnet device 40 and the underside of wall element 52 is shown larger than it is in practice.
  • the transport element 10 according to the invention in the variant in FIG. 2 is constructed essentially the same as in the variant in FIG. 1. This means in particular that the inventive element
  • Transport element 10 can be coupled to different drive elements 30, depending on the planned application, so that the drive element 30 that is optimal for the application can be selected in each case.
  • another transport element 30 can be arranged on a clean room 50 with a transport element 10 according to the invention even without opening the clean room 50, which significantly increases the flexibility, since in principle for different process sequences in direct succession
  • FIGS. 3a to 3c show different designs of the magnetic device 20 as a Hallbach array.
  • the viewing direction from below is thus from below the wall 52 into the clean room 50.
  • magnets 26, in particular permanent magnets 26, with different pole directions are arranged adjacent to one another, as shown in FIGS. 3a to 3c.
  • the positive pole 27 and the negative pole 28 in FIG. 3a are aligned in the case of a central magnet of an upper row in the figure so that the
  • connection line to the tread 52 is orthogonal.
  • the adjacent magnets 26 have a magnetic direction or rotated through 90 ° Pole direction, so that the positive pole 27 of the adjacent magnet 26 is directed towards the middle magnet.
  • a magnet 26 with a positive pole 27 and a negative pole 28 is then reversed as in the middle magnet 26 and thus also with one rotated through 90 °
  • Such a row could individually form the magnetic device 20. However, it is advantageously offset to form a further row of magnets 26, the positive poles 27 and negative poles 28 of which are each reversed in comparison to the row arranged at the top in FIG. 4a. This optimizes the force of the magnetic field and thus the precision of the guidance.
  • the rows of magnets 26 could also be longer than 5 magnets, with adjacent magnets in each case having pole directions rotated by 90 ° to one another. Furthermore, more than 2 rows could also be used. This depends essentially on the size of the magnets 26 used as well as on the size of the transport element 10 and the objects to be moved and the magnet device 20.
  • FIG. 3b also shows the option that rows are connected with the aid of magnets 26 rotated again by 90 ° relative to the neighbors and that a grid of magnets 26 is formed. This can in turn also comprise more rows and columns than the shown 2 or 3.
  • a rotation angle of 90 ° between adjacent magnets 26 is usually preferred. But with special sizes, distances and
  • An example is the grid of magnets 26 shown in FIG. 3c, in which adjacent magnets are rotated alternately by 45 ° and 135 °, respectively. It is not even necessary for the same angle of rotation to be present everywhere, but rows or grids of magnets 26 are also conceivable, in each of which the angle of rotation is 45 °, so that a complete 180 ° rotation of the pole direction only takes place via 5 magnets 26 instead of as shown 3 he follows. Furthermore, individually varied angles of rotation are also conceivable, which then give a total angle of rotation of a multiple of 180 ° at the end of the respective row or column.

Abstract

System umfassend einen Reinraum (50), ein innerhalb des Reinraums (50) bewegliches Transportelement (10) und ein außerhalb des Reinraums (50) angeordnetes Antriebselement (30) des Transportelements (10), wobei das Transportelement (10) nicht mit dem Antriebselement (30) verbunden ist und nur über berührungslose Distanzkräfte mit dem Antriebselement (30) gekoppelt bzw. von dem Antriebselement (30) angetrieben ist, wobei das Transportelement (10) ein separates Element ist, insbesondere separat von Boden, Decken, Wänden und/oder anderen Teilen des Reinraums (50), und insbesondere keine in irgendeiner Raumrichtung wirkende formschlüssige Verbindung mit Boden, Decken, Wänden und/oder anderen Teilen des Reinraums (50) und/oder anderen Elementen aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein entsprechendes Transportelement (10).

Description

T ransportsystem
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein System umfassend einen Reinraum, einen innerhalb des Reinraums bewegliches Transportelement und ein außerhalb des Reinraums angeordnetes Antriebselement des Transportelements, wobei das Transportelement nicht mit dem Antriebselement verbunden ist und nur über berührungslose Distanzkräfte mit dem Antriebselement gekoppelt bzw. von dem Antriebselement angetrieben ist.
Bei einer Vielzahl von Reinraumanwendungen sind Transportvorrichtungen für im Reinraum genutzte Objekte erforderlich. Beispielsweise werden im Bereich der Herstellung von pharmazeutischen Produkten Vials, Spritzen oder ähnliches sterilisiert und zu einer Füllstation verbracht, um dort steril mit einem medizinischen Produkt befüllt und verschlossen zu werden.
Diese Objekte werden im Allgemeinen entlang fester Bahnen verschoben bzw. werden von Movern/Läufern transportiert, die sich auf festen Bahnen bewegen.
Dabei ist ein grundsätzlicher Aspekt, dass ein Reinraum umso besser ist, je weniger Schnittstellen bzw. Übergänge benötigt werden, an denen etwas von außerhalb des Reinraums nach innerhalb des Reinraums transportiert werden muss bzw. verläuft. Dementsprechend ist es ungünstig,
Antriebslösungen zu verwenden, die einen erheblichen Bedarf an
Übergängen, Durchbrüchen bzw. Schnittstellen haben, beispielsweise wenn das Antriebssystem eine Vielzahl von elektrischen Leitungen von außerhalb des Reinraums in den Reinraum hinein benötigen würde. Da gleichzeitig das Volumen im Reinraum sehr kostspielig ist, kommen auch nicht unbedingt Lösungen infrage, die einen erheblichen Platz innerhalb des Reinraums benötigen. Ein Beispiel wäre eine Reihe kleiner autonomer Fahrzeuge, die mit elektrischen Motoren betrieben werden und entsprechend an einer Ladestation regelmäßig aufgeladen werden. Dies würde entweder mehr Leitungen oder mehr Batteriemasse im Reinraum erfordern, was beides ungünstig wäre.
Aus diesen Gründen sind vor allem Schienensysteme bevorzugt, bei denen der Antrieb teilweise oder vollständig außerhalb des Reinraums ist.
Ein Beispiel hierfür entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit einer fest vorgegebenen Prozessstrecke bzw. Schiene ist aus der DE 10 2014 102 630 A1 bekannt.
Bei einem solchen System ist die Wahl der Bewegung jedoch besonders unflexibel, da sowohl die entsprechende Schiene innerhalb des Reinraums als auch die entsprechende Schiene außerhalb des Reinraums anders verlegt werden muss.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Transportsystem für Objekte in einem Reinraum anzugeben, das sowohl wenig oder bevorzugt keine Durchbrüche benötigt als auch eine möglichst flexible Wahl der Bewegung erlaubt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein System gemäß Anspruch 1 bzw. ein Transportelement gemäß Anspruch 13. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein erfindungsgemäßes System zeichnet sich dadurch aus, dass das
Transportelement ein separates Element ist, insbesondere separat von Boden, Decken, Wänden und/oder anderen Teilen des Reinraums, und insbesondere kein in irgendeiner Raumrichtung wirkende formschlüssige Verbindung mit Boden, Decken, Wänden und/oder anderen Teilen des Reinraums und/oder anderen Elementen aufweist.
Hierbei ist unter dem Begriff„separates Element“ zu verstehen, dass im Falle keiner Kopplung mit dem Antriebselement und auch keinem zu
transportierenden Objekt das Transportelement keinerlei Verbindung mit Teilen des Reinraums oder anderen Objekten und Elementen aufweist, so dass es ggf. unter Überwindung einer Kopplungskraft mit dem
Antriebselement einfach aus dem Reinraum entnommen oder im Reinraum bewegt werden kann. Keine formschlüssige Verbindung meint hier, dass abgesehen von der Verbindung mit einem möglicherweise transportierten Objekt das Transportelement mit keinem anderen Verbindungspartner ineinandergreift. Das reine Stehen und/oder Liegen auf Teilen des
Reinraums und/oder anderen Elementen stellt hingegen keine
formschlüssige Verbindung dar. Ausgeschlossen ist ebenfalls nicht, dass ein transportiertes Objekt eine Verbindung mit Spiel mit anderen Elementen aufweist, beispielsweise dass das transportierte Objekt über einen Schlauch mit anderen Elementen verbunden ist.
Durch Ausbildung des Transportelements als separates Element kann dieses bei geeigneter Bewegung des Antriebselements außerhalb des Reinraums frei bewegt werden, insoweit die Distanz zum Antriebselement für die genutzten Distanzkräfte nicht zu groß wird.
Dies erlaubt insbesondere die freie Bewegung in einer Ebene bzw. Fläche parallel zu einer Ebene bzw. Fläche, in der sich das Antriebselement bewegt.
Unter„Distanzkräften“ sind hierbei alle Kräfte zu verstehen, die in einer für die Kopplung ausreichenden Stärke durch eine Wandung eines Reinraums hindurchwirken können. Beispiele hierfür sind magnetische, elektrische und elektromagnetische Kräfte. Bevorzugt sind dabei Antriebs- und Transportelement beiderseits einer ebenen Wandung des Reinraums angeordnet. Dadurch ist durch eine entsprechende Bewegung des Antriebselements außerhalb des Reinraums eine freie Bewegung des T ransportelements in einer zur Wandung des
Reinraums parallelen Fläche möglich.
In einer bevorzugten Variante umfasst das Transportelement mindestens eine um eine Rollenachse drehbare Rolle zur Bewegung auf einer bevorzugt ebenen Lauffläche des Reinraums. Die Rollenachse verläuft dabei im
Wesentlichen waagrecht zu der Lauffläche. Damit kann, soweit es die Kopplung an das Antriebselement zulässt, das Transportelement frei entlang der Lauffläche bewegt werden, wodurch eine flexible Bewegung in wenigstens zwei Dimensionen möglich ist.
Bevorzugt ist eine solche Rolle des Transportelements selbstlenkend ausgebildet, insbesondere durch drehbare Lagerung an einer zur Lauffläche im Wesentlichen senkrechten Lenkachse. Dies kann technisch insbesondere auch ähnlich zu der Lagerung von Rollen an üblichen Einkaufswägen ausgebildet sein. Dadurch sind praktisch beliebige Änderungen der
Bewegung auf der Lauffläche möglich, wodurch das Transportelement nahezu beliebige Bahnen abfahren kann.
Ebenfalls bevorzugt ist die Rollenachse parallel zur Lauffläche verschiebbar gelagert, besonders bevorzugt in einem Schlitz. Dies ist vorteilhaft bei einer Umkehr der Bewegungsrichtung des Transportelements, da dann keine Lenkung oder Drehung der Rollen erforderlich ist, sondern die Rollen stattdessen entlang des Schlitzes verschoben werden und das
Transportelement in die Gegenrichtung fahren kann. Durch eine geeignete Wahl der Kopplungskräfte mit dem Antriebselement lässt sich in der Variante mit selbstlenkenden Rollen insbesondere eine ruckeifreie Bewegungsumkehr erreichen.
Bevorzugt ist bei Nutzung von in einem Schlitz gelagerten selbstlenkenden Rollen der Schlitz und die Lenkachse so ausgebildet, dass der Schlitz eine sich entlang und durch die Lenkachse erstreckende Linie in einem
Schnittpunkt schneidet, wobei sich bevorzugt der Schlitz beiderseits des Schnittpunktes gleich weit erstreckt. Dies erlaubt eine weitere Reduzierung des Ruckeins und damit eine besonders zügige und flexible Bewegung des T ransportelements.
In anderen Varianten sind allerdings auch Transportelemente ohne Rollen vorgesehen. Erfindungsgemäß ist jede Lösung geeignet, die das
Transportelement in einem geeigneten Abstand zum Antriebselement hält und gleichzeitig eine geringe Reibung mit einer Lauffläche bzw. Wandung des Reinraums ermöglicht.
Hierfür ist beispielsweise auch die Erzeugung eines Luftpolsters denkbar, indem das Transportelement und/oder eine bevorzugt ebene Lauffläche des Reinraums so ausgebildet sind, dass wenigstens in Teilen des Bereichs zwischen Transportelement und Lauffläche ein Luftpolster ausbildbar ist.
Dies erfolgt bevorzugt beispielsweise durch die Anordnung von Luftdüsen in oder an der Lauffläche. Die zugehörige Seite des Transportelements kann entsprechend ausgebildet sein, um geeigneten Luftwiderstand zu bieten.
Bevorzugt ist die Kopplung von Transportelement und Antriebselement durch jeweils eine Magnetvorrichtung in Transportelement und Antriebselement realisiert. Magnetische und elektromagnetische Kräfte erlauben eine relativ gute Kopplung durch eine Wandung eines Reinraums hindurch, wenn diese aus entsprechenden Materialien ausgebildet ist, die selber nicht auf die magnetischen Kräfte reagieren bzw. diese abschwächen. Bevorzugt umfassen eine oder beide Magnetvorrichtungen Permanentmagnete. Insbesondere in Form eine Hallbach-Arrays angeordnete Permanentmagnete erlauben eine relativ gute Kopplung über eine relativ große Distanz, womit eine entsprechend größere Wandstärke des
Reinraums möglich ist, was grundsätzlich für die Abdichtung des Reinraums vorteilhaft sein kann.
Die Nutzung von Permanentmagneten bietet den Vorteil, dass keine dauerhafte Bestromung nötig ist, was insbesondere beim Transportelement nachteilig sein kann, da die Bereitstellung einer Bestromung im Reinraum Kosten mit sich bringt und Durchbrüche erforderlich machen könnte.
Hingegen ist die Nutzung von Elektromagneten im Antriebselement durchaus eher denkbar, da hier die Nachteile geringer sind. Bevorzugt sind allerdings ebenfalls Permanentmagneten im Antriebselement.
Die Art und Weise wie das Antriebselement bewegt werden kann, ist nicht fest vorgegeben. Bevorzugt kommen vor allem alle Möglichkeiten infrage, die eine flexible Bewegung des Antriebselements erlauben, denn nur bei einem flexibel bewegbaren Antriebselement lässt sich auch maximal die mögliche Flexibilität des Transportelements nutzen.
Hierfür kommt es insbesondere infrage, einen Kreuztisch, einen
Riemenantrieb, einen Kettenantrieb, einen XTS und/oder einen Elektromotor zu nutzen bzw. das Antriebselement an einem solchen Element anzuordnen bzw. damit zu verbinden. Alternativ kann das Antriebselement als Ganzes auch ein entsprechendes der genannten Elemente umfassen. Mit einem Kreuztisch lässt sich beispielsweise die Position des
Antriebselements bzw. der Magnetvorrichtung und damit die Position des Transportelements vollständig in zwei Raumrichtungen entlang einer Ebene steuern, womit beliebige Bewegungen des Transportelements in Inneren des Reinraums in einer Ebene parallel zum Kreuztisch möglich ist.
Ebenfalls kann aber auch das Antriebselement an einer Art Fahrzeug ähnlich der zuvor geschilderten Variante des Transportelements angeordnet sein, wobei dann beim Antriebselement bevorzugt ein Elektromotor angeordnet ist, der aktiv die Räder bzw. Rollen des das Antriebselement umfassenden Fahrzeugs antreibt. Damit lässt sich ebenfalls eine vollständige
zweidimensionale flexible Beweglichkeit des Transportelements
sicherstellen, wenn entsprechend das Fahrzeug, an dem das
Antriebselement angeordnet ist, eine ebenso große parallel verlaufende Fläche zur Bewegung zur Verfügung hat.
In der letzteren Variante lassen sich im Prinzip auch mehrere
Transportelemente an derselben Fläche bewegen, wobei dann eine entsprechende Steuerung sinnvoll ist, die eine Kollision von Fahrzeugen mit Antriebselementen bzw. Transportelementen vermeidet.
Bevorzugt umfasst das Antriebselement mindestens eine Rolle mit
Merkmalen entsprechend der hinsichtlich des Transportelements vorher beschriebenen Rolle zur Bewegung auf einer bevorzugt ebenen
Parallellauffläche, die parallel zur Lauffläche des Reinraums verläuft. Dabei ist bevorzugt eine Rollenachse der mindestens einen Rolle des
Antriebselements im Wesentlichen waagrecht zu dieser Parallellauffläche.
Bevorzugt ist das Antriebselement ein separates Element und weist insbesondere keine in irgendeiner Raumrichtung wirkende formschlüssige Verbindung mit einer Außenseite und/oder anderen Teilen des Reinraums und/oder anderen Elementen auf. Dies stellt eine flexible Beweglichkeit des Antriebselements und damit des Transportelements sicher. Bevorzugt sind Antriebselement und/oder Transportelement entkoppelbar ausgebildet. Dies ist technisch beispielsweise einfach realisierbar, indem die Distanz des Antriebselements zum Reinraum veränderbar ist, beispielsweise durch verschiebbare Plattformen, auf denen das Antriebselement sich befindet, oder schlicht indem das Antriebselement von dem Reinraum wegschiebbar ist.
Es ist aber auch denkbar, dass eine Vorrichtung im Reinraum vorgesehen ist, mit der sich der Abstand Transportelement zu Antriebselement
vergrößern lässt, so dass eine Entkoppelung stattfindet. Beispielsweise kommt ein anhebbarer oder absenkbarer Bereich im Reinraum (zur
Bewegung des Transportelements für die Entkoppelung) und/oder außerhalb des Reinraums (zur Bewegung des Antriebselements für die Entkoppelung) in Frage.
Dies kann auch einfach durch eine entsprechende Rampe oder Verdickung einer Wand im Reinraum realisiert werden. Einerseits kann es so ausgelegt sein, dass die Distanzkräfte zusätzlich erhöht werden, um das
Transportelement beispielsweise die Rampe auf eine Plattform hinauffahren zu lassen. Hierfür könnten beispielsweise in Reinraumwandung oder
Antriebselement vorgesehene zusätzliche Elektromagnete zu- bzw.
abgeschaltet werden. Oder es kann auch ein weiteres Antriebselement zum eigentlichen Antriebselement benachbart platziert werden, um die
Distanzkräfte zu vergrößern.
Aber eine Rampe oder Verdickung kann auch ohne entsprechende Hilfsmittel genutzt werden. Nämlich indem das Transportelement beim Auffahren auf die Rampe mit ausreichendem Tempo gerade durch die eigene Bewegung die Distanzkräfte ausreichend überwindet, um RampeA/erdickung
ausreichend weit für eine Entkoppelung hinaufzufahren. Das Antriebselement kann dann wegbewegt werden, bevor das Transportelement beispielsweise wieder zurückrollt. Wird das Antriebselement dann wieder zum
Transportelement bewegt, passiert von selbst ein erneutes Ankoppeln.
Vorteilhaft sind diese verschiedenen Varianten, um Transportelemente bzw. Antriebselemente anders miteinander zu paaren, weil verschiedene
Transportelemente verschiedene Eigenschaften haben können,
beispielsweise andere daran angeordnete Elemente, wie z.b. Halterungen anderer Größe, oder andere Reaktion auf Geschwindigkeit, Beschleunigung oder allgemein andere Form und damit andere Verfahrbereiche.
Umgekehrt könnten auch andere Antriebselemente an ein Transportelement gekoppelt werden, z.b. wenn andere Beschleunigungskräfte oder
Höchstgeschwindigkeiten für unterschiedliche Aufgaben von Vorteil sind.
Insbesondere kann das System auch entsprechend standardisierte Koppel- Entkoppel-Stationen umfassen, so dass wählbare Antriebselemente und/oder wählbare Transportelemente jeweils miteinander gekoppelt werden können.
Dadurch können im selben Reinraum verschiedene Arbeitsabläufe realisiert werden, indem die jeweils für einen Arbeitsablauf geeigneten
Transportelemente, beispielsweise mit entsprechenden Halterungen, an Antriebselemente gekoppelt werden, der entsprechende Arbeitsablauf ausgeführt wird und anschließend eine Koppelung mit anderen für den nächsten Arbeitsablauf geeigneten Transportelementen erfolgt.
Bei einem erfindungsgemäßen System kann auch vorgesehen sein, dass keine konkrete Vorrichtung zur Bewegung des Antriebselements vorgesehen ist. Sondern dass dieses beispielsweise per Hand oder üblichen Werkzeug oder üblichen Maschinen bewegt wird. Im einfachsten Fall wird
beispielsweise das Antriebselement per Hand verschoben. Ebenfalls kann sowohl eine Vorrichtung zur Bewegung des oder eines Antriebselements vorgesehen sein und gleichzeitig eine Entkoppelung des Antriebselements von dieser und/oder ein weiteres Antriebselement vorgesehen sein, dass ohne Vorrichtung zur Bewegung bereitgestellt wird.
Damit kann beispielsweise für den Normalbetrieb das Antriebselement und damit das Transportelement mittels der Vorrichtung zur Bewegung bewegt werden. Hingegen kann dann in bestimmten Situationen, in denen
beispielsweise das Transportelement an eine unübliche Position bewegt werden muss, eine Bewegung per Hand ausgeführt werden, um eine von der Vorrichtung zur Bewegung unerreichbare Position mit dem Transportelement zu erreichen.
Zu betonen ist auch, dass zwischen Transportelement und Antriebselement nicht zwingend der Boden des Reinraums und nicht zwingend eine ebene Fläche sein muss. So könnte ein Transportelement auch an einer
Seitenwand oder auch an einer oberen Wand des Reinraums angeordnet sein, so dass sich beispielsweise das Transportelement an den nicht den Boden des Reinraums bildenden Innenwänden bewegt. Auch können Eckoder Randbereiche des Reinraums so ausgebildet sein, dass ein gebogener Übergang zwischen Wänden besteht, so dass beispielsweise das
Transportelement vom Boden auf eine Seitenwand verfahren werden kann.
Das Transportelement kann insbesondere auch mit verschiedenen zu transportierenden Objekten bzw. Elementen ausgestattet werden, wie beispielsweise Zangen, Aufnahmen, Schieber, Greifer oder ähnliches, insbesondere an einer Oberseite umfassen.
Beispielsweise kann ein Transportelement mit schalenartiger Aufnahme dem Transport von Stopfen oder ähnlichem von einer Zubringstation bis zu einem Einsatzort dienen. Dies bietet gegenüber den sonst hierfür gebräuchlichen Rüttelplatten eine Verbesserung der Reinraumqualität, denn Rüttelplatten erzeugen Partikel.
Während bei Transportelement mit Zangen oder Greifern vorgesehen sein kann, dass das Transportelementen eine kleine Batterie und einen Motor zur Betätigung des Greifers umfasst, ist eine Lösung für Zangen, Greifer und ähnliches bevorzugt, bei dem keine Batterie oder ähnliches am
Transportelement angeordnet werden muss.
Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem mehrere
Transportelemente mit den entsprechenden Betätigungsenden einer Zange verbunden sind. Damit kann über die Relativbewegung der
Transportelemente zueinander gesteuert werden, ob sich das andere Ende der Zange öffnet oder schließt, während gemeinsame Bewegung der Transportelemente die Position der Zange ändert.
Grundsätzlich können vorteilhaft mehrere Transportelemente für komplexe Abläufe/Betätigungen einsetzen. So kann zum Beispiel durch drehbar an zwei Transportelemente gehalterte Stangen oder Arme und einer
Verbindungsstange/-arm zwischen den Armen der beiden Transportelemente eine heb- und senkbare Halterung ausgebildet werden.
Denn bewegen sich die Transportelemente auseinander, kommen die Arme der Transportelemente in einen immer flacheren Winkel zu dem
Verbindungsarm, so dass dieser Verbindungsarm der Fläche, auf der sich die Transportelemente bewegen, immer näher kommt.
Bewegen sich die Transportelemente wieder zueinander, wird der
Verbindungsarm angehoben über diese Fläche bis zu einer Maximalhöhe, wenn die beiden Arme der Transportelemente sich senkrecht zu der Fläche erstrecken. ln dieser Weise können durch eine Mehrzahl von koordiniert bewegten Transportelementen, die über entsprechende Elemente verbunden sind/zusammenwirken, eine Vielzahl von komplexen
Werkzeugen/Mechanismen betrieben werden und zwar ohne dass ein Antrieb im Reinraum zwingend vorgesehen werden muss.
Insbesondere lassen sich auch Zangen oder Greifvorrichtungen ausbilden und betreiben, die mehrere Objekte wie z.b. Vials auf einmal greifen können.
Eine weitere Anwendung kann auch durch das Vorsehen eines Schiebers am Transportelement realisiert werden. Je nach Bedarf kann der Schieber andere Objekt mittels Bewegung des Transportelements verschieben oder auch Bewegungspfade blockieren, z.b. an Kreuzungen von z.b.
Förderbändern oder um Material/Objekte in einen bestimmten Bereich zu lenken.
Ebenfalls kann grundsätzlich jede Düse, Sprühkopf, Verschlussmechanismus oder ähnliches als zu transportierendes Objekt auf einem Transportelement angeordnet werden, womit dann eine Bewegung im Rahmen des durch den Schlauch oder einen ähnlichen Materialzubringer möglichen Spiels bewegt werden kann. Damit kann beispielsweise einfach ein beweglicher Sprühkopf ausgebildet werden.
Eine weiterer Anwendungsvorteil ergibt sich bei Nutzung von
Werkzeug/Austauschelementen/etc. innerhalb des Reinraums. Bei größeren Reinräumen kommt es vor, dass nur an bestimmten Stellen über eine Schleuse Werkzeug/Austauschelementen/etc. eingebracht werden kann.
Wird das Werkzeug/Austauschelementen/etc. an anderer Stelle benötigt, muss es mühsam von fest in der Wandung installierten Sterilhandschuh zu Sterilhandschuh weitergereicht werden bis zur entsprechenden Stelle. Kann hingegen an der Schleuse das Werkzeug/Austauschelementen/etc. in die Aufnahme eines Transportelements gelegt werden, kann dieses präzise und flexibel bis zum Einsatzort fahren, wo dann das
Werkzeug/Austauschelementen/etc. mit dem nächstgelegenen
Sterilhandschuh ergriffen und zum Einsatz gebracht werden kann
Ebenfalls ist es möglich Elemente, deren Position justierbar sein soll, an einem oder mehreren Transportelementen zu befestigen, um eine Justierung zu ermöglichen. Beispielsweise ist eine Verstellung der Position eines
Dosierbehälters sinnvoll, je nachdem welche Dosiermethode gerade genutzt wird und wie voll der Behälter ist. Insbesondere kann mittels einer
Relativbewegung von entsprechenden Transportelementen ein
Dosierbehälter auch schräg gestellt werden, was die im Behälter
verbleibende nicht nutzbare Restmenge minimieren kann.
Ferner ist im Sinne der Erfindung innerhalb des Reinraums lediglich so zu verstehen, dass etwas innerhalb des Volumens mit entsprechenden
Reinraumeigenschaften ist. So kann sich in das Reinraumgehäuse hinein oder im Innern des Reinraumgehäuses ein Nichtreinraumelement erstrecken, das das Antriebselement beherbergt.
Wenn diese beispielsweise zwei längliche Ebenen verbunden beiderseits durch eine halbkreisförmige Rundung als Form aufweist, können
Transportelemente auf der einen länglichen Ebene in eine Richtung fahren, an der ersten Rundung umdrehen und auf der anderen länglichen Ebene in die Gegenrichtung um nach der zweiten Rundung wieder an die
Ausgangsposition zu kommen. Damit ist mittels der Transportelemente eine Art Förderband ausgebildet. Ein solches Nichtreinraumelement kann sich auch vollständig innerhalb des Reinraums erstrecken, denn es genügt eine Kabelverbindung, die innen liegende Antriebselemente mit Energie versorgt. Ebenfalls ist es denkbar beispielsweise einen Dosierbehälter mit in Reinraum befindlichen Transportelementen und im Nichtreinraum befindlichen
Antriebselementen auszustatten, um beispielsweise mittels eines
magnetischen Paddels im Dosierbehälter und der Bewegung der
Transportelemente das Paddel zwecks durchrühren der Flüssigkeit im Dosierbehälter zu bewegen. Dabei müssen ggf. zusätzliche Magnete an dem Transportelement angebracht werden für die Kopplung an das Paddel.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein
Transportelement mit mindestens einer um eine Rollenachse drehbaren Rolle, wobei das Transportelement eine Magnetvorrichtung umfasst zur magnetischen Kopplung an ein Antriebselement, wobei die mindestens eine Rolle des Transportelements selbstlenkend ist. Dies erfolgt bevorzugt durch drehbare Lagerung an einer zu einer Ebene der Bewegung im Wesentlichen senkrechten Lenkachse.
Ein solches Transportelement auf einer Wandung eines Reinraums angeordnet kann flexibel bewegt werden, sofern geeignete magnetische Kräfte ausgeübt werden, beispielsweise indem ein entsprechendes
Antriebselement auf einer anderen Seite der Wandung des Reinraums angeordnet ist und/oder indem im Inneren der Wandung entsprechende Vorrichtungen vorgesehen sind, um die auf das Antriebselement wirkenden magnetischen Kräfte flexibel ändern zu können.
Das erfindungsgemäße Transportelement kann auch jeweils entsprechend den zuvor hinsichtlich des Transportelements geschilderten Eigenschaften ausgebildet sein.
Ebenfalls kann das erfindungsgemäße Transportelement nicht nur im erfindungsgemäßen System genutzt werden, sondern auch mittels im Reinraum befindlichen Antriebselementen. Damit ergeben sich zwar Nachteile hinsichtlich der Reinraumqualität, jedoch lassen sich auch komplexe Bewegungsabläufe an Stellen des Reinraums realisieren, an denen die Anordnung eines Nichtreinraumelements nicht in Frage kommt.
Aus den vorhergehend beschriebenen mehreren Ausführungsbeispielen bzw. bevorzugten Ausführungsformen werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren mehrere konkrete Ausführungsbeispiele erläutert.
Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes System umfassend einen
Reinraum, ein außerhalb des Reinraums angeordnetes
Antriebselement und ein innerhalb des Reinraums angeordnetes erfindungsgemäßes Transportelement in einer schematischen Seitenansicht.
Figur 2 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht ein
erfindungsgemäßes Transportelement als Teil eines erfindungsgemäßen Systems, wobei das Antriebselement anders als in Figur 1 ein Kreuztisch ist.
Figuren 3a bis 3c zeigen in schematischer Ansicht von unten verschiedene
Anordnungen von Magneten innerhalb einer
Magnetvorrichtung.
Ein erfindungsgemäßes Transportelement 10 umfasst mehrere Rollen 12, beispielsweise vier, die durch Lagerung an einer zur Ebene einer Bewegung senkrechten Lenkachse 14 selbstlenkend sind.
Durch Lagerung einer Rollenachse der Rolle 12 in einem Schlitz 16 parallel zur Ebene der Bewegung ist eine ruckeifreie Umkehrung der
Bewegungsrichtung des Transportelements 10 möglich, wenn die Rollen 12 mit einem ausreichenden Anpressdruck gegen eine entsprechende
Lauffläche angepresst sind. Der Schlitz 16 schneidet dabei die Verlängerung einer gedachten Linie 18, die mittig durch die Lenkachse 14 verläuft. Dadurch, dass der Schlitz 16 sich gleich weit beiderseits des Schnittpunktes mit dieser Linie 18 erstreckt, ist eine vollständige Bewegungsumkehr mit gleichbleibendem Fahrverhalten möglich.
In anderen Varianten kann sich der Schlitz 16 auch beiderseits in
verschiedener Länge erstrecken oder auch überhaupt nicht die Linie 18 schneiden. Diese verschiedenen denkbaren Varianten reagieren
unterschiedlich auf verschiedene Änderungen der Bewegungsrichtung und sind entsprechend der am häufigsten auftretenden Änderungen der
Bewegungsrichtung zu wählen. So ist beispielsweise die Variante ohne Schnitt des Schlitzes 16 mit der Linie 18 vorteilhaft, wenn das
Transportelement 10 eine bevorzugte Vorne-Richtung aufweist und der Schlitz 16 vor allem dazu dienen soll, bei schnellem und starkem Ändern der Bewegungsrichtung ein ruckeifreies Mitführen der Rollen sicherzustellen.
In den Figuren ist nicht gezeigt, dass das Transportelement 10 noch weitere im Allgemeinen an der Oberseite angeordnete Elemente aufweist, die dem Eingriff mit zu transportierenden oder anzutreibenden Elementen dienen. Dies kann beispielsweise ein Behälter, eine Halterung, ein Greifer oder ähnliches sein, aber auch ein einfacher Schieber, der sich von der Oberseite des Transportelements 10 senkrecht oder in geeigneterWeise gewinkelt erstreckt.
Das erfindungsgemäße Transportelement 10 umfasst ferner eine
Magnetvorrichtung 20 zur Kopplung mittels berührungsloser Distanzkräfte an ein Antriebselement 30.
Ein erfindungsgemäßes System umfasst ein erfindungsgemäßes
Transportelement 10, einen Reinraum 50 und ein Antriebselement 30. lm gezeigten Beispiel der Figur 1 ist das Transportelement 10 auf der Wandung 52 des Reinraums 50 angeordnet, womit diese Wandung 52 als Lauffläche 52 des Transportelements 10 dient.
Auf der gegenüberliegenden Seite dieser Wandung 52 ist das
Antriebselement 30 angeordnet, welches die Magnetvorrichtung 40 zur Kopplung an die Magnetvorrichtung 20 des Transportelements 10 umfasst. Dabei sind die beiden Magnetvorrichtungen 20 und 40 jeweils so an
Transportelement 10 und Antriebselement 30 angeordnet, dass der Abstand zwischen beiden relativ gering ist, da dann die Kopplung am größten ist bzw. entsprechend schwächere Magnetvorrichtungen 20, 40 erforderlich sind, um eine ausreichende Kopplung zu erzielen. Idealerweise ist der Abstand zwischen der Magnetvorrichtung 20 bzw. der Magnetvorrichtung 40 und der Wandung 52 so minimal, wie es die Fertigungstoleranz und die Genauigkeit der Bewegung von Transportelement 10 und Antriebselement 30 erlauben, dass es gerade zu keinem Kontakt zwischen den Magnetvorrichtungen 20, 40 und der Wandung 52 kommt. Dies kann natürlich auch davon abhängen, ob das Transportelement 10 mit zusätzlichem Gewicht belastet wird, beispielsweise weil es entsprechend schwere Objekte transportiert bzw. schiebt.
Das Antriebselement 30 ist dabei in der in Figur 1 gezeigten Variante als autonomes Fahrzeug ausgebildet und umfasst entsprechend Elektromotoren 34, eine Lenkung/Steuerung 35 und mittels der Elektromotoren 34
antreibbare und drehbare Rollen 36, welche sich auf einer zur Wandung 52 parallel verlaufenden Parallellauffläche 38 bewegen.
Dadurch kann das Transportelement 10 vollständig in beide Raumrichtungen auf der Lauffläche 52 bewegt werden, ohne dass Durchbrüche erforderlich sind und/oder ein komplexes Antriebssystem am Transportelement 10 erforderlich wäre. Die gezeigte Dimensionierung ist selbstverständlich nur schematisch und in praktischen Anwendungsfällen kann die Lauffläche 52 und die
Parallellauffläche 38 jeweils so dimensioniert sein, dass sich mehrere
Transportelemente 10 und damit gekoppelte Antriebselemente 30 im erfindungsgemäßen System bewegen. Es ist dann natürlich eine
entsprechende Steuerung erforderlich, die die Bewegung der
Antriebselemente 30 geeignet aufeinander abstimmt.
Die Antriebselemente 30 verfügen ferner noch über einen Akkumulator oder ähnliches der in einer nicht gezeigten Ladestation geladen werden kann. Da die Antriebselemente 30 außerhalb des Reinraums 50 sind, ist die
erforderliche zusätzliche Größe sowie der Platz für die Ladestation für Aufbau und Kosten des Reinraums 50 unerheblich.
Es kann in der Lauffläche 38 auch ein Entkopplungsbereich beispielsweise in der Form eines Liftes vorgesehen sein, durch den ein Antriebselement 30 nach unten weg bewegt wird, wodurch die Kopplung an das zugehörige Transportelement 10 aufgrund der vergrößerten Distanz endet.
Vorteilhaft an den erfindungsgemäßen Systemen allgemein ist, dass ein erfindungsgemäßes Transportelement 10 einfach aus dem Reinraum entnommen werden kann, die Lauffläche 52 desinfiziert und gereinigt werden kann und das Transportelement 10 gewartet und ausgetauscht werden kann.
In Figur 2 ist ein alternativer Aufbau des Antriebselements 30 gezeigt. Dieses ist in der gezeigten Ausführungsform als Kreuztisch 32 ausgebildet, auf dem die Magnetvorrichtung 40 angeordnet ist. Ein Kreuztisch 32 erlaubt besonders präzise Steuerung der Bewegungen und dementsprechend weist das System in Figur 2 eine höhere Präzision bei Bewegung des
Transportelements 10 auf. Jedoch kann im Allgemeinen nur ein Kreuztisch 32 passend zu einem Bewegungsbereich eines zugehörigen
Transportelements 10 angeordnet werden, so dass die gleichzeitige Bewegung mehrerer Transportelemente 10 im selben Bereich meist nicht möglich ist.
In der schematischen Darstellung der Figur 2 ist lediglich ein Wandelement 52 des Reinraums 50 gezeigt und der Abstand zwischen der
Magnetvorrichtung 40 und der Unterseite des Wandelements 52 ist größer dargestellt, als er in der Praxis ist.
Wie ersichtlich, ist das erfindungsgemäße Transportelement 10 in der Variante in Figur 2 im Wesentlichen gleich aufgebaut wie in der Variante in Figur 1. Dies bedeutet insbesondere, dass das erfindungsgemäße
Transportelement 10 je nach geplanter Anwendung mit verschiedenen Antriebselementen 30 koppelbar ist, wodurch jeweils das für die Anwendung optimale Antriebselement 30 ausgewählt werden kann. Insbesondere kann an einen Reinraum 50 mit einem erfindungsgemäßen Transportelement 10 auch ohne Öffnung des Reinraums 50 ein anderes Transportelement 30 angeordnet werden, was die Flexibilität deutlich erhöht, da im Prinzip für verschiedene Verfahrensabläufe unmittelbar aufeinanderfolgend
verschiedene Antriebselemente 30 genutzt werden können.
In Figuren 3a bis 3c sind verschiedene Ausführungen der Magnetvorrichtung 20 als Hallbach-Array dargestellt. Dabei ist die Betrachtungsrichtung von unten also von unterhalb der Wandung 52 in den Reinraum 50 hinein.
Bei einem Hallbach-Array sind wie in Figur 3a bis 3c gezeigt Magnete 26, insbesondere Permanentmagnete 26, mit verschiedenen Polrichtungen benachbart angeordnet.
Dabei sind Pluspol 27 und Minuspol 28 in Figur 3a bei einem mittleren Magneten einer in der Figur oberen Reihe so ausgerichtet, dass die
Verbindungslinie zu der Lauffläche 52 orthogonal ist. Die benachbarten Magnete 26 haben dazu eine um 90° gedrehte Magnetrichtung oder Polrichtung, so dass der Pluspol 27 des benachbarten Magneten 26 jeweils zu dem mittleren Magneten hin gerichtet ist. An den Enden der Reihe ist dann jeweils ein Magnet 26 mit Pluspol 27 und Minuspol 28 umgekehrt wie beim mittleren Magneten 26 und damit auch mit um 90° gedrehter
Polrichtung bezogen auf die benachbarten Magnete 26.
Zwar könnte eine solche Reihe einzeln die Magnetvorrichtung 20 ausbilden. Jedoch ist es vorteilhaft versetzt eine weitere Reihe von Magneten 26 auszubilden, deren Pluspole 27 und Minuspole 28 jeweils umgekehrt im Vergleich zur in der Figur 4a oben angeordneten Reihe ist. Dies optimiert die Kraft des Magnetfeldes und damit die Präzision der Führung.
Die Reihen von Magneten 26 könnten auch länger als 5 Magnete sein, wobei jeweils benachbarte Magnete um 90° gedrehte Polrichtungen zueinander haben. Ferner könnten auch mehr als 2 Reihen verwendet werden. Dies richtet sich im Wesentlichen nach der Größe der genutzten Magnete 26 sowie nach der Größe des Transportelements 10 und den zu bewegenden Objekten sowie der Magnetvorrichtung 20.
In Figur 3b ist noch die Option gezeigt, dass Reihen mithilfe von wieder um 90° gegenüber den Nachbarn gedrehten Magneten 26 verbunden sind und ein Raster von Magneten 26 ausgebildet ist. Dieses kann wiederrum auch mehr Reihen und Spalten als die gezeigten 2 bzw. 3 umfassen.
Ein Drehwinkel von jeweils 90° zwischen benachbarten Magneten 26 ist zwar meist zu bevorzugen. Aber bei speziellen Größen, Abständen und
Magnettypen können auch andere Winkel vorteilhaft sein.
Ein Beispiel ist das in Figur 3c gezeigte Raster von Magneten 26, bei dem benachbarte Magnete jeweils abwechselnd um 45° bzw. 135° gedreht sind. Es muss nicht mal überall jeweils ein gleicher Drehwinkel vorliegen, sondern es sind auch Reihen oder Raster von Magneten 26 denkbar, bei denen jeweils der Drehwinkel 45° ist, so dass eine vollständige 180° Drehung der Polrichtung erst über 5 Magnete 26 statt wie gezeigt 3 erfolgt. Ferner sind auch einzeln variierte Drehwinkel denkbar, die dann am Ende der jeweiligen Reihe bzw. Spalte einen Drehwinkel insgesamt von einem Vielfachen von 180° ergeben.

Claims

Ansprüche
1. System umfassend einen Reinraum (50), ein innerhalb des Reinraums (50) bewegliches Transportelement (10) und ein außerhalb des
Reinraums (50) angeordnetes Antriebselement (30) des Transportelements (10), wobei das Transportelement (10) nicht mit dem Antriebselement (30) verbunden ist und nur über berührungslose Distanzkräfte mit dem Antriebselement (30) gekoppelt bzw. von dem Antriebselement (30) angetrieben ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Transportelement (10) ein separates Element ist, insbesondere separat von Boden, Decken, Wänden und/oder anderen Teilen des Reinraums (50), und insbesondere keine in irgendeiner Raumrichtung wirkende formschlüssige Verbindung mit Boden, Decken, Wänden und/oder anderen Teilen des Reinraums (50) und/oder anderen Elementen aufweist.
2. System nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Antriebselement (30) und Transportelement (10) beiderseits einer bevorzugt ebenen Wandung des Reinraums (50) angeordnet sind.
3. System nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportelement (10) mindestens eine um eine Rollenachse drehbare Rolle (12) umfasst zur Bewegung auf einer bevorzugt ebenen Lauffläche (52) des Reinraums (50), wobei die Rollenachse im Wesentlichen waagrecht zu der Lauffläche (52) verläuft.
4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Rolle (12) des Transportelements (10) selbstlenkend ist, insbesondere durch drehbare Lagerung an einer zur Lauffläche (52) im Wesentlichen senkrechten Lenkachse (14).
5. System nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollenachse parallel zur Lauffläche (52) verschiebbar gelagert ist, bevorzugt in einem Schlitz (16).
6. System nach Anspruch 5 in seinem Rückbezug auf Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (16) eine sich entlang und durch die Lenkachse (14) erstreckende Linie (18) in einem Schnittpunkt schneidet, wobei sich bevorzugt der Schlitz (16) beiderseits des Schnittpunktes gleich weit erstreckt.
7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportelement (10) und/oder eine bevorzugt ebene Lauffläche (52) des Reinraums (50) so ausgebildet sind, dass wenigstens in Teilen des Bereichs zwischen
Transportelement (10) und Lauffläche (52) ein Luftpolster ausbildbar ist, bevorzugt durch das Anordnen von Luftdüsen in oder an der Lauffläche (52).
8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportelement (10) und das Antriebselement (30) jeweils eine Magnetvorrichtung (20, 40) umfassen zur magnetischen Koppelung von Antriebselement (30) und Transportelement (10).
9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder beide Magnetvorrichtungen (20, 40) Permanentmagnete (26, 27, 28) umfasst, bevorzugt in Form eines Hallbach-Arrays (20, 26, 27, 28).
10. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (30) angeordnet ist an einem, verbunden ist mit einem und/oder umfasst einen Kreuztisch (32), Riemenantrieb, Kettenantrieb, XTS und/oder Elektromotor (34).
11. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (30) mindestens eine Rolle (36) umfasst mit Merkmalen gemäß einem oder mehreren der Ansprüchen 2 bis 5 zur Bewegung auf einer bevorzugt ebenen Parallellauffläche (38), die parallel zur Lauffläche (52) des Reinraums (50) verläuft, wobei bevorzugt eine Rollenachse der mindestens einen Rolle (36) des Antriebselements (30) im Wesentlichen waagrecht zu der Parallellauffläche (38) verläuft.
12. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System mehrere Transportelemente (10) umfasst, die mit einem selben zu betätigenden oder zu transportierenden Objekt verbunden sind, so dass eine Synchronbewegung die Position des Objektes verändert, während eine geeignete Relativbewegung der Transportelemente zueinander eine Funktion des Objektes aktivieren oder deaktivieren und/oder eine Eigenschaft des Objektes variieren kann.
13. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (30) ein separates Element ist und insbesondere keine in irgendeiner Raumrichtung wirkende formschlüssige Verbindung mit einer Außenseite und/oder anderen Teilen des Reinraums und/oder anderen Elementen aufweist.
14. Transportelement (10) insbesondere für ein System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Transportelement mindestens eine um eine Rollenachse drehbare Rolle (12) umfasst, wobei das Transportelement (10) eine Magnetvorrichtung (20) umfasst zur magnetischen Koppelung an ein Antriebselement (30), dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Rolle (12) des Transportelements (10) selbstlenkend ist, bevorzugt durch drehbare Lagerung an einer zu einer Ebene der Bewegung im Wesentlichen senkrechten Lenkachse (14).
15. Transportelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollenachse verschiebbar in einem Schlitz (16) gelagert ist.
16. Transportelement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (16) eine sich entlang und durch die Lenkachse (14) erstreckende Linie (18) in einem Schnittpunkt schneidet, wobei sich bevorzugt der Schlitz (16) beiderseits des Schnittpunktes gleich weit erstreckt.
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