Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Produktionseinrichtung, insbesondere für die Pharmaindustrie.

Derartige Produktionseinrichtungen, mit welchen unterschiedlichste Verarbei tungsvorgänge an entsprechenden Produkten ausgeführt werden können, weisen in der Regel aufgrund ihrer Handhabung von gefährlichen oder emp findlichen Substanzen eine Barriere zwischen ihrer Umwelt und beispielswei se menschlichen Bedienern und den zu bearbeitenden Produkten auf. Typi scherweise sind derartige Barrieren als Isolatorgehäuse mit Handschuhein griffen ausgebildet, mit deren Hilfe die angesprochenen menschlichen Be diener verschiedene Tätigkeiten innerhalb des Isolatorgehäuses ausführen können.

Hierbei stellen im Fall der Verarbeitung von aseptischen Produkten Eingriffe von außen, d.h. unter anderem durch die menschlichen Bediener, die größte Gefahrenquelle für Verunreinigungen während der aseptischen Produktion dar. Andererseits ist auch bei der Verarbeitung von toxischen Produkten in jedem Fall für eine Barriere zwischen menschlichen Bedienern und den Pro dukten zu sorgen, wobei hier in der Regel ferner ein Unterdrück in dem ent sprechenden Isolatorgehäuse mit Handschuheingriffen vorgesehen wird, so dass auch bei einer Leckage das Austreten von potentiell toxischen Sub stanzen minimiert oder ganz verhindert werden kann. In jedem Fall sind aus reichende Maßnahmen zu treffen, um den menschlichen Bediener bei der Verarbeitung von toxischen Stoffen vor diesen zu schützen.

Die Komplexität von modernen Produktionseinrichtungen, insbesondere in der Pharmaindustrie, wie beispielsweise Füllmaschinen, sorgt für das Vorlie- gen von zahlreichen möglichen Fehlerquellen an vielen Stellen derartiger Produktionseinrichtungen. Andererseits lassen jedoch wiederkehrende Ar beitsschritte, wie beispielsweise der Wechsel von Petrischalen (Keimsamm ler) oder Vorgänge des sogenannten „Aseptic Assembly“ beim Produktions start bisher nicht zu, auf das Vorsehen von Handschuheingriffen zum Bedie nereingriff zu verzichten, da für eine erfolgreiche Produktion regelmäßig in den Innenraum des Isolatorgehäuses eingegriffen werden muss, um dort rou tinemäßige oder außerplanmäßige Handlungen vorzunehmen.

Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte derar tige Produktionseinrichtung bereitzustellen, in der die größte Kontaminati onsquelle für die in dem Isolatorgehäuse befindlichen Produkte einerseits und die größte Gefährdungsquelle für menschliche Bediener außerhalb des Isolatorgehäuses andererseits eliminiert wird und die dennoch einen wenigs tens gleichbleibend zuverlässigen Betrieb verglichen mit den oben diskutier ten Einrichtungen aus dem Stand der Technik erlaubt.

Zur Lösung dieser Aufgabe umfasst die erfindungsgemäße Produktionsein richtung ein Isolatorgehäuse, welches dazu eingerichtet ist, funktionelle Komponenten der Produktionseinrichtung und Produkte in ihrem Innenraum aufzunehmen und hermetisch gegen die Umgebung abzuschirmen, wenigs tens einen Roboter, welcher in dem Isolatorgehäuse aufgenommen und dazu betreibbar ist, vorbestimmte Aufgaben durchzuführen und/oder mittels einer Fernsteuerung fernsteuerbar ist, wenigstens eine Linearbewegungseinheit, welche in dem Isolatorgehäuse aufgenommen und dazu eingerichtet ist, den wenigstens einen Roboter entlang einer linearen Bewegungsachse zu verla gern, und wenigstens eine Steuereinheit, welche dazu eingerichtet ist, die Verlagerung und/oder den Betrieb des wenigstens einen Roboters zu steu ern.

Indem somit erfindungsgemäß ein linear verlagerbarer Roboter innerhalb des Isolatorgehäuses vorgesehen wird, kann auf die oben beschriebenen Hand- schuheingriffe in das Isolatorgehäuse hinein vollständig verzichtet werden, wodurch nicht nur die hermetische Abschirmung des Innenraums des Isola torgehäuses gegenüber seiner Umgebung und somit die Verhinderung von Kontamination verbessert werden kann, sondern ebenfalls eine bessere Sicht in das Isolatorgehäuse hinein im Betrieb der Produktionseinrichtung erzielt werden kann, da keine Verdeckung durch Handschuhe mehr vorliegen wird.

Weiterhin wird auch die strukturelle Integrität des Isolatorgehäuses verbes sert, da die Schwächung des Gehäuses durch das Vorsehen von Ringen für die Handschuheingriffe beseitigt werden kann, was ebenfalls für dort vorzu sehende Schutzdeckel oder Laserscanner gilt.

Erfindungsgemäß kann eine einzelne Steuereinheit in der Produktionsein richtung vorgesehen sein, welche sowohl die Verlagerung als auch den Be trieb des wenigstens einen Roboters in einer koordinierten Weise steuert. Alternativ könnten auch getrennte Steuereinheiten für die Linearbewegungs einheit und den Roboter vorgesehen sein, die miteinander betriebsmäßig gekoppelt sind. In einerweiteren Ausführungsform könnte die Steuereinheit durch eine Steuereinrichtung einer übergeordneten Baueinheit zur Steuerung eines komplexeren Gesamtprozesses gebildet sein, die zusätzlich zu ihren anderen Aufgaben auch noch die Steuerung der Verlagerung und des Be triebs des Roboters übernimmt, was eine verbesserte Integration dieser Komponenten in den gesamten Produktionsbetrieb ermöglichen kann. In je dem Fall kann die Steuereinheit an sich bekannte Vorrichtungen, wie bei spielsweise Mikroprozessoren oder Mikrocontroller und zugeordnete Spei chereinheiten sowie geeignete Kommunikationsmittel, umfassen.

In einer Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Produktionseinrich tung ferner eine Zirkulationsvorrichtung umfassen, welche dazu eingerichtet ist, eine Luftzirkulation innerhalb des Isolatorgehäuses hervorzurufen, wobei die Zirkulationsvorrichtung vorzugsweise eine Filtereinheit umfassen kann. Hierbei kann durch den Verzicht auf Handschuheingriffe eine verbesserte Zirkulation innerhalb des Isolatorgehäuses erzielt werden, und es können beispielsweise Doppelscheiben in der Zirkulationsvorrichtung zum Einsatz kommen.

Alternativ oder zusätzlich kann die erfindungsgemäße Produktionseinrichtung eine Druckregulierungsvorrichtung umfassen, welche dazu eingerichtet ist, den Innendruck innerhalb des Isolatorgehäuses bezüglich des Umgebungs drucks anzupassen. Je nach Beschaffenheit der Produktionseinrichtung und insbesondere der darin zu verarbeitenden Produkte kann hierbei sowohl ein gegenüber dem Umgebungsdruck erhöhter als auch ein verringerter Innen druck wünschenswert sein und eingestellt werden, entweder um das Eindrin gen von Verschmutzung in das Isolatorgehäuse zu verhindern oder das Aus treten von toxischen Stoffen aus dem Isolatorgehäuse heraus zu unterbinden oder wenigstens zu verringern.

Weiterhin kann in einer besonders einfachen Ausführungsform die Linearbe wegungseinheit oder wenigstens eine der Linearbewegungseinheiten eine sich entlang der Bewegungsachse erstreckende Schiene umfassen. Auf die ser Schiene kann mittels geeigneter Schlitten oder ähnlichem die lineare Ver lagerung des wenigstens einen Roboters angetrieben und bewirkt werden. Alternativ sind jedoch auch andere Ausführungsformen der wenigstens einen Linearbewegungseinheit denkbar, beispielsweise linear teleskopierbare Hal terungen, an denen der entsprechende Roboter angebracht ist, oder ähnli ches.

Da die erfindungsgemäße Produktionseinrichtung für unterschiedlichste Zwecke und Verarbeitungsvorgänge vorgesehen und eingerichtet sein kann, kann auch der wenigstens eine Roboter für unterschiedlichste Tätigkeiten vorgesehen und eingerichtet sein. Beispielhaft kann an wenigstens einen Roboter gedacht werden, welcher dazu eingerichtet ist, Petrischalen zu wechseln und/oder Füllnadeln zu instal lieren und/oder Reinigungsvorgänge auszuführen und/oder Produkte aufzu nehmen und abzusetzen und/oder Fehlerdiagnosen und/oder -behebungen durchzuführen. Es versteht sich, dass diese Liste nicht abschließend ist, sondern dass sich die vorteilhaften Wirkungen der vorliegenden Erfindung nicht auf die jeweilige vorgesehene Tätigkeit des oder der entsprechenden Roboter beziehen, sondern sich universell einstellen können, ohne dass hierzu der Typ oder die vorgesehene Tätigkeit des Roboters eine Rolle spie len würden, wenngleich selbstverständlich eine Abstimmung von weiteren Komponenten der Einrichtung auf die Beschaffenheit des Roboters notwen dig sein kann, beispielsweise ein Anpassen der Linearbewegungseinheit auf die Form und das Gewicht des Roboters und/oder der Steuereinheit auf den gewünschten Funktionsumfang des Roboters.

Weiterhin kann der wenigstens eine Roboter eine Kamera und/oder wenigs tens eine Sensoreinheit umfassen, wobei hiervon ausgegebene Kamera- und/oder Sensordaten an eine Anzeige- und/oder Steuervorrichtung ausge geben und/oder für autonome Tätigkeiten des Roboters verwendet werden können. Insbesondere für den Fall, dass eine Fernsteuerung des Roboters vorgesehen ist, können die Kameradaten unmittelbar an einer Anzeigevor richtung für einen Bediener der Fernsteuerung angezeigt werden, während sie selbstverständlich ebenfalls auch zur automatischen Bilderkennung und - Verarbeitung ggf. zusammen mit oder alternativ zu Sensordaten von dem wenigstens einen Sensor für Regelungsvorgänge des Roboters verwendet werden können.

Weiterhin kann die erfindungsgemäße Produktionseinrichtung eine Trans portvorrichtung für zu bearbeitende Produkte in dem Isolatorgehäuse umfas sen, welche vorzugsweise oberhalb der Linearbewegungseinheit oder einer der Linearbewegungseinheiten angeordnet sein kann. Diese Transportvor richtung kann einen Durchtransport der zu bearbeitenden Produkte durch den Innenraum des Isolatorgehäuses ermöglichen oder auch kompliziertere Bewegungen der zu bearbeitenden Produkte bewirken, beispielsweise Schleusenfunktionen oder ähnliches, während welchen die entsprechenden Produkte unterschiedlichen Transportwegen zugeführt werden können.

Wenngleich, wie angesprochen, die vorteilhafte Wirkung der erfindungsge mäßen Produktionseinrichtung nicht unmittelbar damit zusammenhängt, wel che Art von Verarbeitung von ihr tatsächlich vorgenommen wird, so können in einer beispielhaften Ausführung die funktionellen Komponenten eine Füll maschine zum Befüllen von Produkten umfassen. Insbesondere in der phar mazeutischen Industrie ist hierbei häufig durch die Verarbeitung von asepti schen oder toxischen Produkten eine hermetische Abschirmung des Innen raums des Isolatorgehäuses gegenüber seiner Umgebung vonnöten.

Weiterhin kann die erfindungsgemäße Produktionseinrichtung derart ausge bildet sein, dass das Isolatorgehäuse eine Zugangsschleuse umfasst, durch welche Produkte und/oder Werkzeuge in den Innenraum eingebbar sind. Hierbei versteht sich, dass der Begriff der „Zugangsschleuse“ breit zu verste hen ist und eine solche Schleuse auch zum Ausschleusen von Produkten und/oder Werkzeugen verwendet werden kann. Dementsprechend können beispielsweise zwei derartige Zugangsschleusen an dem Isolatorgehäuse der erfindungsgemäßen Produktionseinrichtung vorgesehen sein, wobei im normalen Betrieb der Einrichtung eine der beiden zum Einschleusen von Produkten und/oder Werkzeugen dient, während die andere zum Ausschleu sen davon dient. Es sind gerade im Zusammenhang mit der oben angespro chenen Schleusenfunktion einer Transportvorrichtung für Produkte innerhalb des Isolatorgehäuses jedoch auch Ausführungsformen mit mehr als zwei Zu gangsschleusen denkbar. Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Produktionseinrichtung auch in übergeordnete Prozesseinheiten bzw. kom plexe Produktionsketten integriert sein, so dass die Produkte von vorgeschal teten Maschinen zu der Produktionseinrichtung herangeführt werden können und/oder die von der Produktionseinrichtung bearbeiteten Produkte an nach- geschaltete Maschinen weitergegeben werden können. Indem diese Abläufe mit Hilfe geeigneter Mittel automatisiert durchgeführt werden, kann eine her vorragende Integration der erfindungsgemäßen Einrichtung in übergeordnete Prozesse und Anlagen erreicht werden.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen davon deutlich, wenn diese zusammen mit den beiliegenden Figuren betrachtet wird. Diese zeigen im Einzelnen:

Figur 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Produktionseinrichtung; und

Figur 2 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform ei ner erfindungsgemäßen Produktionseinrichtung.

Figur 1 zeigt zunächst eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Produktionseinrichtung, die ganz allgemein mit dem Bezugszeichen 10 be zeichnet ist. Die Produktionseinrichtung 10 umfasst ein Isolatorgehäuse 12, welches einen Innenraum 14 aufweist und diesen hermetisch gegen die Um gebung der Produktionseinrichtung 10 abschirmt, wobei eine oder mehrere in Figur 1 nicht gezeigte Zugangsschleusen vorgesehen sein können, durch welche Produkte und/oder Werkzeuge in den Innenraum 14 eingebbar sind.

Im Innenraum 14 des Isolatorgehäuses 12 aufgenommen finden sich funktio neile Komponenten der Produktionseinrichtung 10, in diesem Fall eine schematisch dargestellte Füllmaschine 16 zum Füllen von Behältern in der pharmazeutischen Industrie, wobei in diesem Fall die Behälter den zu verar beitenden Produkten im Sinne der vorliegenden Anmeldung entsprechen.

Weiterhin befindet sich innerhalb des Innenraums 14 des Isolatorgehäuses 12 ein Roboter 18, der mittels einer Linearbewegungseinheit 20 entlang einer linearen Bewegungsachse L verlagerbar ist. Hierbei verläuft in der Ansicht aus Figur 1 die lineare Bewegungsachse L in vertikaler Richtung, so dass der Roboter 18 ebenfalls in vertikaler Richtung verlagerbar ist. Wenngleich der Roboter 18 in Figur 1 als typischer 6-Achsen-Roboter dargestellt ist, wie er häufig in der verarbeitenden Industrie eingesetzt wird, so sind selbstver ständlich auch andere Typen von Robotern denkbar, die in der Einrichtung 10 aus Figur 1 zum Einsatz kommen könnten.

Zuletzt ist in Figur 1 durch eine Reihe von Pfeilen eine Luftzirkulation ange deutet, die beispielsweise durch eine im Plenum 22 vorgesehene, aber in Figur 1 nicht dargestellte, Zirkulationsvorrichtung hervorgerufen werden kann, wobei die Zirkulationsvorrichtung ferner auch noch optional wenigstens eine Filtereinheit umfassen kann.

In der gezeigten Ausführungsform aus Figur 1 ist die Linearbewegungsein heit 20 in Form eines Schienensystems ausgebildet, auf welchem der Robo ter 18 verfahrbar ist, so dass die lineare Bewegungsachse L sozusagen als siebte Achse des 6-Achsen-Roboters wirkt. Der Roboter 18 kann demzufolge innerhalb des Innenraums 14 des Isolatorgehäuses 12 unterschiedliche Auf gaben übernehmen, auf die weiter unten im Zusammenhang mit unterschied lichen funktionellen Komponenten noch eingegangen werden wird, wobei insbesondere in Figur 1 und im Zusammenhang mit der dort gezeigten Füll maschine 16 ein Einsetzen und Entnehmen von zu füllen Behältern in die Füllmaschine 16 durch den Roboter 18 denkbar ist, wobei die Behälter zu nächst einmal durch die oben angesprochene, jedoch nicht dargestellte Zu gangsschleuse in den Innenraum 14 des Isolatorgehäuses 12 eingeschleust werden.

In Figur 2 ist nun eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Produktionseinrichtung dargestellt und mit dem Bezugszeichen 100 bezeich net, wobei ähnliche Komponenten zu denjenigen aus Figur 1 mit denselben Bezugszeichen erhöht um 100 bezeichnet sind. Insbesondere umfasst die Produktionseinrichtung 100 aus Figur 2 ebenfalls ein Isolatorgehäuse 112 mit einem Innenraum 114, in welchem eine Füllmaschine 116 vorgesehen ist, welche wiederum als funktionelle Komponente der Produktionseinrichtung 100 wirkt.

Im Gegensatz zu der Produktionseinrichtung 10 aus Figur 1 umfasst jedoch die Produktionseinrichtung 100 aus Figur 2 zwei Roboter 118a und 118b, die zwar analog zu dem Roboter 18 aus Figur 1 ausgebildet sind, jedoch zwei unterschiedlichen Linearbewegungseinheiten 120a und 120b zugeordnet sind, deren jeweilige lineare Bewegungsachsen L1 und L2 ferner waagrecht und nicht senkrecht verlaufen. Somit können die beiden Roboter 118a und 118b unabhängig voneinander oder koordiniert zueinander betrieben und linear entlang der beiden Achsen L1 und L2 verlagert werden.

Sowohl in der Ausführungsform aus der Figur 1 als auch der Ausführungs form aus der Figur 2 ist wenigstens den Robotern 18 bzw. 118a und 118b eine hier nicht dargestellte Steuereinheit zugeordnet, welche zum einen den Betrieb des entsprechenden Roboters steuern kann und ferner ggf. zum an deren auch noch dessen Verlagerung durch die Linearbewegungseinheit, wobei dieser Linearbewegungseinheit alternativ auch eine eigene Steuerein heit zugeordnet sein könnte, die dementsprechend mit der Steuereinheit des entsprechenden Roboters betriebsmäßig gekoppelt sein kann.

Weiterhin bietet sich an, die Steuereinheiten der Roboter und/oder Linearbe wegungseinheiten mit den Steuereinheiten für übergeordnete Prozesse, wie z.B. den Betrieb der entsprechenden funktionellen Komponenten, d.h. der Füllmaschinen 18 bzw. 118, zu koppeln oder eine übergeordnete Steuerein heit für alle der eben genannten Komponenten vorzusehen, um einen koor dinierten und reibungslosen Betrieb aller der genannten Komponenten ge währleisten zu können. Es zeigt sich, dass durch das Vorsehen der Roboter 18 und 118a, 118b so wie der zugeordneten Linearbewegungseinheiten 20 bzw. 120a, 120b auf das Bereitstellen von Handschuheingriffen in die entsprechenden Isolatorge häuse 12 und 112 verzichtet werden kann, wodurch die weiter oben disku tierten Vorteile der vorliegenden Erfindung erzielt werden. Im Folgenden sei en noch einige Beispiele von Aufgaben genannt, die in erfindungsgemäßen Einrichtungen durch das Zusammenwirken von bereitgestellten Robotern mit den ihnen zugeordneten Linearbewegungseinheiten ausgeführt werden kön nen:

- In einer Anordnung für eine „Aseptic Assembly“ kann eine Zugangs schleuse automatisch/manuell von außen geöffnet werden und die entsprechenden Nadeln mit Schlauch als zu bearbeitendes Produkt können durch einen Transfer-Behälter oder einen Beta-Bag gezielt eingebracht werden. Hierbei kann der entsprechende Roboter die Na deln mit Schlauch aufnehmen und sie in einem Nadelhalter installie ren. Eine zugehörige Peristaltikpumpe oder eine Zeit/Druck-Dosierung kann außerhalb des Isolatorgehäuses angebracht sein. Ganz allge mein versteht es sich, dass in Varianten dieser Ausführungsform im Wesentlichen beliebige Füllsysteme im Kontext der erfindungsgemä ßen Einrichtung eingesetzt werden können und hierbei auch eine be liebige Aufteilung zwischen innerhalb und außerhalb des Isolatorge häuses angeordneten Komponenten im Rahmen allgemeiner Überle gungen bei der Optimierung der Einrichtung vorgesehen werden kann.

- Für ein automatisiertes Wechseln von Petrischalen als Keimsammler kann ebenfalls eine Zugangsschleuse automatisch oder manuell von außen geöffnet werden und die Petrischalen können wiederum durch einen Transfer-Container oder einen Beta-Bag gezielt eingebracht werden. Anschließend kann der vorgesehene Roboter diese aufneh men und positioniert in einem Petrischalen-Silo installieren. Im Betrieb fährt der Roboter somit entlang seiner linearen Bewegungsachse auf unterschiedliche Positionen und führt einen Wechsel der Petrischalen durch, der in einigen Ausführungsformen direkt manuell angewiesen werden kann oder auch beispielsweise nach einer bestimmten Zeit im Rahmen eines voreingestellten Programms durchgeführt werden kann. Indem in diesem Zusammenhang der Roboter nur sehr langsam bewegt wird, kann verhindert werden, dass die Luft innerhalb des Iso latorgehäuses zu stark verwirbelt wird, was die Ergebnisse des eben durchzuführenden Ablaufs verfälschen könnte.

- Ein weiterer Einsetzzweck für den linear verlagerbaren Roboter könn te die manuell angewiesene oder automatische Erfassung und ggf. Behebung von Störungen von Komponenten innerhalb des Isolatorge häuses sein, beispielsweise könnte der Roboter durch eine an ihm angebrachte Kamera einzelne Komponenten innerhalb des Isolator gehäuses erfassen und durch eine manuelle Fernsteuerung in eine geeignete Position gefahren werden, um dort entweder weitere detail lierte Kamerabilder aufzunehmen oder direkt mittels geeigneter Werk zeuge die entsprechende Komponente zu manipulieren, beispielswei se zu reparieren. In einer alternativen Ausführungsform könnte der entsprechende Roboter auch proaktiv oder selbsttätig tätig werden und ggf. die beschriebenen Schritte ohne Fernsteuerung, sondern beispielsweise auf der Grundlage der Prinzipien des Maschinenler nens selbsttätig durchführen.

- Ferner könnte ein derartiger Roboter für Wasch- oder Desinfektions vorgänge eingesetzt werden, indem er im Isolatorgehäuse befindliche Waschpistolen aufnimmt und einen programmierten Zyklus abfährt, in welchem beispielsweise Wasser oder CCh-Schnee auf zu reinigende Komponenten innerhalb des Isolatorgehäuses gesprüht wird. Hierbei kann wiederum an eine manuelle Steuerung durch einen Bediener über eine Fernsteuerung oder an einen automatischen Ablauf eines entsprechenden Reinigungsprogramms gedacht werden. Weiterhin kann eine derartige Reinigung nach Bedarf durch fest installierte Waschdüsen zusätzlich unterstützt werden und in der Steuereinheit des Roboters könnten die Positionen von Maschinenstopps vorgehal ten werden und an entsprechenden Stellen die Reinigungsdauer ver- längert werden. Ebenfalls könnte daran gedacht werden, den entspre chenden Roboter einzelne Komponenten innerhalb des Isolatorge häuses demontieren zu lassen, um eine effizientere Reinigung davon zu ermöglichen. Ferner kann nach Abschluss des Reinigungsvor gangs auch noch eine Trocknungsbetätigung durch den Roboter vor- genommen werden, beispielsweise indem dieser eine sterile Aus blaspistole aufnimmt und die gereinigten Komponenten mit dieser trocknet.

- Zuletzt könnte der Roboter auch in automatischen Wiegeprozessen zum Einsatz kommen, indem er Produkte innerhalb des Isolatorge häuses aufnimmt und auf eine entsprechende Wägezelle auflegt, wäh rend er in ähnlicherWeise ebenfalls für Spülvorgänge von Produkten diese aufnehmen kann und über einer Spüleinrichtung positionieren kann.