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Die Erfindung betrifft eine Portioniervorrichtung zum Bilden von Portionsstapeln, die jeweils mindestens eine mittels einer mindestens ein Messer aufweisenden Schneideinrichtung von einem Produktlaib abgetrennte Produktscheibe umfassen, wobei die Portioniervorrichtung mindestens einen Portionsaufnehmer mit einer Produktablage zum Auffangen der abgetrennten Produktscheiben aufweist.
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Es ist bekannt, Lebensmittelprodukte, insbesondere Wurst- oder Käse-Laibe, mittels sogenannten „Slicern“, d.h. Schneideinrichtungen mit unter hoher Schnittfrequenz rotierenden oder umlaufenden Messern, zu zerscheiben und die hierbei erzeugten Produktscheiben vor deren Weiterverarbeitung und Verpackung zu Scheibenmengen bzw. Produktmengen zusammenzufassen. Dabei besteht ein Problem darin, dass die Fallhöhe der einzelnen vom Produktlaib abgetrennten Produktscheiben von der Höhe des sich bereits gebildeten Stapels und der Lage der geschindelten oder in anderen Mustern abgelegten Scheiben abhängt und somit unterschiedlich ist. Diese unterschiedlichen Fallhöhen führen dazu, dass inbesondere bei Verwendung eines Transportbandes zum Abtransport der Produktscheiben kein ausreichend exakt ausgerichteter Scheibenlage entsteht.
Es ist deshalb bekannt, die Stapelbildung mittels eines absenkbaren Portionierbandes zur Erzielung einer im wesentlichen konstanten Fallhöhe der Produktscheiben vorzunehmen. Allerdings muss ein solches Portionierband nach Übergabe des fertigen Produktstapels an das Transportband erst wieder in seine messernahe Ausgangsposition zurückgefahren werden, bevor die Bildung eines nächsten Stapels bzw. einer nächsten Portion möglich ist. Deshalb muss der Vorgang des Aufschneidens für die Dauer dieser Rückführung mittels sogenannter „Leerschnitte“ unterbrochen werden. Dies führt zu Totzeiten und Leistungseinbußen im Betrieb der Schneideinrichtung.
Aus dem Stand der Technik sind bereits zahlreiche Ansätze zur Vermeidung bzw. Reduzierung derartiger Leerschnitte bekannt.
So offenbart beispielweise
US 4,405,186 eine Stapelvorrichtung, bei der die in rascher Folge geschnittenen Produktscheiben zur Stapelbildung von einem Paar von in der Horizontalebene zwischen einer Scheiben-Auffangstellung und einer Scheiben-Freigabestellung rotatorisch verschwenkbaren Trägerelementen aufgenommen werden, welche während der Stapelbildung schrittweise um die Dicke jeweils einer Produktscheibe vertikal nach unten (d.h. vom Messer weg) verfahren werden. Die Trägerelemente sind in zwei gleich große Hälften geteilt und ergänzen sich erst in der Scheiben-Auffangstellung zu einer vollständigen Produktablage. Um zum Zeitpunkt der Übergabe eines fertigen Produktstapels auf eine Transportvorrichtung die nächste Stapelbildung ohne Zeitverzug beginnen zu können, ist dem ersten Paar von Trägerelementen gegenüberliegend ein zweites Paar von Trägerelementen vorgesehen, das in gleicher Weise in einer horizontalen Ebene zwischen einer Scheiben-Auffangstellung und einer Freigabestellung rotatorisch verschwenkbar ist und komplementär zum ersten Paar von Trägerelementen angesteuert wird, so dass sich stets entweder das erste oder das zweite Paar von Trägerelementen in der Scheiben-Auffangstellung befindet und somit eine kontinuierliche Stapelbildung ermöglicht wird. Eine solche Stapelvorrichtung setzt aber die Anordnung von je einem Paar von Trägerelementen auf beiden Längsseiten der Transportvorrichtung voraus. Dies führt insbesondere dann zu konstruktiven Problemen, wenn innerhalb einer Verarbeitungsanlage mehrere Einrichtungen zum Schneiden und Stapeln parallel zueinander in mehreren Spuren angeordnet werden sollen. Zwischen den einzelnen Spuren sind große Abstände erforderlich, so dass mehrspurige Anlagen einen großen Flächenbedarf aufweisen und sehr sperrig sind. Außerdem sind die zur Bewegung der geteilten Trägerelemente erforderlichen Aktuatoren und Führungen sehr nahe und in sehr ungünstiger Lage zu den zu stapelnden Produktscheiben, so dass die zu stapelnden Produktscheiben leicht durch Abrieb an den Aktuatoren und Führungselementen verunreinigt werden können.
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Eine ähnliche Stapelvorrichtung ist aus
DE 37 34 844 A1 bekannt, bei der die Trägerelemente nicht geteilt sind und jedes Trägerelement eine vollwertige Produktablage ausbildet. Dies reduziert zwar die Anzahl der zu bewegenden Teile, vergrößert aber den Verstellwinkel in der horizontalen Ebene zwischen der Scheiben-Auffangstellung und der Freigabestellung und somit auch den Zeitbedarf beim Einschwenken der zweiten Produktablage in den Strom der mit hoher Frequenz abgeschnittenen Produktscheiben. Dies führt dazu, dass entweder weiterhin Leerschnitte erforderlich sind oder die Schnittfrequenz reduziert werden muss. Beides wirkt sich negativ auf die Leistungsfähigkeit der Anlage aus.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Portioniervorrichtung zum Bilden von Portionen, die jeweils mindestens eine mittels einer mindestens ein Messer aufweisenden Schneideinrichtung von einem Produktlaib abgetrennte Produktscheibe umfassen und wobei die Portioniervorrichtung mindestens einen Portionsaufnehmer mit einer Produktablage zum Auffangen der abgetrennten Produktscheiben aufweist, bereitzustellen, die eine platzsparendere Realisierung von Vearbeitungsmaschinen ermöglicht, in denen eine Mehrzahl von Produktlaiben in parallelen Spuren zerscheibt und Portionsstapel gebildet werden. Zudem soll eine hohe Schnittfrequenz ohne Leerschnitte ermöglicht und die Gefahr von Verunreinigungen der Produktscheiben reduziert werden.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass jeder Portionsaufnehmer eine erste antreibbare Hebelschwinge, eine zweite antreibbare Hebelschwinge sowie ein Koppelglied umfasst, wobei das Koppelglied die erste Hebelschwinge derart mit der zweiten Hebelschwinge mechanisch koppelt, dass die Produktablage entlang eines ersten im wesentlichen linearen horizontalen Verstellwegs zwischen einer Scheiben-Auffangposition und einer Warteposition sowie entlang eines zweiten im wesentlichen linearen vertikalen Verstellwegs zwischen einer messernahen und einer messerfernen Stellung bewegbar ist. Unter einer „Scheiben-Auffangposition“ ist dabei eine solche Stellung des Portionsaufnehmers zu verstehen, in der dessen Produktablage unmittelbar unterhalb der Schneideinrichtung und in Fallrichtung der von dieser abgetrennten Produktscheiben ausgerichtet ist und die von dort herabfallenden Produktscheiben auffängt. Dabei soll die Ablagefläche für die erste Produktscheibe möglichst nahe an der Schneideinrichtung angeordnet sein, damit die Freifallstrecke für die Produktscheibe möglichst kurz ist. In der Warteposition ist die Produktablage hingegen vollständig aus dem Bereich der herabfallenden Produktscheiben zurückgezogen.
Dabei ist das Koppelglied mit den freien Enden (d.h. den vom Antrieb entfernten Enden) der ersten und der zweiten Hebelschwinge jeweils drehgelenkig verbunden, wobei die Drehachsen beider Anlenkpunkte ebenso wie die Drehachsen beider Hebelschwingen zueinander parallel ausgerichtet sind. Die Drehantriebe beider Hebelschwingen sind ortsfest fixiert. Während die zweite Hebelschwinge einteilig ausgeführt ist, ist die erste Hebelschwinge durch ein Zwischengelenk unterteilt, so dass an das freie Ende der ersten Hebelschwinge noch ein Umlenker anschließt. Somit kann das freie Ende der zweiten (ungeteilten) Hebelschwinge eine Bewegung auf das Koppelglied übertragen, deren tangentiale Komponente dem horizontalen Verstellweg der Produktablage entspricht. Hingegen überträgt das freie Ende der (geteilten) ersten Hebelschwinge eine Bewegung auf das Koppelglied, deren tangentiale Komponente mittels des Umlenkers in einen vertikalen Verstellweg der Produktablage umgesetzt wird; und zwar unabhängig davon, ob sich die Produktablage in der aus dem Arbeitsraum zurückgezogenen Warteposition oder in der Scheiben-Auffangposition (bzw. im Arbeitsraum) befindet. Auf diese Weise ist die Produktablage des Portionsaufnehmers durch die beiden unabhängig voneinander bewegbaren, aber mechanisch gekoppelten Hebelschwingen an eine Vielzahl von Positionen, die innerhalb einer durch die zwei zueinander senkrechten Verstellwege aufgespannten Raumebene liegen, verlagerbar.
Beim bestimmungsgemäßen Betrieb einer solchen erfindungsgemäßen Portioniervorrichtung wird die Produktablage in einem ersten Teilschritt im wesentlichen durch Betätigung der zweiten Hebelschwinge entlang eines im wesentlichen horizontalen Verstellwegs von einer Warteposition aus translatorisch in eine in Bezug auf den Portionsaufnehmer weiter entfernte Scheiben-Auffangposition bewegt, in welcher die Produktablage unmittelbar unterhalb der Schneideinrichtung und nahe an deren Messer positioniert ist, wobei sie zum Auffangen einer mittels dieser Schneideinrichtung vom Produktlaib abgetrennten Produktscheibe ausgerichtet ist. Von dieser oberen Ausgangsstellung zum Auffangen einer ersten abgetrennten Produktscheibe wird die Produktablage sodann im wesentlichen durch Betätigung der ersten Hebelschwinge schrittweise gemäß der Schnittfrequenz der Schneideinrichtung in tiefer liegende bzw. messerferne Positionen abgesenkt, wobei die Absenkung in etwa der Dicke einer abgetrennten Produktscheibe entspricht, so dass die oberste Lage der zu bildenden Produktportion eine stets gleichbleibende Position, insbesondere auch einen stets gleich bleibenden vertikalen Abstand zum Messer bzw. zur Schneideinrichtung aufweist. Bei Erreichen einer untersten Endstellung, welche durch die Höhe der zu bildenden Produktportion definiert ist, wird die gebildete Produktportion vom Portionsaufnehmer an eine Abtransporteinrichtung (z.B. ein Förderband) übergeben, welche die Produktportion an weitere Bearbeitungs- oder Verpackungsstationen transportiert. Unmittelbar hieran anschließend wird die Produktablage in einem nächsten dritten Teilschritt im wesentlichen durch erneutes, aber im Vergleich zum ersten Teilschritt gegenläufiges Betätigen der zweiten Hebelschwinge entlang eines eines im wesentlichen horizontalen Verstellwegs von der Scheiben-Auffangposition in eine Zwischenstellung zurückgezogen, in der keine Produktaufnahme mehr möglich ist sowie in einem hieran anschließenden vierten Teilschritt im wesentlichen durch erneutes, im Vergleich zum zweiten Teilschritt aber gegenläufiges Betätigen der ersten Hebelschwinge wieder von der untersten (d.h. messerfernen) Endstellung in die oberste (d.h. messernahe) Warteposition angehoben. Dieser dritte und vierte Teilschrritt des Zurückziehens und Anhebens der Produktablage kann auch durch eine einzige gemeinsame Bewegung realisiert werden. Im Ergebnis befindet sich die Produktablage nach dem vierten Teilschritt wieder in der Ausgangs- bzw. Warteposition, von der aus der Bewegungsablauf aufs Neue gestartet werden kann, sobald eine weitere Produktportion zu bilden ist.
Auf diese Weise ist ein Portionsaufnehmer realisierbar, der eine zweidimensionale räumliche Verlagerung der Produktauflage ermöglicht und dabei gleichzeitig eine äußerst schlanke bzw. schmale Bauweise realisiert. Ein solcher Portionsaufnehmer kann in besonders einfacher Weise unterhalb der Schneideinrichtung und (entlang seiner Längserstreckung) zu dieser fluchtend angeordnet werden; d.h. die Richtung der Produkt-Zuführung zur Schneideinrichtung und die Zustellrichtung bzw. der horizontale Verstellweg der Produktablage von der Warte- in die Scheiben-Auffangsposition sind zueinander im wesentlichen parallel ausgerichtet. Somit können problemlos mehrspurige Schneidmaschinen realisiert werden, die für jede Spur eine eigene Portioniervorrichtung aufweisen. Durch die erfindungsgemäße Realisierung einer linearen Zustellung der Produktablage in die Scheiben-Auffangposition ist gewährleistet, dass die Produktablage während dieser Zustellbewegung nicht in die Falllinien von Produktscheiben in benachbarten Spuren eingreifen und Störungen verursachen. Ebenso kann auf den beim bislang üblichen rotatorischen Einschwenken erforderlichen Sicherheitsabstand zwischen benachbarten Spuren einer Schneidmaschine bzw. deren Portionsvorrichtungen verzichtet werden, so dass mehrspurige Schneidmaschinen mit Portioniervorrichtungen bei deutlich geringerem Platzbedarf realisiert werden können.
Zudem sind bei der erfindungsgemäßen Portioniervorrichtung sämtliche für die Bewegung der Hebelschwingen und des Koppelglieds erforderlichen Lager und Führungen weit entfernt vom Portionierbereich der Produktscheiben angeordnet bzw. lassen sich mit fachüblichen Mitteln auf einfache Weise von diesem abschirmen, so dass kein Eintrag von Verunreinigungen durch Schmierstoffe oder Abrieb in den Produkt möglich ist. Somit weist die erfindungsgemäße Portioniervorrichtung auch im Hinblick auf die Verarbeitungsqualität und die Hygiene innerhalb der Portioniervorrichtung große Vorteile gegenüber dem vorbekannten Stand der Technik auf.
Es ist dabei vorgesehen, dass sowohl erste als auch zweite Hebelschwinge nur um einen begrenzten Schwenkwinkel um ihre jeweiligen Drehachsen zu verschwenken sind. Der horizontale Verstellweg und damit der Schwenkwinkel der zweiten Hebelschwinge sind durch die Längserstreckung der Produktablage in derselben Richtung bestimmt. Der vertikale Verstellweg und damit der maximal erforderliche Schwenkwinkel der ersten Hebelschwinge sind durch die Stapelhöhe des maximal zu erzeugenden Produktportion bestimmt. Mittels elektrischer Motoren, die ein hohes Beschleunigungs- bzw. Abbremsvermögen aufweisen, kann insbesondere die lineare Zustellbewegung entlang des horizontalen Verstellwegs mit hoher Geschwindigkeit realisiert werden, so dass eine Zustellung der Produktablage in die Scheiben-Auffangposition auch bei hochfrequenten Schnittvorgängen ohne Leerschnitte möglich ist.
Der Winkel zwischen Produktauflage und Koppelglied ist in bevorzugter Weise verstellbar, so dass die Portioniervorrichtung auf einfache Weise an unterschiedliche Fallwinkel der abgetrennten Produktscheiben anpassbar ist.
Es ist für den Fachmann unmittelbar einleuchtend, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung auch zur Ablage von einzelnen Produktscheiben geeignet ist
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfinderischen Grundkonzepts sieht vor, dass die Produktablage mittels eines Verbindungselementes mit dem Koppelglied verbunden ist, welches zur Messung des auf die Produktablage ausgeübten Impulses beim Auffangen einer abgetrennten Produktscheibe eingerichtet ist. Es kann sich hierbei beispielsweise um eine Wägezelle oder eine Dehnungsmesseinrichtung handeln, die in das Verbindungselement integriert sind. Auf diese Weise ist eine parallele Auswertung dieser Messwerte während der Portions-Bildung in „Echt-Zeit“ möglich. Es können schon während der Portions-Bildung Rückschlüsse auf sich im aktuell zu zerscheibenden Produktlaib einstellende Masseveränderungen je abgetrennter Produktscheibe gezogen und hierauf noch während der Portions-Bildung durch Anpassen der Produktscheiben-Dicke oder Anpassen der für die Portion vorzusehenden Anzahl von Produktscheiben reagiert werden. Solche Masseveränderungen können unterschiedliche Ursachen haben, wie z.B. ungleichmäßig verteilte Hohlräume in Käselaiben, unterschiedliche Masseverteilung zwischen Fett- und Muskelmasse in Fleischprodukten, Entmischungsvorgängen in hängend gelagerten Würsten etc. Die Erfindung stellt einen großen Fortschritt gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Scannern dar, die den Querschnitt abgetrennter Produktscheiben zwar messtechnisch erfassen, aber nicht deren tatsächliche Masse ermitteln können. Ebenso stellt die Erfindung gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten, der Portionievorrichtung z.B. im Bereich der Abtransporteinrichtung nachgelagerten Wägevorrichtungen dar, deren Messergebnisse erst nach erfolgter Portions-Bildung zur Verfügung stehen und die Anpassung der Schneideinrichtung an Masseveränderungen im Produktlaib erst mit einem produktionstechnisch unerwünschten Zeitversatz möglich ist.
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In besonders bevorzugter Weise ist das Koppelglied als Hülse ausgeführt, in welcher eine mit der Produktablage verbundene Schubstange gelagert ist. Es ist dabei von besonderem Vorteil, wenn die Schubstange um ihre Längsachse verdrehbar in der Hülse gelagert ist. Dies emöglicht eine zusätzliche Einstellung der Neigung der Produktablage in Bezug auf den Fallwinkel der abgetrennten Produktscheiben. Auf diese Weise kann auch ein seitlicher Versatz, der durch den vom Schneidmesser auf die Produktscheibe bewirkten Impuls verursacht wird, gut kompensiert werden.
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Eine besonders sinnvolle Weiterentwicklung des erfinderischen Grundkonzepts sieht vor, dass die Produktablage als ein antreibbares Förderband bzw. sog. „Portionierband“ ausgeführt ist. Der Verfahrweg des Förderbands ist dabei so gewählt, dass dieser in der Bewegungsrichtung der auftreffenden Scheibe verläuft. Auf diese Weise können der Impuls der auf das Förderband herabfallenden ersten Produktscheibe besser auf die Produktablage übertragen und damit die Auswirkungen des Aufpralls gemindert werden. Dies resultiert in einem schonenderen Ablegevorgang der Produktscheibe auf der Produktablage. Mittels eines solchen Portionierbandes können weitere Zustellbewegungen während des Portioniervorgangs realisiert werden, so dass nicht nur Stapel sondern auch Portionsmuster, wie z.B. Schindeln, gelegt werden können. Zudem kann eine fertige Produktportion mittels eines solchen Förderbandes auf eine weitere Vorrichtung zum Abtransport überführt werden. Zudem sind Förderbänder gut reinigbar und kann auf einfache Weise frei von Produkt-Rückständen gehalten werden.
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Dabei ist zusätzlich von großem Vorteil, wenn das Förderband in einer zur Zustellbewegung von der Warteposition in die Scheiben-Auffangposition entgegengesetzten Richtung antreibbar ist. Das Förderband kann während der Zustellbewegung in die Scheiben-Auffangposition in dieser Bewegungsrichtung angetrieben werden, wodurch auch eine auf die vorauslaufende Spitze der Produktablage auftreffende erste Produktscheibe in eine zentrierte Position bewegt werden kann. Bei Erreichen dieser zentrierten Position stoppt dann der Antrieb des Förderbands. Auf diese Weise kann der Zeitbedarf für das Zustellen der Produktablage in die Scheiben-Auffangposition noch weiter verkürzt werden und die erfindungsgemäße Portioniervorrichtung ist bei noch höheren Schnitt-Frequenzen ohne Leerschnitt einsetzbar.
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In hierzu alternativer Weise kann die Produktablage als ein rechen- oder gitterartiges Organ ausgeführt sein. Zwar sind solche rechen- oder gitterartigen Organe meist schlechter von Produktrückständen zu reinigen. Jedoch können insbesondere rechenartige Organe in einfacher Weise mit Abtransporteinrichtungen zusammenwirken, welche in Form von aus mehreren zueinander parallelen angetriebenen Riemenbändern ausgeführt sind. Das rechenartige Organ kann dabei in die Zwischenräume zwischen den Riemenbändern eintauchen, sodaß die Produktportion von den Riemenbändern erfasst und abtransportiert wird.
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Gemäß einer weiteren Alternative kann die Produktablage als eine Aufnahme für ein Produkttablett oder eine Produktschale ausgeführt sein. Eine solche Ausführungsform ist besonders hygienisch, da die gebildete Produktportion zusammen mit dem Produkttablett oder der Produktschale den nächstfolgenden Verarbeitungsstationen zugeführt werden kann und kein Wechsel von Tablett oder Schale mehr erforderlich ist. Zudem können solche Produkttabletts bzw. -schalen problemlos aus dem Verarbeitungszyklus entnommen und gereinigt werden.
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Die Erfindung sieht ferner vor, dass die erste Hebelschwinge und die zweite Hebelschwinge synchron in einer zu den Drehachsen beider Hebelschwingen parallelen Richtung verschiebbar gelagert sind. Die Drehachsen sind durch die Anlenkung der Hebelschwingen an ihrem vom Koppelglied entfernten Ende an einen motorischen Antrieb festgelegt und stimmen mit den Drehachsen der Antriebe überein. Zudem sind beide Drehachsen zueinander parallel. Beide Antriebe sind hierzu auf einem gemeinsamen Rahmen oder einer gemeinsamen Tragplatte ortsfest gelagert, wobei der Rahmen bzw. die Tragplatte mittels eines weiteren dritten Antriebs entlang einer zur Drehachse parallelen Raumrichtung verlagerbar ist. Als vorteilhaft hat sich dabei ein Antrieb über eine gemeinsame Antriebswelle herausgestellt, die auf zwei mit dem Rahmen bzw. der Tragplatte verbundene Zahnstangen wirkt. Alternativ erschließen sich dem Fachmann problemlos aber auch andere Antriebsarten. Wichtig ist dabei lediglich, dass auf Grund des eher ungünstigen Verhältnisses von Führungslänge zu Führungsbreite des Rahmens bzw. der Tragplatte zwei Angriffspunkte für diese dritte Bewegungsrichtung erforderlich sind, da es andernfalls leicht zu einem Verklemmen des Rahmens bzw. der Tragplatte kommen kann.
Auf diese Weise wird die Verlagerbarkeit des Portionsaufnehmers bzw. der Produktablage um eine dritte Raumrichtung erweitert. Dies ermöglicht beispielsweise den Verzicht auf die sonst notwendigen Spurkorrektur-Vorrichtungen, mit denen die seitliche Ausrichtung von gebildeten Portionsstapeln auf der Abtransportvorrichtung korrigiert wird. Die Erfindung sieht vor, daß stattdessen diese Korrektur durch laterales Zustellen der Produktablage schon während der Portions- bzw. Stapel-Bildung erfolgt. Hierzu sind Verstellwege in der Größenordnung von ca. 5 mm ausreichend.
Zudem können während des Portionierens Muster gelegt werden, die eine seitliche Auslenkung bei der Ablage der Produktscheiben erfordern (wie z.B. kreisförmig gelegte Portionen). Hierzu sind größere Verstellwege von bis zu 200 mm vorgesehen.
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Gemäß einer besonders sinnvollen und zweckmäßigen Ausführungsvariante des erfinderischen Grundkonzepts weist die Portioniervorrichtung mindestens zwei Portionsaufnehmer auf, deren erste Hebelschwingen und zweite Hebelschwingen auf jeweils einer die ersten oder zweiten Hebelschwingen beider Portionsaufnehmer verbindenden Hohlwelle mit innenliegender Welle abgestützt sind.
Dies ermöglicht die parallele Anordnung zweier Portionsaufnehmer, deren jeweilige erste oder zweite Hebelschwingen jeweils gemeinsame Drehachsen bzw. Drehpunkte aufweisen, aber zugleich unabhängig voneinander antreibbar und bewegbar sind und nur einen minimalen freien Zwischenraum zwischen beiden Portionsaufnehmern benötigen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante sind beide Motoren für die ersten Hebelschwingen beider Portionsaufnehmer ebenso wie beide Motoren für die zweiten Hebelschwingen beider Portionsaufnehmer auf einer gemeinsamen Seite angebracht, wobei die Motoren entweder in zueinander axialer Ausrichtung als Hohlwellenmotore mit Drehmomentenstütze gegen die Maschinenbasis angebracht sind, oder in zueinander nicht-axialer Ausrichtung mit je einem Übertrieb auf die jeweils entfernt liegende Welle verbunden sind. Eine solche einseitige Ausrichtung sämtlicher Antriebe beider Portionsaufnehmer ermöglicht eine noch schlankere Bauform einer solchen aus zwei Portionsaufnehmern gebildeten Vorrichtung. Somit können noch größere Anlagen mit zwei solchen zueinander symmetrisch mit jeweils außenliegenden Antrieben Gruppen von je zwei Portionsaufnehmern (also in Summe vier Portionsaufnehmer) in sehr platzsparender Weise realisiert werden.
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Die Bewegungszyklen dieser beiden Portionsaufnehmer sind derart koordinierbar, dass sich ein erster von beiden Portionsaufnehmern bzw. dessen Produktauflage stets in der Zwischenstellung oder Warteposition befindet, während sich die Produktauflage des jeweils anderen zweiten Portionsaufnehmers in der Scheiben-Auffangposition befindet und auf dieser eine Produktportion gebildet wird. Sobald die Portions-Bildung auf der Produktablage dieses zweiten Portionsaufnehmers beendet ist (das heißt nach Auffangen der letzten Produktscheibe dieser auf dem zweiten Portionsaufnehmers zu bildenden Produktportion), wird die Produktauflage des ersten Portionsaufnehmers mit einer linearen Zustellbewegung aus der Warteposition in die Scheiben-Auffangposition verfahren. Diese Zustellbewegung kann derart schnell erfolgen, dass beim Wechsel zwischen beiden Produktauflagen bzw. Portionsaufnehmern keine Leerschnitte der Schneideinrichtung erforderlich sind.
Die Produktablagen zweier derartiger benachbarter Portionsaufnehmer sind derart in Bezug auf die jeweils zugehörigen Koppelglieder angeordnet, dass die Produktablagen jeweils seitlich versetzt in Richtung auf den benachbarten Portionsaufnehmer am Koppelglied bzw. am Verbindungselement angeordnet sind. Auf diese Weise und in Kombination mit dem durch die vorgenannte „Welle-in-Welle“ Lagerung der einander korrespondierenden ersten und zweiten Hebelschwingen realisierten geringen Abstand beider Portionsaufnehmer zueinander ist es möglich, dass die Produktablagen einer solchen paarweisen Anordnung von Portionsaufnehmern einander vollständig überdecken bzw. auf derselben Bahnkurve verlagerbar sind und beim Ablauf des vorgenannten koordinierten Bewegungszyklus beider Portionsaufnehmer denselben Bewegungspfad in zeitlichem Abstand zueinander durchlaufen.
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Dies wird wirkungsvoll dadurch unterstützt, dass die Anlenkpunkte von erster und zweiter Hebelschwinge am Koppelglied auf der zum jeweils benachbarten Portionsaufnehmer orientierten Seite des Koppelgliedes angeordnet sind. Dadurch werden die Hebelschwingen zweier benachbarter Portionsaufnehmer in den Zwischenraum zwischen beiden Portionsaufnehmern verlagert, was ebenfalls zu einer schlanken Bauweise einer solchen Anordnung zweier Portionsaufnehmer beiträgt.
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Im Ergebnis ermöglicht dies eine hocheffiziente wechselweise Portions-Bildung mittels beider Portionsaufnehmer ohne Leerschnitte.
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Die Erfindung umfasst ferner eine Schneidmaschine zum kontinuierlichen Aufschneiden von Produktlaiben in Produktscheiben mit einer Portioniervorrichtung mit mindestens einem der vorhergehend genannten Merkmale. Solche Schneidmaschinen können insbesondere in der Lebensmittelindustrie beim Zerscheiben und stapelweisen Portionieren von Käse-, Fleisch- und Wurstprodukten zum Einsatz kommen.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und dazugehöriger Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1: seitliche Ansicht einer Portioniervorrichtung
- 2: perspektivische Ansicht einer aus zwei Portionsaufnehmern gebildeten Portioniervorrichtu ng
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Portioniervorrichtung im räumlichen Kontext einer industriellen Maschine zum Zerscheiben von Wurst- oder Käselaiben dargestellt. Diese Maschine umfasst im Wesentlichen in an sich bekannter Weise eine Schneideinrichtung (1) mit einem in einer Schneidebene mit hoher Frequenz rotierenden Messer (2). Über eine schräge Zulaufstrecke werden Produktlaibe (3) dieser Schneideinrichtung (1) zugeführt und dort durch den Eingriff des Messers (2) in Produktscheiben geschnitten bzw. „zerscheibt“. Weitere Einzelheiten der Schneid- und Zuführeinrichtung sind aus Gründen der Übersichtlichkeit in diesem Ausführungsbeispiel nicht dargestellt, da sie auch nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind. Die abgetrennten Produktscheiben (4) fallen unter Einfluss der Schwerkraft und des vom Messer auf die Produktscheibe jeweils aufgebrachten Impulses nach unten und werden von einer Produktablage (107) in bekannter Weise aufgefangen. Die Produktablage (107) ist in ebenso bekannter Weise zur Bildung einer Produktportion durch schrittweises Absenken von einer messernahen in eine messerferne Stellung eingerichtet. Sobald die Portionsbildung abgeschlossen ist, wird die Produktportion an eine Abtransporteinrichtung (5) in Form eines Förderbandes übergeben, von der aus dann der maschinelle Weitertransport zu weiteren Bearbeitungs- oder Verpackungsstationen erfolgt.
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Die Produktablage (107) ist Bestandteil eines Portionsaufnehmers (106), der erfindungsgemäß des weiteren aus einer ersten Hebelschwinge (111), einer zweiten Hebelschwinge (121) sowie einer Hülse (109) mit innengelagerter Schubstange (110) aufgebaut ist. Beide Hebelschwingen sind mit je einem elektrischen Asynchronmotor (114, 124) unabhängig voneinander antreibbar. Die Hülse (109) bildet ein Koppelglied zwischen beiden Hebelschwingen (111, 121) und ist jeweils drehgelenkig mit den freien Enden (d.h. den von den Antrieben (114, 124) entfernten Enden) der ersten und der zweiten Hebelschwinge verbunden, wobei die Drehachsen beider Anlenkpunkte ebenso wie die Antriebsachsen beider Hebelschwingen (111, 121) zueinander parallel ausgerichtet sind. Die Drehantriebe beider Hebelschwingen sind ortsfest fixiert. Während die zweite Hebelschwinge (121) einteilig ausgeführt ist, ist die erste Hebelschwinge (111) durch ein Zwischengelenk (112) unterteilt, so dass an das freie Ende der ersten Hebelschwinge (111) noch ein Umlenker (115) anschließt. Somit kann das freie Ende der zweiten (ungeteilten) Hebelschwinge (121) eine Bewegung auf die Hülse (109) übertragen, deren tangentiale Komponente dem horizontalen Verstellweg der Produktablage (107) von einer Warteposition, in der die Produktablage (107) vollständig aus dem Bereich der von der Schneideinrichtung (1) herabfallenden Produktscheiben in Richtung auf die ortsfeste Lagerung der Hebelschwingen (111, 121) zurückgezogen ist, zu einer „Scheiben-Auffangposition“ entspricht, in der die Produktablage (107) unmittelbar unterhalb der Schneideinrichtung (1) und in Fallrichtung der von dieser abgetrennten Produktscheiben ausgerichtet ist und die von dort herabfallenden Produktscheiben (4) auffängt. Hingegen überträgt das freie Ende der (geteilten) ersten Hebelschwinge (111) eine Bewegung auf die Hülse (109), deren tangentiale Komponente mittels des Umlenkers (115) in einen vertikalen Verstellweg der Produktablage (107) von einer oberen Stellung nahe am Messer (2) der Schneideinrichtung (1) in eine untere messerferne Stellung (und umgekehrt) umgesetzt wird. Da beide Hebelschwingen unabhängig voneinander antreibbar sind, können auch die Verstellbewegungen für beide Verstellwege unabhängig voneinander auf die Produktablage (107) ausgeübt werden. Durch entsprechend koordiniertes Ansteuern beider Antriebe (113, 123) kann die Produktablage (107) auf nahezu beliebigen Bahnkurven bzw. Bewegungspfaden innerhalb der Darstellungsebene von 1 bewegt werden. Eine Selbsthemmung kann durch entsprechende konstruktive Auslegung des aus den beiden Hebelschwingen (111, 121) und der Hülse (109) gebildeten Koppelgetriebes vermieden werden.
Die Produktablage (107) ist als ein antreibbares Förderband ausgeführt (Antrieb in Figuren nicht dargestellt) und über ein Verbindungselement (108) mit der Schubstange (110) verbunden. In das Verbindungselement (108) ist ein Impulsmesser integriert, mit dem der auf die Produktablage (107) durch eine aufgefangene Produktscheibe ausgeübte Impuls messtechnisch erfasst wird. Auf diese Weise können schon während der Portions-Bildung Rückschlüsse auf sich im aktuell zu zerscheibenden Produktlaib einstellende Masseveränderungen je abgetrennter Produktscheibe gezogen werden und es kann hierauf noch während der Portions-Bildung durch Anpassen der Produktscheiben-Dicke reagiert werden.
Das Verbindungselement (108) ermöglicht zudem die Einstellbarkeit des Neigungswinkels zwischen Produktauflage (107) und Schubstange (110) bzw. Hülse (109). Zusätzlich ist die Schubstange (110) um ihre Längsachse (A) verdrehbar in der Hülse (109) gelagert. Dies emöglicht eine zusätzliche Einstellung der Neigung der Produktablage (107) in einer zweiten Ebene in Bezug auf den Fallwinkel der abgetrennten Produktscheiben.
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Beim bestimmungsgemäßen Betrieb der Portioniervorrichtung wird die Produktablage (107) in einem ersten Teilschritt im wesentlichen durch motorische Betätigung der zweiten Hebelschwinge (121) entlang eines im wesentlichen linearen horizontalen Verstellwegs von der aus dem Arbeitsbereich der Portioniervorrichtung zurückgezogenen Warteposition in die Scheiben-Auffangposition bewegt, in welcher die Produktablage unmittelbar unterhalb der Schneideinrichtung (1) und nahe an deren Messer (2) positioniert ist, wobei sie zum Auffangen einer mittels dieser Schneideinrichtung (1) vom Produktlaib (3) abgetrennten Produktscheibe (4) ausgerichtet ist. Von dieser oberen Ausgangsstellung zum Auffangen einer ersten abgetrennten Produktscheibe wird die Produktablage (107) sodann im wesentlichen durch Betätigung der ersten Hebelschwinge (111) schrittweise gemäß der Schnittfrequenz der Schneideinrichtung (1) in tiefer liegende bzw. messerferne Positionen abgesenkt, wobei die Absenkung in jedem Teilschritt in etwa der Dicke einer abgetrennten Produktscheibe entspricht. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass die oberste Lage der zu bildenden Produktportion eine stets gleichbleibende Position, insbesondere auch einen stets gleich bleibenden vertikalen Abstand zum Messer (2) bzw. zur Schneideinrichtung (1) aufweist. Bei Erreichen einer untersten Endstellung, welche durch die Höhe der zu bildenden Produktportion definiert ist, wird die gebildete Produktportion vom Portionsaufnehmer an eine Abtransporteinrichtung (5) (z.B. ein Förderband) übergeben, welche die Produktportion an weitere Bearbeitungs- oder Verpackungsstationen transportiert. Unmittelbar hieran anschließend wird die Produktablage in einem nächsten dritten Teilschritt im wesentlichen durch erneutes, aber im Vergleich zum ersten Teilschritt gegenläufiges Betätigen der zweiten Hebelschwinge (121) entlang eines eines im wesentlichen horizontalen Verstellwegs von der Scheiben-Auffangposition in eine Zwischenstellung zurückgezogen, in der keine Produktaufnahme mehr möglich ist, sowie in einem hieran anschließenden vierten Teilschritt im wesentlichen durch erneutes, im Vergleich zum zweiten Teilschritt aber gegenläufiges Betätigen der ersten Hebelschwinge (111) wieder von der untersten (d.h. messerfernen) Endstellung in die oberste (d.h. messernahe) Warteposition angehoben. Im Ergebnis befindet sich die Produktablage nach dem vierten Teilschritt wieder in der Ausgangs- bzw. Warteposition, von der aus der Bewegungsablauf aufs Neue gestartet werden kann, sobald eine weitere Produktportion zu bilden ist.
Die Motoren (114, 124) für den Antrieb von erster Hebelschwinge (111) und zweiter Hebelschwinge (121) sind auf einer gemeinsamen Tragplatte (130) ortsfest gelagert. Diese Tragplatte (130) ist mittels eines Motors (134) und eine auf zwei Zahnstangen (131, 132), die auf der Unterseite der Tragplatte in jeweils zu den Drehachsen der Motoren (114, 124) paralleler Richtung angeordnet sind, wirkende Antriebswelle (133) in Richtung der Drehachsen der Motoren, die identisch sind mit den Schwenkachsen der ersten und zweiten Hebelschwingen (111, 121), synchron verschiebbar. Auf diese Weise wird die Verlagerbarkeit des Portionsaufnehmers (106) bzw. der Produktablage (107) um eine dritte Raumrichtung erweitert.
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In 2 ist eine Portioniervorrichtung dargestellt, die aus zwei zueinander parallel angeordneten Portionsaufnehmern (106, 206) gebildet ist. Beide Portionsaufnehmer (106, 206) sind mechanisch identisch und in der anhand 1 bereits näher erläuterten Weise aufgebaut. Die ersten Hebelschwingen (111, 211) beider Portionsaufnehmer (106, 206) sind ebenso wie die zweiten Hebelschwingen (121, 221) beider Portionsaufnehmer (106, 206) auf jeweils einer gemeinsamen Hohlwelle (213, 223) mit innenliegender Welle (113, 123) abgestützt. Somit weisen die ersten Hebelschwingen (111, 211) bzw. zweiten Hebelschwingen (121, 221) jeweils gemeinsame Drehachsen bzw. Drehpunkte auf; sie sind aber dennoch unabhängig voneinander mittels Motoren (114, 214, 124, 224) antreibbar. Dennoch sind auf diese Weise beide Portionsaufnehmer (106, 206) in einem sehr geringen Abstand zueinander anordenbar. Die erste Hebelschwinge (111) des vorderen Portionsaufnehmers (106) ist drehfest mit der innenliegenden Welle (113) verbunden, die vom Motor (114) angetrieben ist; die erste Hebelschwinge (211) des hinteren Portionsaufnehmers (206) ist drehfest mit der Hohlwelle (213) verbunden, die vom Motor (214) angetrieben ist; die zweite Hebelschwinge (121) des vorderen Portionsaufnehmers (106) ist drehfest mit der innenliegenden Welle (123) verbunden, die vom Motor (124) angetrieben ist; die zweite Hebelschwinge (221) des hinteren Portionsaufnehmers (206) ist drehfest mit der Hohlwelle (223) verbunden, die vom Motor (224) angetrieben ist. Es ist jedoch für den Fachmann ersichtlich, dass auch andere Zuordnungen zwischen Hebelschwinge und Innen- bzw. Hohlwellen möglich sind.
Die Produktablagen (107, 207) beider Portionsaufnehmer (106, 206) sind jeweils in Bezug auf ihre zugehörigen Schubstangen bzw. Hülsen (109, 209) in Richtung auf den benachbarten Portionsaufnehmer versetzt angeordnet; d.h. die Verbindungselemente (108, 208) liegen auf den vom jeweils benachbarten Portionsaufnehmer abgewandten Außenseiten der Produktablagen. Auf diese Weise und in Kombination mit dem durch die vorgenannte „Welle-in-Welle“ Lagerung der einander korrespondierenden ersten und zweiten Hebelschwingen realisierten geringen Abstand beider Portionsaufnehmer zueinander ist es möglich, dass die Produktablagen (107, 207) einer solchen paarweisen Anordnung von Portionsaufnehmern (106, 206) einander vollständig überdecken bzw. auf derselben Bahnkurve verlagerbar sind und beim Ablauf des vorgenannten koordinierten Bewegungszyklus beider Portionsaufnehmer (106, 206) denselben Bewegungspfad in zeitlichem Abstand zueinander durchlaufen.
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Lediglich aus Gründen der besseren Darstellbarkeit sind in 2 die Anlenkpunkte von erster und zweiter Hebelschwinge (111, 121, 211, 221) auf der Unterseite der Hülse (109, 209) angeordnet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform (nicht dargestellt) sind diese Anlenkpunkte auf der zum jeweils benachbarten Portionsaufnehmer orientierten Seite des Koppelgliedes angeordnet. Dadurch werden die Hebelschwingen zweier benachbarter Portionsaufnehmer in den Zwischenraum zwischen beiden Portionsaufnehmern verlagert, was ebenfalls zu einer schlanken Bauweise einer solchen Anordnung zweier Portionsaufnehmer beiträgt.
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Die Bewegungszyklen dieser beiden Portionsaufnehmer (106, 206) sind derart koordinierbar, dass beide Portionsaufnehmer denselben Bewegungszyklus in zeitlichem Abstand zueinander durchlaufen. Dies bedeutet, dass sich ein erster von beiden Portionsaufnehmern bzw. dessen Produktauflage solange in der zurückgezogenen Zwischenstellung oder Warteposition befindet, wie sich die Produktauflage des jeweils anderen zweiten Portionsaufnehmers in der Scheiben-Auffangposition befindet und auf dieser eine Produktportion gebildet wird. Sobald die Portions-Bildung auf der Produktablage dieses zweiten Portionsaufnehmers beendet ist (das heißt nach Auffangen der letzten Produktscheibe dieser auf dem zweiten Portionsaufnehmers zu bildenden Produktportion), wird die Produktablage des ersten Portionsaufnehmers mit einer linearen Zustellbewegung aus der Warteposition in die Scheiben-Auffangposition verfahren. Diese Zustellbewegung kann derart schnell erfolgen, dass beim Wechsel zwischen beiden Produktablagen bzw. Portionsaufnehmern keine Leerschnitte der Schneideinrichtung erforderlich sind. Währenddessen wird die Produktportion vom zweiten Portionsaufnehmer an die Abtransporteinrichtung (5) übergeben und die zweite Produktablage in die Zwischenposition zurückgezogen. Während des schrittweisen Absenkens der ersten Produktablage im Zuge der Portions-Bildung wird die zweite Produktablage wieder vertikal von der tiefliegenden Zwischenposition in die hochliegende Warteposition bewegt.
Es ist dabei ausreichend, dass sowohl die ersten Hebelschwingen (111, 211) als auch die zweiten Hebelschwingen (121, 221) nur um einen begrenzten Schwenkwinkel um ihre jeweiligen Drehachsen zu verschwenken sind. Beide Portionsaufnehmer (106, 206) müssen dabei in horizontaler Richtung um nur eine solche Weglänge relativ zueinander verlagerbar sein, dass beide Produktaufnehmer (107, 207) in den jeweiligen einander korrespondierenden vertikalen Bewegungsphasen kollisionsfrei aneinander vorbei geführt werden können. Der horizontale Verstellweg beider Produktablagen (107, 207) zueinander ist somit im wesentlichen durch die Längserstreckung der Produktablagen in dieser Richtung bestimmt. Der vertikale Verstellweg und damit der maximal erforderliche Schwenkwinkel der ersten Hebelschwingen (111, 211) ist durch die Portionshöhe des maximal zu erzeugenden Produktstapels bestimmt. Mittels elektrischer Asynchronmotoren (114, 124, 214, 224), die ein hohes Beschleunigungs- bzw. Abbremsvermögen aufweisen, kann insbesondere die lineare Zustellbewegung entlang des horizontalen Verstellwegs mit hoher Geschwindigkeit realisiert werden, so dass eine translatorische Zustellbewegung der Produktablage in die Scheiben-Auffangposition auch bei hochfrequenten Schnittvorgängen ohne Leerschnitte in der Schneideinrichtung (1) möglich ist.
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Analog wie bei beim ersten Portionsaufnehmer (106) sind auch beim zweiten Portionsaufnehmer (107) die Motoren (214, 224) für den Antrieb von erster Hebelschwinge (211) und zweiter Hebelschwinge (221) auf einer gemeinsamen Tragplatte (230) ortsfest gelagert. Diese Tragplatte (230) ist mittels eines Motors (234) und eine auf zwei Zahnstangen wirkende Antriebswelle in Richtung der Drehachsen der Motoren, die identisch sind mit den Schwenkachsen der ersten und zweiten Hebelschwingen (211, 221), synchron verschiebbar. Zwischen erster Tragplatte (130) und zweiter Tragplatte (230) ist deshalb ein ausreichend groß dimensionierter Abstand vorgesehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schneideinrichtung
- 2
- Messer
- 3
- Produktlaib
- 4
- Produktscheibe
- 5
- Abtransporteinrichtung
- 106
- Portionsaufnehmer
- 107
- Produktablage
- 108
- Verbindungselement mit integriertem Impulsmesser
- 109
- Hülse
- 110
- Schubstange
- A
- Längsachse der Schubstange
- 111
- erste Hebelschwinge
- 112
- Gelenk
- 113
- innenliegende Welle erste Hebelschwinge
- 114
- Antrieb erste Hebelschwinge
- 115
- Umlenker
- 121
- zweite Hebelschwinge
- 123
- innenliegende Welle zweite Hebelschwinge
- 124
- Antrieb zweite Hebelschwinge
- 130
- Tragplatte
- 131, 132
- Zahnstange
- 133
- Antriebswelle
- 134
- Motor für Verschiebung Tragplatte
- 206
- zweiter Portionsaufnehmer
- 207
- Produktablage des zweiten Portionsaufnehmers
- 208
- Verbindungselement und Impulsmesser des zweiten Portionsaufnehmers
- 209
- Hülse des zweiten Portionsaufnehmers
- 211
- erste Hebelschwinge des zweiten Portionsaufnehmers
- 213
- Hohlwelle erste Hebelschwinge des zweiten Portionsaufnehmers
- 214
- Antrieb erste Hebelschwinge des zweiten Portionsaufnehmers
- 221
- zweite Hebelschwinge des zweiten Portionsaufnehmers
- 223
- Hohlwelle zweite Hebelschwinge des zweiten Portionsaufnehmers
- 224
- Antrieb zwiete Hebelschwinge des zweiten Portionsaufnehmers
- 230
- Tragplatte des zweiten Portionsaufnehmers
- 234
- Antriebsmotor für Tragplatte des zweiten Portionsaufnehmers
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 4405186 [0002]
- DE 3734844 A1 [0003]