CN104416616A - 用于分割的可旋转歧管切割器 - Google Patents

Abstract

一种分割系统(10)，其包括用于扫描在输送装置(12)上运载的加工产品(13)的扫描器(200)。切割器系统(17)包括阵列型或单一型歧管分割器(18)和单一型分割器(19)，用于将加工产品切割成具有期望尺寸的最终块。切割器组件(18，19)承载在各自滑架(16，26)上，以根据需要沿由控制系统(220)控制的预定切割路径移动切割器。

Description

用于分割的可旋转歧管切割器

背景技术

高速水射流常用于切割或分割由下方的输送带运送的食品和其它物体。高速高压的水射流从安装在滑架上的喷嘴射出，该滑架沿横向于移动的输送装置安置的轨道行进。通过调整滑架横向移动速度，可在工件中形成相对于输送装置移动方向成斜角的切口，并且还可在工件中形成弯曲的切口。

此外，已开发出还允许喷嘴沿输送带纵向移动的切割器设备。这增强了实现更复杂的切割图案的能力，同时保持高精度。然而，当希望使用许多喷嘴时，独立喷嘴的应用需要开发相当复杂的分割机器，例如为了获得从工件切下的相对小的部分，或者为了提高输送线的生产率。

本发明力图克服现有水射流切割系统的缺点。

发明内容

此发明内容用来介绍一系列简化形式的概念，这些概念将在以下的具体实施方式作进一步阐述。本发明内容并不打算确定所要求保护的主题的关键特征，也不打算用于帮助确定所要求保护主题的范围。

一种用于分割沿移动的输送带布置的加工产品分割系统，包括用于分割加工产品的第一切割器组件。第一切割器组件包括第一滑架和第一台架，该第一台架横向于输送带的行进方向安置以便支撑和引导第一滑架沿第一台架移动并由此横向于输送带移动。第一切割器组件还包括第一驱动系统，其用于沿第一台架移动第一滑架。切割器歧管由第一滑架承载用于发射多个切割束，以在加工产品在输送带上被运载时被引向加工产品。设置旋转驱动装置以围绕轴线旋转切割器歧管。

根据本发明的另一方面，第一驱动系统包括用于第一滑架的第一动力系统。第一动力系统布置在远离第一滑架且远离第一台架的位置。第一驱动系统还包括第一传动系，用于使第一滑架与位于远处的第一动力系统相连接。

根据本发明的另一方面，第一动力系统还位于远离切割器歧管的位置。此外，第一传动系使第一动力系统与切割器歧管互连。因此，该传动系从位于远处的第一动力系统传递动力以使切割器歧管绕轴线旋转。

根据本发明的另一方面，第一传动系包括在切割器歧管和位于远处的第一动力系统之间延伸的传动带。

根据本发明的另一方面，设置安装结构，其用于将切割器歧管安装至第一滑架。

根据本发明的另一方面，切割器歧管包括多个出口，以从这些出口发射切割束。另外，出口在开和关状态之间可控制。

根据本发明的另一方面，设置有第二切割器组件。该第二切割器组件包括第二滑架；第二台架，用于支撑和引导第二滑架沿该台架移动；用于沿第二台架移动第二滑架的第二驱动系统；以及由第二滑架承载的线切割器。

根据本发明的另一方面，第三滑架支撑结构由第二滑架支撑和承载。相应地，第三滑架被配置成沿该第三滑架支撑结构行进，其中该线切割器由该第三滑架承载。

根据本发明的另一方面，设置分割设备用于分割食品。分割设备包括切割器，其用于发射分割食品的切割束阵列。此外，设置驱动系统，用于同时平移和可选地旋转切割器以改变切割束的切割路径。

在本发明的另一方面中，提供一种用于切割工件的方法，其中工件沿行进路径被移动，并且用于以受控制的方式发射多个切割束的阵列式切割器相对于工件的行进路径沿平移路径且可选地同时绕旋转轴线运动。

根据本发明的另一方面，阵列式切割器的移动被控制，以沿期望的切割路径将工件切割成一条或多条。

根据本发明的另一方面，阵列式切割器的移动被控制，由此通过绕旋转轴线旋转阵列式切割器来控制由多个切割束形成的切割路径的整体宽度。

附图说明

本发明的前述方面和许多伴随的优点将更容易被认识到，因其可通过参考具体实施方式并结合附图而得到更好的理解，其中：

图1示意性地示出根据本发明的一个实施例的分割系统；

图2是歧管型切割器组件的等轴视图，该歧管型切割器组件能够用于图1的分割系统；

图3是从图2的相反侧看到的等轴视图；

图4是图2的一部分的侧视立面图；

图5是图3中示出的支撑梁的横截面图；

图6是用于图2的切割器组件的切割器歧管的放大等轴视图；

图7是从切割器歧管下方看到的切割器歧管的视图；

图8是可用于图9的分割系统的单一型喷嘴型切割器组件的等轴视图；

图9是图8的一部分的放大等轴视图；

图10是本发明替代实施例，公开用于安装歧管式切割器的另一系统；

图11是如何使用歧管型切割器来割除鸡胸脯的龙骨脊的示意图；

图12是如何使用歧管型切割器组件从鸡胸脯割除龙骨脊和肋肉部的示意图；

图13是如何使用歧管型切割器组件从宽度可变的工件切割出条的示意图；

图14是如何使用歧管型切割器组件沿鸡胸脯的整个宽度切割出条的示意图；

图15是如何使用歧管型切割器组件从鸡胸脯的白肉部切割出条的示意图；

图16是如何结合单股式水射流切割器使用歧管型切割器组件以便高效地从鸡胸脯切割出鸡块的示意图；

图17是如何结合单股式射流喷嘴使用歧管型切割器组件来有效和高效地将鸡胸脯分割成相对较大的部分的示意图；以及

图18示意性示出如何使用歧管型切割器组件以将工件切成方形或菱形块，并且同时调整工件尺寸。

具体实施方式

整体系统

图1示意性地示出适合于实施本发明的一个实施例的系统10。系统10包括呈用于运送加工产品13的输送装置12形式的移动支撑表面，所述加工产品布置在沿输送装置延伸的多个小道或窗口内，以便被分割。加工产品可以是食品，比如肉、禽或鱼，其沿输送装置隔开。其它类型的加工产品可以包括选自例如织物、橡胶、纸板、塑料、木材或其它类型材料的物体，其沿输送装置隔开。

在扫描方面，系统10包括用于扫描加工产品13的扫描器200。在切割或切块方面，系统10可以包括由切割器组件18和19(或者所述切割器组件的阵列或系列)组成的切割器系统17，用于将加工产品切割或分割成具有期望尺寸或其它物理参数的最终件。输送装置12和扫描器200被耦接至处理装置或计算机220并由该处理装置或计算机控制。如图所示，处理装置/计算机包括输入设备222(键盘、鼠标等)和输出设备224(显示器、打印机等)。计算机220还包括CPU 226和存储器228。

大体上，扫描器200扫描加工产品13，以产生表示加工产品的扫描信息并将该扫描信息发送至处理装置/计算机220。处理装置/计算机利用扫描程序分析扫描数据以生成被扫描的加工产品的宽度、面积和/或体积分布。处理装置/计算机还可以生成被扫描加工产品的厚度曲线。处理装置/计算机220然后可以为加工产品建模，以确定加工产品如何被划分和切割成具备具体物理条件例如包括形状、重量和/或厚度的终端产品。因此，处理装置/计算机考虑到了加工产品的厚度可能在加工产品通过切割器组件或设备18和19被未示出的切割器或切片器切割之前或之后发生改变。处理装置/计算机利用扫描程序或分割程序确定加工产品如何被分割成一个或多个终端产品组。处理装置/计算机220然后利用分割软件起到控制器的作用，以根据所选择的终端产品来控制切割器组件18和19分割加工产品。

以下更详细地描述前述系统的方法，输送装置12在扫描系统200下方运载加工产品13。扫描系统可以是各种不同的类型，包括摄像机(未示出)，用于观察由一个或多个光源照亮的加工产品13。来自光源的光横跨移动的输送带36延伸以限定出清晰的阴影或光条纹线，其中横向光束前方区域是暗的。当无加工产品13被送料输送装置12运载时，阴影线/光条纹形成横跨输送带的直线。然而，当加工产品13经过阴影线/光条纹时，加工产品的不规则的上表面产生由摄像机观察到的不规则的阴影线/光条纹，所述摄像机向下倾斜朝向加工产品和阴影线/光条纹。摄像机检测该阴影线/光条纹距其如果在无加工产品时在输送带上所处位置的位移。这一位移表示加工产品沿阴影线/光条纹的厚度。加工产品的长度由加工产品产生阴影线/光条纹时带行进的距离来确定。在此，编码器230被集成到送料输送装置12中，编码器生成对应于输送装置向前移动的固定距离间隔的脉冲。

扫描站可以使用x射线设备(未示出)代替摄像机来确定加工产品的物理特征，包括其形状、质量和重量。x射线可以沿x射线探测器(未示出)的方向穿过目标。这些x射线被加工产品以与其质量成比例的方式减弱。x射线探测器能够测量在穿过加工产品之后被该探测器接收到的x射线的强度。这信息被用来确定加工产品13的整体形状和尺寸以及其质量。这种x射线扫描设备的实例公开在美国专利US5,585,603中，其通过引用并入本文。前述扫描系统在本领域中是已知的，因而其本身并非新的。然而，这些扫描系统结合所描实施例的其它方面的使用被认为是新颖的。

由(多个)扫描设备测量/收集的数据和信息被传递至处理装置/计算机220，处理装置/计算机记录加工产品13在输送装置12上的位置，以及与整个加工产品有关的加工产品长度、宽度和厚度。利用此信息，在扫描系统软件下运行的处理装置能够生成加工产品的面积曲线以及体积曲线。已知加工产品密度的情况下，处理装置还能确定加工产品或其区段或部段的重量。

尽管前述说明讨论了利用摄像机和光源以及利用x射线进行扫描，但是还可以使用其它三维扫描技术。例如，这些其它技术可利用超声或莫尔条纹方法。此外，可以采用电磁成像技术。因此，本发明并不限于使用摄像或x射线方法，而是涵盖其它三维扫描技术。

可以使用各种类型的切割器组件/设备18和19来将加工产品13切割成较小的最终部分。切割组件的实例包括高速水射流装置或激光器。高速水射流切割系统的实例公开在Rudy的美国专利US5,365,816和Pfarr等人的美国专利US5,868,056中，它们通过引用并入本文。在分割软件下运行的处理装置220能够控制切割器组件18和19的切割路径以自动地将加工产品分割成一组较小的最终产品部分。在此，切割器组件18和19提供可以是垂直于或者以其它方式横向于输送装置的支撑表面的切割线。当然，切割线还可以是倾斜或偏斜的以呈现出不同于垂直或横向于输送装置支撑表面的切割线。

切割器系统

切割器系统17示出为安装至用于支撑和移动加工产品13的输送装置12(移动的支撑表面)。切割器系统17包括至少一个歧管或阵列型的切割器设备18和至少一个单一型切割器设备19。图1-9显示了切割器设备18和19，并且大体上对应于美国专利US5,868,056。具有歧管的设备能够发射呈高压水射流、激光束或其它高能能量束形式的切割束或切割线阵列。相应地，切割器设备19发射单一切割束。

切割器设备/组件18的本构型包括横跨输送装置12延伸的支撑结构14，用于支撑和引导滑架16沿横向于输送装置的移动方向的方向移动。滑架16由部分地包括动力系统20和传动系22的驱动系统驱动。第二纵向支撑结构或梁24沿大体上与输送装置12的移动方向对齐的方向从滑架16向外悬伸出。歧管式切割器30可旋转地安装在支撑梁24的末端以对下方的由输送装置12运载的加工产品13进行操作。歧管式切割器30由形成传动系22一部分的第二动力系统28旋转。歧管式切割器的旋转使得分隔切割线或束的有效宽度能变窄或变宽，以实现切割线/束之间的期望距离和/或调整被切割或定位的工件，如下文更全面的描述。

如将从以下更详细描述中所理解，本发明的歧管式切割器30的切割器设备18被设计成具有最小的移动质量，以使歧管式切割器30能尽可能快地相对于加工产品移动，使歧管式切割器能在高速下对加工产品实施精确操作。这至少部分地通过将动力系统20置于远离滑架16和歧管式切割器30的固定不动的位置来实现。此外，利用重量轻但高度耐用的传动系22来将滑架16和歧管式切割器30与动力系统20互连。

具体参见图2-5，输送装置12包括在支撑床38上滑动的移动带36。床38由下方的辊支撑，该辊由框架结构(未示出)以标准方式承载。输送带36由驱动马达40按照标准方式以选定的速度驱动。驱动马达40可以由可变速马达构成以便调整带36的速度。加工产品13在输送带36上被运载，以便由歧管切割器30操作。

横向支撑结构14包括台架44，该台架在带36上方隔开的一定高度处横跨输送装置12。理想地，台架44包含空心的矩形构造，但可以其它方式和形状形成而不背离本发明的精神或范围。台架44的末端由细长的直立支架46和48支撑。如图2所示，支架46被固定至台架44的相邻末端以向下延伸，以便安装至输送装置12。多个五金件50穿过在支架46的下侧、偏置的部分中形成的通孔(未示出)延伸，以将支架附接至输送装置。支架48从台架44的相反端向下延伸，以便附接至输送装置12。在此，五金件53穿过设置在支架48的下端中的通孔延伸，以将支架附接至输送装置。通过这种方式，台架44被固定和静置地安装在输送装置上。

支撑结构14还包括用于沿台架44引导滑架16的轨道，其包括附接至台架44面对滑架的表面上的上轨60和下轨62。如图4所示，上轨60沿台架44的上角部延伸，而下轨62沿梁的下角部延伸。如图另外所示，上轨60的上表面和下轨62的下表面带有凸度以便与滑架16的滚子64的凹形外周缘接合。如此，滑架16在沿台架44来回行进时被保持在轨道上。

如图2-4最清楚示出，滑架16包括基本呈扁平状、大体呈矩形的基座部分66，所述基座部分具有加强的外周缘以便加强其结构完整性。开口68、70和72形成在基座66中以减轻其重量同时保持基座的结构完整性。滑架滚子64通过短轴74附接至基座66的角部，所述短轴接合在形成于轴套76中的通孔内，所述轴套从滑架基座66的四个角部中的每一个横向地延伸出。在滚子64和短轴74之间使用抗摩擦轴承(未示出)以促进滑架16沿台架44自由滚动。

滑架16由动力系统20驱动以沿台架44来回移动。因此，同步带80围绕位于动力系统20的传动轴杆组件173b下端的从动滑轮82并且还围绕通过上和下支耳87和88安装在支架46上端的惰轮组件86的惰滑轮84延伸。如此，带80形成围绕台架44的环，并且紧沿着梁的侧壁延伸。惰滑轮84通过使用抗摩擦轴承(未示出)而被适配成围绕惰轮组件86的中心轴杆88A自由旋转，该轴杆的上端和下端由支耳87和88保持。

带80的末端连接至滑架基座66的后侧。如图2和3最清楚示出，夹具89夹持至带80的末端，以用于将带的末端以快速释放方式附接至滑架16。夹具89中的每个包括用于附接至带80的末端的夹持面90。夹具89还包括用于接合在锚固至滑架16的销92以及锚固销93上的狭槽部91，所述锚固销93从滑块94横向延伸出，所述滑块键入在沿滑架基座66延伸的水平的纵向槽95中。螺纹销96沿基本上垂直于销93的方向从滑块94向外延伸，以接合在形成于滑架基座66的周缘内的螺纹孔中，以便从滑架基座向外延伸出。带80的张紧通过销96的旋转来调节。

如图3所示，夹具89的末端不是封闭的，而槽部91是敞口的，其中开口具有比锚固销92和93的直径略窄的宽度。应理解，如滑架16但凡处于“失控”状态或者如果动力系统20发生故障以趋于使滑架超过台架44的范围运行，可以通过分离夹具89的任一或两个末端以致使一个或多个夹具纵向滑脱锚固销92/93，从而使带80从滑架16脱开。如此，可以避免或至少尽量减少对切割器设备18的潜在损坏。

参见图2，动力系统20包括伺服马达97，该伺服马达根据需要可编程以控制滑架16沿台架44来回移动。伺服马达位于基本上隔湿或隔离其它可能与在加工产品上执行作业有关的污染物的位置。空心的传动轴杆(未示出)穿过传动轴杆组件173B向上延伸。从动滑轮82附接至空心传动轴杆的下端，传动滑轮98附接至空心传动轴杆的上端。传动滑轮98通过带94连接至由马达97驱动的输出传动滑轮(不可见)。应理解，通过前述构造，伺服马达97位于远离滑架16的位置，驱动力通过重量轻的同步带80施加至滑架16。

尽管在理想情况下动力系统20使用伺服马达，但还可以采用其它类型的电马达、液压马达或气动马达而不背离本发明的精神或范围。这些马达是标准商品。

通过前述构造，动力系统20能使滑架16沿台架44的移动迅速加速和减速。为了辅助滑架16的减速，冲击吸收器102通过从梁向外延伸的支架103和104而安装在台架44的每一端。理想地但非必要地，支架103和104可以分别与支架46和48一体形成。冲击吸收器102包括指向滑架基座66的端部边缘的柱塞105。尽管未示出，活塞在冲击吸收器缸的内部附接至柱塞105，所述冲击吸收器缸填充有流体以通过类似于“标准”液压冲击吸收器的方式抵抗柱塞105的缩回。另外，冲击吸收器102包括额定地使柱塞105从冲击吸收器缸纵向向外伸展的内部压缩弹簧(未示出)。如此，如果滑架基座66撞击柱塞105中的一个，则柱塞在使滑架16停止时在某种程度上缩回。

接着具体参见图2、3、4和5，纵向支撑结构或梁24从滑架16横向地悬伸出以被滑架承载。梁24包括基本上垂直于滑架基座66邻近面的竖直侧壁112。相对的侧壁114沿远离滑架基座的方向朝向侧壁112渐缩，而非基本上垂直于滑架基座66。同样，梁24的顶壁和底壁116和118朝向梁24的自由端渐缩窄，由此共同形成总体的尖形或锥形。应理解，这增强了梁的结构完整性，同时相对于平行管结构减轻了它的重量。

如图5所示，在理想情况下梁24呈空心构造，包括两个槽形件119和120。槽形件120嵌在槽形件119内，从而使得槽形件120的凸缘与槽形件119的凸缘的自由端边缘叠合，如图5所示。多个间隔件121安置在梁件24中并沿其长度布置以抵靠槽形件119和120的侧壁112和114。两个槽形件的凸缘附接到一起，并且间隔件121通过任何方便的手段包括焊接而附接至槽形件。应理解，通过前述构造，梁24不仅重量轻，且还具备足够的结构完整性以承受相当大的重量而不挠曲。最后，梁24可以通过任何合适的技术包括五金紧固件、焊接等固定至滑架基座66。

滑轮158通过固定附接至梁24的成型支架159安装到梁24的自由端。流体入口轴杆160穿过滑轮158的中心延伸并由滑轮保持，滑轮158安装在支架159的上、下耳片上。未示出的抗摩擦轴承插入滑轮158和支架159之间。

应理解，滑轮158的旋转导致入口轴杆160的旋转和因而导致切割器出口歧管30的旋转。同步带147被驱动以旋转滑轮158。同步带147围绕动力系统20的从动滑轮148运行。传动系22的将同步带147连接至动力系统20的部分以下参照图9和10更全面地描述，并且该部分还围绕位于惰轮组件86的惰滑轮84下方的惰滑轮149运行，所述惰轮组件与动力系统28对置地固定至台架44的末端。如此，带147还沿台架44的对置的侧壁延伸，并且位于带80下方隔开的一定高度处。

带147还围绕安装在横向滑架16上的惰滑轮151和152运行。如图3所示，惰滑轮151安装至上支架板153和类似的下支架板(未示出)，所述上支架板和下支架板从滑架的端部周缘壁154横向向外延伸。竖直轴杆在这两块支架板之间延伸并穿过惰滑轮151的纵向中心。惰滑轮152安装在一对平行、隔开的框架板155和156之间。与惰滑轮151一样，惰滑轮152围绕在这两个框架板之间延伸的竖直轴杆旋转。惰滑轮151和152使带147重定向成沿横向梁24的侧边延伸。采用抗摩擦轴承(未示出)来使惰滑轮151和152能够围绕其各自的竖直轴杆自由旋转。

另外，如同横向滑架16，应理解，动力系统20位于远离可旋转歧管式切割器30的位置。由此，动力系统20的质量不是由滑架16承载，而是动力系统布置在一固定不动位置处，其中驱动力通过重量轻的同步带147从动力系统20传递至滑轮158。因此，切割器设备/组件19的包括支撑梁24和滑轮158的运动部分的总质量被保持在最小。这允许歧管式切割器30进行非常高速的旋转运动。

首先参见图2、6和7，切割器组件18包括与流体入口轴杆160流体连通的歧管190。流体入口轴杆的上端可连接至非常高压的流体比如水或具有特定添加剂的水的流体源。高压流体经由入口轴杆160进入歧管190，然后高压流体被引流至沿歧管190的下边缘布置的多个出口喷嘴192。尽管喷嘴192被示出为沿歧管的下边缘部分相当均匀地隔开，但是喷嘴192的其它间隔也是可行的，包括将两个或更多个喷嘴布置成特定组或集群。在一个非限制性实例中，喷嘴可以均匀地间隔大约0.5至2英寸。另外，所使用的喷嘴192的数量可以是从少至两个到至少15个或更多个，这部分取决于所要形成(多个)切口的类型、工件尺寸、切口之间的间隔等。

歧管190除了如图6和7所示的形式以外还可以采取多种形式，特别是为了减小歧管194的质量并因而减小歧管的转动惯量，由此致使歧管更容易和更快速地旋转、停止、然后再次沿相同或不同方向旋转。例如，在某种程度上，歧管可以部分地由从入口轴杆的下端引向相关喷嘴192的软管或管线组成，而非由硬的矩形结构构成。

尽管入口轴杆160的外部被示出为圆形的，但是其可以具有其它形状以便配合滑轮158的内部形状，由此形成入口轴杆160和滑轮158之间的固定接合，尤其在歧管190的旋转过程中。

喷嘴192可以采取许多形式。例如，喷嘴可以由非常坚硬的材料比如刚玉或陶瓷构成。另外，喷嘴可以是单独控制的，至少在开/关或打开/关闭位置之间可控制。这种控制可以通过喷嘴控制器232可执行的电信号或无线信号来实现，所述喷嘴控制器又由计算机220控制。通过控制出口喷嘴192的运行，由歧管190形成的切口的宽度和数量能够根据需要被改变。可控喷嘴是商品。这些喷嘴包括来自位于美国明尼苏达州圣迈克尔市的Jet Edge有限公司的Omnijet III型水射流切割头以及来自位于美国密苏里州乔普林市的WaterJet Systems International公司的VL1000和VL2000型气动阀。作为替代，来自喷嘴192的水射流可以根据需要利用各种不同构造的阻断器被物理上阻断。所述阻断器是商品。

如上所述，切割器系统17包括使用单一的切割射流或束的切割器设备19，所述单一的切割射流或束能够移动以便沿单一的切割线切割。切割器设备19采用许多与切割器设备18相同的构件。如此，切割器设备19的与切割器设备18的相应构件相同或相似的构件通过相同的部件标记和相同的部件名称来指称。

如图8和9所示，切割器设备19基本包括横跨输送装置12延伸的支撑结构14，用于支撑和引导滑架16横向于输送装置的移动方向移动。滑架16由驱动系统驱动，该驱动系统部分包括动力系统20和传动系22。第二纵向支撑结构或梁24沿与输送装置12的移动方向大致对齐的方向从滑架16向外伸出。第二纵向滑架26被配置成通过驱动系统沿梁24移动，该驱动系统部分包括第二动力系统28以通过传动系22驱动纵向滑架26。可以呈高压水射流装置形式的加工器具31安装在滑架26上，以便在加工器具对由输送装置12运载的下方的加工产品13进行操作时沿输送装置的纵向移动。

以下对于切割器设备19的描述将主要集中在切割器设备19与切割器设备18之间的区别上。切割器设备19与切割器设备18相同或相似的构件这里将不再重复以免冗长。

参见图8和9，在切割器设备19中，细长轨道122安装在梁侧壁112上并且在该梁侧壁上纵向延伸。轨道122包括与侧壁112隔开的成型上和下边缘部124和126以限定出用于引导纵向滑架26的上和下轨。轨道122通过多个五金件128附接至梁侧壁112，所述五金件穿过形成在轨道中的通孔并穿过在轨道后侧固定安装至侧壁112的间隔件(未示出)延伸以接合梁24。另外，为了使轨道122重量最小化，在轨道中形成椭圆形切口136。

纵向滑架26被配置成沿轨道122行进。因此，滑架26包括基本呈平状、矩形的基座部分140和一对上滚子142以及一对类似的下滚子(未示出)，该上滚子和下滚子具有尺寸设定为与对应的带凸度的轨道122紧密接合的凹形外周缘部分，该带凸度的轨道具有上和下轨边缘部124和126。上和下滚子安装在从滑架基座140横向延伸出的短轴上。理想地，但未示出，在短轴和滚子之间使用抗摩擦轴承以促进滑架26沿轨道122的自由移动。

滑架26通过第二动力系统28沿轨道122来回移动，第二动力系统被构造成类似于动力系统20来驱动同步带147。上文已经描述了用于同步带147的传动系。

惰滑轮158通过固定附接至梁24的成型支架159安装在台架44的自由端上。入口轴杆160穿过安装在滑轮158内的抗摩擦轴承的中心延伸，其中轴杆的末端由支架159的上和下耳片保持。

带147的末端附接至滑架26的基座140。为此，带147的一个末端通过五金件162夹持至滑架基座，该五金件穿过在夹持板163中形成的紧密配合的通孔延伸以将带的末端夹持至安装在滑架基座140外面上的下方的夹持板164。带147的相对置末端被夹持至滑杆166，该滑杆的尺寸设定成在形成于滑架基座140中的水平槽168内滑动。凸片170从滑杆166的末端大致横向地延伸，并且螺纹锁定销172又从凸片横向延伸出以接合于凸缘173中形成的螺纹孔，该凸缘从滑架基座140的近端横向延伸。带147的张紧通过锁定销172的旋转来调节。

从动滑轮148的旋转导致带147的移动，该带又致使横向滑架26沿轨道122移动。在此，动力系统20包括伺服马达173a，该伺服马达通过向下延伸穿过传动轴杆组件的传动轴杆173b与传动滑轮148驱动连接。传动滑轮173c附接至传动轴杆173B的上端，该滑轮经由同步带173d连接至由马达173a驱动的传动滑轮(不可见)。传动轴杆173b安置于在滑轮82和98之间延伸的空心传动轴杆内。

如同马达97，可以采用其它类型的众所周知且商业上可获得的旋转致动器来代替伺服马达173a。另外应理解，动力系统20不仅远离横向滑架16而且远离纵向滑架26定位。由此，动力系统20的质量不由两个滑架中任一个承受，而是动力系统布置在固定不动的位置，其中驱动力通过重量轻的同步带147从动力系统20传递至滑架26。因此，设备10的运动部分(滑架16、支撑梁24和滑架26)的总质量被保持最小。这允许两个滑架进行非常高速的移动，其中加速度超过八倍重力。

示出了呈高压液体喷嘴组件形式的加工器具31安装在纵向滑架26上以随其移动。喷嘴组件发射非常集中的高压水流，所述高压水流布置成横向于输送带36平面的竖向切割线。喷嘴组件包括本体部分174，该本体部分通过一对竖向隔开的支架176固定至滑架基座140。喷嘴组件包括向下指向输送带36的下出口喷嘴177。入口弯头178附接至喷嘴本体174的上端。具体形式呈加工器具31的高压液体喷嘴是众所周知的商品。

图10示出本发明的另一实施例，其中切割器组件240包含歧管型切割器242，该歧管型切割器以与喷嘴器具31安装在滑架26上相类似的方式安装在滑架26上。在切割器系统240中，该系统的与上述切割器组件18和19的构件相同或类似的构件被赋予相同的部件标记。这些构件的结构和功能这里将不再重复。

如图10所示，切割器组件240包括入口轴杆244，它从安装在滑架26上的旋转式致动器246向下伸。位于旋转式致动器上方的切割器组件240包括本体部分174和用于以众所周知的方式接收高压流体的入口弯头178。

切割器歧管248固定地附接至入口轴杆244，该歧管的构造可以与图6和7中示出的歧管190非常类似或者相同。可由计算机220控制的旋转式致动器246用于根据需要旋转所述入口轴杆244和相关联的切割器歧管248，从而使得歧管248能够以与歧管190基本相同的方式使用，并且具有这样的附加特征，即歧管248还能够沿输送装置12的纵向方向移动以及围绕入口管204的纵向轴线旋转。在分割系统中，例如图1中示出的系统17，切割器组件240可以代替切割器组件18。作为替代，可以单独使用切割器组件240来代替切割器组件18和19。

切割器系统17示出为包括多套歧管型切割器组件18和单一型切割器组件19组成。然而，歧管型切割器组件18可以单独使用并且不必须与单一型切割器组件19中的一个或多个结合使用。切割器组件18可单独使用、或与一个或多个单一型切割器组件19结合使用的一些情形描述如下。这一描述绝不意味着对单独使用歧管切割器或结合一个或多个单一型切割器使用歧管切割器可实现的各种切割程序和技术的排他性描述，而是仅示出这些切割器的使用方法的一些实例。

首先参见图11，示出呈蝴蝶形鸡胸脯形式的工件300。歧管切割器190A可以用于将两侧鸡胸脯从中间龙骨302分成两半304和305。这可以通过使用歧管切割器190A的两个间隔很小的喷嘴308和309以跨龙骨并沿龙骨的长度移动歧管切割器来实现。此外，可以通过使歧管190A绕纵向轴线161的旋转来调整切割器190A以限定对应于龙骨实际宽度的切割宽度。此外，龙骨302的实际宽度可沿蝴蝶形鸡胸脯的长度变化，这可以通过根据需要旋转歧管190A来适应。此外，如图11所示，龙骨302可以不与输送装置12纵向对齐，而是，龙骨可以相对于输送装置的长度成倾角布置。切割器设备18可以通过在蝴蝶形鸡胸脯在输送装置12上被运送的同时进行滑架16的移动和歧管190A的旋转来适配龙骨302的角度。

歧管型切割器比如切割器设备18的另一用途示出在图12中。图12示出由蝴蝶型鸡胸脯构成的工件310，该蝴蝶型鸡胸脯具有中间龙骨312以及主胸肉部分314和316，此外还有从主胸肉部分314和316沿远离中间龙骨312的方向延伸的肋肉部分318和320。切割器歧管190B可以用于既割除龙骨又割除在蝴蝶形鸡胸脯两侧的肋肉部段。如此，蝴蝶形肉被分成两块胸肉部分314和316以及三块边角部312、318和320。前述操作可以通过使用歧管190B实现，其喷嘴330、332、334和336沿如图12所示的切割线322、324、326和328移动。因而，在一个行程中，切割器歧管190B能够代替至少两个单一型切割器比如切割器设备19所示的那些。

切割器歧管190B的各种构造是可能的，包括将两个中心喷嘴330和332以对应于将会遇到的最宽龙骨的宽度间隔布置。喷嘴330和332之间的间隔宽度可以通过围绕中心轴线161旋转歧管190B来调整。另外，外侧喷嘴334和336的位置可以基于被分割的鸡胸脯种类的参数、比如长度、重量等来选取。替代地，歧管190B可以被旋转以实现基于蝴蝶形鸡胸脯的尺寸或其它物理参数的“最佳”或“最优”切割宽度。应理解，切割器歧管190B的旋转将导致分隔喷嘴334与喷嘴336的有效宽度变动比中心喷嘴330和332之间的宽度变化更大。因而可能的是，通过旋转切割器歧管190B，肋肉部段的割除能够在相当程度上最优化。

另外可能的是，结合歧管190B使用在开和关位置之间可控制的喷嘴以便改变切割线322、324、326和328的边到边位置。

另外，如参照图11所述的，如果蝴蝶形鸡胸脯310被布置成相对于输送装置12的纵向方向成倾角，可通过歧管190B的横跨带的移动来适配鸡胸脯的该角度，该歧管190B的横跨带的移动借助于滑架16的移动以及同时歧管190B围绕轴线161的旋转实现。

图13示出歧管切割器30由大致矩形的工件360切割出多个条、比如条350、352、354、356和358的应用。因为工件360的边缘并没有将工件限定成完美的矩形，所以有必要沿工件长度的宽度调整/最优化条350-358。因此，条350-358的宽度可以通过切割器歧管190C的旋转而变窄或变宽。如图13中所示，切割器歧管190C最初被布置成横向于输送装置12的纵向中心线359。然而，工件在某种程度上是渐缩的，因而沿其长度变窄。为了适应工件360的变窄，切割器歧管190C围绕其旋转轴线161旋转，如图13中所示。当然，如果工件此后变宽，歧管190C可以旋转至更加横向于输送装置的方向，以此仍可充分利用工件的变宽。

图13示出工件360被切割出在工件每一侧的边角部段362和364。然而，可能的是，可通过使工件的边角部仅位于一侧来使产量最大化，因而使喷嘴366中的一个紧密地依循工件的边缘，假设这一边缘是以这种方式进行切割的一个很好的选择。在图13中，工件的左侧边缘363可以是用作条的边缘的很好的选择。如此，仅会剩下边角部段364。

此外，可能的是，仅仅从工件360切割出条而没有边角部，因而外侧条362和364可以具有在某种程度上沿其长度变化的宽度。

图14示出切割器歧管190D从蝴蝶形鸡胸脯400切割出相对狭窄的条的用途。在图13中，蝴蝶形肉400的整个宽度被分割成条402-428。中心喷嘴430和432可按照这样的距离分开，其通常适应于切割器歧管190D会遇到的最宽的龙骨。另外，歧管190D的其余喷嘴440-464可按照所期望的条402-428的标称宽度隔开。在如上文讨论的其它切割技术中，切割器歧管190D可被旋转以调整适应蝴蝶形鸡胸脯400的整体宽度，而且旋转以适应蝴蝶形鸡胸脯400在输送装置12上的取向。如上所述，可通过同时进行滑架16横跨输送带的侧向移动和切割器歧管190D绕其中心轴线161的旋转来适配这种取向。

图15示出在结构和运行上与图14中示出的切割器歧管190D相类似的切割器歧管190E的用途。但在图15中，蝴蝶形鸡胸脯480被切割成条482-492，但肋肉部分494和496没有被切割成条。龙骨498以上述方式从蝴蝶形胸肉480上被切下。在图14中，切割器歧管190E可基于待分割的鸡胸脯种类来设定尺寸。或者，特别是在切割器歧管的外侧部分中，切割器歧管190E可以配备有可控制的喷嘴并且可以根据需要关闭和打开。除此之外，切割器歧管190E在构造和运行上可与上述切割器歧管190D非常类似。

应理解，如图15所示，可旋转切割器歧管190D来改变切割器歧管190的整体宽度以跨过蝴蝶形鸡胸脯的整个宽度，由此使鸡胸脯的产量以及可从鸡胸脯切下的条的数目最优化/最大化。因此，切割器歧管190可以被旋转，从而使得喷嘴可以与鸡胸脯的侧边(在鸡胸白肉与肋肉相交处)紧密对准。

此外，即使在鸡胸脯不与输送装置的长度对齐而是相对于输送装置歪斜的情况下，也能够进行鸡胸脯的前述最优切割。如上所述，在那种情况下，鸡胸脯在输送装置上的不对齐可以通过同时进行滑架16横跨输送装置的侧向移动和切割器歧管190E绕其中心轴线161的旋转来适配。

图16示出歧管切割器190F结合两个单一型切割器喷嘴177以将蝴蝶形鸡胸脯500高效地分割成块N的用途。因此，切割器歧管190F可以在构造和运行上与图15中示出的切割器歧管190E相类似，其中喷嘴502和504被用于从蝴蝶形胸脯500上割除龙骨506。其它喷嘴510-518将蝴蝶形胸肉切割成条520-530。此后，位于切割器歧管190F下游的单一型切割器喷嘴177依循大致横向的来回切割路径532和534，由此将这些条切割成多个块。如上所述，在本发明的其它实施例中，可以旋转切割器歧管190F以适配蝴蝶形胸脯的尺寸(宽度)以及龙骨506的宽度。

应理解，通过使用针对蝴蝶形胸脯500的扫描数据，可以选择切割器歧管190F的切割路径和切割器喷嘴177的切割路径532和534以实现块的形状和重量参数。另外，在由喷嘴177形成的横向切口中实现连续性的附加约束下，可以使用最优化算法以使块N的重量、长宽比和形状最优化。在此，如图16中所示，切割路径532和534不是简单地横向于龙骨506的长度，而是沿斜线横跨这些条520-530延伸，由此获得具有最优物理参数的块N。此外，这些结果可以通过最小数量的切割器设备实现。

另外应理解，切割器歧管190F可以旋转以适配蝴蝶形鸡胸脯500的不同宽度。此外，歧管切割器190F可被定向成适配从蝴蝶形鸡胸脯切下的不同数量的条，由此获得具有期望尺寸、重量、形状等的块N。在此，可以选择将从蝴蝶形鸡胸脯切下的条、比如条520-530的数量。图16示出六个被切割出的条520-530。然而，歧管切割器190F可以旋转至切割出八个条的取向，特别是在鸡胸脯特别厚的情况下，以便更好地获得期望的块重的同时保持在平面视图中的期望形状或长宽比，比如近似正方形。在另一方面，如果鸡胸脯特别薄，可能希望将鸡胸脯切割成更少数目的条(比如四个或五个)以便实现期望的块重。因而，图16中示出的切割系统能够适配鸡胸脯尺寸和厚度的显著差异，同时仍生产出符合期望物理参数的块。

如同上述使用切割器组件18和19的其它方法，如果蝴蝶形胸肉并未布置成与输送装置12的长度对齐，则切割器歧管190F和单一型切割器177的移动可以被调整。如上所述，歧管190F的移动能够通过滑架16的移动以及切割器歧管190F绕轴线161的旋转来调整。相应地，切割器喷嘴177的移动可通过与切割器喷嘴177相关联的对应横向滑架16和纵向滑架26的移动被调整，以适应蝴蝶形胸肉500在输送带上的角度。

尽管可以有利地以上述方式从蝴蝶形鸡胸脯500切割出块N，但是应理解，还可使用不像歧管190F的方式旋转的切割器歧管来生产所述块。这种固定取向的歧管无需调整以适应鸡胸脯的整体宽度，亦不需调整以适应鸡胸脯在输送带上的不对齐。尽管如此，可以通过使用单个歧管型切割器和两个单一型束/线切割器、比如切割器177以非常高效的方式生产所述块N。在(由先前的扫描)得知关于鸡胸脯的胸肉分布情况时，使用固定的歧管依然能够从鸡胸脯切割出条，然后在仍保持相关联的切割的约束的同时，进行条的相关联的横向切割，以优化重量分布的最小化和/或期望形状。

不同于处于固定位置的歧管，可以使用手动可旋转并然后以新的取向锁定就位的歧管，由此更好地适配鸡胸脯或其它加工产品不同批次之间的变化。例如，来自特定货源的一批新的鸡胸脯可以比刚处理过的一批具有更大的尺寸。结果，歧管切割器可以旋转至最佳的取向以适应这种更大尺寸的鸡胸脯。当然，反之亦然，其中切割器歧管可以旋转至适配于尺寸比最近处理过的鸡胸脯更小的鸡胸脯的位置。

图17示出切割器组件18和19将蝴蝶形鸡胸脯550分割成相对较大的部分的应用。在图17中，每半个鸡胸脯552和554被划分成三个相对较大的部分。这是通过使用与图12所示出的切割器歧管190B类似的切割器歧管190G来实现的，其中切割器歧管被用于从工件(蝴蝶形鸡胸脯550)割除龙骨560和肋肉部段562和564。因此，切割器歧管190G使用四个切割器喷嘴566、568、570和572。如上面参照图12所描述的，切割器歧管190G可以围绕中心轴线161旋转，从而改变分隔切割线574和576的宽度，所述切割线从工件(蝴蝶形鸡胸脯550)切下肋肉部段562和564。

在切割器歧管190G进行纵向切割之后，单一型喷嘴177大体上横跨切割部分552和554沿来回切割路径580和582行进，由此将胸肉部分分割成相对较大的单独部分。如关于图16中使用的喷嘴177所描述的，图17中的喷嘴177的移动可以被调整以适配工件(蝴蝶形鸡胸脯550)在输送带上的位置偏斜的情形。对于切割器歧管190G适配工件(蝴蝶形鸡胸脯550)在输送带上不对齐的能力来说也是如此。

图18示出使用歧管切割器组件如歧管切割器组件18将工件590切成独立块592的一种方式。在此注意到近似矩形的工件590与输送带12的行进方向成大约45°。这一行进方向由箭头594表示。如上所述，对工件590进行扫描以确定工件物理特征，包括其厚度和平均厚度、整体尺寸及其在输送带12上的取向。这些信息还被用于确定切割器歧管190H和190I相对于工件的取向。在此，启动第一歧管190H以便以接近带速度的选定速度经过工件590从而横跨输送装置12，由此将工件切割成与输送带的长度成大约45°的条。切割器歧管190的角度取向可以被调整以适配工件590的整体尺寸(宽度)。在切割器歧管190H横跨输送装置12后，第二切割器歧管190I沿相反方向经过同一工件，进行第二次切割，这使得由切割器歧管190H形成的条变成块592。同样，切割器歧管190I的角度取向可以被调整以实现在工件上的最优切割器间距，由此使边角部最小化同时实现块592的最优重量目标。

应理解，切割器歧管190H在横跨输送带12之后位于如图18中所示的输送带相对侧。因而，对于下一个待切割的工件590，歧管190H可以沿相反方向横跨输送带以在下一工件上形成第一切口图案，由此将工件划分成条。此后，现位于图18中示出的输送带12相对侧的第二歧管190I可以沿与其前次行进方向相反的方向再次横跨输送带12，由此交叉切割由切割器190H形成的条以制成块592。如可理解的，可以通过切割器歧管190H和190I的非常高效的移动来切割出块592。

尽管没有具体示出，但是应理解，可以如此使用歧管切割器组件、比如歧管切割器组件18，使得沿相同的路径来操控两个切割射流或束，由此使切割的效率翻倍。这可以有助于分割特定类型的难于切割的肉，或者用于切割鱼骨和其它难于切割的加工产品。

尽管示出和描述了本发明的优选实施例，但是应理解，可以对其进行各种改变而不背离本发明的精神和范围。

Claims (20)

1.一种用于在加工产品被输送带(36)运载时分割沿该输送带(36)布置的加工产品(13)的分割系统(10)，包括第一切割器组件(18)，该第一切割器组件包括第一滑架(16)、第一台架(44)和第一驱动系统(20,22)，该第一台架可横向于该输送带的行进方向安置以支撑和引导所述第一滑架沿所述第一台架移动，该第一驱动系统用于使所述第一滑架沿所述第一台架移动，该系统的特征在于：

a)切割器歧管(18)，其由所述第一滑架承载以发射多个切割束；以及

b)旋转驱动装置(158,160)用于绕轴线(160)旋转所述切割器歧管。

2.根据权利要求1所述的分割系统，其中，所述第一驱动系统(20,22)包括：

用于所述第一滑架(16)的第一动力系统(20)，该第一动力系统布置在远离所述第一滑架和所述第一台架(44)的位置；以及

第一传动系(22)，它使所述第一滑架与位于远处的所述第一动力系统相连接。

3.根据权利要求2所述的分割系统，其中，

所述第一动力系统(20)位于远离所述切割器歧管(18)的位置；以及

所述第一传动系(22)还将所述第一动力系统与所述切割器歧管(18)互连，所述第一传动系被构造成从位于远处的所述第一动力系统传递动力以使所述切割器歧管绕轴线(160)旋转。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的分割系统，其中，所述第一传动系(22)包括传动带(147)，该传动带在所述切割器歧管(18)和位于远处的所述第一动力系统(20)之间延伸。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的分割系统，还包括用于将所述切割器歧管(18)安装至所述第一滑架(16)的安装结构(159)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的分割系统，其中，所述切割器歧管(18)包括多个出口(192)，以从所述多个出口发射切割束。

7.根据权利要求6所述的分割系统，其中，所述出口(192)能在开和关状态之间来控制。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的分割系统，还包括第二切割器组件(19)，该第二切割器组件包括：

a)第二滑架(16)；

b)用于支撑和引导所述第二滑架沿所述第二台架移动的第二台架(44)；

c)用于使所述第二滑架沿所述第二台架移动的第二驱动系统(20,22)；和

d)由所述第二滑架承载的线切割器(31)。

9.根据权利要求8所述的分割系统，还包括：第三滑架支撑结构(24)，该第三滑架支撑结构由所述第二滑架(16)支撑和运载；以及第三滑架(26)，该第三滑架被配置成沿所述第三滑架支撑结构行进，所述线切割器(31)由所述第三滑架承载。

10.根据权利要求9所述的分割系统，其中，所述第二驱动系统(20,22)还使所述第三滑架(26)沿所述第三滑架支撑结构(21)移动，所述第二驱动系统包括：

用于所述第二和第三滑架的第二动力系统(20)，所述第二动力系统布置在远离所述第二和第三滑架两者以及远离所述第二台架(44)和所述第三滑架支撑结构的位置；以及

第二传动系(22)，它将所述第三滑架与所述第二驱动系统的位于远处的所述第二动力系统互连，所述第二传动系将动力从位于远处的所述第二动力系统传递至所述第三滑架以使所述第三滑架沿所述第三滑架支撑结构移动。

11.一种用于分割食品(13)的分割设备(10)，其特征在于，

a)第一切割器(18)，其用于发射指向所述食品的切割束阵列；以及

b)驱动系统(20,22)，其用于同时平移和可选地旋转所述第一切割器以改变所述切割束的切割路径。

12.根据权利要求11所述的分割设备，还包括输送装置(36)，该输送装置用于沿所述输送装置的路径输送食品，所述驱动系统(20,22)在输送装置路径的上方平移和可选地旋转所述第一切割器(18)。

13.根据权利要求11或12所述的分割设备，还包括控制系统(220)，该控制系统用于相对于所述食品(13)保持所述切割束的切割路径沿参考路径。

14.根据权利要求13所述的分割设备，其中，所述控制系统(220)在所述食品(13)不与所述输送装置(36)的行进方向对齐时保持所述切割束的切割路径沿期望的参考路径。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的分割设备，还包括：

第二切割器(19)，其发射切割束；

用于所述第二切割器的平移的第二切割器驱动系统(20,22)；以及

控制系统(220)，其用于协调所述第二切割器的平移和所述第一切割器的移动以将食品切割成期望部分。

16.一种切割工件(13)的方法，包括：

沿行进路径移动工件；以及

使以可控方式朝所述工件发射多个切割束的阵列式切割器(18)相对于所述工件的行进路径沿平移路径和可选地同时绕旋转轴线(160)运动。

17.根据权利要求16所述的方法，还包括控制所述阵列式切割器(18)的运动以沿期望的切割路径将所述工件(13)切割成一个或多个条。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，控制所述阵列式切割器(18)的运动包括通过绕所述旋转轴线(160)旋转所述阵列式切割器来控制由多个切割束形成的切割路径的整体宽度。

19.根据权利要求17或18所述的方法，其中，控制所述阵列式切割器(18)的运动包括控制所述阵列式切割器绕所述旋转轴线(160)的旋转取向以将所述工件(13)切割成具有期望宽度的一个或多个条。

20.根据权利要求17至19中任一项所述的方法，进一步包括移动第二切割器(19)跨过所述工件(13)的、由所述阵列式切割器(18)切割所述工件而形成一个或多个条。