CN1173807A - 用于生面片折叠机的控制器 - Google Patents

Abstract

提供一种薄生面片供入装置,它包括一个第一输送机、一个用于此输送机的驱动装置或电机、一个往复梭动器和一个独立的用于往复梭动器的驱动装置或伺服电机。可以精确控制往复梭动器的驱动装置的转速、转动量和加速/减速分布,从而便于调节生面片的折叠。

Description

用于生面片折叠机的控制器

本发明总体涉及通过叠层和折叠方法制备生面片产品所使用的生面片供入系统。更具体地说，本发明涉及用于灵活和精确控制包括例如特别薄的和精细的预成型薄生面片等各种叠层薄生面片的折叠设备和方法，以避免不希望的隆起、拉伸、撕裂或其它问题。通过对生面片折叠机往复运动的输送机部分使用一个独立的控制器，生面片折叠系统具有显著的灵活性和精确性。

在生产众多不同类型的生面片产品、例如丹麦点心、新月形面包卷、饼干等时，需要提供包含多层交替油脂(例如植物油或起酥油)和生面片的叠层生面片。在给出的例子中，所期望的叠层生面片的精确层数、厚度以及生面片的其他特征都依赖于所要生产的具体产品而变化。对于一个给定的生面片产品，理想的折叠生面片的特征也依照已成层生面片在制做方法的连续步骤中被如何处理而变化。由于所期望折叠参数的多变性以及当这些参数变化时对任一产品具体生面片和折叠的要求必须汇集在整个生面片供入系统的(即“生面片供入线”)操作中。提供这样的生面片折叠设备十分有利，即它既是可精确控制的设备，又是可调节的以便在生面片折叠过程中相对易于调整改变。

常规的生面片折叠或叠层机利用各种机电装置实现生面片的折叠。然而，一般先有技术的生面片折叠机包括两个基本的、大体由电机驱动的彼此相对以90度放置的输送机。一般被称作“进料输送机”的顶部输送机具有前后往复运动部分，以便在一般被称作“出料”或“接取输送机”的第二个较低位置的输送机上存放成层的生面片。

常规的进料输送机一般包括几个部分，主要包括：一个进料皮带，它由下面的支承装置支承，用于向前移动生面片；一个往复梭动器，它相对于进料皮带往复运动，使生面片被折叠在接取输送机上。在常规系统中，一个单进料输送机驱动装置(即，电机和齿轮设备)使得进料输送机的进料皮带和往复梭动器两者产生运动。往复梭动器可包括一个或多个分开的梭动皮带，它们也是由同一个单驱动装置驱动。另一种方法是往复梭动器本身与进料皮带简单地相互作用以便实现推进和往复运动。由于进料输送带和往复梭动机构(带或不带有附加的皮带)两者被同一个单驱动装置控制，所以在常规的生面片折叠机中对进料输送机或对梭动机构实施任何所需的调节均会影响进料输送机和梭动机构两者的运行。(与此相对照，对接取输送机而言，它一般具有与驱动进料输送机和其各子元件所用的驱动装置不同的且独立控制的驱动装置)。

一般而言，包括电机、齿轮、链轮、轴和皮带的驱动装置、常规进料输送机的进料皮带及往复梭动器的其它机电部件的结构、速度和布局主要决定了进料输送机传送的速度、方向和行程。另外，进料输送机的结构和布局决定了进料输送机的传送平稳性和在生面片折叠过程中在所有各点上进料输送机相对于接取输送机的位置。因此，对于常规的进料输送机，进料输送机的单驱动装置的结构对于确定进料输送机以何种方式运行来折叠油脂处理过的生面片是重要的。

由于常规折叠机的输送机的机电部件基本上确定或固定了折叠机的折叠特性，所以在常规折叠设备中如果不改变基本结构或机电部件而要改进折叠特性常常是困难或不可能的。即使对于使用可变传送系统的生面片折叠机而言，这也是真实的，此传送系统可操作地插装在进料输送机驱动装置和往复梭动器之间用以增加控制往复梭动器的可变性。尤其是，这样的装置使得梭动器的线速度可相对于皮带速度变化，但精确度受到一定限制。还有，这样的设备仍不能使梭动器的行程长度、即“冲程长度”得以调节，冲程长度由线性齿轮固定。为了实现这样的改变必须改变结构部件。

采用单一输送机驱动装置，某些操作特性不能很好地协调，这样在常规的生面片折叠机中，皮带和梭动器两者操作的更优选的独立最优化是完全不可能实现的；即：进料输送机的某些操作性能仅仅受到或多或少粗略的控制。例如，当往复梭动器沿给定方向接近行程的终点时它变慢而当它沿给定方向行程开始时加速(即“加速/减速分布”)，这种方式在使用单驱动装置的常规生面片折叠机的情况下不能得到精确的控制。虽然可以增加补偿装置和间接控制装置以抵消使用单驱动装置的局限性，但归根到底单驱动装置仍然限制了灵活性。最初转让给本发明的受让人(现在转让给明尼苏达州，杜卢思市的毛来思公司(Moline Co.of Duluth，MN))和名为彼得·斯旺森(Peter Swanson)的发明人的美国专利Nos.4,622,890和4,821,634中叙述了被本发明寻求改进的那种普通的生面片折叠机。′890专利叙述了一种具有进料输送机和接取输送机的生面片折叠机，它们的皮带彼此垂直地传送。′634专利叙述了一种生面片叠层机，其中进料输送机和接取输送机的皮带平行地、即“成一直线”运行。两个专利描述或讨论了用于往复输送机和接取输送机的不同驱动装置，但描述和讨论了控制往复输送机的皮带和梭动系统运行的单驱动装置，因为此驱动装置在常规生面片折叠系统中是典型的。

斯旺森(Swanson)专利中的设备对往复运动输送机的梭动器实现了有限的控制，这是因为使用了气缸实现了两个附加梭动系统皮带的往复运动。然而，尽管气缸实现了某些附加的控制，但气缸(和在使用一个插入的可变传送系统的系统中一样)也是与进料输送机的同一个单驱动装置成驱动关系连接。

因此，本发明旨在通过独立地控制进料输送机皮带和往复梭动器而对生面片折叠提供更多的控制和灵活性。本发明使得输送机皮带和梭动机构作为独立的元件或者以联合操作方式相对于彼此或相对于接取输送机被调节。

本发明还对驱动装置提供电子控制以便控制往复梭动机构的运动而实现生面片折叠特性的精确控制和灵活性。控制器应能精确地控制梭动器相对于进料皮带速度的往复运动速度、生面片开始存放在接取输送机上的位置和当生面片在接取输送机上折叠时的宽度。

梭动控制器应能确定输送机的梭动器的精确相对位置、并能控制包括当反向行程时的梭动器的速度和加速度。梭动控制器还应能提供超程保护从而克服例如由操作员输入不适当数据而引起的任何不适当宽度的梭动。

因此，本发明提供一种薄生面片供入装置，以用于通过薄生面片自身折叠使其形成层叠的薄生面片。具体而言，薄生面片供入装置包括：一个具有第一传送装置的进料输送机，此第一传送装置具有包括第一卸料端的顶表面以及一个可运动地安装在第一传送装置上的皮带。在生面薄片供入装置运行期间，第一传送装置的第一卸料端相对于场地是非往复运动的。

生面片供入装置的进料输送机还包括第一驱动装置(即，电动机和带辊子的齿轮设备)，它与第一传送装置配合运行从而沿第一方向以第一传送速度实现第一传送装置的皮带的运动。

此外，进料输送机包括一个位于传送装置顶表面下方的往复运动装置或梭动机构。往复运动装置包括一个第二卸料端。往复运动装置的第二卸料端相对于所述第一卸料端是可移动的，以便于以相对于第一卸料端以往复运动的方式移动传送装置的皮带。进料输送机还包括一个第二驱动装置，它与往复运动装置配合运行，从而沿第一方向以第二往复运动速度且沿与第一方向相反的第二方向以第三往复运动速度实现往复运动装置的运动。

图1A和1B是生面片折叠机的俯视图和侧视图，示出了输送带、往复梭动器、输送带驱动装置和往复梭动器的驱动装置。

图2是一个透视图，示出包括进料输送机、生面片路径和进料输送机的往复梭动器的生面片折叠机。

图3是一个透视图，示出输送机驱动装置和包括往复梭动器驱动装置的伺服冲程装置。

图4是伺服冲程装置及辅助机构的第一侧视图。

图5是伺服冲程装置及辅助机构的第二侧视图。

图6A和6B是生面片折叠机在往复梭动器分别处于一个延伸位置和一个行程中间位置时的侧视图。

参照图1A、1B和2，标号10总体表示一个生面片折叠设备，它可操作地用以取得预成型的薄生面片12并将薄生面片12铺设成多层，一层位于另一层顶上，形成一个层叠的或折叠的生面片14。生面片折叠机10一般包括一个进料输送机16和一个接取输送机18。折叠的生面片14表示为以折叠状态存放在接取输送机18上以用于移向随后的处理步骤/设备(未示出)。在本实施例中，所示进料和接取输送机16、18彼此垂直地定位。然而，这种定位仅是示例性的并且输送机可以采用不同的定位、包括例如平行定位。

将与生面片折叠机10一起使用三个驱动装置。接取输送机18被它自己的驱动装置(未示出)驱动。另外，进料输送机16被两个独立的驱动装置驱动，第一驱动装置20用于实现进料输送带22的运行，而第二驱动装置24用于实现进料输送机16的往复梭动器26的运行。

驱动装置20包括本领域一般已知种类的机电设备，以用于旋转进料输送带22完全通过循环路径28。循环路径28由多个辊子30形成并在适当地方被其支承。形成的循环路径28为进料输送带22提供了顶表面32，在该顶表面上薄生面片12被载带向往复梭动器26前进。此外，如在下面更详述的那样，循环路径28有效地随着往复梭动器26的运动而作相应的调节和变化。往复梭动器26位于进料输送带22的顶表面32的下面，这样在顶表面32的第一卸料端、即在薄生面片12从顶表面上落下的位置薄生面片12存放在进料输送带22的一部分上，通常此部分由往复梭动器26相对于顶表面32的第一卸料端保持往复运动。在优选的实施例中，往复梭动器26与进料输送带22沿纵向对齐。

具体而言，驱动装置20包括一个主驱动电机34(也见图3)，此电机与驱动皮带36、惰轮系统38和驱动皮带40驱动配合以便以熟知的方式实现进料输送带22沿循环路径28的运动。应该观察到，虽然驱动装置20使得输送带22与往复梭动器26以协同方式运行并且使得梭动器26实际接触并移动进料输送带22，但驱动装置20本身不能实现往复梭动器26的运动。

驱动装置24(包括微处理器)独立于驱动装置20实现往复梭动器26的运动。即，在独立的驱动装置20和24之间不存在机械联动装置。驱动装置24包括一个伺服冲程装置44，此伺服冲程装置44的运行由一个微处理器直接控制，该微处理器是驱动装置24的一部分。在一个优选的实施例中，伺服冲程装置44间接地被一个中央处理单元(CPU)46控制，此CPU能有效控制包括驱动装置20的生面片折叠机10的所有各个部分和功能。另一种方式，驱动装置20可有一个独立的控制器，在此情况下，CPU46将跟踪、但不控制驱动装置20的运行。CPU46采用(下面讨论的)各种参数编制程序以通过其微处理器实现驱动装置24的精确运行。在优选的实施例中，CPU46包括一个键盘形式的输入装置(未示出)，操作员用它控制往复梭动器26的运行参数。

伺服冲程装置44与伺服联动装置48成驱动关系连接。联动装置48精确响应于伺服冲程装置44的运动而往复运动。依次，伺服联动装置48与辊子支承装置50、52成驱动关系连接，每个辊子支承装置包括一个或多个接触并推进输送带22的辊子以适应往复梭动器26的往复运动，此往复运动是由伺服冲程装置44沿两个相反方向精确的循环运动引起的。(见图3、6A和6B)

辊子支承装置52位于输送带22末尾的第二卸料端，在此端薄生面片12从进料输送带22落在接取输送机18上。由于辊子支承装置52由伺服冲程装置44和伺服联动装置48保持往复运动，所以薄生面片12以折叠方式存放在接取输送机18上。显而易见，精确的折叠样式取决于两个输送机彼此的相对速度以及第二卸料端和接取输送机的相对位置。因此，显而易见，本发明使得折叠式样可精确地由伺服冲程装置44控制，利用微处理器(未示出)编制程序以便控制伺服联动装置48和辊子支承装置52的运动速度和行程长度。尽管在本实施例中描述的是伺服电机驱动的冲程装置，可以理解，任何适宜的驱动装置都能用于控制梭动机构26。

更具体而言，将会观察到辊子支承装置52具有一个第二卸料端行进通过的运动范围54。由辊子支承装置52的运动范围54引起的循环路径28长度  的位差变化必须得以补偿以便保持输送带22处于拉紧状态并以适宜的速度传送。为了达到这一点，本发明也利用伺服联动装置48以实现辊子支承装置50的运动。辊子支承装置50也具有一个与它有关的运动范围56。运动范围54和56彼此互补，以便当辊子支承装置52向外移动时，辊子支承装置50以充分放慢的速度向外移动，从而在输送带22上保持拉紧。当辊子支承装置52向内移动时，辊子支承装置50以充分加快的速度向内移动，从而防止在输送机皮带22上出现松弛现象。(见图6A和6B)

为提供某些进一步的细节，可以看到伺服联动装置48前进和退回而改变了第二卸料端在辊子支承装置52端部的位置，从而便于折叠，伺服联动装置48以机械方式连接到辊子支承装置52和50上。当辊子支承装置52向外移动时，输送带22的传送总距离保持不变，因为在同一时刻辊子支承装置50也向外移动。这样导致在运动范围54和56内互补变化，分别改变输送带22朝向和围绕辊子支承装置50、52的辊子55A和55B的传送长度。

即，当往复梭动器26前进时，输送带22朝向和绕过辊子55A的传送长度减少，这是因为辊子支承装置50的前进移动辊子55A靠近输送带22的第一卸料端。与此同时以相应的总量使皮带22保持拉紧，输送机皮带22朝向和绕过辊子55B的传送长度增加了，这是因为辊子支承装置52的前进移动辊子55B远离输送带22的第一卸料端。当往复梭动器26退回时，此过程反之亦然。在退回过程中，输送机皮带22朝向和绕过辊子55A的传送长度增加，这是因为辊子支承装置50的退回移动辊子55A远离输送带22的第一卸料端。与此同时，再一次采用相应的总量，输送带22朝向和绕过辊子55B的传送长度减少，这是因为辊子支承装置52的退回移动辊子55B靠近输送机皮带22的第一卸料端。

因此，显而易见辊子支承装置50和52彼此相对的位置以及与顶表面32的第一卸料端的相对位置将使得输送带22在循环中保持必要的拉紧量。另外，应当理解，用于完成上述往复运动的特殊设备并不限于此说明书中与这个优选实施例一起描述的精密设备。

参照图3-5，在此详细描述了往复梭动器26、驱动装置20、24和伺服联动装置48。伺服冲程装置或设备44主要包括具有一用于精确测定伺服电机的转动量和转速的分解器装置的伺服电机45。由分解器提供的信息可用于伺服冲程装置22的微处理器和CPU46以控制伺服电机。

伺服冲程装置44由一个以90度角使循环平面重新取向的标准齿轮设备58连接。(在此描述的优选实施例中，循环平面的重新取向使得在生面片折叠机10的总体外壳内显著节省了空间)。齿轮设备58的链轮60驱动链62，该链62转动链轮64。链轮64连接到用于转动辊子68的轴66上，辊子68用来转动皮带70。

在优选的实施例中，伺服冲程装置44使皮带70以往复运动方式转动，但皮带70有一限定的、少于半圈的精细可调的循环。这将位于皮带70的顶面上的夹紧支架72保持在该顶面上，并使往复运动杆74实现往复运动，杆74构成伺服冲程装置44的一部分。往复运动杆74不与伺服机构和齿轮设备接触而被一个滑动连接在支承杆80上的支承连接器78支承。往复运动杆74通过一个联动支架82连到辊子支承装置50和52上。联动支架82连到伺服机构联动杆84上，而伺服机构联动杆84以协同运动方式如上所述地助于驱动辊子支承装置50和52。具体而言，伺服机构联动杆84拉动链85，该链85转动链轮86，以用于向内(向伺服机构)移动辊子支承装置50和52，它们在结构上被连接成彼此协同操作。(见图6A和6B)。另一个链轮88和链90(见图3)在输送带22运动时转动辊子支承装置50中的辊子。

因此，可以看出本发明通过控制和驱动独立于输送带的往复梭动器的运行来有效地精确控制生面片折叠工艺。还由于使用中央电子控制，它能接收数据并向往复梭动器的驱动装置传送控制信息，并且能从输送带驱动装置接收数据，所以利用中央处理的信息可以相对于输送带22的速度调节本发明的往复梭动器26的速度。尤其是，本发明允许操作人员以电子方式确定一个速度“比率”(如在输送机和梭动器之间)，以便于设定往复梭动器26的运行速度。

因此，本发明实现在生面片折叠过程中有更大的控制和灵活性，实现独立于折叠特性的控制，包括折叠偏置、折叠冲程和折叠宽度。折叠偏置是生面片开始存放在接取输送机18上的位置92。折叠冲程94是距偏置位置92的梭动器26的传送总距离，它确定被折叠生面片14的折叠宽度。由于梭动机构26是独立于进料输送带22被控制的，所以可以精确地调整这些折叠特性中的每一个而不需要对整个系统10进行重大改变。选择折叠特性中增大的灵活性使得在同一个折叠机上生产更多品种的产品而不需要象用先有技术的生面片折叠设备那样为生产不同产品需要大量停工时间和设备重组。

按照相同的方法，本发明允许操作人员确定一个“偏置”位置92，在接取输送机18上的该位置92上开始折叠生面片。操作人员也可确定往复梭动器26从相应于偏置位置的梭动器位置传送的距离，从而确定一个“冲程”94或传送总宽度和被折叠生面片14的宽度。(见图2)。在另一个实施例中，梭动机构26可以锁定在一个单一的非往复运动的位置而进料输送机22继续它的循环路径。这样还具有另外的灵活性，即生面片折叠设备可以简单地起一个输送机的作用而不折叠生面片。由于有能力独立于输送机驱动装置20而控制梭动器26，所以如果对于不需折叠的特殊产品，则可免除从生面片生产线上移开全部折叠设备10的需要。

本发明还能够精确地控制伺服冲程装置44，使得在其整个循环运动中可以精细地控制它的速度和加速度/减速度分布。这样当需要时，可以调节往复梭动器26的运动，以避免薄生面片被拉伸或在生面片上施加过量的张力。

参照图5描述本发明的又一个特点。本发明包括越程保护以防止往复梭动器26的过度运动。在优选的实施例中，本发明包括传送传感器96、98和100。这些传感器连同一位置元件102(固定在夹紧支架72上)和往复运动输送机16的微处理器一起工作以测定何时皮带70的转动量过大。这种情况可能会在例如如果操作人员给出一个异常的小(负的)偏置或一个过量(正的)冲程时发生。

夹紧支架72和位置元件102正常情况下只在传感器元件96和传感器元件98内侧部位之间传送，传感器元件96相应于往复运动输送机16的零偏置而定位，所述传感器元件98的内侧位置相应于刚好稍大于折叠生面片14的最大可允许冲程。因此，如果位置元件102开始被位置传感器96、98或100中的一个探测到，将会得知产生了最大(或多于最大)的传送；于是将进行任何必要的修正活动。沿位置传感器94方向的过多运动被认为是“正”超程；沿位置传感器96方向的过多运动被认为是“负”超程。

虽然前面的叙述试图完全包括本发明，但是应当理解，并无意图按在此图示和描述的优选实施例对本发明的形式作任何限定。

Claims (13)

1、一种通过薄生面片的自身折叠而将其形成为层叠的薄生面片的薄生面片供入装置，它包括：

a.第一传送装置，它包括一个带第一卸料端的顶表面和一个可运动地安装在所述第一传送装置上的第一皮带，在薄生面片供入装置的运行过程中，所述第一卸料端相对于场地是非往复运动的；

b.第一驱动装置，可操作地与所述第一传送装置协同工作以实现所述第一传送装置的所述第一皮带沿第一方向以第一传送速度运动；

c.往复运动装置，它位于所述第一传送装置的所述顶表面的下面并包括第二卸料端，所述第二卸料端是能相对于第一卸料端移动的装置，以便以往复运动方式相对于所述第一卸料端移动所述第一皮带；和

d.第二驱动装置，可操作地与所述往复运动装置协同工作以实现所述往复运动装置沿第一方向以第二往复运动速度和沿第二相反方向以第三往复运动速度运动。

2、一种如权利要求1所述的薄生面片供入装置，其特征在于，它还包括：

位于所述往复运动装置下面的具有第二皮带的第二传送装置，它可接收从所述往复运动装置送来的薄生面片，所述往复运动装置和所述第二传送装置协同工作以便在所述第二皮带上提供被折叠的薄生面片。

3、一种如权利要求2所述的薄生面片供入装置，其特征在于：所述第一传送装置和所述往复运动装置是叠置的关系并且一般是纵向对齐的。

4、一种如权利要求3所述的薄生面片供入装置，其特征在于，所述第二驱动装置是可控制的，以便使所述往复运动装置以所述第二速度运动，所述第二速度与所述第一速度有一个比率以便在所述第二传送装置上折叠所述薄生面片。

5、一种如权利要求3所述的薄生面片供入装置，其特征在于，所述往复运动装置还包括：

a.连到所述第二卸料端以用于移动该第二卸料端的第一辊子支承装置；和

b.位于所述第一辊子支承装置上方的第二辊子支承装置，所述第一和第二辊子支承装置接触所述第一皮带并能彼此相对运动以使所述第一皮带往复运动，从而当所述第一皮带被所述第一传送装置传送时，在所述第一皮带上保持拉紧状态。

6、一种如权利要求5所述的薄生面片供入装置，其特征在于，所述往复运动装置还包括：

在所述第二驱动装置和所述第一及第二辊子支承装置之间连接的联动装置，它可操作地使所述第一和第二辊子支承装置彼此协同相对移动。

7、一种如权利要求6所述的薄生面片供入装置，其特征在于，所述第二驱动装置包括：

一个伺服电机，它可操作地使所述往复运动装置沿所述第一和第二方向以所述第二和第三往复运动速度运动。

8、一种如权利要求7所述的薄生面片供入装置，其特征在于，所述第二驱动装置包括第一微处理器；所述伺服电机由所述微处理器以电子方式控制，此微处理器可操作地编制程序以实现所述伺服电机和所述往复运动装置的运动，并且也可编程以实现可选择地使所述往复运动装置沿所述第一和第二方向以预定的第二和第三往复运动速度运动。

9、一种如权利要求8所述的薄生面片供入装置，其特征在于，所述第一驱动装置包括：

第二微处理器，它可操作地以电子方式控制所述第一驱动装置以实现所述第一驱动装置沿所述第一方向以所述第一速度的运动，所述第二驱动装置可操作地使所述往复运动装置以与所述第一速度有关的第二和第三往复运动速度运动。

10、一种如权利要求9所述的薄生面片供入装置，其特征在于，所述第二驱动装置还包括：

用于向所述微处理器提供相对位置信息的相对位置测定装置，所述信息用于控制所述伺服电机和所述往复运动装置相对于所述伺服电机已知位置的运动，所述伺服电机的已知位置相应于所述第二卸料端的已知位置。

11、一种如权利要求10所述的薄生面片供入装置，其特征在于，所述薄生面片供入装置还包括：

用于输入控制信息的装置，以便控制所述伺服电机及由此所述往复运动装置的运动。

12、一种如权利要求11所述的薄生面片供入装置，其特征在于，

用于输入控制信息的所述装置能接收和向所述微处理器提供预定的控制参数，以用于相对于所述第一往复运动速度确定所述第二和第三往复运动速度以及所述往复运动装置沿所述第一方向和所述第二相反方向的传送长度。

13、一种如权利要求12所述的薄生面片供入装置，其特征在于，

所述第二驱动控制装置能测定所述往复梭动器沿所述第一方向和所述第二相反方向超出预定传送距离的传送行程，并确定当所述梭动器已传送超出了所述预定传送距离时是否停止传送。

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