DE10015893B4

DE10015893B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Befüllen von schlauchförmigen Hüllen

Info

Publication number: DE10015893B4
Application number: DE2000115893
Authority: DE
Inventors: Siegfried Reutter; Georg Staudenrausch; Jürgen Rechsteiner; Gerhard Schliesser; Gerhard Müller
Original assignee: Albert Handtmann Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Current assignee: Albert Handtmann Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2020-03-31
Also published as: DE10015893A1

Abstract

Verfahren zum Befüllen von schlauchförmigen Hüllen, insbesondere Wursthüllen, bei dem eine schlauchförmige Hülle auf ein Füllrohr aufgebracht und Füllgut aus dem Füllrohr in die Hülle derart ausgestoßen wird, dass diese von dem Füllrohr abgezogen wird, wobei
an wenigstens einer Stelle entlang des Füllrohres (2) zeitabhängig die Lage des Hüllenmateriales (24) an dieser Stelle bestimmt wird und aus der zeitlichen Änderung des Messsignales ermittelt wird, ob die von dem Füllrohr (2) abgezogene Hülle (46) geplatzt bzw. durchtrennt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Auswertung des zeitabhängigen Lagemesssignales ein Frequenzspektrum erstellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Befüllen von schlauchförmigen Hüllen, insbesondere Wursthüllen gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 20, bei welchen eine schlauchförmige Hülle auf ein Füllrohr aufgebracht und Füllgut aus dem Füllrohr in die Hülle derart ausgestoßen wird, dass diese von dem Füllrohr abgezogen wird.
Eine solche Vorrichtung und ein solches Verfahren sind bereits aus der DE 44 12 697 C1 bekannt. Hier rollt ein Impulsgeber auf der vorgezogenen Hülle ab und generiert ein Geschwindigkeitssignal. Reißt oder platzt die Hülle, bricht die Geschwindigkeit zusammen und eine Auswerteeinheit schaltet die Füllmaschine aus.
Aus der WO 00/03603 A1 ist es bereits bekannt, Laserlicht zu Messzwecken bei der Wurstherstellung einzusetzen.
Verfahren und Vorrichtungen der eingangs genannten Art werden z.B. zum Befüllen von Wursthüllen eingesetzt. Bei der automatischen Wurstherstellung werden Füllmaschinen eingesetzt, die ein Füllrohr aufweisen, durch das das Wurstbrät in die Wursthülle eingebracht wird. Die Wursthülle befindet sich dazu vorher in gerafftem Zustand direkt auf diesem Füllrohr oder auf einer Hülse, die auf das Füllrohr geschoben worden ist. Während des Ausstoßvorganges zieht das aus dem Füllrohr austretende Brät das Hüllenmaterial von dem Füllrohr ab. Am Ende des Füllrohres befindet sich eine sogen. "Darmbremse" bzw. ein Bremsring. Nach dem Ausstoß einer gewünschten Menge Brät aus dem Füllrohr in die Wursthülle wird diese mit Hilfe des Bremsringes und einer Abdrehvorrichtung abgedreht. Dazu wird z.B. das bereits gefüllte Wursthüllenmaterial gehalten und die noch ungefüllte Wursthülle zusammen mit dem Füllrohr gedreht, so dass eine Abdrehung entsteht. Eine solche gattungsgemäße Füllmaschine, mit der ein entsprechendes gattungsgemäßes Verfahren durchgeführt werden kann, ist z.B. in EP 0232 812 B1 oder in DE 87 03 665 U1 beschrieben.
Bei den hohen Geschwindigkeiten, mit der derartige automatisierte Füllvorrichtungen heutzutage betrieben werden, ist es sehr wichtig, dass das Hüllenmaterial gleichmäßig abgezogen werden kann.
Im Speziellen bei der Verwendung von Naturdarm als Hüllenmaterial bei der Herstellung von Würsten kommt es aufgrund des empfindlichen Materiales häufiger zum Platzen oder Reißen des Materiales. Tritt ein solcher Fehler auf, so wird das Füllgut ausgestoßen, ohne dass eine Hülle bereitgestellt würde. Dies führt zum einen zu einer unerwünschten Verschwendung an Füllgut und ist auch im Hinblick auf die Hygieneanforderungen, z.B. bei der Herstellung von Würsten, unerwünscht. Das gleiche gilt auch, wenn das Hüllenmaterial auf dem Füllrohr verbraucht ist.
Zur Lösung dieses Problems wurde schon ein Nachschiebemechanismus vorgeschlagen, der das geraffte Hüllenmaterial auf dem Füllrohr z.B. mit Hilfe einer konstanten Kraft in eifern etwa gleichmäßigen Raffzustand hält, während das Hüllenmaterial am Füllrohrende von dem ausgestoßenen Füllgut abgezogen wird. Ist das Hüllenmaterial z.B. gerissen, so bewegt sich dieser Nachschiebemechanismus nicht oder nur noch mit verringerter Geschwindigkeit. Durch Messung der Bewegung der Nachschiebeeinrichtung, z.B. mit Hilfe eines Encoders, kann festgestellt werden, ob noch Hüllenmaterial abgezogen wird oder nicht. Für Naturdarmmaterial ist dieses Verfahren jedoch nicht brauchbar, weil durch den Nachschiebemechanismus nur eine konstante voreingestellte Kraft auf das geraffte Hüllenmaterial ausgeübt werden kann. Dadurch entsteht eine erhöhte Gefahr der Verletzung des empfindlichen Hüllenmaterials, z.B. bei Verwendung von Naturdarm. Dies führt wiederum zu häufigeren Platzern oder Reißen des Materiales.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung anzugeben, bei dem bzw. bei der die Erlangung zuverlässiger Information über den Zustand des Hüllenmateriales unter größtmöglicher Schonung desselben möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch ein gattungsgemäßes Verfahren mit den Merkmalen. des kennzeichnenden Teiles des Anspruchs 1 und eine gattungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 20 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird an wenigstens einer Stelle entlang des Füllrohres zeitabhängig die Lage des Hüllenmateriales an dieser Stelle bestimmt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist durch eine Messeinrichtung zur Durchführung der Lagemessung gekennzeichnet. Die zeitabhängige Lagemessung kann dann zur Überwachung des Abziehprozesses der Hülle von dem Füllrohr eingesetzt werden.
Wird die Lage des Hüllenmateriales auf dem Füllrohr an einer Stelle, z.B. einem ortsfesten Punkt zeitabhängig gemessen, so ändert sich das Messsignal, wenn sich das Hüllenmaterial an dem Messpunkt vorbeibewegt. Solche Bewegung kann z.B. durch das Abziehen des Hüllenmaterials von dem Füllrohr durch das ausgestoßene Füllmaterial hervorgerufen werden. Auch während eines Abdrehprozesses, bei dem sich das Füllrohr zusammen mit dem darauf befindlichen Hüllenmaterial dreht, bewegt sich das Hüllenmaterial an dem Messpunkt vorbei. Aus diesem zeitabhängigen Messsignal lassen sich auf einfache Weise Informationen über den Zustand des Hüllenmateriales auf dem Füllrohr gewinnen.
Diese Informationen können direkt zur Steuerung der Befüllvorrichtung, Z.B. zur Regelung der Füllgeschwindigkeit bzw. der Abdrehintervalle, bzw. zur Steuerung der Nachschiebeeinrichtung, z.B. zur Regelung der Andrückkraft und des Verfahrweges, eingesetzt werden. Ebenso kann entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung eine Auswerteeinheit vorgesehen sein, die das Messsignal verarbeitet und in Abhängigkeit des Zustandes von dem Hüllenmaterial entsprechende Statussignale abgeben kann.
Das Messsignal kann direkt eingesetzt werden, um Informationen über den Zustand des Hüllenmateriales zu erhalten. Eine einfache Auswertung des zeitabhängigen Messsignales ist im speziellen jedoch auch möglich, wenn von dem zeitabhängigen Messsignal ein Frequenzspektrum erstellt wird. Bewegen sich die Falten des gerafften Hüllenmateriales an dem Messpunkt vorbei, so läßt sich dieser Bewegung ein Frequenzspektrum zuordnen. In einem Frequenzspektrum eines solchen Messsignales treten dementsprechend Maxima auf. Aus einem solchen Frequenzspektrum kann dann eine Aussage über die Konzentration der Raffung des Hüllenmateriales erhalten werden. Auch kann aus dem Frequenzspektrum direkt eine Information über die Regelmäßigkeit der Raffung erhalten werden.
Die Lagemessung kann z.B. durch einen mechanischen Fühler erfolgen. Besonders schonend ist das Verfahren jedoch, wenn die Lagemessung optisch durchgeführt wird. Eine solche berührungslose Messung verhindert eine mögliche Schädigung des Hüllenmateriales aufgrund des Messprozesses.
Eine optische Messeinrichtung zur Bestimmung der Lage des Hüllenmateriales kann z.B. eine Lichtschrankeneinrichtung umfassen. Besonders präzise und einfach ist jedoch ein Verfahren, in dem zur Lagemessung Laserlicht eingesetzt wird, das an einem Messpunkt auf die Hülle trifft. Dazu kann in der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine entsprechende Laserlichtquelle vorgesehen sein, mit deren Hilfe Laserlicht auf den Messpunkt gestrahlt wird, das von diesem reflektiert wird und von einem entsprechenden Empfänger aufgefangen wird. Eine derartige Messung mit einem Laser garantiert höchste Genauigkeit.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit einem Messpunkt an beliebiger Stelle entlang der Länge des Füllrohres durchführbar. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Messstelle kurz vor dem Ende des Füllrohres liegt, damit auch bei nahezu verbrauchtem Hüllenmaterial auf dem Füllrohr noch eine entsprechende Messung möglich ist. Entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung wird dazu eine Laserlichtquelle eingesetzt, die so ausgerichtet ist, dass der Laserstrahl kurz vor dem Ausstoßende des Füllrohres auftrifft.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann während des Abziehprozesses des Hüllenmaterials von dem Füllrohr, d.h. des Füllgutausstoßprozesses, eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn das Verfahren auch während eines Abdrehprozesses eingesetzt wird, bei dem sich das Füllrohr zusammen mit dem Hüllenmaterial um seine Längsachse dreht, während das bereits befüllte Material in seiner Lage gehalten wird, so dass ein portionsweises Abdrehen durchgeführt wird, z.B. um einzelne Würste zu erzeugen.
Bei einer vorteilhaften Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird erfasst, ob sich Hüllenmaterial auf dem Füllrohr befindet. Die zeitliche Änderung des Messsignales kann dazu direkt eingesetzt werden. Befindet sich z.B. am Messpunkt auf dem Füllrohr kein Hüllenmaterial, so liegt der Messpunkt direkt auf dem Füllrohr und es wird beim Abdrehprozess bzw. beim Füllgutausstoßprozess ein entsprechendes Messsignal gemessen.
Das Verfahren kann vorteilhaft auch dazu eingesetzt werden, um eine geplatzte bzw. durchtrennte Hülle zu detektieren. Wenn z.B. während eines Prozessstadiums, in dem vorgesehen ist, dass Füllgut ausgestoßen wird und gleichzeitig ein Abdrehprozess eingeleitet wird, ein gleichbleibendes wiederkehrendes Signal gemessen wird, so bedeutet dies, dass keine Bewegung entlang des Füllrohres, d.h. in axialer Richtung, vorliegt. Das ausgestoßene Füllgut bewirkt also kein oder ein unnormales Abziehen des Hüllenmateriales von dem Füllrohr, d.h., es ist durchtrennt oder geplatzt. Das noch auf dem Füllrohr am Messpunkt befindliche Hüllenmaterial dreht sich mit dem Füllrohr unter dem Messpunkt weg und erzeugt auf diese Weise ein sich wiederholendes Signal.
Schließlich kann in vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens die zeitliche Änderung des Messsignales oder Frequenzspektrums auch zur Ermittlung des Hüllenendes eingesetzt werden, das beim normalen Aufbrauchen des Hüllenmateriales auftritt. Befindet sich am Messpunkt Hüllenmaterial auf dem Füllrohr, so wird ein sich zeitlich verändertes Messsignal gemessen. Wenn dieses Messsignal jedoch konstant wird, so bedeutet dies, dass das Hüllenende den Messpunkt passiert hat und der Messpunkt direkt auf dem Füllrohr liegt.
Vorteilhafterweise wird ein Fehlersignal erzeugt, wenn das Messsignal bzw. Frequenzspektrum konstant bleibt, obwohl der Ausstoß- bzw. Abdrehprozss fortläuft, bzw. wenn während eines gleichzeitigen Füllgutausstoß- und Abdrehprozesses ein gleichbleibendes wiederkehrendes Signal erzeugt wird. Ein entsprechendes Fehlersignal kann zur Erzeugung eines akustischen oder optischen Warnsignales eingesetzt werden, um eine Bedienperson darauf hinzuweisen, dass ein Eingriff in den automatisierten Befüllprozess notwendig ist. Ebenso ist es in vorteilhafter Weise möglich, das Fehlersignal einzusetzen, um die Befüllung automatisch zu stoppen. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass kein Füllmaterial mehr ausgestoßen wird, wenn das Hüllenmaterial geplatzt ist bzw. kein Hüllenmaterial mehr vorhanden ist.
In vorteilhafter Weiterbildung kann aus der zeitlichen Änderung des Messsignales oder aus der Änderung des Frequenzspektrums auch ermittelt werden, ob Hüllenmaterial nachgeschoben werden muss. Dazu kann z.B. während des Ausstoßprozesses die Konzentration der Raffung der Hülle auf dem Füllrohr bestimmt werden. Dies kann z.B. durch Auswertung der Lage von Maxima in dem Frequenzspektrum erhalten werden, aus deren Lage sich schließen lässt, mit welcher Geschwindigkeit die einzelnen Falten des Hüllenmateriales an dem Messpunkt vorbei gehen. Bei bekannter Ausstoßgeschwindigkeit während des Ausstoßprozesses kann so auf den Abstand der Falten, also auf den Raffungsgrad, geschlossen werden. Ebenso lässt sich jedoch die Konzentration der Raffung aus dem Mittelwert des Messsignales über ein bestimmtes Zeitintervall bestimmen. Bei stärkerer Raffung, d.h. stärker zusammengeschobenem Hüllenmaterial, ist der mittlere Abstand des Hüllenmateriales von dem Füllrohr größer als bei geringerer Raffung oder sogar bei gespannter Hülle. Durch Vergleich des zeitlichen Mittelwertes mit bekannten Erfahrungswerten ist die Raffung also direkt anzugeben.
Bei Unterschreiten einer vorgegebenen Konzentration der Raffung kann z.B. ein entsprechendes Signal ausgegeben werden, mit dem eine Bedienperson angewiesen wird, die Raffung entsprechend zu erhöhen. Besonders vorteilhafterweise wird jedoch die Konzentration der Raffung als Regelgröße für einen Hüllennachschiebemechanismus eingesetzt. Mit Hilfe eines solchen Hüllennachschiebemechanismus kann eine ausreichend starke Raffung der Hülle auf dem Füllrohr aufrechterhalten werden. Wird die Konzentration der Raffung direkt als Regelgröße für den Hüllennachschiebemechanismus eingesetzt, so ist immer eine gleichbleibend konstante Raffung gewährleistet. Dies ist im speziellen bei sehr empfindlichem Naturdarm bei der Wurstherstellung von Vorteil.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich sowohl bei Hüllenmaterial einsetzen, das direkt auf das Füllrohr aufgebracht und dabei gerafft wird, als auch wenn die schlauchförmige geraffte Hülle als vorgefertigte Darmraupe auf das Füllrohr aufgeschoben wird.
Eine weitere Erhöhung der Präzision lässt sich erreichen, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Einrichtung zum kontrollierten Abführen der gefüllten Hülle aufweist. Eine solche Einrichtung hält die Bewegung des abgezogenen Hüllenmateriales während des Füllgutausstoßprozesses konstant, so dass eine zeitabhängige Messung der Lage des Hüllenmateriales mit größerer Genauigkeit zur Gewinnung von Information über den Zustand des Hüllenmateriales eingesetzt werden kann.
Anhand der beiliegenden Figuren wird im folgenden eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens und eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Detail beschrieben.
Dabei zeigt
1a eine schematisierte Draufsicht auf den Ausstoßbereich einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
1b eine Seitenansicht desselben Bereiches,
2a ein Detail der Ausführungsform, das Füllrohrende in einem ersten zeitlichen Zustand zeigend,
2b dasselbe Detail in einem anderen zeitlichen Zustand,
3a ein Beispiel eines zeitabhängigen Messsignales während des Ausstoßprozesses,
3b ein Frequenzspektrum des Messsignales der 3a,
4a ein Beispiel eines zeitabhängigen Messsignales während des Füllvorganges,
4b ein Signal, das dem Füllgutausstoß entspricht, bei welchem das Messsignal der 4a erzeugt worden ist,
5a ein Beispiel eines zeitabhängigen Messsignals während eines Abdrehprozesses,
5b ein Signal, das der Geschwindigkeit der Drehbewegung entspricht, die zu einem Signal entsprechend der 5a führt,
6a ein Beispiel eines Messsignales, das während eines Portionier- bzw. Abdrehprozesses gemessen wird, und
6b Signale, die der entsprechenden Geschwindigkeit des Ausstoßprozesses bzw. der Geschwindigkeit der Drehbewegung in 6a entsprechen.
Die beschriebene Ausführungsform wird beim automatisierten Befüllen von Würsten mit Wurstbrät eingesetzt. Als Hüllenmaterial finden Natur-, Collagen- oder Kunstdärme Anwendung. In 1 bezeichnet 1 den Ausstoßbereich einer automatisierten Befüllvorrichtung 2 bezeichnet ein Füllrohr, das an einem Füllrohrdrehantrieb 3, dem sogen. Abdrehgetriebe angebracht ist. 4 bezeichnet den Maschinenhauptteil der Wurstmaschine, in dem z.B. eine Flügelzellenpumpe angeordnet ist, mit der das Füllgut in an sich bekannter Weise in das Füllrohr 2 gebracht wird.
Das Füllrohr ist um seine Achse 58 mit Hilfe des Füllrohrantriebs 3 drehbar. 52 bezeichnet die Ausstoßrichtung des Füllgutes. Während des Betriebes befindet sich das Ende 50 des Füllrohres 2 innerhalb eines Bremsringgetriebegehäuses 12, wie es z.B. in dem europäischen Patent EP 0232 812 B1 oder dem deutschen Gebrauchsmuster DE 87 03 665 U1 beschrieben ist. Das Bremsringgetriebegehäuse 12 weist eine Öffnung auf, in die das Füllrohr 2 hineinragt. In dieser Öffnung befindet sich ein Bremsring 14, der während des Abdrehprozesses zusammen mit dem Füllrohr gedreht wird. Auf der anderen Seite der Öffnung kann sich ein Längengerät zum Abführen der befüllten Wursthülle befinden. Bei der gezeigten Ausführunsform sind Rollen 16 vorgesehen, die oberhalb und unterhalb bzw. seitlich an dem befüllten Hüllenmaterial angreifen und durch Drehung in Füllgutausstoßrichtung 52 weiterbefördern. Das Bremsringgetriebe 12 ist zusammen mit einer Haltevorrichtung 6 um eine Achse 10 mit Hilfe eines Schwenkhebels 8 verschwenkbar, um das Ausstoßende 50 des Füllrohres 2 freizugeben.
24 bezeichnet eine geraffte Wursthülle auf dem Füllrohr 2. Mit 18 ist beispielhaft eine gefüllte Wurst bezeichnet.
20 bezeichnet einen Laserabstandssensor mit einer Laserlichtquelle, deren Laserstrahl 22 auf einen Punkt in der Nähe des Ausstoßendes 50 des Füllrohres 2 gerichtet ist. Der Laserabstandssensor 20 umfasst einen entsprechenden Empfänger, der das von der Auftreffstelle, z.B. der dort vorliegenden Wursthülle reflektierte Laserlicht empfängt. Über eine Signalleitung 61a wird das Signal des Empfängers an eine Auswerteeinheit 60, z.B. einen Mikroprozessor, weitergeleitet, der bei der gezeigten Ausführungsform mit einem akustischen Signalgeber 62 verbunden ist.
In der Draufsicht der 1a nur angedeutet, jedoch in 1b im Detail sichtbar, ist ein Hüllennachschiebemechanismus 48. Der Hüllennachschiebemechanismus 48 ist in der Pfeilrichtung 54 vor- und rückwärts beweglich und wird in seiner Bewegung von dem Mikroprozessor 60 über eine Signalleitung 61b geregelt. 1b zeigt der Übersichtlichkeit halber nicht den Laserabstandssensor 20 und den akustischen Signalgeber 62.
Die 2a und 2b zeigen den Ausstoßbereich des Füllrohres 2 im Detail. 46 bezeichnet das bereits von dem Füllrohr 2 abgezogene Hüllenmaterial. 50 bezeichnet das Ausstoßende des Füllrohres 2. Während in 2b das Laserlicht 22 auf einen Punkt 57b der gerafften Wursthülle 24 fällt, in dem sich die Wursthülle im wesentlichen direkt an dem Füllrohrumfang befindet, ist in 2a die Wursthülle soweit vorangeschritten, dass der Laserstrahl 22 auf einen nach außen gewölbten Bereich ("Berg") 57a der Wursthülle 24 trifft, so dass ein Abstand 56a zwischen der Wurst hülle und dem Umfang des Füllrohres 2 besteht. 59 bezeichnet einen typischen Abstand zweier "Berge" der gerafften Wursthülle 24.
Die 2a und 2b zeigen die Wursthülle in vereinfachter Darstellung. Im Speziellen bei Verwendung von Naturdarm ist die Raffung nicht so regelmäßig durchführbar, wie sie in den 2a und 2b der Einfachheit halber dargestellt ist. So können Variationen der Periode im Ortsraum auftreten, so dass der typische Abstand 59 kein vollständig konstanter Wert ist. Ebenso kann auch die Höhe der "Berge" Variieren.
Die Füllvorrichtung wird wie folgt betrieben: Bevor ein erster Befüllvorgang stattfinden kann, muß eine zumindest lose geraffte Darmraupe (Wursthülle) auf das Füllrohr verbracht werden. Hierzu wird zunächst mit Hilfe des Schwenkhebels 8 die Haltevorrichtung 6 zusammen mit dem Bremsring 12 vom Füllrohrende 50 weggeschwenkt. Eine Wursthülle 24 kann dann auf das Füllrohr entweder direkt aufgeschoben und dabei gerafft, oder in Form einer auf einer Hülse vorgefertigten Darmraupe von dieser Hülse auf das Füllrohr aufgeschoben werden. Nach dem Aufbringen der gerafften Wursthülle 24 wird das Bremsringgetriebe 12 wieder vor das Füllrohrende 50 geschwenkt. Danach wird der Füllvorgang gestartet. Während des Füllbetriebes treibt eine Flügelzellenpumpe in dem Maschinenhauptteil 4 das Füllgut in an sich bekannter Weise durch das Füllrohr in die Wursthülle, dessen geschlossenes Ende vor dem Füllrohrende liegt. Durch das einströmende Brät wird die Wursthülle von dem Füllrohr 2 abgezogen und gefüllt. Die gefüllte Wursthülle 18 wird von dem Längengerät aufgenommen und durch Drehbewegung der Rollen 16 abtransportiert. Nach Abfüllen einer vorbestimmten Portion für eine Wurst wird der Ausstoßprozess der Flügelzellenpumpe unterbrochen und das Füllrohr mit Hilfe des Abdrehgetriebes 3 um seine Längsachse 58 in Rotation versetzt. Dabei wird die bereits gefüllte Wurst 18 durch die Rollen 16 an der Rotation um ihre eigene Achse gehindert. Das Hüllenmaterial 24 auf dem Füllrohr 2 dreht sich jedoch mit diesem mit. Auf diese Weise wird das Hüllenmaterial nach Abfüllen einer jeden Portion abgedreht, um so einzelne Würste zu bilden.
Von der Laserlichtquelle in dem Laserabstandssensor 20 wird ein Laserstrahl 22 auf den Endbereich des Füllrohres 2 gerichtet und trifft dort auf die geraffte Wursthülle 24 (1). Durch den Abziehprozess während des Füllgutausstoßes oder durch den Drehprozess während des Abdrehprozesses bewegt sich die Wursthülle unter dem Messpunkt 57a, 57b an dem das Laserlicht 22 auf die Wursthülle 24 trifft, hinweg. Während sich der Laserstrahl 22 also nicht bewegt, geht die Wursthülle 24 an ihm vorbei.
Das Laserlicht wird von der Wursthülle reflektiert und trifft auf den Empfänger, der in dem Laserabstandssensor 20 enthalten ist. Dabei werden dann die Veränderungen des Abstandes des Messpunktes 57a, 57b von der Laserlichtquelle erfasst. Das Signal des Empfängers wird über eine Signalleitung 61a als elektrisches Signal an eine Auswerteeinheit 60, z.B. den Mikroprozessor, weitergeleitet. Der Abstand des Messpunktes 57a, 57b von dem Laserabstandssensor 20 ist ein direktes Maß für die Lage des Hüllenmateriales an dem Messpunkt.
Die Raffung des Hüllenmateriales 24 wird mit Hilfe des Hüllennachschiebemechanismus 48 in etwa konstant gehalten, indem dieser in Richtung 54 das Hüllenmaterial 24 zusammenschiebt. Dazu wird der Hüllenachschiebemechanismus 48 in noch zu erläuternder Weise von dem Mikroprozessor 60 angesteuert.
Im folgenden sollen anhand der 3a bis 6a und 3b bis 6b typische Messsignale des Laserabstandssensors 20 erläutert werden. Dabei ist in den 3a bis 6a das Messsignal in beliebigen Einheiten abgetragen, z.B. dem Spannungswert des Ausgangs des Empfängers in der Laserlichteinheit 20.
In 3a ist der zeitliche Verlauf einer Abstandsmessung mit dem Laserabstandssensor 20 während des Ausstoßprozesses gezeigt, während dem Füllmaterial durch das Füllrohr 2 in Richtung 52 ausgestoßen und Hüllenmaterial 24 von dem Füllrohrende 50 abgezogen wird. Das Hüllenmaterial bewegt sich dabei unter dem Laserstrahl 22 weg. Geht ein "Berg" 57a mit einem Abstand 56a von dem Füllrohr 2 an dem Laserstrahl 22 vorbei, so ist der Abstand zwischen dem Abstandsmesspunkt 57a und der Laserabstandssensor 20 kleiner als wenn ein "Tal" 57b an dem Laserstrahl 22 vorbeigeht, in dem das Hüllenmaterial 24 im wesentlichen direkt an dem Umfang des Füllrohres 2 anliegt. Bei konstanter Ausstoßgeschwindigkeit entsteht auf diese Weise ein zeitlich im wesentlichen periodisches Signal. Die Periode des Zeitsignales 26 wird von der Auswerteeinheit 60 mit der bekannten Ausstoßgeschwindigkeit multipliziert, um die ungefähre Periode 59 der Raffung im Ortsraum zu erhalten.
Zur Bestimmung der zeitlichen Periode 26 kann von dem Mikroprozessor 60 numerisch, z.B. durch Fourieranalyse, ein Frequenzspektrum des aufgenommenen Messsignales erzeugt werden, wie es in 3b gezeigt ist. Aus der Lage der Maxima in diesem Frequenzspektrum lässt sich die Periode direkt als Frequenz ablesen bzw. von dem Mikroprozessor 60 bestimmen, wobei der Kehrwert des Frequenzwertes 30, bei dem ein Maximum auftritt, der Periode 26 entspricht. Treten mehrere Maxima in dem Frequenzspektrum auf, so muss durch Vorgabe eines erfahrungsgemäßen Intervalles für typische Raffungsperioden gewährleistet werden, dass nur ein Maximum festgestellt wird. Auf diese Weise werden größenperiodische Welligkeiten 28 des Hüllenmateriales, die durch den Aufbringprozess häufig auftreten, von der Auswertung ausgeschlossen. Beim vorliegenden Beispiel beträgt die zeitliche Periode 26 etwa 0,8 sec. (3a). Dies entspricht dem Kehrwert des Frequenzwertes von 12 Hz, der an Punkt 30 des Frequenzspektrums vorliegt, an dem ein Maximum festgestellt wird.
Aus der Lage des Maximums 30 in dem Frequenzspektrum kann, wie oben beschrieben, die örtliche Periode und damit die Raffung der Wursthülle 24 bestimmt werden. Abweichend davon kann auch aus dem Messsignal der 3a direkt ein der Raffung proportionaler Wert bestimmt werden. Durch Bestimmung des Mittelwertes des Messsignales über eine vorgegebene Zeitperiode, z.B. einige Sekunden, läßt sich ein mittlerer Abstandswert des Hüllenmateriales 24 von der Oberfläche des Füllrohres 2 ermitteln. Ist das Hüllenmaterial 24 stark zusammengeschoben, so ist dieser mittlere Abstandswert naturgemäß größer, als wenn sich ein weniger stark zusammengeschobenes Hüllenmaterial 24 auf dem Füllrohr 2 befindet.
Wie ausgeführt, lässt sich die Raffung in der Regel bei Verwendung von Naturdarm nicht ganz regelmäßig ausführen. So kann es bei derartigen Materialien vorteilhafter sein, wie beschrieben, das Messsignal direkt auszuwerten, ohne vorher ein Frequenzspektrum zu erstellen. Die vorherige Erstellung eines Frequenzspektrums vereinfacht die Auswertung andererseits vor allem bei möglichst regelmäßigen Raffungen, da dort keine so großen Variationen der einzelnen Berge und Täler der Raffung auftreten.
Der Wert, der von dem Mikroprozessor 60 aus dem zeitabhängigen Signal oder aus dem dazugehörigen Frequenzspektrum ermittelt wird, wird direkt eingesetzt, um die Hüllennachschiebevorrichtung 48 anzusteuern. In der Art eines Regelkreises wird bei kleiner werdender Raffung der Hüllennachschiebemechanismus 48 in Richtung 54 angetrieben, um eine ausreichende Raffung aufrechtzuerhalten. Wird aufgrund einer Fehlfunktion trotzdem ein gewisser Raffungswert unterschritten, so gibt der Mikrocomputer 60 ein Signal an den akustischen Signalgeber 62, so dass ein entsprechendes Warnsignal erzeugt wird. Abweichend von der beschriebenen Ausführungsform ist es erfindungsgemäß ebenso möglich, dass der Hüllennachschiebemechanismus nicht automatisch in der Art eines Regelkreises gesteuert wird, sondern von einer Bedienperson nachgeschoben wird, wenn ein entsprechendes Signal durch den Mikroprozessor 60 erzeugt wird.
4a zeigt zur Erläuterung ein typisches Messsignal der Abstandsmessung mit dem Laserabstandssensor 20, wenn nur Füllgut ausgestoßen wird, also kein Abdrehprozess durchgeführt wird. In der 4b zeigt die Kurve 42 ein der Geschwindigkeit V_A des Füllgutausstoßes proportionales Signal, das z.B. der Geschwindigkeit der Flügelzellenpumpe in der Füllgutliefereinrichtung 4 entspricht.
Im Bereich 32 wird mit konstanter Geschwindigkeit Füllgut ausgestoßen. Wie die 4a zeigt, liegt in diesem Bereich ein Messsignal ähnlich jenem der 3a vor, so dass die oben beschriebenen Bestimmungen vorgenommen werden können.
Während der Zeitdauer 34 wird kein Füllgut ausgestoßen, so dass das Abstandssignal in der 4a im wesentlichen konstant ist. Zur Vermeidung einer Verfälschung der Ergebnisse ist die Auswerteeinheit 60 während dieser Zeit angewiesen, keine Bestimmung der Parameter vorzunehmen.
5a zeigt zur Erläuterung einen typischen Signalverlauf der Abstandsmessung mit dem Laserabstandssensor 20, während eines Abdrehprozess, ohne dass Füllgut ausgestoßen wird.
Die Kurve 44 in der 5b zeigt bei gleichem Zeitablauf ein der Drehgeschwindigkeit V_R des Füllrohres 2 proportionales Signal, bestimmt z.B. aus der Geschwindigkeit des Abdrehgetriebes 3. In der Zeitdauer 36 dreht sich das Füllrohr 2. Durch immer vorhandene Unregelmäßigkeiten der gerafften Wursthülle auf dem Füllrohr 2 entsteht dabei ein periodisches Messsignal, das eine immer wiederkehrende Form aufweist. Im Zeitbereich 38 ist die Drehbewegung des Füllrohres 2 gestoppt, so dass auch das Messsignal konstant ist.
In 6a schließlich ist das Messsignal gezeigt, das entsteht, wenn ein typischer Wurstbefüllungprozeß durchgeführt wird. In 6b zeigt die Kurve 42 wiederum bei gleichem zeitlichen Ablauf die Vorgabe für die Ausstoßgeschwindigkeit V_A und Kurve die Vorgabe für die Geschwindigkeit V_R der Drehbewegung. Der Bereich 32 entspricht also dem Zeitbereich, in dem Füllgut ausgestoßen wird, wie es in 4a isoliert gezeigt ist, während der Zeitbereich 36 dem Abdrehprozess entspricht, der in 5a isoliert gezeigt ist.
Während des Zeitbereiches 32 wird Füllgut in die Wursthülle ausgestoßen und auf diese Weise Hüllenmaterial 24 von dem Füllrohr 2 abgezogen. Etwa am Ende des Ausstoßprozesses wird die Drehbewegung des Füllrohres 2 eingeleitet, der während des Zeitbereiches 36 stattfindet. Nur in dieser Zeit ist die Drehgeschwindigkeit des Füllrohres 2 nicht null und die Kurve 44 hat einen erhöhten Wert. Das Wursthüllenmaterial wird abgedreht, um eine Wurstportion zu bilden.
Während des Zeitbereiches 34 wird kein Füllgut ausgestoßen und die Kurve 42 ist auf einem niedrigen Wert. Nach Ablauf des Zeitbereiches 34 wird wieder der Füllgutausstoß gestartet und es entsteht wiederum ein Verlauf, wie im Zeitbereich 32 gezeigt.
Der Abdrehzeitbereich 36 und der Ausstoßzeitbereich 32 teilweise überlappen, wie es in den 6a und 6b gezeigt ist. Der Zeitbereich 37 ist jener Bereich, in dem weder ein Füllgutausstoßen noch ein Abdrehprozess stattfindet. Dementsprechend sind sowohl die in 6b abgetragenen Geschwindigkeiten gleich null, als auch das Messsignal der 6a konstant.
Während des normalen Befüllbetriebes ergibt sich also ein Verlauf, wie in den 6a und 6b gezeigt ist.
Der Mikroprozessor 60 kann aus den Kurvenverläufen 42 bzw. 44, die ihm z.B. von der Steuereinheit der Fiügelzellenpumpe in der Füllgutliefereinrichtung 4 und der Steuerung des Abdrehgetriebes 3 in hier nicht weiter interessierender Weise übermittelt werden, erkennen, zu welchen Zeiten er ein konstantes Signal erwarten muß. In der 6 ist dies mit 37 bezeichnet. Wird zu irgendeinem anderen Zeitpunkt ein konstantes Messsignal gemessen, so gibt der Mikrocomputer ein Signal an den Lautsprecher 62. Ein solches konstantes Messsignal wird erzeugt, wenn das Laserlicht 22 direkt auf das Füllrohr 2 auftrifft, ohne dass sich Wursthüllenmaterial 24 darauf befindet. Dies tritt auf, wenn das Wursthüllenmaterial gerissen ist oder das Ende des Wursthüllenmateriales erreicht ist. Durch das Warnsignal wird eine Bedienungsperson gewarnt. Gleichzeitig stoppt der Mikroprozessor 60 die gesamte Fülleinrichtung, so dass kein weiteres Befüllgut aus dem Füllrohr austritt.
Zur Erhöhung der Präzision bei der Portionierung kann es vorteilhaft sein, wenn der Abdrehprozess gestartet wird, wenn der Füllgutausstoßprozess noch nicht vollständig beendet ist. In 6 ist dies dadurch angedeutet, dass sich der Bereich 32 und der Bereich 36 überlappen. Wenn in dem überlappenden Zeitraum ein immer wiederkehrendes periodisches gleichförmiges Messsignal gemessen wird, wie es eigentlich nur in dem nicht überlappenden Zeitbereich des Bereiches 36 der 6a erwartet wird, so bedeutet das, dass sich trotz des noch durchgeführten Füllgutausstoßes die Wursthülle nicht entlang des Füllrohres 2 bewegt. Dies geschieht z.B., wenn die Wursthülle gerissen ist oder beim Einfüllen des Füllmateriales geplatzt ist. Auch dann erzeugt der Mikrocomputer 60 ein akustisches Warnsignal mit Hilfe des Lautsprechers 62 und stoppt die gesamte Füllmaschine, damit nicht weiteres Füllgutmaterial verlorengeht.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglichen also ein zuverlässiges und sicheres Erhalten von Informationen über den aktuellen Zustand der Wursthülle auf dem Füllrohr. Speziell empfindlicher Naturdarm kann so schonend verarbeitet werden. Die Informationen können direkt mit Hilfe eines Mikroprozessors zur Regelung und Überwachung des Befüllvorganges eingesetzt werden. Auch ohne einen Mikroprozessor 60 kann unter Verwendung von entsprechenden Anzeigegeräten das erfindungsgemäße Verfahren mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sinnvoll eingesetzt werden.

Claims

Verfahren zum Befüllen von schlauchförmigen Hüllen, insbesondere Wursthüllen, bei dem eine schlauchförmige Hülle auf ein Füllrohr aufgebracht und Füllgut aus dem Füllrohr in die Hülle derart ausgestoßen wird, dass diese von dem Füllrohr abgezogen wird, wobei an wenigstens einer Stelle entlang des Füllrohres (2) zeitabhängig die Lage des Hüllenmateriales (24) an dieser Stelle bestimmt wird und aus der zeitlichen Änderung des Messsignales ermittelt wird, ob die von dem Füllrohr (2) abgezogene Hülle (46) geplatzt bzw. durchtrennt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Auswertung des zeitabhängigen Lagemesssignales ein Frequenzspektrum erstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagemessung optisch durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur optischen Lagemessung Laserlicht (22) eingesetzt wird, das an einem Messpunkt (57a, 57b) auf das Hüllenmaterial (24) trifft.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage des Hüllenmaterials (24) aus dem Abstand der Quelle des Laserlichtes (22) von dem Messpunkt (57a, 57b), an dem das Laserlicht (22) auf die Hülle (24) trifft, bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Messpunkt (57a, 57b) kurz vor dem Ausstoßende (50) des Füllrohres (2) angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllrohr (2) mit der darauf befindlichen Hülle (24) nach Ausstoß einer vorbestimmten Füllgutmenge in einem Abdrehprozess um seine Längsachse (58) gedreht wird, während die bereits gefüllte Hülle (18) gehalten wird, so dass die gefüllte Hülle (18) portionsweise abgedreht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus der zeitlichen Änderung des Messsignales bestimmt wird, ob sich Hüllenmaterial auf dem Füllrohr (2) befindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Änderung des Messsignales zur Ermittlung des Hüllenendes eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fehlersignal ausgegeben wird, wenn während des Füllgutausstoßes bzw. des Abdrehprozesses das Messsignal konstant bleibt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fehlersignal ausgegeben wird, wenn während eines gleichzeitigen Füllgutausstoß- und Abdrehprozesses ein gleichbleibendes wiederkehrendes Messsignal auftrifft.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen eines Fehlersignals die Befüllung gestoppt wird bzw. ein Warnsignal erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Änderung des Messsignales zur Ermittlung der Notwendigkeit eingesetzt wird, ob Hüllenmaterial nachgeschoben werden muss.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass aus der zeitlichen Änderung des Messsignales während des Ausstoßprozesses die Konzentration der Raffung der Hülle (24) auf dem Füllrohr (2) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration der Raffung aus dem Mittelwert des Messsignales über ein bestimmtes Zeitintervall bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration der Raffung aus dem Frequenzspektrum bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 12 und einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei Unterschreiten einer vorgegebenen Konzentration der Raffung ein Signal ausgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration der Raffung als Regelgröße für einen Hüllennachschiebemechanismus (48) eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das schlauchförmige geraffte Hüllenmaterial (24) direkt auf das Füllrohr (2) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das schlauchförmige geraffte Hüllenmaterial (24) als vorgefertigte Raupe auf das Füllrohr (2) aufgebracht wird.
Vorrichtung zum Füllen von schlauchförmigen Hüllen, insbesondere Wursthüllen, mit einer Ausstoßeinrichtung zum Ausstoß von Füllgut durch ein Füllrohr, wobei auf das Füllrohr eine geraffte schlauchförmige Hülle aufgebracht und das Füllgut in die Hülle derart ausgestoßen werden kann, dass dabei die Hülle von dem Füllrohr abgezogen wird, mit einer Messeinrichtung (20) zur Durchführung einer zeitabhängigen Messung, aus der die Lage des Hüllenmateriales (24) bestimmt werden kann und einer Auswerteeinheit (60) zur Ermittlung der aktuellen Beschaffenheit der Hülle (24) aus dem Signal der Messeinrichtung (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (60) Mittel zum Erstellen eines Frequenzspektrums umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (20) eine optische Messeinrichtung umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch einen Laser und einen Lichtempfänger als optische Messeinrichtung (20), wobei der Laser auf das Füllrohr (2) gerichtet ist und der Lichtempfänger so ausgerichtet ist, dass er reflektiertes Laserlicht empfängt.
Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser derart angeordnet ist, dass der Laserstrahl kurz vor dem Ausstoßende (50) des Füllrohres (2) auftrifft.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 23, gekennzeichnet durch einen optischen oder akustischen Signalgeber (62), der von der Auswerteeinheit (60) in Abhängigkeit des Messsignales der Messeinrichtung (20) zur Abgabe eines Warnsignales ausgelöst werden kann.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (60) derart ausgestaltet ist, dass sie die Befüllvorrichtung (1) in Abhängigkeit des Messsignales der Messeinrichtung (20) stoppen kann, wenn eine Fehlfunktion auftritt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 25, gekennzeichnet durch eine Hüllennachschiebeeinrichtung (48) zur Aufrechterhaltung einer ausreichend starken Raffung der Hülle (24) auf dem Füllrohr (2).
Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (60) die Hüllennachschiebeeinrichtung (48) in Abhängigkeit der aus der Abstandsmessung bestimmten Konzentration der Raffung der Hülle (24) auf dem Füllrohr (2) regelt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllrohr (2) um seine Längsachse (58) drehbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 28, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (16) zum kontrollierten Abführen der gefüllten Hülle (18).