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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.
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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.
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Aus
der WO 00/03603 A1 ist es bereits bekannt, Laserlicht zu Messzwecken
bei der Wurstherstellung einzusetzen.
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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.
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Bei
den hohen Geschwindigkeiten, mit der derartige automatisierte Füllvorrichtungen
heutzutage betrieben werden, ist es sehr wichtig, dass das Hüllenmaterial
gleichmäßig abgezogen
werden kann.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Anhand
der beiliegenden Figuren wird im folgenden eine Ausgestaltung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
und eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
im Detail beschrieben.
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Dabei
zeigt
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1a eine
schematisierte Draufsicht auf den Ausstoßbereich einer Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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1b eine
Seitenansicht desselben Bereiches,
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2a ein
Detail der Ausführungsform,
das Füllrohrende
in einem ersten zeitlichen Zustand zeigend,
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2b dasselbe
Detail in einem anderen zeitlichen Zustand,
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3a ein
Beispiel eines zeitabhängigen Messsignales
während
des Ausstoßprozesses,
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3b ein
Frequenzspektrum des Messsignales der 3a,
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4a ein
Beispiel eines zeitabhängigen Messsignales
während
des Füllvorganges,
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4b ein
Signal, das dem Füllgutausstoß entspricht,
bei welchem das Messsignal der 4a erzeugt
worden ist,
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5a ein
Beispiel eines zeitabhängigen Messsignals
während
eines Abdrehprozesses,
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5b ein
Signal, das der Geschwindigkeit der Drehbewegung entspricht, die
zu einem Signal entsprechend der 5a führt,
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6a ein
Beispiel eines Messsignales, das während eines Portionier- bzw.
Abdrehprozesses gemessen wird, und
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6b Signale,
die der entsprechenden Geschwindigkeit des Ausstoßprozesses
bzw. der Geschwindigkeit der Drehbewegung in 6a entsprechen.
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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.
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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.
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24 bezeichnet
eine geraffte Wursthülle
auf dem Füllrohr 2.
Mit 18 ist beispielhaft eine gefüllte Wurst bezeichnet.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 VA des Füllgutausstoßes proportionales
Signal, das z.B. der Geschwindigkeit der Flügelzellenpumpe in der Füllgutliefereinrichtung 4 entspricht.
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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.
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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.
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5a zeigt
zur Erläuterung
einen typischen Signalverlauf der Abstandsmessung mit dem Laserabstandssensor 20,
während
eines Abdrehprozess, ohne dass Füllgut
ausgestoßen
wird.
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Die
Kurve 44 in der 5b zeigt
bei gleichem Zeitablauf ein der Drehgeschwindigkeit VR 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.
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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
VA und Kurve die Vorgabe für die Geschwindigkeit
VR 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.
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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.
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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.
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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.
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Während des
normalen Befüllbetriebes
ergibt sich also ein Verlauf, wie in den 6a und 6b gezeigt
ist.
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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.
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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.
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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.