DE10100402A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Schneiden eines Lebensmittelprodukts - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Schneiden eines LebensmittelproduktsInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schneiden eines Lebensmittelprodukts, insbesondere eines Käseprodukts, mittels eines Schneidmittels in Scheiben. Das Schneidmittel wird von einem Roboter geführt. Die Erfindung betrifft ferner eine entsprechende Vorrichtung.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schneiden
eines Lebensmittelprodukts, insbesondere eines Käseprodukts, mittels ei
nes Schneidmittels in Scheiben.
Es sind Verfahren und Vorrichtungen bekannt, bei denen ein flächiges
Schneidmesser innerhalb zweier einander gegenüberstehender Schienen
ab- und aufwärts bewegt wird, um jeweils eine Scheibe von einem in ent
sprechenden Zufuhrschritten bewegten Käseprodukt abzuschneiden
(Guillotine-Anordnung). Problematisch ist bei manchen Weichkäsearten
ein erwünschtes Vereinzeln der abgeschnittenen Scheiben, da diese ohne
mechanische Hilfsmittel an dem Schneidmesser haften bleiben. Nachteilig
ist bei Käseprodukten allgemein ferner, daß aufgrund der Elastizität des
Käseprodukts je nach verbleibender Restmenge Scheiben mit unter
schiedlicher Dicke oder mit unterschiedlichem Querschnittsprofil abge
schnitten werden.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, die genannten Nachteile zu be
seitigen und insbesondere ein Vereinzeln von abgeschnittenen Käseschei
ben sowie eine einfache Anpassung des Verfahrens bzw. der Vorrichtung
an unterschiedliche Käsearten zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird für ein Verfahren der eingangs genannten Art dadurch
gelöst, daß das Schneidmittel von einem Roboter geführt wird.
Der Einsatz von Robotern ist in grundlegend anderen Industriebereichen
üblich, beispielsweise bei der Fertigung in der Automobilindustrie. Dort
werden Roboter insbesondere für Schwerlast-Arbeiten oder für gesund
heitsgefährdende Arbeiten, beispielsweise Lackieren, eingesetzt.
Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, daß industrielle Standard
roboter, beispielsweise mit vier oder sechs Bewegungsachsen, inzwischen
eine hinsichtlich der Anschaffung kostengünstige und hinsichtlich der
technischen Verwendbarkeit und Anpaßbarkeit hinreichende Alternative
zu einer Sonderanfertigung einer Schneidvorrichtung für Lebensmittelpro
dukte sind. Moderne Standardroboter können sowohl hinsichtlich ihrer
Anordnung als auch ihrer Steuerung mit geringem Aufwand an unter
schiedliche Schneidanforderungen, insbesondere an die für unterschiedli
che Käsearten geltenden Besonderheiten angepaßt werden. Im wesentli
chen ist lediglich eine Anpassung bzw. ein Umschreiben des Steuerungs
programms erforderlich.
Vor allem trifft dies für etwaige zusätzliche Bewegungsvorgänge mit weite
ren Freiheitsgraden zu, die für das Vereinzeln einer abgeschnittenen
Scheibe oder für die Gewährleistung einer konstanten Scheibendicke oder
eines gleichbleibenden Scheibenprofils erforderlich sind.
Die Erfindung umfaßt auch das Abschneiden lediglich einer einzelnen
Scheibe, beispielsweise an einer Stirnseite des Lebensmittelprodukts, so
wie das Schneiden des Lebensmittelprodukts in Stücke.
Das Schneidmittel kann von dem Roboter gemäß einer Schneidbewegung
und vorzugsweise zusätzlich gemäß einer Vereinzelungsbewegung geführt
werden. Die Schneidbewegung ist vertikal, schräg oder entlang einer be
liebigen, beispielsweise konkaven oder konvexen, Kurvenform nach unten
gerichtet. Sie kann zusätzlich eine horizontale Folgebewegungskompo
nente besitzen, um einer gleichzeitigen Transportbewegung des Lebens
mittelprodukts während des Schneidens zu folgen. An die vom Roboter
geführte Schneidbewegung kann sich eine zumindest im wesentlichen
nach oben gerichtete Rückzugsbewegung des Schneidmittels anschließen.
Das Schneidmittel kann während der Schneidbewegung in einer vertikalen
Ausrichtung gehalten werden, oder - insbesondere bei Verwendung eines
einseitig geschliffenen Schneidmessers - in einer geneigten Ausrichtung.
Auch hier ermöglicht die Verwendung des Roboters eine flexible Anpas
sung an die konkreten Gegebenheiten.
Die genannte Vereinzelungsbewegung des Schneidmittels kann unter
schiedliche Bewegungskomponenten aufweisen, insbesondere eine hori
zontale, von dem Lebensmittelprodukt weggerichtete Abfuhrbewegungs
komponente, eine nach oben gerichtete Aufwärtsbewegungskomponente
und/oder eine Kippbewegungskomponente. Diese verschiedenen Bewe
gungen können gleichzeitig oder nacheinander erfolgen. Die Kippbewe
gung dient zum Abwurf oder Auswurf einer abgeschnittenen Scheibe, also
zum Lösen dieser Scheibe vom Schneidmittel.
Hierfür ist beispielsweise eine beschleunigte und abrupt verzögerte Nei
gungsbewegung und/oder eine translatorische, insbesondere horizontale
Bewegung möglich. Eine derartige Kippbewegung ist insbesondere dann
wichtig und vorteilhaft, wenn als Schneidmittel ein Ultraschall-
Schneidmesser verwendet wird, da bei diesem grundsätzlich keine mecha
nische Unterstützung des Vereinzelns möglich ist: Eine mit dem Ultra
schall-Schneidmesser in Kontakt tretende Vereinzelungseinrichtung aus
Metall würde das Ultraschall-Schneidmesser beschädigen. Eine Vereinze
lungseinrichtung aus Kunststoff würde bei Kontakt mit dem Ultraschall-
Schneidmesser schmelzen.
Beidem Schneidmittel kann es sich um ein Schneidmesser, insbesondere
das bereits erwähnte Ultraschall-Schneidmesser handeln, oder um einen
oder mehrere insbesondere horizontal gespannte Schneiddrähte. Der be
sondere Vorteil des Führens eines Ultraschall-Schneidmessers mit einem
Roboter liegt in der Möglichkeit, zusätzliche Bewegungen um weitere Frei
heitsgrade durchzuführen, um ein sicheres und präzises Separieren der
abgeschnittenen Scheiben zu gewährleisten.
Das Schneidmesser besitzt vorzugsweise einen zweiseitigen, symmetri
schen Schliff. Ein derartiges Schneidmesser kann sowohl für eine vordere,
als auch für eine hintere Stirnseite eines Lebensmittelprodukts eingesetzt
werden, so daß gegenüber dem Einsatz asymmetrischer Schneidmesser
ein geringerer Lagerhaltungsaufwand erzielt wird. Falls eine asymmetri
sche Schneidbewegung erforderlich ist, kann diese auch durch Schräg
stellung des symmetrisch geschliffenen Schneidmessers erreicht werden,
die mittels des erfindungsgemäß zu verwendenden Roboters ohne weiteres
verwirklicht werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch eine Vorrichtung zum
Schneiden eines Lebensmittelprodukts, mit einem Schneidmittel und einer
Antriebseinrichtung zum Führen des Schneidmittels durch das Lebens
mittelprodukt, wobei die Antriebseinrichtung durch einen Roboter gebildet
ist.
Insbesondere ist eine solche Vorrichtung entsprechend den vorstehend
erläuterten Verfahren ausgebildet.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Un
teransprüchen beschrieben.
Zusammenfassend ist die Erfindung auf die Verwendung eines Roboters
zum Führen eines Schneidmittels zum Schneiden eines Lebensmittelpro
dukts, insbesondere eines Käseprodukts gerichtet, wobei - wie erläutert -
viele vorteilhafte Weiterbildungen möglich sind.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die
Figuren erläutert; in diesen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Perspektivansicht einer erfindungsge
mäßen Vorrichtung, und
Fig. 2 eine Seitenansicht dieser Vorrichtung mit der Illustration
einer Schneid- und Vereinzelungsbewegung.
Fig. 1 zeigt einen Käseblock 11, der mittels eines Ultraschall-Schneid
messers 13 geschnitten wird. Der Käseblock 11 liegt auf einem Zufuhrband
15 auf. Eine bereits abgeschnittene Scheibe 17 wird von einem Ab
fuhrband 19 abtransportiert.
Das Ultraschall-Schneidmesser 13 besitzt eine die vordere Stirnseite des
Käseblocks I 1 übersteigende Fläche, und es ist an seiner Unterseite zwei
seitig geschliffen. Das Ultraschall-Schneidmesser 13 wird von einem Ro
boter 21 gehalten, und zwar am distalen Ende eines mehrgliedrigen Arms
23. Der Roboter 21 besitzt einen für Anwendungen in der Automobilferti
gung bekannten Aufbau, und er weist insgesamt sechs Bewegungsachsen
auf.
Fig. 2 zeigt in einer Seitenansicht den durch den Roboter 21 veranlaßten
Bewegungsablauf des Ultraschall-Schneidmessers 13. Bezüglich der ge
zeigten Ansicht bewegt sich die Klinge des Ultraschall-Schneidmessers 13
entgegen dem Uhrzeigersinn entlang einer geschlossenen Bahn, die in
Fig. 2 gestrichelt dargestellt ist.
Ausgehend von einer Position 25, in der das Schneidmesser 13 vertikal
ausgerichtet ist, wird dieses von dem - in Fig. 2 nicht dargestellten - Ro
boter 21 vertikal nach unten bewegt, bis es den Käseblock 11 vollständig
durchschnitten hat. Nach dieser Schneidbewegung bleibt die somit vom
Käseblock 11 abgeschnittene Scheibe an dem Schneidmesser 13 haften,
und zwar an der - bezüglich der Darstellung gemäß Fig. 2 - rechten
Schneidfläche.
Im Anschluß an diese Schneidbewegung wird eine vergleichsweise kom
plexe Vereinzelungsbewegung durchgeführt: Das Schneidmesser 13 wird
zunächst in horizontaler Richtung von dem Käseblock 11 weg bewegt.
Nach Erreichen der Position 27 folgt es einer Kurvenbahn, bis es vom Ro
boter 21 rein vertikal nach oben abgeführt wird (vgl. Position 29).
Entlang dieser Kurvenbahn veranlaßt der Roboter 21 das Schneidmesser
13 zusätzlich zu einer Kippbewegung, bei der das Schneidmesser 13 unter
kurzzeitiger Beschleunigung und abruptem Verzögern schräg nach vorne
und sofort wieder zurück geneigt wird, wie für die Positionen 31 und 33
gezeigt. Durch diese ruckartige Kippbewegung werden die zwischen dem
Schneidmesser 13 und der anhaftenden Scheibe wirkenden Haftkräfte
überwunden, und die Scheibe 17 wird dadurch auf das Abfuhrband 19
abgeworfen.
Im Anschluß an die erwähnte, an der Position 29 erfolgende Aufwärtsbe
wegung des Schneidmessers 13 wird dieses mit vertikaler Ausrichtung in
horizontaler Richtung zurück zur Ausgangsposition 25 bewegt, so daß ei
ne weitere Schneidbewegung durchgeführt werden kann.
Der erläuterte Ablauf der Schneid- und Vereinzelungsbewegung kann
durch einfache Änderung des Steuerungsprogramms des Roboters 21
kurzfristig variiert werden, um die Schneidvorrichtung an andere Käsear
ten oder sonstige Schneidvorgaben anzupassen. Dies bringt insbesondere
erhebliche Vorteile, soweit das Anhaften einer abgeschnittenen Scheibe an
dem Schneidmesser 13 und das hierdurch erforderliche präzise Abwerfen
der Scheibe an den Positionen 31 und 33 betroffen ist.
Zur Fig. 2 ist schließlich anzumerken, daß der Käseblock 11 zwischen
aufeinanderfolgenden Schneidbewegungen des Schneidmessers 13
schrittweise mittels des Zufuhrbandes 15 in Richtung 35 bewegt wird. Die
abgeschnittenen Scheiben 17 werden vom Abfuhrband 19 kontinuierlich
in der Richtung 37 abtransportiert.
11
Käseblock
13
Ultraschall-Schneidmesser
15
Zufuhrband
17
Scheibe
19
Abfuhrband
21
Roboter
23
Arm
25
Position
27
Position
29
Position
31
Position
33
Position
35
Bewegungsrichtung
37
Transportrichtung
Claims (22)
1. Verfahren zum Schneiden eines Lebensmittelprodukts, insbesondere
eines Käseprodukts (11), mittels eines Schneidmittels (13) in Schei
ben (17),
dadurch gekennzeichnet,
daß das Schneidmittel (13) von einem Robotor (21) geführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Schneidmittel (13) von dem Robotor (21) gemäß einer
Schneidbewegung geführt wird, die insbesondere in einer Richtung
vertikal nach unten und/oder zusätzlich mit einer horizontalen Fol
gebewegungskomponente erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Schneidmittel (13) während der Schneidbewegung in verti
kaler Ausrichtung oder in einer bezüglich der Vertikalen von dem
Lebensmittelprodukt weggeneigten Ausrichtung gehalten wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Schneidmittel (13) von dem Robotor (21) gemäß einer Ver
einzelungsbewegung geführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vereinzelungsbewegung des Schneidmittels (13)
zunächst mit einer horizontalen, von dem Lebensmittelpro dukt (11) weggerichteten Abfuhrbewegungskomponente er folgt, und/oder
mit einer nach oben gerichteten Aufwärtsbewegungskompo nente, die insbesondere gleichzeitig zu einer horizontalen Ab fuhrbewegungskomponente vorgesehen ist, und/oder
mit einer Kippbewegungskomponente, die insbesondere um eine horizontale Achse gerichtet ist und/oder gleichzeitig zu einer horizontalen Abfuhrbewegungskomponente vorgesehen ist und/oder gleichzeitig zu einer Aufwärtsbewegungskompo nente vorgesehen ist.
zunächst mit einer horizontalen, von dem Lebensmittelpro dukt (11) weggerichteten Abfuhrbewegungskomponente er folgt, und/oder
mit einer nach oben gerichteten Aufwärtsbewegungskompo nente, die insbesondere gleichzeitig zu einer horizontalen Ab fuhrbewegungskomponente vorgesehen ist, und/oder
mit einer Kippbewegungskomponente, die insbesondere um eine horizontale Achse gerichtet ist und/oder gleichzeitig zu einer horizontalen Abfuhrbewegungskomponente vorgesehen ist und/oder gleichzeitig zu einer Aufwärtsbewegungskompo nente vorgesehen ist.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß es sich bei dem Roboter (21) um einen industriellen Standard- Roboter handelt, und/oder
daß der Roboter (21) wenigstens vier, vorzugsweise sechs Bewe gungsachsen aufweist, und/oder
daß der Roboter (21) einen bewegbaren Arm (23) aufweist, an dessen Ende das Schneidmittel (13) befestigt ist.
daß es sich bei dem Roboter (21) um einen industriellen Standard- Roboter handelt, und/oder
daß der Roboter (21) wenigstens vier, vorzugsweise sechs Bewe gungsachsen aufweist, und/oder
daß der Roboter (21) einen bewegbaren Arm (23) aufweist, an dessen Ende das Schneidmittel (13) befestigt ist.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß es sich bei dem Schneidmittel um ein Schneidmesser, insbesondere
ein Ultraschall-Schneidmesser (13), oder um einen oder
mehrere Schneiddrähte handelt.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Schneidmesser (13) einen zweiseitigen oder einen einseiti
gen Schliff aufweist.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine von dem Lebensmittelprodukt (11) abgeschnittene und ver
einzelte Scheibe (17) von dem Schneidmittel (13) weg transportiert
wird.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Lebensmittelprodukt (11) jeweils nach oder vor dem Schneiden einer Scheibe (17) schrittweise in Richtung des Schneid mittels (13) bewegt wird, oder
daß das Lebensmittelprodukt (11) während des Schneidens einer Scheibe (17) kontinuierlich bewegt wird.
daß das Lebensmittelprodukt (11) jeweils nach oder vor dem Schneiden einer Scheibe (17) schrittweise in Richtung des Schneid mittels (13) bewegt wird, oder
daß das Lebensmittelprodukt (11) während des Schneidens einer Scheibe (17) kontinuierlich bewegt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Schneidmittel (13) innerhalb einer Ebene gehalten wird, die
senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Lebensmittelprodukts (11)
verläuft.
12. Verwendung eines Roboters (21) zum Führen eines Schneidmittels
(13) zum Schneiden eines Lebensmittelprodukts, insbesondere eines
Käseprodukts (11), gemäß einem Verfahren nach einem der vorheri
gen Ansprüche.
13. Vorrichtung zum Schneiden eines Lebensmittelprodukts, insbeson
dere eines Käseprodukts (11), in Scheiben (17),
insbesondere gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1
bis 11,
mit einem Schneidmittel (13) und einer Antriebseinrichtung zum
Führen des Schneidmittels durch das Lebensmittelprodukt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Antriebseinrichtung durch einen Robotor (21) gebildet ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Schneidmittel (13) von dem Robotor (21) zu einer Schneid
bewegung antreibbar ist, die insbesondere in eine Richtung vertikal
nach unten gerichtet ist und/oder zusätzlich eine horizontale Folge
bewegungskomponente aufweist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Schneidmittel (13) für die Schneidbewegung wahlweise in
eine vertikale Ausrichtung oder in eine bezüglich der Vertikalen von
dem Lebensmittelprodukt weggeneigte Ausrichtung bringbar ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Schneidmittel (13) von dem Robotor (21) zu einer Vereinze
lungsbewegung antreibbar ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vereinzelungsbewegung des Schneidmittels (13)
eine horizontale, von dem Lebensmittelprodukt (11) wegge richtete Abfuhrbewegungskomponente aufweist, und/oder
eine nach oben gerichtete Aufwärtsbewegungskomponente aufweist, die insbesondere gleichzeitig zu einer horizontalen Abfuhrbewegungskomponente vorgesehen ist, und/ oder
eine Kippbewegungskomponente aufweist, die insbesondere um eine horizontale Achse gerichtet ist und/oder gleichzeitig zu einer horizontalen Abfuhrbewegungskomponente vorgese hen ist und/oder gleichzeitig zu einer Aufwärtsbewegungs komponente vorgesehen ist.
eine horizontale, von dem Lebensmittelprodukt (11) wegge richtete Abfuhrbewegungskomponente aufweist, und/oder
eine nach oben gerichtete Aufwärtsbewegungskomponente aufweist, die insbesondere gleichzeitig zu einer horizontalen Abfuhrbewegungskomponente vorgesehen ist, und/ oder
eine Kippbewegungskomponente aufweist, die insbesondere um eine horizontale Achse gerichtet ist und/oder gleichzeitig zu einer horizontalen Abfuhrbewegungskomponente vorgese hen ist und/oder gleichzeitig zu einer Aufwärtsbewegungs komponente vorgesehen ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß es sich bei dem Roboter (21) um einen industriellen Standard- Roboter handelt, und/oder
daß der Roboter (21) wenigstens vier, vorzugsweise sechs Bewe gungsachsen aufweist, und/oder
daß der Roboter (21) einen bewegbaren Arm (23) aufweist, an dessen Ende das Schneidmittel befestigt ist.
daß es sich bei dem Roboter (21) um einen industriellen Standard- Roboter handelt, und/oder
daß der Roboter (21) wenigstens vier, vorzugsweise sechs Bewe gungsachsen aufweist, und/oder
daß der Roboter (21) einen bewegbaren Arm (23) aufweist, an dessen Ende das Schneidmittel befestigt ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß es sich bei dem Schneidmittel um ein Schneidmesser, insbe
sondere ein Ultraschall-Schneidmesser (13), oder um einen oder
mehrere Schneiddrähte handelt.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Schneidmesser (13) einen zweiseitigen oder einen einseiti
gen Schliff aufweist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Abfuhrtransportmittel, insbesondere ein Abfuhrband (19),
vorgesehen ist, durch das eine von dem Lebensmittelprodukt (11)
abgeschnittene und vereinzelte Scheibe (17) abtransportierbar ist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 21,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Zufuhrtransportmittel, insbesondere ein Zufuhrband (15),
vorgesehen ist, durch das das Lebensmittelprodukt (11) in Richtung
des Schneidmittels (13) transportierbar ist.
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