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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufschneiden von entlang
einer Fördereinrichtung geförderten
Lebensmittelprodukten mit einer Sensoreinheit zur Bestimmung von
Abmessungen des aufzuschneidenden Lebensmittelprodukts und einer
in Förderrichtung
der Lebensmittelprodukte nachgelagerten Schneideinheit.
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An
derartige Vorrichtungen wird zur Einhaltung bestehender Normen meist
die Anforderung gestellt, gewichtsgenaue, aus mehreren aufgeschnittenen
Riegeln, Stücken
oder Scheiben bestehende Portionen erzeugen zu können. Zu diesem Zweck ist es
in den meisten Anwendungsfällen
nötig,
vor dem Aufschneidevorgang die Dichte, die Masse und die Abmessungen
des aufzuschneiden, insbesondere blockförmigen Lebensmittelprodukts,
beispielsweise eines Käselaibs,
zu bestimmen. Um in diesem Zusammenhang die Abmessungen des aufzuschneidenden
Lebensmittelprodukts ermitteln zu können, ist es bekannt, einen
oder mehrere Abstandssensoren einzusetzen, die die Oberfläche des
aufzuschneidenden Lebensmittelprodukts abtasten. Nachteilig an diesen
bekannten Anordnungen ist die Tatsache, dass die genannten Abstandssensoren
nur dazu in der Lage sind, den Abstand zu bestimmten Oberflächenpunkten
zu ermitteln. So lässt
sich beispielsweise bei einem unter einem solchen Abstandssensor hindurch
geförderten
Lebensmittelprodukt nur eine linienförmige Abtastung der Oberfläche realisieren, wobei
die Abtastlinie linear in Förderrichtung
des Lebensmittelprodukts verläuft.
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Es
findet also letztlich nur eine linienförmige und keine flächige Abtastung
der Oberfläche
des Lebensmittelprodukts statt, so dass die Oberflächenstruktur
des abgetasteten Lebensmittelprodukts – sofern es sich nicht ausnahmsweise
um eine absolut ebene Oberfläche
handelt – nicht
exakt erfasst werden kann. Dieser Nachteil kann nur dadurch verringert
werden, dass mehrere Abstandssensoren nebeneinander vorgesehen werden,
wobei auch in diesem Fall eine Abtastung der zwischen den einzelnen Abtastlinien
liegenden Bereiche nicht möglich
ist.
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Vermieden
kann der vorstehend erläuterte Nachteil
nur durch den Einsatz eines Flächenscanners,
welcher jedoch mit hohem wirtschaftlichem Aufwand verbunden ist.
Insbesondere wenn mehrere Oberflächen
eines Lebensmittelprodukts abgetastet werden sollen, müssten in
der Regel zwischen zwei und vier Flächenscanner eingesetzt werden,
was den wirtschaftlichen Nachteil einer solchen Anordnung vervielfacht.
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Eine
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art derart weiterzubilden, dass mit sinnvollem wirtschaftlichem Aufwand
eine möglichst
exakte Ermittlung der Oberflächenstruktur
eines aufzuschneidenden Lebensmittelprodukts möglich wird.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
die Merkmale des Anspruchs 1 und insbesondere dadurch, dass die
Sensoreinheit zumindest einen während
des Messvorgangs senkrecht oder schräg zur Förderrichtung beweglichen Abstandssensor
aufweist.
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Durch
die erfindungsgemäße Maßnahme wird
es möglich,
den Abstandssensor während
des Messvorgangs mit einer quer zur Förderrichtung verlaufenden Komponente
hin und her zu bewegen, so dass anstelle des bisher lediglich linearen
Verlaufs der Abtastlinie ein beispielsweise schlangenlinienförmiger oder
zickzackförmiger
Verlauf der Abtastlinie auf der Oberfläche des zu vermessenden Lebensmittelprodukts
erzielbar ist. Auf diese Weise lässt
sich der Abstand zu deutlich mehr Oberflächenbe reichen ermitteln als
dies bisher bei einem linearen Verlauf der Abtastlinie möglich war.
Folglich können
auch exaktere Kenntnisse über
den zu ermittelnden Oberflächenverlauf
gewonnen werden.
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Besonders
vorteilhaft ist dabei, dass keine kostenaufwändigeren Abstandssensoren,
insbesondere keine Flächenscanner
eingesetzt werden müssen
und dass weiterhin die Anzahl der Abstandssensoren gegenüber bekannten
Anordnungen ebenfalls nicht erhöht
werden muss. Es ist lediglich nötig,
eine vergleichsweise einfache Mechanik vorzusehen, mittels derer
der vorgesehene Abstandssensor bzw. die vorgesehenen Abstandssensoren
senkrecht oder schräg
zur Förderrichtung
bewegt werden können, so
dass sich der erfindungsgemäße Vorteil
mit vergleichsweise geringem Kostenaufwand realisieren lässt.
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Vorteilhaft
ist, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit des Abstandssensors mit der
Fördergeschwindigkeit
der Fördereinrichtung
korreliert und insbesondere proportional hierzu ist. Auf diese Weise kann
die erhaltene Information über
den Verlauf der abgetasteten Oberfläche auch bei unterschiedlichen Fördergeschwindigkeiten
immer die gleiche Genauigkeit bzw. Auflösung aufweisen. Der Verlauf
der Abtastlinien auf der abgetasteten Oberfläche wird somit unabhängig von
der Fördergeschwindigkeit.
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Die
Bewegungsrichtung des Abstandssensors kann im Wesentlichen parallel
zu der von ihm abgetasteten Oberfläche des Lebensmittelprodukts verlaufen.
Bei unebenen Produktoberflächen
verläuft die
Bewegungsrichtung bevorzugt im Wesentlichen parallel zu einer virtuellen
Ebene, die in einem möglichst
hohen Maß mit
der abzutastenden Produktoberfläche übereinstimmt.
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In
den meisten Anwendungsfällen
ist es sinnvoll, wenn die Bewegungsrichtung des Abstandssensors
unabhängig
vom Verlauf der Produktoberfläche im
Wesentlichen parallel oder senkrecht zur Förderebene der För dereinrichtung
verläuft.
Eine derartige Ausrichtung der Bewegungsrichtung bietet sich insbesondere
bei ungefähr
rechteckigen Produktformen an.
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Wie
bereits erwähnt,
wird der erfindungsgemäße Abstandssensor
bevorzugt zur Ausführung
einer Pendelbewegung ausgelegt, wobei er beispielsweise von einem
Kurbeltrieb beaufschlagt werden kann. Alternativ wäre z.B.
auch die Anbringung des Abstandssensors an einem linear beweglichen Schlitten
möglich,
welcher über
einen Zahnriemen von einem mit alternierender Drehrichtung angetriebenen
Elektromotor beaufschlagt wird.
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Eine
besonders genaue Erfassung der Produktoberflächen wird dann möglich, wenn
mehrere gemeinsam bewegliche Abstandssensoren vorgesehen sind, deren
Relativposition zueinander während ihrer
Bewegung unverändert
bleibt. Die Abtaststrahlen dieser Abtastsensoren verlaufen dabei
vorzugsweise parallel zueinander. So können beispielsweise mehrere
nebeneinander angeordnete Abstandssensoren eine gemeinsame und synchrone
Pendelbewegung ausführen.
Die Anzahl der auf diese Weise erfassten Abstandswerte lässt sich
dabei gegenüber der
Verwendung eines einzelnen Abstandssensors um die Zahl der verwendeten
Abstandssensoren vervielfachen, so dass die Genauigkeit des ermittelten Oberflächenverlaufs
entsprechend erhöht
ist.
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Die
Amplitude der Pendelbewegung kann im Wesentlichen zumindest dem
Abstand benachbarter Abstandssensoren entsprechen. Auf diese Weise wird
erreicht, dass die Produktoberfläche über ihre gesamte
Breite abgetastet wird ohne dass hier in Förderrichtung des Lebensmittelprodukts
verlaufende Abtastlücken
auftreten. Wenn die Amplitude größer als
der genannte Abstand gewählt
wird, ergibt sich quer zur Förderrichtung
eine Überschneidung
der benachbarten Abtastlinien, was in solchen Fällen erwünscht sein kann, in denen eine
besonders hohe Genauigkeit der Oberflächenabtastung gefordert wird.
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In
bestimmten Anwendungsfällen
ist es sinnvoll, wenn eine erste und eine zweite Gruppe von Abstandssensoren
vorgesehen sind, deren Abtaststrahlen jeweils senkrecht zur Förderebene
der Fördereinrichtung
verlaufen, wobei die Abtaststrahlen der ersten Gruppe von oben und
die Abtaststrahlen der zweiten Gruppe von unten auf die Förderebene
gerichtet sind. Mit einer derartigen Anordnung kann gleichzeitig
sowohl die Oberseite als auch die Unterseite eines Lebensmittelprodukts
abgetastet werden.
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Für die meisten
Anwendungsfälle
ist es jedoch wünschenswert,
wenn zusätzlich
eine dritte und eine vierte Gruppe von Abstandssensoren vorgesehen
sind, deren Abtaststrahlen jeweils parallel zur Förderebene
der Fördereinrichtung
und senkrecht zu den Abtaststrahlen der ersten beiden Gruppen von Abstandssensoren
verlaufen, wobei die Abtaststrahlen der dritten und vierten Gruppe
aufeinander zu gerichtet sind. Eine solche, insgesamt vier Gruppen
von Abstandssensoren aufweisende Vorrichtung ist dazu in der Lage,
zusätzlich
zur Oberseite und Unterseite der Lebensmittelprodukte auch deren
Seitenflächen abzutasten,
so dass letztlich die Gesamtkontur des Lebensmittelprodukts bestimmt
werden kann.
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Bei
den mehrere Gruppen aufweisenden Anordnungen kann jede Gruppe zwischen
ein und zwanzig Abstandssensoren aufweisen, wobei bei Vorsehung
von mehr als einem Abstandssensor pro Gruppe diese Abstandssensoren
einer Gruppe synchron zueinander beweglich sind. Voneinander verschiedene
Gruppen von Abstandssensoren können auch
untereinander verschiedene Anzahlen von Abstandssensoren aufweisen.
Um eine möglichst
vollständige
und genaue Kontur von Lebensmittelprodukten ermit teln zu können, ist
es empfehlenswert, die Abstandssensoren aller Gruppen im Wesentlichen äquidistant
zueinander anzuordnen, so dass für Oberflächen mit
vergleichsweise großer
Erstreckung quer zur Förderrichtung
mehr Abstandssensoren vorgesehen werden als für Oberflächen, die quer zur Förderrichtung
eine vergleichsweise geringe Erstreckung aufweisen.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn die Abstandssensoren der ersten Gruppe synchron
zu den Abstandssensoren der zweiten Gruppe beweglich sind und/oder
die Abstandssensoren der dritten Gruppe synchron zu den Abstandssensoren
der vierten Gruppe beweglich sind. Besonders bevorzugt ist es dabei,
wenn die erste und die zweite Gruppe eine untereinander gleiche
Anzahl von Abstandssensoren aufweisen, wobei jedem Abstandssensor
der ersten Gruppe ein Abstandssensor der zweiten Gruppe zugeordnet
ist und die Abtaststrahlen einander zugeordneter Abstandssensoren
miteinander ausgerichtet sind. In entsprechender Weise kann dann
die dritte und die vierte Gruppe eine untereinander gleiche Anzahl
von Abstandssensoren aufweisen, wobei auch jedem Abstandssensor
der dritten Gruppe ein Abstandssensor der vierten Gruppe zugeordnet
ist und die Abtaststrahlen einander zugeordneten Abstandssensoren
miteinander ausgerichtet sind.
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Bei
den letztgenannten Ausführungsformen wird
es dann möglich,
die jeweils gleichzeitig von der ersten und zweiten Gruppe bzw.
von der dritten und vierten Gruppe ermittelten Abstandswerte miteinander
zu verrechnen, da die diese Abstandswerte liefernden Abtaststrahlen
zusammenfallen bzw. miteinander ausgerichtet sind, so dass die miteinander
verrechneten Abstandswerte letztlich Aufschluss über die Dicke des Lebensmittelprodukts
an einer bestimmten Stelle geben können.
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Bei
einer alternativen Ausführungsform
der Erfindung, die im Rahmen der Figurenbeschreibung noch näher erläutert wird,
ist es z.B. auch möglich, die
Abstandssensoren der ersten und zweiten Gruppe beweglich und die
Abstandssensoren der dritten und vierten Gruppe starr auszubilden.
Dies kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn die Seitenflächen der
abzutastenden Lebensmittelprodukte deutlich kleiner bemessen sind
als deren Ober- bzw. Unterseiten.
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Weitere
bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme
auf die Figuren näher
erläutert;
in diesen zeigen:
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1 eine
dreidimensionale Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung aus einer ersten Perspektive,
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2 eine
Ansicht gemäß 1 aus
einer zweiten Perspektive, und
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3 ein
mögliches
Muster von Abtastlinien, welches mit einer Anordnung gemäß den 1 und 2 auf
der Ober- und/oder
Unterseite eines Lebensmittelprodukts erzeugt werden kann.
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Die 1 und 2 zeigen
ein Gestell 10, welches aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich bereichsweise
dargestellt ist. Das Gestell 10 umgibt eine ebenfalls nicht
eingezeichnete Fördereinrichtung,
welche dazu geeignet ist, Lebensmittelprodukte in Pfeilrichtung
durch das Gestell 10 hin durch zu fördern. An das Gestell 10 schließt in Förderrichtung eine
wiederum nicht dargestellte Schneideinheit an.
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Die
Förderebene
der Fördereinrichtung
erstreckt sich in einer horizontalen Ebene, oberhalb derer am Gestell 10 sechs äquidistant
zueinander angeordnete Abstandssensoren 12 vorgesehen sind.
Die Abtaststrahlen der Abstandssensoren 12 sind von oben
auf die Förderebene
zu gerichtet, so dass sie die Oberfläche eines auf der Förderebene
transportierten Lebensmittelprodukts abtasten können.
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Unterhalb
der Förderebene
sind in ebenfalls äquidistanter
Anordnung weitere sechs Abstandssensoren 14 am Gestell 10 montiert,
deren Abtaststrahlen vertikal nach oben gerichtet sind, so dass
sie dazu geeignet sind, die Unterseite eines entlang der Förderebene
in Pfeilrichtung transportierten Lebensmittelprodukts abzutasten.
Um eine solche Abtastung zu ermöglichen,
weist das nicht dargestellte Fördermittel
im Bereich der Abtaststrahlen 14 einen Spalt auf, durch
den die Abtaststrahlen hindurch gelangen können. Ein solcher Spalt kann
beispielsweise durch zwei in einer Ebene aufeinander folgende Fördebänder realisiert
werden, die einen geringen Abstand zueinander aufweisen.
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Weiterhin
sind am Gestell 10 links und rechts von der Förderebene
jeweils zwei weitere Abstandssensoren 16, 18 montiert,
deren Abtaststrahlen aufeinander zu gerichtet sind, wobei diese
Abtaststrahlen senkrecht zu den Abtaststrahlen der Abstandssensoren 12, 14 und
somit parallel zur Förderebene verlaufen.
Die Abstandssensoren 16, 18 sind dabei etwas oberhalb
der Förderebene
anordnet, so dass sie dazu geeignet sind, die Seitenflächen eines
entlang der Förderebene
transportierten Lebensmittelprodukts abzutasten.
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Während die
seitlich vorgesehenen Abstandssensoren 16, 18 an
starren und unbeweglichen Gehäuseteilen 10 montiert
sind, sind die oberhalb und unterhalb der Förderebene angeordneten Abstandssensoren 12, 14 an
parallel zur Förderebene
beweglichen Gehäuseteilen 10 angeordnet.
Diese beweglichen Gehäuseteile 10 stehen über einen
gemeinsamen Kurbeltrieb 20 mit einem gemeinsamen Antriebselement 22 in
Verbindung, so dass das Antriebselement 22 sowohl die oberen
als auch die unteren Abstandssensoren 12, 14 gleichzeitig
zu einer synchronen Pendelbewegung parallel zur Förderebene
beaufschlagen kann. Bei Durchführung
dieser Pendelbewegung bleiben die aufeinander zu gerichteten Abtaststrahlen
der Abstandssensoren 12, 14 ständig miteinander ausgerichtet.
Folglich sind jeweils zwei einander exakt gegenüberliegende Abstandssensoren 12, 14 jeweils
dazu in der Lage, die Dicke eines Lebensmittelprodukts in demjenigen
Bereich zu ermitteln, der von koaxialen Abtaststrahlen durchdrungen
wird.
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In
einer alternativen Ausführungsform
der Erfindung könnten über das
Antriebselement 22 und den damit verbundenen Kurbeltrieb
auch noch die beiden seitlichen Abstandssensoren 16, 18 angetrieben
werden. Hierfür
müsste
der Kurbeltrieb 20 entsprechend ergänzt werden. Durch einen solchen
Antrieb könnte
man eine vertikal und senkrecht zur Förderebene gerichtete Pendelbewegung
der seitlichen Abstandssensoren 16, 18 erreichen,
so dass auch die Genauigkeit der Ermittlung der seitlichen Oberflächen von
Lebensmittelprodukten erhöht
werden könnte.
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3 zeigt
ein Muster, welches die oberen und/oder die unteren Abstandssensoren 12, 14 auf einer
Oberfläche
eines Lebensmittelprodukts 24 erzeugen, wenn sie über den
Kurbeltrieb 20 und das Antriebselement 22 zu einer
Pendelbewegung beaufschlagt werden, und gleichzeitig das Lebensmittelprodukt
in Pfeilrichtung der 1, 2 entlang
der Förderebene transportiert
wird. Dabei wird vorausgesetzt, dass das Fördermittel mit konstanter Geschwindigkeit
läuft und
das Antriebselement 22 mit konstanter Winkelgeschwindigkeit
dreht. In diesem Fall erzeugt dann jeder der sechs Abstandssensoren 12 jeweils
eine sinusförmige
Abtastlinie auf der Oberfläche
des Lebensmittelprodukts 24, wobei der Kurbeltrieb 20 so
ausgelegt ist, dass die doppelte Amplitude der von den Abstandssensoren 12 ausgeführten Pendelbewegung
exakt dem Abstand der Abtaststrahlen benachbarter Abstandssensoren 12, 14 entspricht.
Auf diese Weise wird eine praktisch lückenlose Abtastung der Oberseite
und/oder der Unterseite des Lebensmittelprodukts 24 entlang
seiner quer zur Förderrichtung
verlaufenden Breite möglich.
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Durch
geeignete Extrapolationsalgorithmen kann aus den entlang der in 3 dargestellten
Sinuslinien ermittelten Abstandswerten berechnet werden, welche
Dicke das Lebensmittelprodukt 24 in Bereichen besitzt,
die nicht direkt von Abtaststrahlen der Abtastsensoren 12, 14 beaufschlagt
werden. Eine solche Berechnung ist auf Basis der erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit relativ hoher Genauigkeit möglich,
so dass sich letztlich der gesamte Dickenverlauf des Lebensmittelprodukts 24 sehr
exakt annähern
lässt.
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- 10
- Gestell
- 12
- Abstandssensoren
- 14
- Abstandssensoren
- 16
- Abstandssensoren
- 18
- Abstandssensoren
- 20
- Kurbeltrieb
- 22
- Antriebselement
- 24
- Lebensmittelprodukt