DE102007021510A1

DE102007021510A1 - Vorrichtung zum Schneiden eines Gegenstands in einzelne Portionen

Info

Publication number: DE102007021510A1
Application number: DE200710021510
Authority: DE
Inventors: Joachim Schill; Hartmut Ilch
Original assignee: Maja Maschinenfabrik Hermann Schill GmbH and Co KG
Current assignee: Maja Maschinenfabrik Hermann Schill GmbH and Co KG
Priority date: 2007-05-04
Filing date: 2007-05-04
Publication date: 2008-11-06

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Schneiden von Gegenständen in einzelne Portionen mit einem vorgegebenen Gewicht oder mit einem Gewicht in einem vorgegebenen Bereich vorgeschlagen mit einer Fördereinrichtung (3) zum Transportieren der Gegenstände (1), mit einer Bilderzeugungseinrichtung (6) zur Erzeugung von Bilddaten des zu schneidenden Gegenstands (1), mit einem Computer (11) zur Berechnung der Schnittpositionen, an denen der Gegenstand geschnittentung (7) zum Schneiden des Gegenstands (1) an den berechneten Schnittpositionen, mit einem Niederhalter (13) vor der Schneideinrichtung (7) und oberhalb der Fördereinrichtung, um den Gegenstand (1) von oben gegen die Fördereinrichtung (3) zu drücken, mit einem auf Umlenkrollen (14, 15) und über ein der Fördereinrichtung (3) zugewandtes Druckelement (16) geführten Transportband (17) des Niederhalters (13) und mit einem Niederhalter-Antrieb (18), um den Niederhalter (13) geradlinig nach oben oder unten zu bewegen und dabei den Abstand zur Fördereinrichtung (3) zu vergrößern oder zu verkleinern.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum automatischen Schneiden von Gegenständen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, des Anspruchs 3 und des Anspruchs 6.
Derartige Vorrichtungen werden eingesetzt, um Gegenstände in Portionen mit vorgegebenem Gewicht aufzuschneiden. Sie finden insbesondere im Bereich der Lebensmittelindustrie Anwendung. Sie eignen sich, um Gegenstände mit unregelmäßiger Form, wie beispielsweise Fleisch oder Fisch, in gewichtsgenaue Portionen aufzuteilen. Sie eignen sich darüber hinaus zum Schneiden von Wurst, Schinken, Käse, Gemüse oder Backwaren.
Beim Aufschneiden eines Gegenstandes in einzelne Portionen kommt es zum einen darauf an, dass die einzelnen Portionen möglichst exakt das vorgegebene Gewicht aufweisen und zum anderen, dass der Verlust für den Hersteller möglichst gering ist. Es ist daher angestrebt, den Gegenstand in eine Anzahl von Portionen aufzuteilen, ohne dass dabei ein Abfall entsteht. Dies gilt insbesondere für die Endstücke.
Bei bekannten Vorrichtungen zum automatischen Schneiden von Gegenständen werden mit Hilfe einer Bilderzeugungseinrichtung von einem auf einer Fördereinrichtung transportierten Gegenstand Aufnahmen gemacht. Diese Aufnahmen werden mit den Methoden der Bildverarbeitung ausgewertet. Auf diese Weise wird die Form und das Volumen des Gegenstandes bestimmt. Anhand des zuvor gemessenen Gewichts des Gegenstandes oder einer geschätzten Dichte des Gegenstandes werden aus der Form und dem Volumen die Schnittpositionen berechnet, an denen der Gegenstand in Portionen geschnitten wird. Abschließend schneidet eine Schneideinrichtung, beispielsweise ein Messer, den Gegenstand an den berechneten Schnittpositionen.
Die Erfindung und ihre Vorteile
Gegenüber den bekannten Vorrichtungen hat die Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 den Vorteil, dass der zu schneidende Gegenstand zusätzlich zu der Fördereinrichtung von einem Niederhalter geführt wird. Während der Gegenstand auf der Fördereinrichtung liegt, drückt der Niederhalter von oben gegen den Gegenstand und sorgt dafür, dass der Gegenstand trotz der durch die Schneideinrichtung ausgeübten Kraft seine Position auf der Fördereinrichtung beibehält. Insbesondere kann der Gegenstand der Schneideinrichtung nicht ausweichen. Dabei ist wesentlich, dass der Niederhalter hinsichtlicht seiner Position relativ zur Fördereinrichtung einstellbar ist, damit der Abstand zum Förderband auf den zu schneidenden Gegenstand abgestimmt werden kann. Dabei ist dafür Sorge zu tragen, dass der Niederhalter zumindest teilweise auf der nach oben weisenden Oberfläche des Gegenstandes aufliegt und eine gewisse Kraft auf den Gegenstand ausübt.
Diese Kraft sollte nicht dazu führen, dass der Gegenstand verformt wird. Ferner ist bei der Einstellung des Niederhalters zu berücksichtigen, dass er möglichst nahe an die Schneideinrichtung heranreicht, um eine gute Positionierung des Gegenstandes während des Schneidens zu garantieren. Diesen Kriterien kann durch eine geradlinige Verschiebung des Niederhalters nach oben oder unten Rechnung getragen werden.
Der Niederhalter ist mit einem Transportband ausgestattet, das über mindestens eine Umlenkrolle und mindestens ein der Fördereinrichtung zugewandtes Druckelement geführt ist. Bevorzugt wird das Förderband über eine angetriebene Rolle bewegt. Dabei ist die Geschwindigkeit des Transportbandes auf die Geschwindigkeit der Fördereinrichtung abgestimmt. Mit dem Druckelement drückt der Niederhalter gegen den auf der Fördereinrichtung liegenden Gegenstand.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Einheit aus Umlenkrollen, Druckelement und Transportband des Niederhalters um eine Achse drehbar gelagert. Dies ermöglicht nicht nur die Einstellung der Höhe des Niederhalters über der Fördereinrichtung sondern auch die Einstellung seiner Neigung relativ zur Fördereinrichtung. Dadurch kann der Niederhalter optimal an die Oberfläche des zu schneidenden Gegenstandes angepasst werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Schneiden von Gegenständen mit den Merkmalen des Anspruchs 3 zeichnet sich dadurch aus, dass die Schneideinrichtung mit einem zur Rotation angetriebenen Kreismesser ausgestattet ist. Die durch das Kreismesser aufgespannte Ebene verläuft senkrecht zur Transportrichtung der Fördereinrichtung. Typischerweise ist für das Kreismesser ein Spalt in der Fördereinrichtung vorgesehen, damit der Gegenstand vollständig geschnitten werden kann, ohne dass die Fördereinrichtung dabei beschädigt wird. Um dies zu gewährleisten, ist die Fördereinrichtung beispielsweise aus mindestens zwei Förderbändern aufgebaut, wobei das erste Förderband kurz vor dem Kreismesser endet und das zweite Förderband kurz nach dem Kreismesser beginnt. Damit der Gegenstand nach dem Abschneiden einer Portion relativ zum Messer bewegt werden kann, wird das Messer durch einen zusätzlichen Messerantrieb abwechselnd an den Gegenstand angenähert und von diesem entfernt. Als Messerantrieb kann beispielsweise ein zusätzlicher Rotationsantrieb vorgesehen sein, der das Messer um eine Achse dreht, die exzentrisch zu seiner zentralen Achse verläuft. Damit rotiert das Messer zur Durchführung eines Schnittes um die eigene Achse und zum Annähern und Entfernen von dem Gegenstand um eine zweite Achse, welche von der ersten Achse verschieden ist. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, das Kreismesser an einem beweglichen Arm anzuordnen, der das Messer auf den Gegenstand zu und von diesem weg bewegt. Der Arm ist dabei mit seinem einen Ende an der Vorrichtung und mit seinem anderen Ende an dem Mittelpunkt des Kreismessers angeordnet. Um eine höhere Stabilität zu erreichen, können zwei bewegliche Arme vorgesehen sein. Diese sind vorteilhafterweise mit mindestens zwei Gelenken ausgestattet, um hinsichtlich der Bewegung des Messers flexibel zu sein.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 zeichnet sich dadurch aus, dass die Bilderzeugungseinrichtung mit einem Laser ausgestattet ist, der Licht im grünen Wellenlängenbereich des sichtbaren Spektrums aussendet. Es handelt sich dabei um den Wellenlängenbereich von 520 bis 565 nm. Der Lichtstrahl des oberhalb der Fördereinrichtung angeordneten Lasers wird mithilfe optischer Komponenten in einer Ebene senkrecht zur Transportrichtung der Fördereinrichtung aufgeweitet. Das von der Oberfläche des auf der Fördereinrichtung transportierten Gegenstands reflektierte Licht ist als Linie sichtbar. Diese Linie wird mit Hilfe einer oberhalb der Fördereinrichtung angeordneten Kamera oder einem sonstigen optischen Sensor oder Bildsensor aufgenommen. Anhand mehrerer während des Transports des Gegenstandes erzeugter und ausgewerteter Linien wird die Kontur und damit die Form des Gegenstandes bestimmt. Licht des grünen Wellenlängenbereichs zeichnet sich dadurch aus, dass es auf der Oberfläche von Fleisch oder Fisch eine für Kameras oder sonstige Bildsensoren besonders gut auflösbare Linie erzeugt. Dadurch wird die Qualität der Bildverarbeitung und damit der Bestimmung der Form oder des Volumens des Gegenstandes erhöht.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen zu entnehmen.
Zeichnung
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Es zeigen:
1 perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zum automatischen Schneiden von Gegenständen,
2 Ausschnitt aus der Vorrichtung gemäß 1 mit einer Fördereinrichtung, einer Bilderzeugungsrichtung und einer Schneideinrichtung,
3 Ausschnitt der Vorrichtung aus 1 mit Fördereinrichtung, Bilderzeugungseinrichtung und Schneideinrichtung in einer Seitenansicht,
4 Ausschnitt aus 3 mit Schneideinrichtung und Niederhalter.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In den 1, 2, 3 und 4 ist eine Vorrichtung zum Schneiden eines Gegenstandes 1 in einzelne Portionen 2 mit vorgegebenem Gewicht dargestellt. Bei dem Gegenstand 1 handelt es sich um ein Stück Fleisch. Bei den Portionen 2 handelt es sich um dünne Fleischscheiben. Der Gegenstand 1 wird über eine Fördereinrichtung 3 zugeführt, welche aus zwei V-förmig angeordneten Bandförderern 4 und 5 besteht.
Mittels der Fördereinrichtung 3 wird der Gegenstand 1 einer Bilderzeugungseinrichtung 6 und einer Schneideinrichtung 7 zugeführt. Die Bilderzeugungseinrichtung 6 ist mit einem Laser und einem optischen Sensor ausgestattet. Der Laser und der optische Sensor sind durch das Gehäuse 7 der Bilderzeugungseinringung 6 abgedeckt und daher in der Zeichnung nicht erkennbar. In den 1, 2 und 3 ist jedoch der aufgeweitete Lichtstrahl 9 des Lasers und der Öffnungswinkel 10 des optischen Sensors dargestellt. Der Laser befindet sich senkrecht über der Fördereinrichtung 3. Die durch den aufgeweiteten Laserstrahl 9 erzeugte Ebene verläuft daher senkrecht zur Transportrichtung der Fördereinrichtung und zur Oberfläche der Bandförderer 4 und 5. Das Laserlicht wird an der Oberfläche des Gegenstandes 1 reflektiert. Diese Reflektion ist als helle Linie an der Oberfläche des Gegenstandes 1 erkennbar. Die Linie entsteht an der Position, an der der aufgeweitete Lichtstrahl 9 des Lasers beziehungsweise die zugehörige Ebene den Gegenstand 1 schneidet. Diese Linie wird durch den optischen Sensor erfasst. Ein Computer 11 wertet die durch den optischen Sensor aufgenommen Bilddaten aus und bestimmt daraus die Kontur, die Form und das Volumen des Gegenstands 1. Darüber hinaus werden in den Computer 11 entweder das Gewicht des Gegenstands 1 oder seine Dichte eingegeben. Aus den ausgewerteten Bilddaten, dem Gewicht oder der Dichte des Gegenstandes berechnet der Computer anschließend die Schnittpositionen, an denen die Schneideinrichtung 7 den Gegenstand 1 schneidet, um die gewünschten Portionen 2 zu erhalten. Der Computer steuert die Schneideinrichtung 7 und/oder die Fördereinrichtung 3 anhand der Schnittpositionen derart, dass das Messer 12 der Schneideinrichtung 7 und die Fördereinrichtung 3 relativ zueinander bewegt werden, um den Gegenstand 1 an den Schnittpositionen zu durchtrennen.
Unmittelbar vor der Schneideinrichtung 7 ist ein Niederhalter 13 angeordnet. Er weist zwei Umlenkrollen 14 und 15, ein Druckelement 16, ein Transportband 17 und einen Niederhalter-Antrieb 18 auf. Die Umlenkrolle 14 wird durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten Antrieb in Rotation versetzt und treibt dadurch das Transportband 17 an. Mit dem Druckelement 16 drückt der Niederhalter von oben auf den Gegenstand 1. Der Niederhalter-Antrieb 18 verschiebt die aus den Umlenkrollen 14 und 15, Druckelement 16 und Transportband 17 gebildete Einheit in vertikaler Richtung nach oben oder unten. Die aus Umlenkrollen 14 und 15, Druckelement 16 und Transportband 17 gebildete Einheit kann außerdem um eine Achse gedreht werden, welche in der Zeichnung nicht erkennbar ist und nahe der Umlenkrolle 15 verläuft. Durch eine Führung 19 wird die Drehbewegung stabilisiert. Ferner kann eine eingestellte Neigung mittels der Feststellschraube 20 fixiert werden.
Die Schneideinrichtung 7 weist zusätzlich zu dem Kreismesser 12 einen in der Zeichnung durch das Gehäuse 21 abgedeckten Antrieb auf, der das Kreismesser um seine eigene Achse und zusätzlich dazu um eine zweite Achse dreht. Die beiden Drehbewegungen sind in 4 durch Pfeile angedeutet. Die in den 1 bis 4 dargestellte Position des Kreismessers 12 entspricht der Stellung des Messers, während eine Portion 2 von dem Gegenstand 1 abgetrennt wird. Anschließend wird das Messer um die exzentrische Achse rotiert, wodurch es sich von seiner Position unmittelbar an der Fördereinrichtung 3 entfernt und das Ende der Transporteinrichtung freigibt. Auf diese Weise kann ein Gegenstand 1 soweit nach vorne geschoben werden, dass bei der nachfolgenden erneuten Annäherung des Kreismessers eine Portion abgeschnitten wird. Der Vorschub durch die Fördereinrichtung, der zwischen dem Entfernen und dem erneuten Annähern des Kreismessers erfolgt, entspricht dabei der Dicke der Portion.
Die beiden Bandförderer 4 und 5 sind an dem der Schneideinrichtung 7 zugewandten Ende über eine Umlenkrolle geführt. Um trotz dieser Führung eine stabile Schneidkante zu erreichen, an der das Kreismesser entlang bewegt wird und die ein Ausweichen des Gegenstandes aufgrund der durch das Kreismesser auf den Gegenstand ausgeübten Kraft verhindert, ist eine zusätzliche Schneidleiste 22 aus Metall oder Kunststoff an den beiden Bandförderern 4 und 5 angeordnet.
Nach dem Abtrennen von dem Gegenstand 1 fallen die Portionen 2 auf einen weiteren Bandförderer 23. Je nach Geschwindigkeit des Bandförderers 23 relativ zur Geschwindigkeit des Schneidvorgangs können mehrere Portionen in Gruppen zusammen gestellt werden. Dies ist in 2 dargestellt.
Sämtliche Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

1: Gegenstand
2: Portion
3: Fördereinrichtung
4: Bandförderer
5: Bandförderer
6: Bilderzeugungseinrichtung
7: Schneideinrichtung
8: Gehäuse
9: aufgeweiteter Lichtstrahl des Lasers
10: Öffnungswinkel des optischen Sensors
11: Computer
12: Kreismesser
13: Niederhalter
14: Umlenkrolle
15: Unlenkrolle
16: Druckelement
17: Transportband
18: Niederhalter-Antrieb
19: Führung
20: Feststellschraube
21: Gehäuse der Schneideinrichtung
22: Schneidleiste
23: Bandförderer

Claims

Vorrichtung zum Schneiden von Gegenständen in einzelne Portionen mit einem vorgegebenen Gewicht oder mit einem Gewicht in einem vorgegebenen Bereich mit einer Fördereinrichtung (3) zum Transportieren der Gegenstände (1), mit einer Bilderzeugungseinrichtung (6) zur Erzeugung von Bilddaten des zu schneidenden Gegenstands (1), mit einem Computer (11) zur Berechnung der Schnittpositionen, an denen der Gegenstand geschnitten wird, aus den Bilddaten, mit einer Schneideinrichtung (7) zum Schneiden des Gegenstands (1) an den berechneten Schnittpositionen und mit einem Niederhalter (13) vor der Schneideinrichtung (7) und oberhalb der Fördereinrichtung um den Gegenstand (1) von oben gegen die Fördereinrichtung (3) zu drücken, mit einem auf Umlenkrollen (14, 15) und über ein der Fördereinrichtung (3) zugewandtes Druckelement (16) geführten Transportband (17) des Niederhalters (13), mit einem Niederhalter-Antrieb (18) um den Niederhalter (13) geradlinig nach oben oder unten zu bewegen und dabei den Anstand zur Fördereinrichtung (3) zu vergrößern oder zu verkleinern.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit aus Umlenkrollen (14, 15), Druckelement (16) und Transportband (17) um eine Achse drehbar gelagert ist.
Vorrichtung zum Schneiden von Gegenständen in einzelne Portionen mit einem vorgegebenen Gewicht oder mit einem Gewicht in einem vorgegebenen Bereich mit einer Fördereinrichtung (3) zum Transportieren der Gegenstände (1), mit einer Bilderzeugungseinrichtung (6) zur Erzeugung von Bilddaten des zu schneidenden Gegenstands (1), mit einem Computer (11) zur Berechnung der Schnittpositionen, an denen der Gegenstand (1) geschnitten wird, aus den Bilddaten, mit einer Schneideinrichtung (7) zum Schneiden des Gegenstands (1) an den berechneten Schnittpositionen, mit einem Kreismesser (12) der Schneideinrichtung (7), das zur Rotation um seine zentrale Achse angetrieben ist, mit einem zusätzlichen Messerantrieb um das Kreismesser (12) an den Gegenstand anzunähern und von diesem zu entfernen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das der zusätzliche Messerantrieb ein Rotationsantrieb ist, der das Kreismesser (12) um eine Achse dreht, die exzentrisch zu der zentralen Achse des Kreismessers (12) verläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Messerantrieb mit mindestens einem beweglichen Arm ausgestattet ist, der die Bewegung des Messerantriebs auf das Kreismesser (12) überträgt.
Vorrichtung zum Schneiden von Gegenständen in einzelne Portionen mit einem vorgegebenen Gewicht oder mit einem Gewicht in einem vorgegebenen Bereich mit einer Fördereinrichtung (3) zum Transportieren der Gegenstände (1), mit einer Bilderzeugungseinrichtung (6) zur Erzeugung von Bilddaten des zu schneidenden Gegenstands (1), mit einem Laser der Bilderzeugungseinrichtung mit Licht im grünen Wellenlängenbereich des sichtbaren Spektrums, mit einem Computer (11) zur Berechnung der Schnittpositionen, an denen der Gegenstand geschnitten wird, aus den Bilddaten, mit einer Schneideinrichtung (7) zum Schneiden des Gegenstands (1) an den berechneten Schnittpositionen.