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Die Erfindung betrifft eine Teigbearbeitungsanlage mit einer Teig-Zuführeinrichtung und einer Teig-Portioniervorrichtung mit einem Förderkolben und einer Förderkolben-Antriebseinrichtung.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Teigbearbeitungsanlage der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass eine Teigportionierung für den Teig möglichst schonend erfolgt.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Teigbearbeitungsanlage mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
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Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass ein hydraulisches Federglied im Kraftübertragungsweg zwischen einer Antriebsquelle der Förderkolben-Antriebseinrichtung und dem Förderkolben zu einer automatischen Begrenzung eines Portionierdrucks des Förderkolbens genutzt werden kann. Unerwünschte Druckspitzen, denen der Teig während der Portionierung sonst aufgrund der Druckbeaufschlagung durch den Förderkolben ausgesetzt sein könnte, werden vermieden. Die Ausführung der Antriebsquelle mit einem Servomotor ermöglicht einen Servoantrieb des Förderkolbens, was zu geringen Taktzeiten beim Portionieren und einem entsprechend hohen Durchsatz der Teigbearbeitungsanlage genutzt werden kann. Der Servomotor kann insbesondere ohne Einsatz eines Getriebes genutzt werden, sodass beispielsweise eine Hebelumlenkung des Förderkolbenantriebs direkt an einer Antriebswelle des Servomotors angelenkt sein kann. Alternativ ist es möglich, zwischen den Servomotor und den Förderkolben ein Getriebe zu schalten.
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Zum Antrieb des Förderkolbens kann eine Antriebswelle des Servomotors ständig in ein und demselben Drehsinn rotieren. Alternativ ist es möglich, den Servomotor so anzusteuern, dass dessen Antriebswelle von einem Drehsinn, zum Beispiel im Uhrzeigersinn, zum anderen Drehsinn, zum Beispiel entgegen dem Uhrzeigersinn, hin- und herwechselt. Es ist auch möglich, die Förderkolben-Antriebseinrichtungen mit zwei Betriebsmodi auszustatten, wobei in einem ersten Betriebsmodus die Servomotor-Antriebswelle sich ausschließlich in ein und demselben Drehsinn dreht und in einem anderem Betriebsmodus die Servomotor-Antriebswelle ihren Drehsinn hin- und herwechselt.
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Ein hydraulisches Federglied nach Anspruch 2 ist zum Einsatz in der Teigbearbeitungsanlage angepasst. Unterhalb des Hydraulik-Kolbendruck-Grenzwerts hat das hydraulische Federglied dann keine Federwirkung.
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Die Wahl des Hydraulik-Kolbendruck-Grenzwerts nach Anspruch 3 führt dazu, dass bis zum gewünschten Teig-Portionierdruck das hydraulische Federglied unwirksam bleibt. Dies kann zu einem schnellen Erreichen des Teig-Portionierdrucks genutzt werden. Alternativ kann das hydraulische Federglied schon unterhalb des gewünschten Teig-Portionierdrucks, beispielsweise bei Erreichen von 70%, von 80% oder von 90% des Teig-Portionierdrucks, aktiv werden und über eine Federwirkung den über den Servomotor ausgeübten Druck verringern, sodass der gewünschte Teig-Portionierdruck schonend erreicht wird.
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Ein Servomotor nach Anspruch 4 führt zu einer zusätzlichen Begrenzung des Portionierdrucks und damit zu einer doppelten Sicherheit der Teigbearbeitungsanlage zur schonenden Bearbeitung des Teigs. Das Erreichen des Servo-Kolbendruck-Grenzwerts kann über einen internen Sensor des Servomotors überwacht werden. Der Servo-Kolbendruck-Grenzwert kann über eine Steuereinrichtung einstellbar vorgegeben werden.
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Druck-Grenzwert-Verhältnisse nach Anspruch 5 führen dazu, dass im Routinebetrieb das hydraulische Federglied wirkt und somit die vom Servomotor initiierte Bewegung des Förderkolbens überlagert. Ein Einfluss des Servomotors direkt auf den Teig-Portionierdruck erfolgt erst bei Erreichen des höheren Servo-Kolbendruck-Grenzwerts, wodurch im Bereich von Druckspitzen eine zusätzliche Sicherheit erreicht wird.
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Die Druckwerte können insbesondere angepasst an die jeweilige Teigart beziehungsweise Teigkonsistenz vorgegeben werden. Derartige Druckwerte können auch von anderen Umgebungsparametern wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit vorgegeben werden, die insbesondere über zusätzliche Sensoren gemessen werden können.
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Ein deaktivierbares hydraulisches Federglied nach Anspruch 6 erweitert die Einsatzmöglichkeiten der Teigbearbeitungsanlage. Diese Deaktivierung kann insbesondere in Zusammenhang mit einem Betriebsmodus genutzt werden, bei dem eine Servomotor-Antriebswelle ihren Drehsinn hin- und herwechselt und auf diese Weise den Förderkolben hin und her, also einerseits auf die Portionierkammer zu und andererseits von der Portionierkammer weg bewegt.
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Bei deaktiviertem hydraulischen Federglied liegt eine starre Verbindung zwischen dem Servomotor und dem Förderkolben ohne zusätzliches Federglied vor.
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Eine mehrreihige Ausführung der Teigbearbeitungsanlage nach Anspruch 7 schafft die Möglichkeit eines entsprechend erhöhten Durchsatzes.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
- 1 eine Seitenansicht einer Teigbearbeitungsanlage einschließlich einer Teig-Portioniervorrichtung; in einer Förderkolben-Antriebsstellung „Ansaugstellung/Federglied ausgefedert“;
- 2 eine Ansicht gemäß Blickrichtung II in 1;
- 3 einen Schnitt gemäß Linie III - III in 2;
- 4 in einer zu 1 ähnlichen Darstellung die Teigbearbeitungsanlage in der Förderkolben-Antriebsstellung „Portionierstellung/Federglied eingefedert“; und
- 5 in einer zu 3 ähnlichen Schnittdarstellung die Teigbearbeitungsanlage in der Position nach 4.
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Eine Teigbearbeitungsanlage 1 dient zum Portionieren und zum Wirken von Teig, zum Beispiel bei der Brötchenherstellung. Hierzu ist Teig in einen Zuführtrichter 2 (vgl. z.B. 3) einfüllbar. Eine bodenseitige Ausgangsöffnung 3 des Zuführtrichters 2 steht mit einem Förderraum 4 in Verbindung, in dem ein Förderkolben 5 läuft. Zusammen mit dem Zuführtrichter 2 stellt der Förderkolben 5 eine Teig-Zuführeinreichtung der Teigbearbeitungsanlage 1 dar. Eine Bewegungsebene 5a des Förderkolbens ist gegenüber einer Horizontalen unter einem Winkel α von etwa 20° geneigt.
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Die Teigbearbeitungsanlage 1 ist insgesamt mehrreihig ausgeführt und hat eine entsprechende Mehrzahl von parallel angeordneten Förderräumen und Förderkolben 5. Die Teigbearbeitungsanlage kann vierreihig, sechsreihig, achtreihig oder kann auch eine andere Anzahl von parallel zur Teigportionierung nutzbaren Reihen im Bereich zwischen 2 und 12 haben.
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Die Förderbewegung des Förderkolbens 5 wird mit einer Förderkolben-Antriebseinrichtung mit einem Kurbeltrieb 6 angetrieben. Hierzu ist an einem dem Förderraum 4 abgewandten Ende des Förderkolbens 5 ein erster Hebelarm 7 angelenkt, der an seinem anderen Ende drehfest mit einer Schwenkwelle 8 verbunden ist. Die Schwenkwelle 8 ist zu beiden Seiten eines Gehäuses der Teigbearbeitungsanlage 1 gelagert (vgl. 2). Ebenfalls drehfest mit der Schwenkwelle 8 verbunden ist ein zweiter Hebelarm 9 (vgl. 1), der an seinem anderen Ende an einem ersten Pleuelstangenabschnitt 10 einer Pleuelstange 11 angelenkt ist.
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Über ein hydraulisches Federglied 12 ist der erste Pleuelstangenabschnitt 10 an einem zweiten Pleuelstangenabschnitt 14 angelenkt.
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Das hydraulische Federglied 12 ist derart ausgeführt, dass es ab einem Hydraulik-Kolbendruck-Grenzwert zur Begrenzung eines Portionierdrucks des Förderkolbens 5 aktiv ist. 1 zeigt eine ausgefederte Stellung des hydraulischen Federglieds 12. In einer eingefederten Stellung nach 4 ist die Pleuelstange 11 zwischen den beiden Pleuelstangenabschnitten 10 und 14 um einen maximalen Federweg des hydraulischen Federglieds 12 verkürzt.
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Zum hydraulischen Federglied 12 gehört ein Überströmkanal 12a. Gesteuert wird das hydraulische Federglied 12 über einen Steuerblock 12b.
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Das hydraulische Federglied 12 steht in nicht dargestellter Weise mit einer Steuereinrichtung 15 der Teigbearbeitungsanlage 1 in Signalverbindung. Über die Steuereinrichtung 15 kann der Hydraulik-Kolbendruck-Grenzwert des hydraulischen Federglieds 12 eingestellt und vorgegeben werden.
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Über die Steuereinrichtung 15 kann zudem das hydraulische Federglied 12 deaktiviert werden. In diesem Fall liegt eine starre Verbindung zwischen den Pleuelstangenabschnitten 10 und 14 vor.
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Das vom hydraulischen Federglied 12 abgewandte Ende des zweiten Pleuelstangenabschnitts 14 ist über einen Exzenter 16 mit einer Antriebswelle einer Servomotor-Einheit 17 angelenkt.
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Die Servomotor-Einheit 17 stellt eine Antriebsquelle der Förderkolben-Antriebseinrichtung dar. Das hydraulische Federglied 12 ist im Kraftübertragungsweg zwischen der Servomotor-Einheit 17 und dem Förderkolben 5 angeordnet.
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Die Servomotor-Einheit 17 beinhaltet einen Servomotor 18 und ein Umlenkgetriebe 19.
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Die Hin- und Herbewegung des Förderkolbens 5 kann über den Kurbeltrieb 6 einerseits durch eine Rotation einer Antriebswelle des Servomotors ständig in ein und denselben Drehsinn erzeugt werden. Alternativ kann der Servomotor 18 so angesteuert werden, dass der Drehsinn der Servomotor-Antriebswelle hin- und herwechselt und auf diese Weise die Hin- und Herbewegung des Förderkolbens erzeugt wird.
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Der Hydraulik-Kolbendruck-Grenzwert des hydraulischen Federglieds 12 ist so hoch, dass über die Servomotor-Einheit 17 mit dem Servomotor eine Hubbewegung des Förderkolbens 5 bis zu einem gewünschten Teig-Portionierdruck ist.
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Der Servomotor der Servomotor-Einheit 17 ist derart ausgeführt, dass seine Antriebswirkung ab einem Servo-Kolbendruck-Grenzwert zur Begrenzung eines Portionierdrucks des Förderkolbens 5 verringert ist. Der Servo-Kolbendruck-Grenzwert ist höher als der Hydraulik-Kolbendruck-Grenzwert. In diesem Sinne überlagert das hydraulische Federglied 12 die durch die Servomotor-Einheit 17 initiierte Servobewegung des Förderkolbens 5. Erst ab dem höheren Servo-Kolbendruck-Grenzwert erfolgt eine Begrenzung des Teig-Portionierdrucks durch Steuereingriff auf die Servomotor-Einheit 17. Der Servomotor der Servomotor-Einheit 17 ist über einen Servoregler durch Vorgabe des Servo-Kolbendruck-Grenzwerts in seiner Antriebsbewegung geregelt. Dieser Servo-Kolbendruck-Grenzwert kann über die Steuereinrichtung 15 eingestellt und vorgegeben werden.
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Bei der Teigportionierung wird der Teig zunächst vom Zuführtrichter 2 in den Förderraum 4 angesaugt. Hierfür liegt der Förderkolben 5 in der Ansaugstellung nach 3 vor. Das hydraulische Federglied 12 ist vollständig ausgefedert (vgl. 1).
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Im Förderraum 4 wird der Teig dann durch den in der 3 nach links bewegten Förderkolben 5 gegen Portionierkammern 24a gedrückt, deren Mantelwände von Portionierzylindern 24 gebildet werden. Diese Situation ist in der 5 gezeigt. Dort ist der Förderkolben 5 in Portionierstellung dargestellt. Die zugehörige, eingefederte Stellung des hydraulischen Federglieds 12 zeigt die 4. Die Portionierkammern setzen in den 1 bis 3 den Förderraum 4 nach links fort. Auf der vom Förderkolben 5 abgewandten Seite werden die Portionierkammern durch eine entsprechende Anzahl von Portionierkolben 25 begrenzt.
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Der Zuführkolben 5, der Portionierzylinder 24 und der Portionierkolben 25 sind jeweils Bestandteile einer Teig-Portioniervorrichtung, zu der auch die Förderkolben-Antriebseinrichtung, also die Antriebsverbindung zwischen der Servomotor-Einheit 17 und dem Förderkolben 5, gehört.
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Zur Beschreibung der Teigbearbeitungsanlage reicht es aus, wenn nachfolgend eine einzelne derartige Portioniereinheit beschrieben wird, da die anderen Portioniereinheiten ebenso aufgebaut sind. Der Portionierkolben 25 ist an seinem vom Förderraum 4 abgewandten Ende an einer Portionier-Kurbelwelle 26 angeordnet, die in den 1 bis 5 in nicht dargestellter Weise angetrieben ist. Über den Schwenkwinkel der Portionier-Kurbelwelle ist ein Portionierhub der Portionierkolben 25 einstellbar, wodurch ein gewünschtes Volumen portionierter Teigstücke erreicht werden kann.
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Zur Abgabe der jeweiligen Teigportion aus der Portionierkammer hin zu einer nachgeordneten Teigbearbeitungseinheit, beispielsweise einer in der Zeichnung nicht dargestellten Wirkeinrichtung, sind die Portionierzylinder
24 um eine Schwenkwelle
26 schwenkbar. Der jeweilige Portionierzylinder
24 stellt also gleichzeitig eine Übergabeeinrichtung für die Teigportionen aus der jeweiligen Portionierkammer dar. In diesem Zusammenhang wird verwiesen auf die Beschreibung des Zusammenspiels der Teigportionierung zwischen einem Färbkolben, einem Portionierkolben und einem Portionierzylinder, die der Fachmann beispielsweise der
EP 0 643 914 A1 entnimmt.
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Zum Abführen gewirkter Teigportionen dient ein Förderband 27, welches in der 2 schematisch angedeutet ist und welches über einen Förderbandantrieb 28 angetrieben ist.
