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I. Anwendungsgebiet
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Die Erfindung betrifft das Aufschneiden von Produkt-Strängen eines nur geringfügig kompressiblen Produktes wie Wurst oder Käse in Scheiben mittels einer Aufschneide-Maschine, meist einem sogenannten Slicer, bei dem das vordere Ende jedes Stranges sich über die Öffnung in einer plattenförmigen sogenannten Schneidbrille etwas hinaus erstreckt und dieser Überstand von einem rotierenden Messer abgetrennt wird.
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II. Technischer Hintergrund
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Da diese Produkt-Stränge mit einem über ihre Länge gut formhaltigen und maßhaltigen, also im Wesentlichen konstanten, Querschnitt hergestellt werden können, werden sie Produkt-Kaliber genannt.
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Dabei werden meist mehrere parallel nebeneinander angeordnete Produkt-Kaliber gleichzeitig aufgeschnitten, indem vom gleichen Messer, welches sich in Querrichtung zur Längsrichtung der Produkt-Kaliber bewegt, in einem Durchgang jeweils eine Scheibe abgeschnitten wird.
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Die Produkt-Kaliber werden von einem Zuförderer einer Zufuhreinheit vorwärts geschoben in Richtung des Messers der Schneideinheit, meist auf einem schräg nach unten gerichteten Zuförderer, und jeweils durch die Produkt-Öffnungen einer der Schneidbrille geführt, an deren vorderen Ende das darüber hinaus vorstehende Teil des Produkt-Kalibers von dem Messer unmittelbar vor der Schneidbrille als Scheibe abgetrennt wird.
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Da die großen und schweren Messer sehr schnell rotieren, laufen sie während des Aufschneide-Betriebes in aller Regel mit einer konstanten Drehzahl, und zur Veränderung der Scheiben-Dicke und damit des Scheiben-Gewichts wird lediglich die Zufuhr-Geschwindigkeit der Kaliber zur Schneideinheit verändert.
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Die Scheiben fallen in aller Regel auf eine Abförder-Einheit mit einem oder meist mehreren hintereinander angeordneten, ansteuerbaren Abförder-Bändern, wovon das jeweils erste als Portionier-Band bezeichnet wird, da auf diesem mehrere Scheiben - gestapelt oder geschindelt - zu einer Portion zusammengestellt werden.
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Stromabwärts der Schneideinheit, meist integriert in die Abförder-Einheit, etwa eines der stromabwärts des Portionier-Bandes liegenden Abförder-Bänder, ist pro Spur eine Waage vorhanden, um das Gewicht der hergestellten Portionen zu ermitteln, sowie stromabwärts der Waage eine Schleuse zum Ausschleusen von Ausschuss-Portionen.
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Häufig sollen Portionen dabei in einem bestimmten Gewichts-Bereich liegen entsprechend einem vorgegebenen und auf der Packung angegebenen Nenn-Gewicht. Die entsprechende Packung wird dann Fest-Verpackung genannt, und in den meisten Ländern regelt eine entsprechende Verordnung die dabei einzuhaltenden Gewichts-Grenzen.
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Eine erste Bedingung besteht häufig darin, dass der Durchschnitt des Ist-Gewichts aller produzierten Portionen oder aus einer Charge von Kalibern hergestellten Portionen mit gleichem angegebenen Nenn-Gewicht über diesem Nenn-Gewicht liegen muss.
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Ist dies nicht der Fall, ist die gesamte Produktion Ausschuss und nicht als Fest-Verpackung verkäuflich.
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Eine zweite Bedingung besteht häufig darin, dass das Ist-Gewicht jeder einzelnen Portion oberhalb einer Toleranz-Untergrenze liegen muss, die beispielsweise bei einem Nenn-Gewicht zwischen 500 g und 1000 g um 15 g unter dem Nenngewicht liegt.
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Häufig enthält diese zweite Bedingung auch eine analoge Toleranz-Obergrenze.
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Ist diese zweite Bedingung verletzt, ist die entsprechende Portion Ausschuss.
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Solche extern vorgegebenen Toleranz-Untergrenzen und ggfs. Toleranz-Obergrenzen können auch gestaffelt vorgegeben sein mit einer ersten, eng gesetzten Toleranz-Untergrenze und Toleranz-Obergrenze (TU1, TO1) sowie einer zweiten, weiter gewählten, Toleranz-Untergrenze und Toleranz-Obergrenze (TU2, TO2).
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Weitere interne Bedingungen kann sich der Hersteller der Portionen selbst auferlegen, um entweder den sogenannten Giveaway, also das (nicht bezahlte) Übergewicht der Portionen gering zu halten und/oder möglichst wenig Ausschuss-Portionen zu produzieren und insbesondere den Ausschuss einer ganzen Charge zu vermeiden, insbesondere durch Verletzen der ersten Bedingung.
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Üblich sind hierbei eine untere und eine obere Regelgrenze (RO, RU), die meistens noch weiter von Ziel-Gewicht - welches meist das Nenn-Gewicht ist - entfernt liegen als die extern vorgegebene Toleranz-Untergrenzen und Toleranz-Obergrenzen, wobei dann meist nur innerhalb der Regelgrenzen liegende, ermittelte Portions-Gewichte für die weitere Regelung der Gewichte der Portionen durch Verändern der Scheibendicke verwendet werden.
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Diese Regelung wird häufig dadurch erschwert, dass bei mehreren parallel aufzuschneidenden Produkt-Kalibern die Scheibendicke nur für alle diese Produkt-Kaliber gemeinsam verstellt werden kann.
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III. Darstellung der Erfindung
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a) Technische Aufgabe
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Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, eine Aufschneide-Maschine, insbesondere einen Slicer, mit einer entsprechenden Steuerung bereitzustellen, welcher der eingangs genannten Problematik zu begegnen vermag, sowie ein entsprechendes Verfahren zum Steuern der Aufschneide-Maschine.
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b) Lösung der Aufgabe
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 5 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Zunächst soll klargestellt werden, dass in den nachfolgenden Erläuterungen die Dicke der Scheiben synonym verwendet wird zu dem Gewicht der Scheiben, da von einem konstanten, spezifischen Gewicht innerhalb der Produkt-Kaliber sowohl zwischen verschiedenen Produkt-Kalibern der gleichen Charge, insbesondere der gleichzeitig aufzuschneidenden, nebeneinanderliegenden Kaliber, als auch entlang der Länge der Kaliber ausgegangen wird. Somit besteht eine feste Korrelation zwischen der Scheibendicke und dem Scheibengewicht, da auch der Querschnitt der Kaliber sowohl über deren Länge als auch verglichen zwischen zwei Kalibern der gleichen Charge, insbesondere der gleichzeitig aufzuschneidenden, in der Aufschneide-Maschine nebeneinanderliegenden, Kaliber ausgegangen wird.
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Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Benutzer auswählt zwischen einer ersten Regelvariante, die zukünftige Gewichte der Portionen auf Basis des Durchschnittsgewichts der parallel erzeugten Portionen regelt und einer zweiten Regelvariante, die das zukünftige Gewicht der Portionen auf Basis eines geringsten Gewichts der parallel erzeugten Portionen regelt.
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Die Portionen müssen zu diesem Zweck natürlich verwogen werden, sodass deren Gewicht bekannt ist, welches mit der aktuell gewählten Dicken-Einstellung für die Scheiben korreliert.
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Hierfür sind die beiden Regelvarianten - von denen es jeweils mehrere Untervarianten in Form von konkreten Regel- Algorithmen geben kann - in der Steuerung der Aufschneide-Maschine hinterlegt, sodass der Bediener die gewünschte Regelvariante über die Eingabe-Einheit auswählt.
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Welche Untervariante in Form eines konkreten Regel-Algorithmus dann für die Regelung verwendet wird, entscheidet die Steuerung selbst, abhängig von vorgegebenen oder von der Steuerung beim Aufschneiden ermittelten Parametern.
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Unter parallel erzeugten Portionen werden diejenigen Portionen verstanden, die mittels der gleichen Schnitte durch die Schneideinheit aus den parallel zueinander angeordneten, gleichzeitig aufzuschneidenden Produkt-Kalibern hergestellt werden.
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Dabei erfolgt die durch die Regelung vorgegebene Veränderung der zukünftigen Dickeneinstellung der Scheiben aufgrund der aktuell ermittelten Portionsgewichte bei der nächsten erreichbaren Portion, also derjenigen nächsten Portion, bei der - zumindest für den Rest der Portion - die Dickeneinstellung für die Scheiben noch verändert werden kann.
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Aufgrund der Geschwindigkeit des Aufschneide-Vorganges, insbesondere der hohen Drehzahl des großen und schweren rotierenden Messers, kann die Scheibendicke meist nur durch Verändern der Zufuhrgeschwindigkeit der Kaliber zur Schneid-Einheit beeinflusst werden, wobei die Kaliber während des Aufschneide-Vorganges in aller Regel nicht angehalten werden, sondern kontinuierlich der Schneideinheit zugeführt werden.
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Das Verändern der Zufuhrgeschwindigkeit erfolgt vorzugsweise in den Zeiträumen, in denen das Messer nicht im Eingriff mit dem Kaliber ist.
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Wegen der Geschwindigkeit des Aufschneide-Vorganges können daher meist erst die drittnächsten Portionen nach den zuletzt verwogenen, parallel erzeugten Portionen in der Scheibendicke beeinflusst werden.
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Vorliegend wird von einer immer gleichen Anzahl an Scheiben pro Portion ausgegangen, sodass das Portions-Gewicht lediglich durch Verändern der Scheibendicke beeinflusst werden kann, aber nicht durch Verändern der Anzahl pro Scheiben einer Portion.
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Ferner wird davon ausgegangen, dass es mindestens eine engere, also näher am Zielgewicht liegende, Toleranz-Untergrenze TU1 gibt sowie eine weitere, also vom Zielgewicht weiter entfernte, Toleranz-Untergrenze TU2. Meist ist der entsprechenden engen oder weiten Toleranz-Untergrenze analog eine enge und weite Toleranz-Obergrenze zugeordnet, bei der also ebenfalls die enge erste Toleranz-Obergrenze TO1 näher am Zielgewicht liegt als die zweite, weite Toleranz-Obergrenze TO2.
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Ferner soll klargestellt werden, dass das hier als Ziel-Gewicht in der Steuerung vorgegebene Gewicht nicht unbedingt das Nenn-Gewicht, welches auf der Fest-verpackung angegeben wird, sein muss, sondern sich der Hersteller der Portionen ein davon differierendes Ziel-Ggewicht setzen kann, welches beispielweise aus Sicherheitsgründen - gegen das Verletzen der eingangs genannten ersten Bedingung - geringfügig über dem Nenn-Gewicht liegt.
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Die Regel-Grenzen RU und RO, die sich der Hersteller der Portionen meist zusätzlich selbst setzt als Begrenzung des Gewichts-Bereiches, der für die Regelung der Portions-Gewichte berücksichtigt wird, liegt dann außerhalb der extern vorgegebenen Toleranz-Obergrenzen und Toleranz-Untergrenzen.
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Bei der ersten Reaelvariante wird die Regelung der Scheibendicke primär auf Basis des Durchschnittsgewichts der parallel erzeugten und zuletzt verwogenen Portionen durchgeführt. Welche konkreten Untervarianten in Form von Regel-Algorithmen dabei der Steuerung zur Verfügung stehen, wird anhand der Figuren erläutert.
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Diese Regelvariante wird vom Benutzer meist dann gewählt werden, wenn die erzielten Portionsgewichte auch ohne die zusätzliche Regelung bereits eng beisammen liegen, insbesondere selten außerhalb der Ausschussgrenzen, vorliegend meist die weiten Toleranzgrenzen TU2 und TO2, liegen.
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Der Zweck der Regelung nach dem Mittelwert des Gewichts aller parallel erzeugten Portionen liegt darin, zu erreichen, dass alle Portionen mindestens das Zielgewicht haben, aber dennoch die Gut-Produktion - also der Anteil der Portionen, der zwischen TU1 und TO1 liegt-stabil bleibt und das Giveaway möglichst wenig ansteigt.
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Das Gewicht von Ausreißern, insbesondere Ausschuss-Portionen, fällt bei dieser Regelungsvariante wenig ins Gewicht, aber die Gewichte der Portionen auf den anderen Spuren werden schnell Richtung Zielgewicht verändert.
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Bei der zweiten Reaelvariante erfolgt die Regelung der zukünftigen Scheibendicke auf Basis des geringsten Gewichts der parallel erzeugten Portionen, wobei die konkret hierfür vorhandenen Untervarianten, also Regel-Algorithmen, wiederum anhand der Figuren erläutert werden.
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Diese zweite Regelvariante wird der Benutzer wählen, wenn sein hauptsächliches Ziel darin besteht, keine Ausschussportionen, also insbesondere untergewichtige Ausschussportionen, zu generieren. Denn je nach Vorgaben - egal ob dies gesetzliche Vorgaben oder vom Kunden des Herstellers der Portionen gegebene Vorgaben sind - können auch zu stark übergewichtige Portionen als Ausschuss betrachtet werden.
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Bei dieser Regelvariante wird primär die leichteste Portion der parallel erzeugten Portionen betrachtet und die nachfolgenden Portionen derjenigen Spur, die die leichteste Portion erzeugt hat, hinsichtlich ihres Gewichts schneller in Richtung Zielgewicht, insbesondere in den Toleranz-Bereich, gebracht als bei der ersten Regelvariante.
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Dadurch wird die Gut-Produktion gesteigert, allerdings auch das Giveaway, da hierbei die ohnehin über dem Zielgewicht liegenden Portionen nicht im Regelverfahren betrachtet werden und daher noch schwerer werden können.
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Abhängig z.B. davon, ob auch stark übergewichtige Portionen Ausschuss sind oder nicht, kann bei jeder Regelvariante die Geschwindigkeit, mit der Richtung Zielgewicht geregelt wird, für eine Regelung des Scheibengewichts nach oben anders gewählt werden als für eine Regelung nach unten.
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Konkrete Untervarianten der Regelvariante in Form von konkreten Regel-Algorithmen werden nachfolgend anhand der Figuren beschrieben.
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c) Ausführungsbeispiele
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Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:
- 1a, b: eine Aufschneide-Maschine in Form eines Slicers gemäß dem Stand der Technik in unterschiedlichen perspektivischen Ansichten, mit in die Aufschneide-Stellung hochgeklapptem Zufuhrband,
- 2a: eine gegenüber den 1a, b durch Weglassen von Details und Verkleidungsteilen vereinfachte Seitenansicht der Aufschneide-Maschine, beladen mit einem Produkt-Kaliber,
- 2b: eine Seitenansicht gemäß 2a, aber mit in die Beladestellung herabgeklapptem Zufuhrband und bis auf einen Kaliber-Rest aufgeschnittenen Produkt-Kalibern,
- 3a - c: Situationen, bei denen eine erste Regelvariante angewandt werden kann,
- 4 a - c: Situationen, bei denen eine zweite Regelvariante angewandt werden kann,
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Die 1a, 1b zeigen unterschiedliche perspektivische Ansichten eines mehrspurigen Slicers 1 zum gleichzeitigen Aufschneiden von mehreren Produkt-Kalibern K auf jeweils einer Spur SP1 bis SP4 nebeneinander und Ablegen in geschindelten Portionen P aus je mehreren Scheiben S mit einer generellen Durchlaufrichtung 10* durch den Slicer 1 von rechts nach links.
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2a zeigt -mit eingelegtem Kaliber K - eine Seitenansicht dieses Slicers 1 unter Weglassen für die Erfindung nicht relevanter Abdeckungen und anderer Teile, die ebenso wie alle anderen Einheiten am Grundgestell 2 befestigt sind, sodass die funktionalen Teile, vor allem die Förderbänder, besser zu erkennen sind. Die Längsrichtung 10 ist die Zufuhrrichtung der Kaliber K zur Schneideinheit 7 und damit auch die Längsrichtung der im Slicer 1 liegenden Kaliber K.
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Dabei ist zu erkennen, dass der Grundaufbau eines Slicers 1 nach dem Stand der Technik darin besteht, dass einer Schneideinheit 7 mit um eine Messerachse 3' rotierenden Messer 3, etwa einem Sichelmesser 3, mehrere, in diesem Fall vier, quer zur Zufuhrrichtung 10 nebeneinander auf einem Zuförderer 4 liegende Produkt-Kaliber K mit Abstandshaltern 15 des Zuförderers 4 dazwischen von dieser Zufuhreinheit 20 zugeführt werden, von deren vorderen Enden das rotierende Messer 3 mit seiner Schneidkante 3a jeweils in einem Arbeitsgang, also fast gleichzeitig, eine Scheibe S abtrennt.
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Für das Aufschneiden der Produkt-Kaliber K befindet sich der Zuförderer 4 in der in den 1a - 2a dargestellten, in der Seitenansicht schrägen Aufschneide-Stellung mit tiefliegendem schneidseitigem, vorderen Ende und hochliegendem, hinteren Ende, aus der er um eine in seiner Breitenrichtung, der ersten Querrichtung 11, verlaufende Schwenkachse 20', die sich in der Nähe der Schneideinheit 7 befindet, herabgeklappt werden kann in eine etwa horizontale Belade-Stellung, wie sie in 2b dargestellt ist.
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Das hintere Ende jedes in der Zufuhreinheit 20 liegenden Kalibers K ist gemäß 2a jeweils von einem Greifer 14a - d formschlüssig mit Hilfe von Greiferklauen 16 gehalten. Diese hinsichtlich der Stellung der Greiferklauen 16 aktivierbaren und deaktivierbaren Greifer 14a - 14d sind an einem gemeinsamen Greifer-Schlitten 13 befestigt, welcher entlang einer Greifer-Führung 18 in Zufuhrrichtung 10 nachgeführt werden kann.
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Dabei ist sowohl der Vorschub des Greifer-Schlitten 13 als auch des Zuförderers 4 gesteuert antreibbar, wobei jedoch die konkrete Zufuhrgeschwindigkeit der Kaliber K primär durch eine ebenfalls gesteuert angetriebene, sogenannte obere und untere Produkt-Führung 8, 9 bewirkt wird, die an der Oberseite und Unterseite der aufzuschneidenden Kaliber K in deren vorderen Endbereichen nahe der Schneideinheit 7 angreifen, und deren Fördergeschäft mit der Vorschubgeschwindigkeit des Greifer-Schlittens 13 und damit der Greifer 14a - 14d sowie des Zuförderers 4 im Wesentlichen übereinstimmen muss.
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Die vorderen Enden der Kaliber K werden jeweils durch eine sogenannte Brillen-öffnung 6a - d einer plattenförmigen Schneidbrille 5 geführt, wobei unmittelbar vor der vorderen, schräg nach unten weisenden Stirnfläche der Schneidbrille 5 die Schneidebene 3" verläuft, in der das Messer 3 mit seiner Schneidkante 3a rotiert und damit den Überstand der Kaliber K aus der Schneidbrille 5 als Scheibe S abtrennt. Die Schneidebene 3" verläuft lotrecht zum Obertrum des Zuförderers 4 und/oder wird von den beiden Querrichtungen 11, 12 zur Zufuhrrichtung 10 aufgespannt.
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Dabei dient der Innenumfang der Brillenöffnungen 6a - d der Schneidkante 3a des Messers 3 als Gegenschneide.
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Da beide Produktführungen 8, 9 gesteuert antreibbar sind, insbesondere unabhängig voneinander und/oder eventuell für jede Spur SP1 bis SP4 separat, bestimmen diese die - kontinuierliche oder getaktete - Vorschubgeschwindigkeit der Kaliber K durch die Schneidbrille 5.
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Die obere Produktführung 8 ist in der zweiten Querrichtung 12 - die lotrecht zur Fläche des Obertrums des Zuförderers 4 verläuft - verlagerbar zur Anpassung an die Höhe H des Kalibers K in dieser Richtung. Ferner kann mindestens eine der Produktführungen 8, 9 um eine ihrer Umlenkrollen verschwenkbar ausgebildet sein, um die Richtung des am Kaliber K anliegenden Trumes ihres Führungsbandes begrenzt verändern zu können.
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Die bei Abtrennung schräg im Raum stehenden Scheiben S fallen auf eine unterhalb der Schneidbrille 5 beginnende und in Durchlaufrichtung 10* verlaufende Abförder-Einheit 17, die in diesem Fall aus in Durchlaufrichtung 10* mehreren mit ihren Obertrumen etwa fluchtend hintereinander angeordneten Abförderern 17a, b, c besteht, von denen der in Durchlaufrichtung 10 erste Abförderer 17a als Portionier-Band 17a ausgebildet ist.
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Die Scheiben S können einzeln und in Durchlaufrichtung 10* beabstandet zueinander auf der Abförder-Einheit 17 auftreffen und durch entsprechende Steuerung des Portionier-Bandes 17a der Abförder-Einheit 17 - dessen Bewegung wie fast alle beweglichen Teile von der Steuerung 1 * gesteuert wird - z.B. geschindelte oder gestapelte Portionen P bilden, durch z.B. schrittweise Vorwärtsbewegung des Portionier-Bandes 17a.
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Einer der Abförderer 17a, b, c, meist einer stromabwärts des Portionier-Bandes 17a, ist - für jede Spur separat - als Wiegeeinheit ausgebildet und umfasst eine Waage 22, die Daten-technisch mit der Steuerung 1 * verbunden ist, zum Wiegen der aufliegenden Portion P.
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Unterhalb der Zuförder-Einheit 20 befindet sich meist ein etwa horizontal verlaufender Resteförderer 21, welcher mit seinem vorderen Ende unterhalb der Schneidbrille 5 und unmittelbar unter oder hinter der Abförder-Einheit 17 beginnt und mit seinem Obertrum dort darauf - mittels des Antriebes eines der Abförderer 17 entgegen der Durchlaufrichtung 10 - fallende Reste nach hinten abtransportiert.
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Anhand der 3a bis 4c werden nachfolgend Beispiele für konkrete Regelungs-Untervarianten in Form von konkreten Regel-Algorithmen beschrieben, die jeweils das Gewicht der - in diesem Beispiel-Fall jeweils vier - parallel erzeugten Portionen und deren Gewichte relativ zum bisherigen Zielgewicht sowie existierenden Toleranzgrenzen grafisch darstellen.
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Grundsätzlich erfolgt die Regelung bei allen Regelvarianten so, dass aus dem bisherigen Zielgewicht, also der bisherigen Dicken-Einstellung für die Scheiben - insbesondere die Zufuhrgeschwindigkeit für die Kaliber während des Aufschneidens - ein neues Zielgewicht, also eine neue Dicken-Einstellung für die abzutrennenden Scheiben, errechnet wird, indem zum bisherigen Zielgewicht ein Regel-Anteil hinzuaddiert wird - ggfs. mit negativem Vorzeichen hinzuaddiert wird - also die bisherige Dicken-Einstellung hinsichtlich der Scheibendicke vergrößert oder verkleinert wird.
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Dieser Regel-Anteil entspricht einer zuvor ermittelten Abweichung vom Zielgewicht, welche bei den zuletzt verwogenen Portionen festgestellt wurde, wobei diese festgestellte Abweichung durch einen Regelfaktor, der vorgegeben ist oder vorgegeben werden kann, erhöht oder erniedrigt werden kann, insbesondere durch Multiplizieren mit einem solchen Regelfaktor.
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Zusätzlich trägt der Regel-Anteil für das Addieren zum bisherigen Zielgewicht das jeweils andere mathematische Vorzeichen, also + oder - bzw. umgekehrt, als die Abweichung.
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Unterschiedlich bei den einzelnen Regelvarianten und deren Untervarianten ist lediglich die Bestimmung der Abweichung.
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Die 3a bis 3c zeigen Untervarianten der übergeordneten ersten Regelvariante, bei der primär auf Basis des Durchschnittsgewichts der parallel erzeugten Portionen geregelt wird.
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Dabei ist bei allen 3a bis 3c
- altGziel = 150 g
- RO = 170 g
- TO2 = 163,5 g
- T01 = 156,75 g
- TU1 = 143,25 g
- TU2 = 136,5 g
- RU = 130 g
- rF = 50% = 0,5
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Wenn bei dieser gewählten Regelvariante 1 die Gewichte der parallel erzeugten Portionen innerhalb der Ausschuss-bedingenden, meist zweiten, weiten Toleranzgrenzen TU1, TO1 liegen, wie in 3a dargestellt, so wird die Steuerung nach dem Mittelwert der Portionsgewichte regeln, indem die Abweichung, mit deren Hilfe das neue Zielgewicht für die zukünftigen Portionen ermittelt wird, als Abweichung des Durchschnittsgewichts vom bisherigen Zielgewicht altGziel ermittelt wird.
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Beispielhafte Berechnung:
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Mittelwert ØG = (151 g +149 g +150 g +148 g): 4 = 149,5 g
Abweichung ΔG = OG - altGziel = -0,5 g (Untergewicht)
Regelfaktor rF = 50 % = 0,5
neues Zielgewicht neuGziel = altGziel +Regel-Anteil rΔG =
altGziel + (Abweichung mit geändertem Vorzeichen multipliziert mit rF)
=150 g + (+0,5 g × 50 %) = 150,25 g
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Mit diesem Regel-Algorithmus wird mit der Zeit erreicht, dass - bei hinsichtlich spezifischem Gewicht und Querschnitt weitestgehend gleichbleibenden Kalibern - mit der Zeit alle Portionsgewichte über dem Zielgewicht liegen oder dieses zumindest erreichen.
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Die Spreizung zwischen der leichtesten und schwersten Portion wird - wie bei allen Untervarianten - dabei jedoch nicht verändert, da ja wegen des gemeinsamen Greifer-Antriebes bei der Produkt-Zufuhr die Dicken-Einstellungen für die Scheiben nur für alle Spuren gemeinsam und gleichwertig verändert werden kann und somit wird das Giveaway schlechter, jedoch zugunsten einer höheren Gut-Produktion.
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Die Steuerung wird diesen Algorithmus wählen, wenn sie erkennt, dass das Gewicht aller parallel erzeugten Portionen oberhalb der ersten, engen Toleranz-Untergrenze TU1 liegt, insbesondere die Gewichte alle innerhalb der ersten, engen Toleranzgrenzen TU1, TO1 liegen.
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Erkennt die Steuerung jedoch, dass gemäß 3b zwar alle Portionsgewichte innerhalb der zweiten, weiten Toleranzgrenzen TU2, TO2 liegt, insbesondere alle oberhalb der zweiten, weiten Toleranz-Untergrenze TU2, jedoch das Gewicht einer der parallel erzeugten Portionen unter der ersten, engen Toleranz-Untergrenze TU1, so wird die Steuerung die Abweichung bestimmen als Abweichung des Gewichts der leichtesten parallel erzeugten Portion vom bisherigen Zielgewicht.
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Beispielhafte Berechnung:
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Abweichung ΔG =
Gewicht leichteste Portion - altGziel = 140 g -150 g = -10 g (Untergewicht) Regelfaktor rF = 50 % = 0,5
neues Zielgewicht neuGziel = altGziel +Regel-Anteil rΔG =
altGziel + (Abweichung mit geänderten Vorzeichen multipliziert mit rF)
=150 g + (+10 g × 50 %) = 155 g
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Dadurch wird das Gewicht der zukünftigen Portionen auf der Spur, auf der die festgestellte leichtesten Portion produziert wurde, hinsichtlich des Gewichts schnell in Richtung Zielgewicht verändert und liegt sehr schnell innerhalb der engen ersten Toleranz-Untergrenzen TU1, TO1, allerdings das Giveaway größer.
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Würde man hier die Regelung nach Durchschnittsgewicht anwenden, würde das Zielgewicht ggfs. sogar erniedrigt statt erhöht werden, allerdings der prozentuale Anteil der innerhalb der engen Toleranzgrenzen liegenden Portionen nicht erhöht werden.
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Erkennt die Steuerung darüber hinaus gemäß 3c, dass das Gewicht einer Portion sogar außerhalb der selbst gewählten Regelgrenzen RO, RU liegt, so wird die Steuerung die Abweichung ermitteln als Abweichung des Durchschnittsgewichts nur der innerhalb der Regelgrenzen RO, RU liegenden Portionen vom bisherigen Zielgewicht altGziel.
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Beispielhafte Berechnung:
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Mittelwert ØG = Mittelwert OG nur der innerhalb RO und die RU liegenden Portionen = (155 g +153 g): 2 = 154 g
Abweichung ΔG = OG - altGziel = +4 g (Übergewicht)
Regelfaktor rF = 50 % = 0,5
neues Zielgewicht neuGziel = altGziel +Regel-Anteil rΔG =
altGziel + (Abweichung mit geändertem Vorzeichen multipliziert mit rF) =150 g + (-4g × 50%) = 148 g
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Dadurch wird das durch diese Portionen bewirkte Giveaway minimiert, aber die Ausschussrate nicht verbessert.
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Dem liegt der Gedanke zugrunde, dass die Berücksichtigung von Portionen, die sogar außerhalb der Regelgrenzen RO, RU liegen, das Regelungs-Ergebnis verfälschen würden. Als kleineres Übel wird eine Ausschuss produzierende Spur akzeptiert.
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Die 4a - c zeigen Situationen, wie sie bei der Auswahl der zweiten Regelvariante durch den Benutzer, bei der grundsätzlich nach dem geringsten Gewicht einer der parallel produzierten Portionen geregelt wurde, auftreten können.
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Stellt die Steuerung gemäß 4a bei dieser Auswahl fest, dass das Gewicht aller parallel erzeugten Portionen oberhalb der zweiten, weiten Toleranz-Untergrenze TU2 liegt, insbesondere innerhalb der zweiten, weiten Toleranzgrenzen TU2, TO2 liegt, so legt der Algorithmus als Abweichung die Abweichung des Gewichts der leichtesten der parallel erzeugten Portionen vom bisherigen Zielgewicht altGziel fest.
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Beispielhafte Berechnung:
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Abweichung ΔG =
Gewicht leichteste Portion - altGziel = 145 g -150 g = -5 g (Untergewicht) Regelfaktor rF = 50 % = 0,5
neues Zielgewicht neuGziel = altGziel +Regel-Anteil rΔG =
altGziel + (Abweichung mit geänderten Vorzeichen multipliziert mit rF) = 150 g + (+5 g × 50 %) = 152,5 g
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Dadurch werden relativ schnell unter dem bisherigen Zielgewicht altGziel liegende Portionsgewichte vermieden, das Giveaway jedoch schlechter, da schon übergewichtige Portionen noch schwerer werden.
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Erkennt die Steuerung dagegen, dass gemäß 4b das Gewicht zumindest einer der Portionen außerhalb der Regelgrenzen RO, RU liegt, also insbesondere unter der Regel-Untergrenze RU, so setzt die Steuerung einen Algorithmus ein, der als Abweichung für die Berechnung des neuen Zielgewichts neuGziel die Abweichung des Gewichts der leichtesten aus nur den innerhalb der Regelgrenzen RO, RU liegenden parallel erzeugten Portionen vom bisherigen Zielgewicht altGziel festlegt.
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Beispielhafte Berechnung:
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Abweichung ΔG =
(Gewicht leichteste Portion nur der innerhalb RU und RO liegenden Portionen)
- altGziel = 153 g -150 g = +3 g (Übergewicht)
Regelfaktor rF = 50 % = 0,5
neues Zielgewicht neuGziel = altGziel +Regel-Anteil rΔG =
altGziel + (Abweichung mit geänderten Vorzeichen multipliziert mit rF)
=150 g + (-3 g × 50 %) = 148,5 g
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Dadurch wird die Gut-Produktion erhöht, indem mit der Zeit vermutlich alle innerhalb der Regelgrenzen RO, RU liegenden Portionsgewichte auch das Zielgewicht erreichen, jedoch das Gewicht der Ausreißer, die außerhalb der Regelgrenzen RO, RU liegen, wird nicht mehr verändert.
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Zusätzlich kann sich der Hersteller der Portionen eine eigene interne Toleranz-Untergrenze TUint gesetzt haben, die dann in aller Regel zwischen dem Zielgewicht altGziel und der engeren- meist extern vorgegebenen - Toleranz-Untergrenze TU1 liegt, dabei jedoch vorzugsweise näher an der Toleranz-Untergrenze TU1 als am Zielgewicht.
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Beispielsweise kann TUint als um 40 % des Abstandes zwischen TU1 und Zielgewicht über TU1 liegend festgelegt werden.
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Erkennt die Steuerung gemäß 4c, dass zwar der Durchschnitt der Portionsgewichte aller parallel erzeugten Portionen oberhalb des bisherigen Zielgewichts altGziel lieget jedoch das Gewicht der leichtesten Portion von dem Durchschnittsgewicht weiter als eine selbst vorgegebene Differenz, hier 3%, entfernt ist, so legt ein für diese Situation hinterlegter Algorithmus als Abweichung die Abweichung des Gewichts dieser leichtesten Portion von der internen Untergrenze TUint fest.
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Beispielhafte Berechnung:
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TUint = TU1 + 40 % (altGziel -TU1) = 143,25 g + 0,4 (150 g - 143,25 g) = 145,95g
Abweichung ΔG =
(Gewicht leichteste Portion innerhalb TO2 -TU2) - TUint =
147 g -145,95 g = +1,05 g (Übergewicht)
Regelfaktor rF = 50 % = 0,5
neues Zielgewicht neuGziel = altGziel +Regel-Anteil rΔG =
150 g - 0,5 g = 149,5 g
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Das Ziel dieser Untervariante besteht darin, das Giveaway möglichst klein zu halten und gleichzeitig keinen Ausschuss mit zu gering gewichtigen Portionen zu erzeugen.
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In den Fällen, in denen nur untergewichtige Portionen Ausschuss darstellen, übergewichtige Portionen jedoch vom Kunden unabhängig von der Größe des Übergewichts akzeptiert werden, können die für das Berechnen des Regel-Anteils maßgeblichen, vorgegebenen und mit der Steuerung hinterlegten Regelfaktoren rF unterschieden werden für Untergewicht einerseits und Übergewicht der verwogenen Portionen andererseits mit dem Ziel, dass bei einer Abweichung des ermittelten Gewichts vom Zielgewicht nach unten, also einer negativen Abweichung = Untergewicht der Regelfaktor rF höher gewählt wird als umgekehrt, um vor allem die untergewichtigen, Ausschuss darstellenden, Portionen schneller über die ausschussbedingende Toleranz-Untergrenze z.B.TU2 zu bringen, während das Übergewicht auf der entsprechenden Spur langsamer abgebaut wird.
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Weiterhin kann der Regelfaktor rF für jeden Algorithmus separat festgelegt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Aufschneide-Maschine, Slicer
- 1 *
- Steuerung
- 2
- Grundgestell
- 3
- Messer
- 3
- Rotationsachse
- 3"
- Messerebene, Schneidebene
- 3a
- Schneidkante
- 4
- Zuförderer, Zufuhr-Band
- 5
- Schneidbrille
- 6a - d
- Brillen-Öffnung
- 7
- Schneideinheit
- 8
- obere Produktführung, oberes Führungsband
- 8.1
- Kontakt-Trum, Unter-Trum
- 8a
- Brillen-seitige Umlenkrolle
- 8b
- Brillen-abgewandte Umlenkrolle
- 9
- untere Produktführung, unteres Führungsband
- 8.1
- Kontakt-Trum, Ober-Trum
- 9a
- Brillen-seitige Umlenkrolle
- 9b
- Brillen-abgewandte Umlenkrolle
- 10
- Transportrichtung, Längsrichtung, Zufuhrrichtung
- 10*
- Durchlaufrichtung durch Maschine
- 11
- 1. Querrichtung (Breite Slicer)
- 12
- 2. Querrichtung (Höhen-Richtung Kaliber)
- 13
- Greifer-Einheit, Greifer-Schlitten
- 14,14 a - d
- Greifer
- 15
- Abstandshalter
- 16
- Greifer-Klaue
- 17
- Abförder-Einheit
- 17a, b, c
- Portionierband, Abförderer
- 18
- Greifer-Führung
- 19
- Höhen-Sensor
- 20
- Zufuhreinheit
- 21
- Reststück-Förderer
- 22
- Waage
- K
- Produkt, Produkt-Kaliber
- KR
- Reststück
- S
- Scheibe
- P
- Portion
- V
- Verpackungselement
- altGziel
- altes Zielgewicht
- neuGziel
- neues Zielgewicht
- OG
- Durchschnittsgewicht
- Gmin
- geringstes Gewicht
- rF
- Regel-Faktor
- ΔG
- Abweichung
- rΔG
- Regel-Anteil der Abweichung
- TUint
- interne Toleranz-Untergrenze
- TO1
- erste, enge, Toleranz-Obergrenze
- TU1
- erste, enge, Toleranz- Untergrenze
- TO2
- zweite, weite, Toleranz-Obergrenze
- TU2
- zweite, weite Toleranz- Untergrenze
