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Die Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatisierten Schneiden von Lebensmitteln. Speziell betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatisierten Schneiden von Sandwiches, d.h. mindestens zwei Schichten Brot, die einen Boden und einen Deckel bilden, und dazwischen angeordneter Belag.
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Verfahren und Vorrichtungen zum automatisierten Herstellen von Sandwiches, wie z.B. Baguette-Sandwiches, sind allgemein bereits bekannt. Beim automatisierten Herstellen von Baguette-Sandwiches wird in der Regel zunächst das Baguette entlang seiner Längsachse in zwei Teile geschnitten, sodass ein Boden und ein Deckel des Baguettes entstehen, die jeweils mit ihren Schnittflächen aufeinander liegen. Der Boden und der Deckel werden anschließend voneinander getrennt. Zudem wird Belag für das Baguette vorbereitet, beispielsweise indem Wurst und/oder Käse in einzelne Scheiben aufgeschnitten wird und die Scheiben zu Portionen gruppiert werden, wobei eine Portion auch aus nur einer Scheibe bestehen kann. Dieser Belag wird anschließend auf eine der Schnittflächen des Baguettes, beispielsweise auf die Schnittfläche des Bodens gelegt. Zudem kann noch anderer Belag, wie z.B. eine Soße oder Salat auf das Baguette appliziert werden. Danach wird der Deckel auf den Belag gelegt. Hierdurch entsteht ein Baguette-Sandwich, d.h. ein Baguette mit einem Boden und einem Deckel mit dazwischen angeordnetem Belag. Dieses Baguette-Sandwich wird anschließend maschinell verpackt.
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Es kann vom Hersteller des Baguette-Sandwiches gewünscht sein, dass solche fertig hergestellten Baguette-Sandwiches vor dem Verpacken entlang einer senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung des Baguette-Sandwiches angeordneten Schnittebene in zwei oder mehr Abschnitte geschnitten werden sollen, damit ein Endkunde das Baguette-Sandwich abschnittsweise aus der Verpackung entnehmen und verzehren kann oder die Abschnitte getrennt verpackt werden können.
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Bei hierzu bekannten Schneidverfahren mit bekannten Schneidvorrichtungen kann es vorkommen, dass der Deckel beim Schneiden des Sandwiches verrutscht und dadurch Ausschuss produziert wird.
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Eine der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, ein Verfahren bereitzustellen, mittels dem Lebensmittel und insbesondere Sandwiches prozesssicherer und in kurzer Taktzeit in zumindest zwei Abschnitte geschnitten werden können. Zudem besteht eine der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe darin, eine Vorrichtung bereitzustellen, mittels der Lebensmittel und insbesondere Sandwiches prozesssicherer und in kurzer Taktzeit in zumindest zwei Abschnitte geschnitten werden können.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und insbesondere dadurch, dass das Lebensmittel mittels einer Schneideinrichtung geschnitten wird, während das Lebensmittel von einem Greifer gehalten wird.
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Ein Greifer gemäß dieser Anmeldung ist eine technische Vorrichtung, die ein Greifelement aufweist, welches mittels zumindest eines Antriebs hinsichtlich seiner Position und/oder Ausrichtung im Raum veränderbar ist. Vorzugsweise ist der Greifer an zumindest einem Greiferarm angeordnet, um seine Position und/oder Ausrichtung im Raum zu verändern. Der zumindest eine Greiferarm kann beweglich an einer Basis angeordnet sein. Der Greifer kann dazu ausgebildet sein, das Lebensmittel anzuheben und an einer anderen Stelle abzulegen. Vorzugsweise untergreift der Greifer das Lebensmittel beim Greifen des Lebensmittels. Alternativ oder zusätzlich dazu kann der Greifer das Lebensmittel seitlich und/oder von oben greifen.
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Die Erfindung beruht auf mehreren Grundgedanken. Zum einen kann das Lebensmittel dadurch, dass das Lebensmittel während des Schneidens von dem Greifer gehalten wird, sicherer fixiert werden. Hierdurch kann verhindert werden, dass das Lebensmittel selbst oder dass einzelne Teile des Lebensmittels verrutschen, während das Lebensmittel geschnitten wird. Folglich kann durch das Schneiden verursachter Ausschuss minimiert werden. Zum anderen kann die Zeit, in der sich der Greifer bewegt, und/oder die Bewegung des Greifers entlang eines Verfahrwegs, üblicherweise zwischen einem Aufnahmeort und einem Abgabeort, ausgenutzt werden, um das Lebensmittel zu schneiden. Es ergeben sich somit weitere Vorteile in Form von kürzeren Taktzeiten und/oder gut zu steuernden Schneidgeschwindigkeiten. Zudem werden Störungen des Ablaufs durch manuelle Eingriffe, Korrekturen, Kontrollen und/oder Reinigungsarbeiten vermieden.
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Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.
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Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines Lebensmittels auf einer Auflage. Gemäß einer Ausführungsform ist die Auflage als ebene Fläche ausgebildet. Die Auflage kann Teil einer Fördereinheit sein und vor, nach und/oder während eines Greifens des Lebensmittels mittels des Greifers bewegt werden. Beispielsweise kann die Auflage als Förderband oder Förderplattform ausgebildet sein. Die Förderplattform kann entlang einer Schiene oder frei auf einer Ebene beweglich sein.
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Um das Lebensmittel sicher zu greifen, kann das Greifen des Lebensmittels mittels des Greifers ein Beaufschlagen des Lebensmittels mittels Greifelementen aus zwei gegenüberliegen Richtungen umfassen. Die Greifelemente können Greiferfinger umfassen. In diesem Fall kann das Greifen des Lebensmittels mittels des Greifers ein Beaufschlagen des Lebensmittels mittels der Greiferfinger aus zwei gegenüberliegen Richtungen umfassen. Beaufschlagen bedeutet, dass ein Kontakt zwischen dem Greifelement und dem Lebensmittel hergestellt wird, sodass über die Kontaktfläche zwischen Greifelement und Lebensmittel eine zielgerichtete Kraft von dem Greifelement auf das Lebensmittel ausgeübt wird.
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Um das Lebensmittel noch sicherer zu greifen, kann das Greifen des Lebensmittels mittels des Greifers ein Beaufschlagen des Lebensmittels von unten und von oben umfassen. In anderen Worten kann der Greifer das auf der Auflage bereitgestellte Lebensmittel so greifen, dass ein unteres Greifelement unter das Lebensmittel, vorzugsweise zwischen die Auflage und das Lebensmittel, greift, und ein oberes Greifelement das Lebensmittel von oben gegen das untere Greifelement drückt. Vorzugsweise ist das obere Greifelement beweglich antreibbar ausgebildet, sodass das obere Greifelement aktiv eine Niederhaltekraft auf das Lebensmittel ausüben kann.
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Gemäß eines Ausführungsform kann das Verfahren ein Bewegen des Greifers umfassen, während das Lebensmittel mittels des Greifers gehalten wird. Vorzugsweise wird das Lebensmittel durch den Greifer von der Auflage abgehoben, bevor das Lebensmittel bewegt wird. Das Lebensmittel wird nach dem Bewegen vorzugsweise an einer anderen Stelle wieder abgelegt. Um eine Taktzeit zur Bearbeitung des Lebensmittels, beispielsweise die Taktzeit zur Herstellung eines fertig belegten Sandwiches, zu verkürzen, kann während des Bewegens des Greifers das Schneiden des Lebensmittels mittels der Schneideinrichtung durchgeführt werden. Vorteilhafterweise bietet es sich dabei an, den Schneidprozess in einem Bereich im Arbeitsraum des Greifers durchzuführen, in dem Verunreinigungen durch herabfallende Schneidgutreste unkritisch sind und/oder aufgefangen werden können. In anderen Worten sollte der Schneidprozess an einem Ort durchgeführt werden, an dem aus dem Greifer herabfallende Schneidgutreste keine Flächen verschmutzen, welche sauber gehalten werden sollten. Somit werden diese Bereiche, wie beispielsweise Ablageflächen oder Fördereinrichtungen unterhalb des Greifer-Bewegungsbereichs, sauber gehalten.
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Um das Schneiden hinsichtlich seiner Prozesssicherheit und Qualität zu verbessern, kann das Lebensmittel während des Schneidens von dem Greifer um eine senkrecht zu einer von der Schneideinrichtung definierten Schneidebene verlaufende Achse gedreht werden. Beispielsweise kann das Baguette-Sandwich während des Schneidens von dem Greifer um seine Längsachse gedreht werden und dabei entlang einer Schneidebene, welche senkrecht zur Längsachse des Baguette-Sandwichs ausgerichtet ist, geschnitten werden. Vorzugsweise ist zum Drehen des Lebensmittels ein Drehantrieb vorgesehen.
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Das Verfahren eignet sich speziell zum automatisierten Schneiden von Sandwiches, d.h. zwei Brotschichten, zwischen denen Belag angeordnet ist. Speziell eignet sich das Verfahren zum automatisierten Schneiden von Baguette-Sandwiches, d.h. länglichen Sandwiches, bei denen das Brot als Baguette bezeichnet werden kann. Das Verfahren kann jedoch für jede Art von Lebensmittel angewendet werden, das während seiner Herstellung oder Bearbeitung automatisiert geschnitten werden soll.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Schneideinrichtung, beispielsweise ein Messer mit einer Klinge, relativ zu einer Halterung für die Schneideinrichtung aktiv antreibbar. Vorzugsweise ist die Schneideinrichtung relativ zu Ihrer Halterung während des Schneidens des Lebensmittels um eine definierte Schwenkachse schwenkbar. Beispielsweise kann die Taktzeit zum Schneiden des Lebensmittels weiter gesenkt werden, wenn die Schneideinrichtung während des Schneidens des Lebensmittels um eine definierte Schwenkachse geschwenkt wird. Vorzugsweise ist dabei die Schwenkachse senkrecht zur Schneidebene angeordnet. Die Schneideinrichtung kann alternativ oder zusätzlich relativ zu einer Halterung für die Schneideinrichtung aktiv antreibbar sein, indem die Schneideinrichtung in eine Rotationsbewegung versetzt wird. Bei dieser Ausführungsform ist es vorteilhaft, wenn die Schneideinrichtung als Kreis- oder Sichelmesser ausgebildet ist. Es ist auch denkbar, dass die Schneideinrichtung eine Klinge umfasst, die zumindest annähernd linear vor und zurück verfährt und/oder eine Ultraschallklinge umfasst, d.h. eine Klinge welche mit einer Frequenz im Ultraschallbereich vibriert. Alternativ dazu kann die Schneideinrichtung fest an ihrer Halterung befestigt sein und lediglich das Lebensmittel durch eine Bewegung des Lebensmittels relativ zur Schneideinrichtung geschnitten werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Klinge eine zumindest abschnittsweise lineare Schneide, d.h. eine zumindest abschnittsweise gerade Schneide, aufweisen. Alternativ dazu kann die Klinge eine nichtlineare Schneide, beispielsweise eine gekrümmte oder gezackte Schneide, aufweisen. Beispielsweise kann der Schneidenverlauf an eine Außenkontur des zu schneidenden Lebensmittels angepasst sein. Hierdurch können die Schneidkräfte optimal in das zu schneidende Lebensmittel eingeleitet werden. Gemäß einer Ausführungsform kann ein Schliff der Klinge, beispielsweise ein Wellenschliff, entlang der Klinge gleichbleiben oder variieren.
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Allgemein ist die Schneideinrichtung nicht auf Messer beschränkt. Beispielsweise könnte alternativ ein Schneiddraht oder andere Mittel zum Schneiden vorgesehen sein. Die Wahl der Schneideinrichtung sollte dabei in Abhängigkeit von dem zu schneidenden Lebensmittel gewählt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Schneiden des Lebensmittels mittels zumindest zweier Schneideinrichtungen durchgeführt werden. Die zumindest zwei Schneideinrichtungen können gegenüber voneinander relativ zu dem Lebensmittel angeordnet sein und sich beim Schneiden derart aufeinander zu bewegen, dass sich deren auf das Lebensmittel aufgebrachte Schneidkräfte aufheben. Dadurch kann eine schonende Handhabung des Lebensmittels, auch durch geringere Eindringtiefen der Schneideinrichtung, erreicht werden.
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Gemäß einer besonders kompakt bauenden und prozesssicheren Ausführungsform ist die Schneideinrichtung an dem Greifer angebracht. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn die an dem Greifer angebrachte Schneideinrichtung relativ zu dem Greifer beweglich, beispielsweise verschwenkbar, an dem Greifer angebracht ist. Wenn die Schneideinrichtung am Greifer angebracht ist, ist es ohne Einsatz von Sensoren möglich, eine Kollision zwischen der Schneideinrichtung und dem Greifer zu vermeiden und somit auf einfache Weise die Prozesssicherheit zu verbessern. Zudem besteht ein Vorteil, wenn die Schneideinrichtung an dem Greifer angebracht ist, darin, dass die Schneideinrichtung zusammen mit dem Greifer auf schnelle und einfache Weise, beispielsweise vom Greiferarm, abgenommen werden kann. Hierdurch kann ein Wartungs- oder Reinigungszeitraum verkürzt werden. Der Wartungs- oder Reinigungszeitraum kann insbesondere dann verkürzt werden, wenn ein zweiter Greifer vorgesehen ist und dieser anstelle des Greifers genutzt wird, während der Greifer gereinigt oder gewartet wird.
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Alternativ dazu kann die Schneideinrichtung separat zu dem Greifer vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Schneideinrichtung an einer sich nicht mit dem Greifer mitbewegenden Basis, beispielsweise einem Maschinengestell, angebracht sein. Dies hat den Vorteil, dass ein Auffangen und Entsorgen von Schneidgutresten einfach gestaltet werden kann, z.B. mit einer Absaugeeinrichtung.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Greifer wenigstens einen Schneidspalt auf. In anderen Worten kann der Greifer einen Spalt definieren, durch den ein Schneidbereich des von dem Greifer gehaltenen Lebensmittels für die Schneideinrichtung zugänglich ist. Beispielsweise kann der Greifer das zu schneidende Baguette-Sandwich so greifen, dass ein mittlerer Bereich des zu schneidenden Baguette-Sandwichs nicht von dem Greifer, insbesondere den Greifelementen, umgeben ist, sondern freiliegt, sodass die Schneideinrichtung das Baguette-Sandwich in wenigstens zwei Abschnitte zerschneiden kann, ohne mit dem Greifer zu kollidieren und den Greifer zu beschädigen.
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Gemäß einer Alternative wird zum Schneiden des Lebensmittels die Schneideinrichtung entlang des Schneidspalts bewegt. Alternativ oder zusätzlich kann der Greifer derart bewegt werden, dass der Schneidspalt durch die Schneideinrichtung bewegt wird. In anderen Worten kann der Greifer so bewegt werden, dass die Schneideinrichtung in den Schneidspalt eintritt und das Lebensmittel schneidet. Vorzugsweise ist die Vorrichtung dazu ausgebildet, eine Auswahl hinsichtlich der zuvor genannten Bewegungsarten zu treffen. Die Auswahl kann von einem Benutzer getroffen werden oder automatisch anhand von Daten zum Lebensmittel getroffen werden. Hierdurch kann die Vorrichtung bestmöglich an unterschiedliche zu schneidende Lebensmittel, insbesondere deren Kontur und Aufbau, angepasst werden.
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Baguette-Sandwiches werden bevorzugt mit ihrer Oberseite, d.h. mit dem Deckel, nach unten in eine Verpackung, beispielsweise Tiefziehverpackung, eingelegt. Um die Taktzeit zur Herstellung weiter zu verkürzen, kann das Baguette-Sandwich nach dem Schneiden mit dem Deckel nach unten abgelegt werden. Allgemein kann beim Bereitstellen des Lebensmittels auf der Auflage das Lebensmittel mit einer ersten Seite auf der Auflage aufliegen und eine zweite Seite des Lebensmittels von der Auflage abgewandt angeordnet sein, und beim Ablegen des Lebensmittels nach dem Schneiden das Lebensmittel auf die zweite Seite abgelegt werden und die erste Seite des Lebensmittels von einer Ablage abgewandt angeordnet sein.
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Das Schneiden des Lebensmittels mittels der Schneideinrichtung umfasst vorzugsweise ein Durchschneiden des Lebensmittels in mindestens zwei separate, d.h. nicht mehr miteinander verbundene, Teile bzw. Abschnitte. Alternativ kann das Schneiden des Lebensmittels mittels der Schneideinrichtung ein Einschneiden des Lebensmittels, beispielsweise zur Erzeugung einer Sollbruchstelle, umfassen.
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Um eine möglichst gleichmäßige Schnittfläche zu erzeugen und zu vermeiden, dass Lebensmittel an einer Klinge der Schneideinrichtung anhaften, kann das Schneiden des Lebensmittels umfassen, die Klinge der Schneideinrichtung in Schwingung zu versetzen. Vorzugsweise wird die Klinge der Schneideinrichtung so in Schwingung versetzt, dass die Klinge mit einer Frequenz im Ultraschallbereich vibriert.
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Gemäß einer Ausführungsform können den Schneidspalt definierende Elemente des Greifers Konturen aufweisen, die einerseits ein sicheres Fixieren, d.h. ein Gegenhalten im Sinne einer Schneidkante, des Lebensmittels während des Schneidens bewirken und andererseits ein Abstreifen der Klinge nach einem Herausführen der Klinge aus dem Lebensmittel begünstigen.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Ablegen oder Abwerfen des Lebensmittels nach dem Schneiden ein Ablegen oder Abwerfen des Lebensmittels in eine Vertiefung einer mit einer Fördereinrichtung verbundenen Aufnahmestruktur. Die Fördereinrichtung kann als Förderband oder als entlang einer Schiene oder frei auf einer Ebene bewegliche Transportauflage ausgebildet sein. Um zwei vollständig voneinander getrennte Abschnitte des Lebensmittels auf einfache Weise voneinander beabstandet in eine Verpackung einbringen zu können, kann die Aufnahmestruktur zumindest zweigeteilt ausgebildet sein und auf jeden Teil der Aufnahmestruktur ein Stück des geschnittenen Lebensmittels aufgelegt oder abgeworfen werden. Die beiden Teile der Aufnahmestruktur können auf zueinander beweglichen Fördereinrichtungen angeordnet sein, um einen Abstand zwischen den Abschnitten des Lebensmittels auf einfache Weise zu verändern.
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Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs. Die Vorrichtung zum automatisierten Schneiden von Lebensmitteln umfasst einen Greifer zum Anheben, Bewegen und Ablegen eines Lebensmittels, insbesondere eines Sandwiches. Der Greifer weist zumindest zwei Greifabschnitte auf, wobei zwischen den Greifabschnitten ein Schneidspalt ausgebildet ist. Die Vorrichtung umfasst zudem eine Schneideinrichtung, die dazu ausgebildet ist, entlang des Schneidspalts das in dem Greifer angeordnete Lebensmittel zu schneiden. In anderen Worten ist der Greifer so ausgebildet, dass ein von dem Greifer gehaltenes Lebensmittel geschnitten werden kann, während das Lebensmittel in oder an dem Greifer angeordnet ist.
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Gemäß einer Ausführungsform weist jeder Greifabschnitt zumindest ein Paar Greifelemente auf. Die Greifelemente können als Greiferfinger ausgebildet sein oder Greiferfinger definieren. Die Greifelemente können dazu ausgebildet sein, das Lebensmittel von gegenüberliegenden Seiten klemmend zu greifen. Hierzu ist vorteilhafterweise zumindest eines der Greifelemente pro Greifabschnitt beweglich antreibbar, um eine Greifbewegung auszuführen, d.h. um eine Bewegung in Richtung eines anderen Greifelements des Paares von Greifelementen zu vollziehen. Um Unregelmäßigkeiten hinsichtlich des Umfangs des zu greifenden Lebensmittels ausgleichen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die beweglichen Greifelemente der zumindest zwei Greifabschnitte unabhängig voneinander bewegbar sind.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist jeder Greifabschnitt ein erstes Paar der Greifelemente und ein zweites Paar der Greifelemente auf. Somit sind vorzugsweise zumindest acht Greifelemente vorgesehen, wobei auf jeder Seite des Schneidspalts vier Greifelemente vorgesehen sind. Die vier auf jeder Seite des Schneidspalts befindlichen Greifelemente können in zwei Paare, d.h. das erste und das zweite Paar, von Greifelementen gruppiert werden, wobei jedes der Paare von Greifelementen jeweils dazu ausgebildet ist, gemeinsam das Lebensmittel von gegenüberliegenden Seiten klemmend zu greifen.
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Die Bewegung der Greifelemente zueinander und/oder die Bewegung der Paare von Greifelementen zueinander kann auf unterschiedliche Weisen gesteuert oder geregelt werden. Gemäß einer Ausführungsform kann die Bewegung der Greifelemente zueinander und/oder die Bewegung der Paare von Greifelementen zueinander so gesteuert sein, dass die Greifelemente zum Öffnen und/oder Schließen des Greifers in bestimmte, d.h. vordefinierte, Positionen zueinander gebracht werden. Beispielsweise können die Greifelemente zum Schließen des Greifers bis zu einem vordefinierten Mindestabstand aufeinander zu bewegt werden. Eine solche Steuerung hat den Vorteil, dass sie relativ einfach umsetzbar ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Bewegung der Greifelemente zueinander und/oder die Bewegung der Paare von Greifelementen zueinander zum Greifen des Lebensmittels derart gesteuert sein, dass die Greifelemente sich bis zu einem gemessenen Wert, der einem Schwellenwert entspricht, bewegen. Vorzugsweise wird die Bewegung der Greifelemente zueinander und/oder die Bewegung der Paare von Greifelementen zueinander zum Greifen des Lebensmittels kraftabhängig gesteuert. In anderen Worten kann der Greifer so programmiert sein, dass sich die Greifelemente zum Greifen des Lebensmittels aufeinander zu bewegen, bis eine vordefinierte Kraft auf das Lebensmittel wirkt. Ein solcher kraftgesteuerter Greifer hat den Vorteil, dass das Lebensmittel schonend gegriffen werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Greifer derart programmiert, dass das zumindest eine beim Ablegen untere Greifelement, welches die Auflagefläche für das Lebensmittel bildet, zum Ablegen des Lebensmittels in eine vordefinierte Position, vorzugsweise relativ zu der Aufnahmestruktur oder einem festen Punkt, bewegt wird. Hierdurch ist die Position der Unterseite des Lebensmittels beim Ablegen auf einfache Weise bestimmbar.
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Vorzugsweise sind dem Roboter die Maße und/oder die Position des beim Ablegen unteren Greifelements bekannt. Hierdurch kann der Roboter auf einfache Weise eine Kollision mit der Aufnahmestruktur vermeiden. Alternativ müsste ein Sicherheitspuffer in der Aufnahmestruktur vorgesehen sein, um eine Kollision mit der Aufnahmestruktur zu vermeiden.
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Gemäß einer Ausführungsform sind das erste Paar und das zweite Paar Greifelemente beweglich antreibbar, um einen Teil der Greifelemente unter das auf einer Auflage liegende Lebensmittel zu schieben und somit das Lebensmittel zu untergreifen. In anderen Worten kann vorzugsweise in jedem Greifabschnitt ein Greifelement des ersten Paares und ein Greifelement des zweiten Paares der Greifelemente unter das auf einer Auflage liegende Lebensmittel geschoben werden.
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Um das Lebensmittel, während es gegriffen wird, nicht auf einer Auflage zu verrutschen, ist es vorteilhaft, wenn die Paare von Greifelementen der verschiedenen Greifabschnitte, das heißt das erste Paar und das zweite Paar eines jeden Greifabschnitts, aufeinander zu beweglich sind, um das auf der Auflage liegende Lebensmittel zu untergreifen. Um geometrische Unregelmäßigkeiten bei dem Lebensmittel auszugleichen, ist es vorteilhaft, wenn die Paare von Greifelementen der verschiedenen Greifabschnitte unabhängig voneinander aufeinander zu beweglich sind, um das auf der Auflage liegende Lebensmittel zu untergreifen. Alternativ oder zusätzlich können zumindest einige, insbesondere alle, der Greifelemente elastisch verformbar ausgebildet sein. Gemäß einer speziellen Ausführungsform sind die Greifelemente als sogenannte SoftGripper ausgebildet. Die Greifelemente können somit aus einem elastisch verformbaren Material, z. B. Silikon, gebildet sein und mehrere unterschiedliche Formen bzw. Stellungen einnehmen, um das Lebensmittel zu greifen und wieder loszulassen.
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Gemäß einer Ausführungsform bilden bei einem Greifen des Lebensmittels eine erste Gruppe von Greifelementen, insbesondere Greiferfingern, eine Auflagefläche für das Lebensmittel. In anderen Worten liegt das Lebensmittel, nachdem es von dem Greifer gegriffen wurde, auf den Greifelementen der ersten Gruppe von Greifelementen auf. Zudem kann eine zweite Gruppe von Greifelementen, insbesondere Greiferfingern, einen Niederhalter für das Lebensmittel bilden. In anderen Worten kann eine zweite Gruppe von Greifelementen das Lebensmittel von oben mit einer Kraft beaufschlagen. Die den Niederhalter bildenden Greifelemente, insbesondere Greiferfinger, können schwenkbar und/oder linear verschiebbar sein. Die den Niederhalter bildende zweite Gruppe von Greifelementen kann so ausgebildet sein, dass diese erst dann das Lebensmittel von oben mit einer Kraft beaufschlägt, wenn das Lebensmittel vollständig von der ersten Gruppe von Greifelementen untergriffen wurde. Alternativ dazu kann die den Niederhalter bildende zweite Gruppe von Greifelementen so ausgebildet sein, dass diese das Lebensmittel von oben mit einer Kraft beaufschlägt, während das Lebensmittel von der ersten Gruppe von Greifelementen untergriffen wird.
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Kurz vor dem Ablegen oder Abwerfen kann die zweite Gruppe von Greifelementen eine Auflagefläche für das Lebensmittel bilden und die erste Gruppe von Greifelementen den Niederhalter bilden. In anderen Worten kann der Greifer zwischen Greifen und Ablegen um ca. 180° gedreht werden. Wenn die zweite Gruppe von Greifelementen bewegbar ist, kann durch eine Bewegung der zweiten Gruppe von Greifelementen der Greifer geöffnet werden und das Lebensmittel freigegeben werden.
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Gemäß einer einfacher herzustellenden und zu steuernden Ausführungsform kann die erste Gruppe von Greifelementen, d.h. die bei dem Greifen des Lebensmittels die Auflagefläche für das Lebensmittel bildenden Greifelemente, insbesondere Greiferfinger, starr, d.h. im Wesentlichen unbeweglich, an einem entsprechenden Basiselement angeordnet sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist eine Klemmrichtung der Greifelemente, insbesondere Greiferfinger, um das Lebensmittel von gegenüberliegenden Seiten klemmend zu greifen quer, insbesondere senkrecht, zu einer Bewegungsrichtung der Paare von Greifelementen, um das auf der Auflage liegende Lebensmittel zu untergreifen, ausgerichtet. Vorzugsweise werden die Paare von Greifelementen jedes Greifabschnitts aufeinander zu gefahren, um das auf der Auflage liegende Lebensmittel zu untergreifen und die beiden Greifelemente jedes Paares von Greifelementen aufeinander zu bewegt, um das Lebensmittel zu greifen. Hierdurch ist das Lebensmittel besonders gut fixiert, während es geschnitten wird.
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Gemäß einer einfach zu betreibenden Ausführungsform umfasst die Schneideinrichtung eine Klinge. In anderen Worten kann die Schneideinrichtung als Messer ausgebildet sein. Die Klinge kann mit einem Schwingungserreger gekoppelt sein. Hierdurch kann die Klinge dazu ausgebildet sein, in Schwingung versetzt zu werden. Vorzugsweise ist der Schwingungserreger so ausgestaltet, dass er die Klinge so in Schwingung versetzten kann, dass die Frequenz der Schwingung im Ultraschallbereich liegt.
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Der Greifer kann pro Greifabschnitt mindestens ein Basiselement aufweisen, an dem das Paar Greifelemente angeordnet, d.h. beweglich oder unbeweglich befestigt, ist. Um das Lebensmittel mittels des Greifers drehen zu können, ist das zumindest eine Basiselement vorzugsweise relativ zu einer Greiferaufhängung mindestens 180° um eine im Betrieb horizontale Achse drehbar oder schwenkbar gelagert. Wenn der Greifer pro Greifabschnitt zwei Paare von Greifelementen aufweist, kann der Greifer pro Greifabschnitt zwei Basiselemente aufweisen. Die Basiselemente können aufeinander zu und voneinander weg bewegbar gelagert sein. Vorzugsweise ist ein Basiselement pro Greifabschnitt direkt mit der Greiferaufhängung gekoppelt und ein Basiselement indirekt, d.h. über das andere Basiselement, mit der Greiferaufhängung gekoppelt. Die Greiferaufhängung ist vorzugsweise an einem oder mehreren Greiferarmen befestigt. Der Greifer ist vorzugsweise Teil eines Pick-and-Place Roboters. Der Greifer kann beispielsweise Teil eines Delta-Roboters sein.
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Um das Lebensmittel besonders prozesssicher zu schneiden, kann das Schneiden des Lebensmittels mittels der Schneideinrichtung zunächst ein Verschwenken der Schneideinrichtung umfassen, bis das Lebensmittel von einer Seite her bis zu seiner Mittelachse eingeschnitten ist. Anschließend kann das Lebensmittel um eine senkrecht zur Schneidebene angeordnete Drehachse gedreht werden, sodass die Drehung des Lebensmittels ein Schneiden des Lebensmittels durch die Schneideinrichtung bewirkt. Das Lebensmittel kann dabei beispielsweise um mindestens 360° gedreht werden. Vorzugsweise wird das Lebensmittel zwischen Aufnahme und Abgabe durch den Greifer um im Wesentlichen 540° gedreht.
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Um bei der Lebensmittelverarbeitung notwendige Hygienestandards auf einfache Weise einhalten zu können, ist eine Klemmbewegung der Greifelemente, insbesondere Greiferfinger, um das Lebensmittel von gegenüberliegenden Seiten klemmend zu greifen und/oder eine Bewegung der Paare von Greifelementen, zueinander, um das auf der Auflage liegende Lebensmittel zu untergreifen, mittels eines pneumatischen und/oder elektrischen Antriebs realisiert. Um die Energiezuführung möglichst einfach zu gestalten, können beide Bewegungen mittels der gleichen Antriebsart realisiert sein.
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Um eine Kollision zwischen Greifer und Schneideinrichtung auf einfache Weise zu vermeiden, kann die Schneideinrichtung an dem Greifer angebracht sein. In anderen Worten kann die Schneideinrichtung mit dem Greifer gekoppelt sein und sich somit mit dem Greifer mitbewegen. Hierdurch wird vermieden, dass ein mit dem Greifer gekoppelter Roboterarm oder der Greifer selbst mit der Schneideinrichtung kollidieren, wenn der Greifer im Raum bewegt wird. Die Schneideinrichtung ist vorzugsweise beweglich mit dem Greifer gekoppelt. Hierdurch kann eine Schneidbewegung der Schneideinrichtung, d.h. eine Bewegung der Schneideinrichtung relativ zu dem Lebensmittel, vollzogen werden, während das Lebensmittel in oder an dem Greifer angeordnet ist und von dem Greifer gehalten wird. Beispielsweise kann die Schneidbewegung eine Schwenkbewegung der Schneideinrichtung umfassen. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn die Schneideinrichtung schwenkbar mit dem Greifer gekoppelt ist. Die Schneideinrichtung ist vorzugsweise mit einem Antrieb, insbesondere Schwenkantrieb, gekoppelt. Der Antrieb kann elektrisch oder pneumatisch erfolgen. Eine Schwenkachse der Schneideinrichtung ist vorzugsweise senkrecht zu einer Haupterstreckungsrichtung des Schneidspalts ausgerichtet.
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Alternativ dazu kann die Schneideinrichtung an einer sich nicht mit dem Greifer mitbewegenden Basis der Vorrichtung angebracht sein. Beispielsweise kann die Schneideinrichtung an einem im Betrieb ortsfesten Maschinengestell angebracht sein.
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Gemäß einer Ausführungsform kann eine Aufnahmestruktur zur Aufnahme des Lebensmittels beim Ablegen oder Abwerfen vorgesehen sein. Die Aufnahmestruktur kann eine Vertiefung zur zumindest teilweisen Aufnahme des Lebensmittels aufweisen. Die Aufnahmestruktur kann mit einer Fördereinrichtung, beispielsweise einem Förderband oder einer entlang einer Schiene oder frei auf einer Ebene beweglichen Transportauflage, verbunden sein. Wenn es sich bei dem Lebensmittel um ein Baguette-Sandwich handelt, ist die Vertiefung vorzugsweise länglich ausgebildet, sodass das Baguette-Sandwich, in Vertiefungsrichtung ausgerichtet, zumindest teilweise in die Vertiefung einlegbar ist. Die Aufnahmestruktur weist vorzugsweise Ausnehmungen oder Freiräume auf, in welche die Greifelemente eindringen können, um das Lebensmittel in die Vertiefung einzulegen, ohne mit der Aufnahmestruktur zu kollidieren. Die Aufnahmestruktur kann Haltestrukturen umfassen, die Auflageflächen für das Lebensmittel definieren und zwischen denen die Ausnehmungen oder Freiräume angeordnet sind. Die Haltestrukturen können sich senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung der Vertiefung erstrecken. Vorzugsweise sind die Haltestrukturen elastisch verformbar ausgebildet.
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Die Schneideinrichtung ist vorzugsweise dazu ausgebildet und eingerichtet, das Lebensmittel vollständig in zumindest zwei nicht mehr zusammenhängende Abschnitte zu schneiden. Um die beiden Abschnitte des Lebensmittels auf einfache Weise beabstandet voneinander in eine Packung legen zu können oder in unterschiedliche Verpackungen legen zu können, kann die Aufnahmestruktur zumindest zweigeteilt ausgebildet sein, sodass jeder Teil der Aufnahmestruktur zur Aufnahme eines Abschnitts bzw. Stückes des geschnittenen Lebensmittels ausgebildet ist. Jeder Teil der Aufnahmestruktur kann mit einer separaten Fördereinrichtung verbunden sein. Die Fördereinrichtungen können beispielsweise Förderbänder sein, die sich entlang einer Förderstrecke voneinander entfernen, um einen Abstand zwischen den Abschnitten des Lebensmittels zu vergrößern. Hierdurch können die Abschnitte des Lebensmittels beabstandet voneinander in eine Packung einlegbar sein oder in zwei unterschiedliche Verpackungen einlegbar sein.
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Die Greifabschnitte können dazu dienen die zwei voneinander getrennten Abschnitte des Lebensmittels gemeinsam im Greifer zu handhaben, z.B. gemeinsam durch den Greifer zu halten und zu bewegen. Dabei kann jeder Greifabschnitt dazu ausgebildet sein, einen der Abschnitte des Lebensmittels zu halten. Die Greifabschnitte können unabhängig voneinander ansteuerbar sein, um beispielsweise einen ersten Abschnitt des Lebensmittels in eine erste Aufnahmestruktur abzulegen und einen zweiten Abschnitt des Lebensmittels in eine zweite Aufnahmestruktur abzulegen. Hierzu können die Greifabschnitte hinsichtlich des Ablaufs und zeitlich versetzt zueinander ansteuerbar sein.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Vorrichtung eine Sensorik zur Ermittlung einer Schließkraft des Greifers, d.h. eine von dem Greifer während des Haltens des Lebensmittels aufgebrachten Kraft, umfassen. Mittels dieser Sensorik können beispielsweise Rückschlüsse auf die Abmessungen des Lebensmittels gezogen werden.
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Um die Prozesssicherheit weiter zu erhöhen, kann Sensorik vorgesehen sein, um eine Anwesenheit und/oder eine korrekte Lage des Lebensmittels im Greifer zu detektieren. Beispielsweise kann die Sensorik eine oder mehrere Kameras und/oder einen oder mehrere Drucksensoren umfassen. Mittels einer solchen Sensorik ist es möglich, frühzeitig potentielle Fehler zu erkennen und so Anlagenstillstandzeiten zu minimieren.
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Um beispielsweise voneinander abgetrennte Abschnitte des Lebensmittels voneinander in Längsrichtung zu beabstanden, können die Greifabschnitte, d.h. die jeweiligen die Greifabschnitte bildenden Greifelemente, voneinander weg bewegbar sein. Hierzu kann zumindest ein Antrieb vorgesehen sein, um die Greifabschnitte in Längsrichtung, d.h. senkrecht zur Schnittebene der Schneideinrichtung, relativ zueinander zu bewegen. Eine Distanz, um welche die Greifabschnitte in Längsrichtung relativ zueinander bewegbar sind, ist vorzugsweise einstellbar. Eine solche relative Verstellbarkeit der Greifabschnitte zueinander ist beispielsweise dann vorteilhaft, wenn Sandwichhälften nicht in einer gemeinsamen Vertiefung einer Verpackung liegen sollen und daher nach dem Auseinanderschneiden voneinander beabstandet werden sollen.
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Vorzugsweise weist die Vorrichtung Auswertemittel zur Auswertung eines Motorstroms zumindest eines elektrischen Antriebsmotors der Vorrichtung auf. Sofern die Schneideinrichtung einen elektrischen Schneidantrieb aufweist, können durch die Messung des Motorstroms des Schneidantriebs Rückschlüsse auf die Schneidkräfte der Schneideinrichtung gezogen werden. Die Schneidkräfte können wiederum dazu genutzt werden, um Rückschlüsse auf die Produktkonsistenz des jeweiligen Lebensmittels oder den Schärfezustand des Messers zu ziehen. Alternativ wäre auch denkbar, durch die Messung des Motorstroms des Antriebsmotors des Greifers Rückschlüsse auf die Produktkonsistenz des jeweiligen Lebensmittels oder den Schärfezustand des Messers zu ziehen. Speziell wenn das Messer separat von dem Greifer vorgesehen ist, können durch die Messung des erhöhten Motorstroms des Antriebsmotors des Greifers, während das vom Greifer gehaltene Lebensmittel durch das Messer hindurch bewegt wird, Rückschlüsse auf die Produktkonsistenz des jeweiligen Lebensmittels oder den Schärfezustand des Messers gezogen werden.
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Vorzugsweise sind Mittel vorgesehen, um in regelmäßigen Abständen eine Gewichtsüberprüfung des Greifers, vorzugsweise während einer Leerfahrt, durchzuführen. Beispielsweise können diese Mittel Auswertemittel des Motorstroms von mindestens einem Antriebsmotor der Greiferarme oder des Greiferarms umfassen. Mittels einer Messung des Motorstroms kann beispielsweise erkannt werden, ob der Greifer leichter oder schwerer als gewünscht ist. Ist der Greifer leichter als gewünscht, kann dies darauf hinweisen, dass der Greifer nicht vollständig ist und somit Teile des Greifers fehlen, beispielsweise weil Teile aufgrund einer Kollision abgefallen sind oder vergessen wurden zu montieren.
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Das zuvor oder nachfolgend beschriebene Verfahren kann mit einer Vorrichtung ausgeführt werden, welche eines oder mehrere der zuvor oder nachstehend genannten Merkmale aufweist. Gleichermaßen kann die zuvor oder nachfolgend beschriebene Vorrichtung dazu ausgebildet sein, einen oder mehrere der zuvor oder nachfolgend genannten Verfahrensschritte auszuführen.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand rein beispielhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
- 1A eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- 1 B eine perspektivische Detailansicht eines Greifers der Vorrichtung von 1A aus einer ersten Blickrichtung;
- 2A eine perspektivische Detailansicht des Greifers der Vorrichtung von 1A aus einer zweiten Blickrichtung in einem an eine Auflage angenäherten Zustand;
- 2B eine perspektivische Detailansicht des Greifers der Vorrichtung von 1A aus der zweiten Blickrichtung in einem ein Lebensmittel untergreifenden Zustand;
- 3A eine zweite perspektivische Detailansicht des Greifers der Vorrichtung von 1A aus der zweiten Blickrichtung in einem das Lebensmittel untergreifenden und von oben beaufschlagenden Zustand;
- 3B der Greifer der Vorrichtung von 1A in angehobenem Zustand, wobei eine Schneideinrichtung in das von dem Greifer gehaltene Lebensmittel hineingeschwenkt ist;
- 4A der Greifer der Vorrichtung von 1A in angehobenem Zustand, wobei die Schneideinrichtung weiter in das von dem Greifer gehaltene Lebensmittel hineingeschwenkt ist;
- 4B der Greifer der Vorrichtung von 1A in angehobenem Zustand, wobei das in dem Greifer gehaltene Lebensmittel um eine senkrecht zu einer Schneidebene der Schneideinrichtung angeordnete Drehachse gedreht wird;
- 5A der Greifer der Vorrichtung von 1A in angehobenem Zustand in einem Stadium, in dem das in dem Greifer gehaltene Lebensmittel in zwei vollständig getrennte Abschnitte geschnitten ist;
- 5B der Greifer der Vorrichtung von 1A mit vollständig geöffneten Greifelementen;
- 6A der Greifer der 5B mit einem ersten Abschnitt oder Teil des Lebensmittels;
- 6B der Greifer der 5B mit einem zweiten Abschnitt oder Teil des Lebensmittels;
- 7A der Greifer der Vorrichtung von 1A in angehobenem Zustand, nachdem er das Lebensmittel in eine Aufnahmestruktur abgelegt hat;
- 7B eine Detailansicht einer Hälfte der Aufnahmestruktur von 7A;
- 7C eine Detailansicht einer Aufnahmestruktur gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
- 8 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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1A zeigt eine Vorrichtung 10 zum automatisierten Schneiden von Lebensmitteln 12 in Form von Baguette-Sandwiches. Die Baguette-Sandwiches 12 werden automatisiert hergestellt und anschließend auf einer Auflage 14, die durch eine Fördereinheit 15 gebildet wird, bereitgestellt. Dabei liegt ein Boden 12a des Baguette-Sandwiches 12 auf der Auflage 14 auf, auf dem Boden 12a ist Belag 12b angeordnet und auf dem Belag 12b ist ein Deckel 12c des Baguette-Sandwiches 12 angeordnet. Die Vorrichtung 10 umfasst einen Greifer 16 und Greiferarme 24, die den Greifer 16 tragen und dazu ausgebildet sind, den Greifer 16 anzuheben, den Greifer 16 translatorisch im Raum zu bewegen und den Greifer 16 an einer anderen Stelle wieder abzusenken. Der Greifer 16 und die Greiferarme 24 bilden im vorliegenden Beispiel einen Delta-Roboter für Pick-and-Place Anwendungen. Es wäre aber grundsätzlich auch denkbar, einen andersartigen Roboterarm vorzusehen.
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Der Greifer 16 definiert zwei Greifabschnitte 36, 38 (siehe 1 B). Zwischen den Greifabschnitten 36, 38 ist ein Schneidspalt 28 ausgebildet. Der Schneidspalt 28 erstreckt sich im Betrieb in im Wesentlichen vertikaler Richtung. Eine Breite des Schneidspalts 28 ist durch einen Abstand zwischen dem ersten Greifabschnitt 36 und dem zweiten Greifabschnitt 38 definiert. Die Greifabschnitte 36 und 38 sind - wie beispielsweise in 1 B zu sehen ist - dazu ausgebildet, gemeinsam so ein Baguette-Sandwich 12 zu halten, dass das Baguette-Sandwiches 12 durch den Schneidspalt 28 hindurchragt. An dem Greifer 16 ist eine Schneideinrichtung 18 in Form eines Messers angebracht. Die Schneideinrichtung 18 weist bei der vorliegenden Ausführungsform eine längliche Klinge 18a auf. Die Schneideinrichtung 18, genauer gesagt die Klinge 18a, ist um eine Schwenkachse S (siehe 2A) herum schwenkbar an einer Halterung 19 für die Schneideinrichtung 18 gelagert. Die Halterung 19 ist wiederum fest mit einer Greiferaufhängung 48 verbunden.
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Über einen Schwenkantrieb 50 ist die Schneideinrichtung 18 relativ zu der Halterung 29 und der Greiferaufhängung 48 aktiv verschwenkbar. In der gezeigten Ausführungsform umfasst der Schwenkantrieb 50 einen Pneumatikzylinder, welcher an einer, von der Schwenkachse S beabstandeten, Koppelstelle mit der Schneideinrichtung 18 verbunden ist. Hierdurch wird eine Linearbewegung des Pneumatikzylinders in eine Schwenkbewegung der Schneideinrichtung 18 umgewandelt. Die Schneideinrichtung 18 ist zwischen den beiden Greifabschnitten 36, 38 hindurch entlang des Schneidspalts 28 bewegbar gelagert, um das Sandwich-Baguette 12 in einem, zwischen den Greifabschnitten 36, 38, freiliegenden Bereich in zwei Abschnitte zu teilen.
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Im Folgenden wird in Bezug auf die 2A bis 7A im Detail darauf eingegangen, wie mittels der Vorrichtung 10 das Sandwich-Baguette 12 geschnitten wird, während es vom Greifer 16 gehalten wird.
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Am Anfang liegt das Sandwich-Baguette 12 auf der Auflage 14. Die Auflage 14 sollte möglichst eben ausgebildet sein, damit der Greifer 16 das Sandwich-Baguette 12 leicht untergreifen kann. Dann wird der Greifer 16 mittels der Greiferarme 24 über das Sandwich-Baguette 12 gefahren und abgesenkt, bis der Greifer 16 mit seinen beim Greifen unteren Greiferfingern 23 (siehe 2A) minimal von der Auflage 14 beabstandet ist. In dieser Position des Greifers 16 sind zwei Paare von Greifelementen 20a, 22a, 20b, 22b, nämlich ein Paar pro Greifabschnitt 36, 38, neben einer Längsseite des Sandwich-Baguettes 12 angeordnet und zwei weitere Paare 20c, 22c, 20d, 22d, ebenfalls ein Paar pro Greifabschnitt 36, 38, auf der anderen Längsseite des Sandwich-Baguettes 12 angeordnet.
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Jedes der Paare von Greifelementen 20, 22 weist ein erstes Greifelement 22a-22d auf, welches fest, d.h. im Wesentlichen unbeweglich gegenüber seinem Basiselement 40, mit einem jeweiligen Basiselement 40a-40d verbunden ist. Jedes der Paare von Greifelementen 20, 22 weist zudem ein zweites Greifelement 20a-20d auf, welches beweglich, im vorliegenden Ausführungsbeispiel verschwenkbar, an dem jeweiligen Basiselement 40a-40d angeordnet ist. Somit ist an jedem der vier Basiselemente 40a-40d jeweils ein unbewegliches Greifelement 22a-22d und ein relativ zu dem fest angeordneten Greifelement 22a-22d bewegliches Greifelement 20a-20d angebracht. Die Greiferaufhängung 48 erstreckt sich seitlich nach oben und über einen vom Greifer 16 für eine Aufnahme des Sandwich-Baguettes 12 gebildeten Raum. Jedes der Basiselemente 40a-40d ist mit der Greiferaufhängung 48 gekoppelt. Die Greiferaufhängung ist mit den Roboterarmen 24 verbunden. Die Roboterarme 24 sind mit einer ortsfesten Basis 26 verbunden.
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Um das Sandwich-Baguette 12 zu untergreifen, werden die Paare von Greifelementen 20c, 22c und 20d, 22d in Bewegungsrichtung 44 auf die jeweils gegenüberliegenden Paare von Greifelementen 20b, 22b und 20a, 22a zubewegt (siehe 2A), bis die fest mit dem jeweiligen Basiselement 40a-40d verbundenen Greifelemente 22a-22d das Sandwich-Baguette 12 untergriffen haben, d.h. unter das Sandwich-Baguette 12 geglitten sind. Um die Paare von Greifelementen 20c, 22c und 20d, 22d relativ zu den ihnen gegenüberliegenden Paaren von Greifelementen 20b, 22b und 20a, 22a bewegen zu können, sind die Basiselemente 40c und 40d mittels Pneumatik relativ zu den Basiselementen 40b und 40a verstellbar. Dabei sind die Paare von Greifelementen 20c, 22c und 20d, 22d unabhängig voneinander relativ zu den ihnen gegenüberliegenden Paaren von Greifelementen 20b, 22b und 20a, 22a bewegbar. Zudem sind die Basiselemente 40c und 40d jeweils mittels einer Linearführung 54a, 54b linear geführt beweglich an den Basiselementen 40b und 40a angeordnet. Mit anderen Worten ist das Basiselement 40c linear beweglich geführt auf das Basiselement 40b zu bewegbar und das Basiselement 40d linear beweglich geführt auf das Basiselement 40a zu bewegbar. Wie beispielsweise in 2A zu sehen ist, sind die Basiselemente 40a und 40b direkt mit der Greiferaufhängung 48 gekoppelt und die Basiselemente 40c und 40d jeweils über die Basiselemente 40a und 40b mit der Greiferaufhängung 48 gekoppelt.
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Wenn der Greifer 16 das Baguette-Sandwich 12 untergriffen hat, werden im nächsten Schritt die beim Greifen oberen Greifelemente 20a-d gegen das Baguette-Sandwich 12 bewegt, um das Baguette-Sandwich 12 gegen die Greifelemente 22a-22d, d.h. die bei dem Greifen des Baguette-Sandwiches 12 eine Auflagefläche für das Baguette-Sandwich 12 bildenden Greifelemente, zu drücken. Hierzu werden die Greifelemente 20a-20d in Klemmrichtung 42 (siehe 3A) gegen das Baguette-Sandwich 12 verschwenkt. Die Greifelemente 20a-20d sind unabhängig voneinander beweglich an dem jeweiligen Basiselement 40a-40d angeordnet, um Unregelmäßigkeiten hinsichtlich einer Dicke des Baguette-Sandwiches 12 entlang seiner Längsrichtung ausgleichen zu können. Die Bewegung der Greifelemente 20a-20d in Klemmrichtung 42 wird mittels Pneumatik bewirkt. Das Baguette-Sandwich 12 wird somit von vier Paaren von Greifelementen 20, 22 mit einer Klemmkraft beaufschlagt. Hierdurch wird das Baguette-Sandwich 12 sicher in dem Greifer 16 gehalten.
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Anschließend können der Greifer 16 und die den Greifer haltende Greiferaufhängung 48 mittels der Greiferarme 24 angehoben werden. Nun beginnt der eigentliche Schneidprozess. Zuerst wird hierzu die Schneideinrichtung 18 mittels des Schwenkantriebs 50 von einer Ruhestellung (siehe 3A) in eine Schneidstellung (siehe 3B und 4A) verschwenkt. Dabei bewegt sich die Klinge 18a entlang des Schneidspalts 28, bis die Klinge 18a in das Baguette-Sandwich 12 einschneidet. Danach wird die Klinge 18a von dem Schwenkantrieb 50 weiter in das Baguette-Sandwich 12 hineinbewegt, bis die Klinge 18a eine Mittelachse des Baguette-Sandwiches 12 erreicht. Anschließend wird das Baguette-Sandwich 12, während es von dem Greifer 16 gehalten wird, um seine Längsachse gedreht.
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Hierzu umfasst die Vorrichtung 10 einen Drehantrieb 56, der dazu ausgebildet ist, die Basiselemente 40a-40d, die mit den Basiselementen gekoppelten Greifelemente 20a-20d und 22a-22d sowie das darin gehaltene Baguette-Sandwich 12 relativ zu der Greiferaufhängung 48 um eine Drehachse D (siehe 4B) zu drehen. Hierzu umfasst der Drehantrieb 56 für jeden Greifabschnitt 36, 38, d.h. für jedes Paar von Greifelementen 20, 22, einen separaten Antriebsstrang. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Drehmoment über einen ersten Riemen 58 (siehe 5A) auf eine, mit dem Basiselement 40a fest verbundenen, erste Welle 62 übertragen und ein Drehmoment über einen zweiten Riemen 60 auf eine, mit dem Basiselement 40d fest verbundene, zweiten Welle 64 übertragen. Der Drehantrieb 56 ist dazu ausgebildet, das vom Greifer 16 gehaltene Baguette-Sandwich 12 mindestens 360° um seine Längsachse zu drehen. Durch die Drehung des Baguette-Sandwiches 12 wird das Baguette-Sandwich 12 relativ zu der Klinge 18a bewegt, wodurch das Baguette-Sandwich 12 vollständig in zwei Hälften geteilt wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Baguette-Sandwich 12 um 540° gedreht, sodass beim Ablegen (siehe 5B) das Baguette-Sandwich 12 mit dem Deckel 12c nach unten abgelegt werden kann.
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Wie durch den Vergleich der 5A und 5B ersichtlich, werden zum Ablegen der beiden Hälften des Baguette-Sandwiches 12 die Greifelemente 20a-20d von einer Klemmstellung (5A) in eine Freigabestellung (5B) verstellt. Hierzu werden die beim Ablegen eine Auflagefläche bildenden Greifelemente 20a-20d relativ zu dem jeweiligen Basiselement 40a-40d verschwenkt, sodass diese das Baguette-Sandwich 12 nach unten hin freigeben und das Baguette-Sandwich 12 nach unten aus dem Greifer 16 herausfallen kann. Während des Ablegens sind die Basiselemente 40 in dem aufeinander zu bewegten Zustand angeordnet, sodass die beiden Hälften des Baguette-Sandwiches 12 allein aufgrund der Bewegung der Greifelemente 20a-20d freigegeben werden. In den 6A und 6B sind die beiden Hälften des Baguette-Sandwiches 12 einzeln gezeigt.
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Eine prozesssichere Handhabung ist gegeben, wenn das Baguette-Sandwich 12, wie in 7A gezeigt, in eine Aufnahmestruktur 30 abgelegt wird. Hierzu ist die Aufnahmestruktur 30 derart ausgebildet, dass der Greifer 16 das Baguette-Sandwich 12 in eine Vertiefung 32 der Aufnahmestruktur 30 ablegen kann, ohne mit der Aufnahmestruktur 30 zu kollidieren. Wenn das Baguette-Sandwich 12 in der Vertiefung 32 der Aufnahmestruktur abgelegt ist, d.h. wenn das Gewicht des Baguette-Sandwiches 12 im Wesentlichen vollständig von, die Vertiefung 32 definierenden, Haltestrukturen 68 getragen wird, können die beim Ablegen die Auflagefläche bildenden Greifelemente 20a-20d relativ zu dem jeweiligen Basiselement 40a-40d verschwenkt werden. Um eine solche Bewegung der Greifelemente 20a-20d ohne Kollision mit der Aufnahmestruktur 30 zu ermöglichen, sind in der Aufnahmestruktur 30 sich rechtwinklig zur Haupterstreckungsrichtung der Vertiefung 32 erstreckende Ausnehmungen 66 ausgebildet. Hierdurch können die Greifelemente 20a-20d ohne Kollision mit der Aufnahmestruktur 30 nach unten weggeschwenkt werden. So kann das Baguette-Sandwich 12 prozesssicher abgelegt werden und insbesondere vermieden werden, dass sich der Deckel 12c des Baguette-Sandwiches 12 beim Ablegen relativ zu dem Boden 12a des Baguette-Sandwiches 12 verschiebt. Um das Baguette-Sandwich 12 sicher in der Vertiefung 32 zu halten, können reibungserhöhende Strukturen 70 an, die Vertiefung 32 bildenden, Flächen der Haltestrukturen 68 ausgebildet sein.
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7C zeigt eine alternative Ausführungsform einer Aufnahmestruktur 30'. Die Aufnahmestruktur 30' umfasst mehrere bügelförmige Haltestrukturen 68', welche gemeinsam eine Vertiefung 32' für das Baguette-Sandwich 12 definieren. Die bügelförmigen Haltestrukturen 68' umfassen einen bogenförmigen Abschnitt 68a', an dessen beiden Enden jeweils ein Haltemittel 68b' mit konvexer Haltefläche angeordnet ist, um das Baguette-Sandwich 12 seitlich zu fixieren. Zudem umfasst jede Haltestruktur 68' ein konkav ausgebildetes, sich entlang des bogenförmigen Abschnitts 68a' erstreckendes, zweites Haltemittel 68c' zur Auflage des Baguette-Sandwiches 12. Wenn das Baguette-Sandwich 12 in die Aufnahmestruktur 30' eingelegt wird, können sich die bogenförmigen Abschnitte 68a' der bügelförmige Haltestrukturen 68' elastisch verformen, um sich an die Form des Baguette-Sandwiches 12 anzupassen. Zwischen den bügelförmigen Haltestrukturen 68' sind Freiräume 66' vorgesehen. Hierdurch kann der Greifer 16 das Sandwich-Baguette 12 in die Vertiefung 32' einlegen und anschließend die Greifelemente 20a-20d nach unten wegschwenken, ohne dass der Greifer 16 bzw. die Greifelemente 20a-20d mit der Aufnahmestruktur 30' kollidieren.
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8 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der die Schneideinrichtung 18' an einer ortsfesten Basis 52' angebracht ist und somit nicht an dem Greifer 16' angebracht ist. Zum Schneiden des Baguette-Sandwiches 12 wird der das Baguette-Sandwich 12 haltende Greifer 16' so relativ zu der Schneideinrichtung 18' bewegt, dass die Klinge 18a' im Bereich des Schneidspalts 28 mit dem Baguette-Sandwich 12 in Kontakt kommt und dass das Baguette-Sandwich 12 durch die Klinge 18a' hindurchbewegt wird, bis das Baguette-Sandwich 12 vollständig in zwei Hälften geschnitten ist. Um ein Anhaften des Baguette-Sandwiches 12 an der Klinge 18a' zu vermeiden, umfasst die Schneideinrichtung 18' einen Schwingungserreger 46', welcher die Klinge 18a' in Schwingung versetzt. Auch die Ausführungsformen der 1 A bis 7B könnte mit einem Schwingungserreger ausgestattet sein, der die Klinge 18a in Schwingung versetzt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Vorrichtung
- 12
- Baguette-Sandwich
- 12a
- Boden
- 12b
- Belag
- 12c
- Deckel
- 14
- Auflage
- 15
- Fördereinheit
- 16
- Greifer
- 18
- Schneideinrichtung
- 18a
- Klinge
- 19
- Halterung
- 20a
- Greifelement
- 20b
- Greifelement
- 20c
- Greifelement
- 20d
- Greifelement
- 21
- Greiferfinger
- 22a
- Greifelement
- 22b
- Greifelement
- 22c
- Greifelement
- 22d
- Greifelement
- 23
- Greiferfinger
- 24
- Greiferarm
- 26
- Basis
- 28
- Schneidspalt
- 30
- Aufnahmestruktur
- 32
- Vertiefung
- 34
- Fördereinrichtung
- 36
- Greifabschnitt
- 38
- Greifabschnitt
- 40a
- Basiselement
- 40b
- Basiselement
- 40c
- Basiselement
- 40d
- Basiselement
- 42
- Klemmrichtung
- 44
- Bewegungsrichtung
- 46
- Schwingungserreger
- 48
- Greiferaufhängung
- 50
- Schwenkantrieb
- 52
- Basis
- 54a
- Linearführung
- 54b
- Linearführung
- 56
- Drehantrieb
- 58
- erster Riemen
- 60
- zweiter Riemen
- 62
- erste Welle
- 64
- zweite Welle
- 66
- Ausnehmung
- 66'
- Freiraum
- 68
- Haltestrukturen
- 68a'
- bogenförmiger Abschnitt
- 68b'
- Haltemittel
- 68c'
- Haltemittel
- 70
- reibungserhöhende Strukturen
- S
- Schwenkachse
- E
- Schneidebene
- D
- Drehachse
