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Die Erfindung betrifft eine Lebensmittelverarbeitungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bei derartigen Lebensmittelverarbeitungsvorrichtungen handelt es sich insbesondere um Pressen oder Walzen- bzw. Messersteaker, die vorwiegend bei der Verarbeitung von Fleisch eingesetzt werden. Dabei liegen zwei drehbare Bearbeitungswalzen parallel zueinander und übereinander, ggf. auch versetzt übereinander. Zwischen den Bearbeitungswalzen läuft das zu bearbeitende Lebensmittel hindurch. Die Bearbeitungswalzen können als drehbare Presswerkzeuge, Walzen oder Messerwalzen ausgebildet sein. Auch kann eine der Bearbeitungswalzen als Transportwalze mit im Wesentlichen zylindrischer Umfangsfläche ausgebildet sein, wenn das zu bearbeitende Lebensmittel nur von einer Seite bearbeitet, beispielsweise eingeschnitten werden soll. So kann an einem Fleischstück beispielsweise nur eine einseitige Schwarte bearbeitet werden.
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Die Bearbeitungswalzen werden mittels einer Antriebseinrichtung gegenläufig drehend angetrieben. Zwischen den Bearbeitungswalzen wird ein lichter Abstand eingehalten. Hierdurch wird ein Bearbeitungsspalt gebildet, durch den das zu bearbeitende Lebensmittel aufgrund der gegenläufigen Drehbewegung der Bearbeitungswalzen hindurchgezogen wird. Der Bearbeitungsspalt wird auf einen lichten Abstand eingestellt, der kleiner als die Dicke des zu bearbeitenden Lebensmittels ist, sodass beim Hindurchlaufen des Lebensmittels durch den Bearbeitungsspalt die Werkzeuge an der oder den Bearbeitungswalzen auf das Lebensmittel einwirken.
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Der Bearbeitungsspalt kann für die Bearbeitung relativ dünner Lebensmittel auch mäanderförmig ausgebildet sein, wenn die Bearbeitungswerkzeuge der beiden Bearbeitungswalzen sich überschneiden, d. h., die Bearbeitungswerkzeuge der einen Bearbeitungswalze zwischen die Bearbeitungswerkzeuge der anderen Bearbeitungswalze greifen. Würde man nach der Bearbeitung das Produkt in Querrichtung durchschneiden, käme ein mäanderförmiges Muster zum Vorschein.
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Bei der Fleischverarbeitung werden derartige Vorrichtungen auch Steaker genannt und können beispielsweise bei der Kochschinkenherstellung eingesetzt werden, um mittels der auf gegenüberliegenden Seiten des Fleischstückes einwirkenden Messerwalzen eine Oberflächenvergrößerung zu erreichen.
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Bei den bisherigen Systemen sind die auf das Lebensmittel einwirkenden oberen und unteren rotierenden Messerwalzen über einen gemeinsamen Antrieb gekoppelt.
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Zudem ist eine Verstelleinrichtung vorgesehen, mittels der die obere Messerwalze gegenüber der unteren ortsfesten Messerwalze zur Einstellung des lichten Abstandes und damit der Eindringtiefe der Messer verstellbar ist.
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Die Verstelleinrichtung weist eine an der Welle der oberen Messerwalze angreifende Schwinge zur Einstellung des Bearbeitungsspaltes auf. An der Schwinge ist ein Pneumatik-Zylinder angeschlagen, der über eine regelbare Druckluftbeaufschlagung die Quetschkraft auf das zu bearbeitende Produkt steuert. Der Zylinder zieht die obere Messerwelle in Richtung der unteren Messerwelle, wobei die Bewegung der oberen Messerwelle ein Kreisbogensegment beschreibt. Wird die Schwinge durch das Produkt nach oben ausgelenkt, dann übt der Pneumatikzylinder eine entgegengesetzte Kraft aus, um die Schwinge wieder in die Grundposition zu ziehen.
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Als gemeinsamer Drehantrieb ist bei der vorbekannten Vorrichtung ein Asynchronmotor vorgesehen, welcher über einen Kettentrieb beide Messerwalzen antreibt. Der Kettentrieb muss dabei die Einstellbewegung und die Relativbewegung der Walzen mitmachen, was auf Grund der Schwingenführung und der bei einer Verstellung resultierenden Kreisbogenbahn der oberen Messerwalze einen erheblichen konstruktiven Aufwand in Form von Ritzeln, Antriebsketten, Spanneinrichtungen usw. erfordert.
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Trotz des hohen konstruktiven Aufwandes unterliegt die Vorrichtung dennoch einem hohen Verschleiß und erfordert zudem aufwändige Maßnahmen, um den hygienischen Anforderungen zu genügen. So ist eine häufige Reinigung des gesamten Systems erforderlich.
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Ein weiterer Nachteil des gemeinsamen Antriebs für beide Walzen ist, dass es bei Überbeanspruchung durch besonders große Fleischstücke zu einem übermäßigen Aufspreizen der Schwinge und in der Folge zu einem Bruch von Komponenten des Kettentriebes kommen kann. Eine Schwachstelle des Systems ist auch der über Ritzel betätigte Kettentrieb der oberen Messerwelle. Insgesamt erweist sich das bisherige Konzept des Kettentriebes mit Schwinge und Ritzeln zur Übertragung der Drehbewegung als sehr wartungsintensiv.
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Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Antriebssystem bereitzustellen, das die Nachteile des Stands der Technik vermeidet oder zumindest deutlich verringert.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Lebensmittelverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1.
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Danach ist die Lebensmittelverarbeitungsvorrichtung u.a. mit einer neuartigen Antriebseinrichtung vorgesehen, die insbesondere als Presse oder Walzen- bzw. Messersteaker ausgebildet sein kann. Die Lebensmittelverarbeitungsvorrichtung weist zwei gegenläufig drehbare, im Abstand zueinander angeordnete parallele Bearbeitungswalzen auf, die mittels der Antriebseinrichtung in Rotation versetzt werden. Die Bearbeitungswalzen sind unter Beibehaltung eines Bearbeitungsspaltes aufeinander zustellbar. Ferner sind die Bearbeitungswalzen bevorzugt übereinander oder versetzt übereinander angeordnet.
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Die Rotation der Bearbeitungswalzen erfolgt gegenläufig, sodass ein zwischen den Bearbeitungswalzen zugeführtes Lebensmittel durch den Bearbeitungsspalt hindurch gezogen wird und die Bearbeitung durch die Bearbeitungswalzen erfolgt.
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Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass jeder Bearbeitungswalze ein eigener Drehantrieb zugeordnet ist. Durch die separaten Drehantriebe der Antriebseinrichtung für die jeweilige Bearbeitungswalze ist es nunmehr möglich, den bisher verwendeten Kettentrieb zu eliminieren und so den Wartungs- und Reinigungsaufwand der Antriebseinrichtung beträchtlich zu reduzieren.
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Die Bearbeitungswalzen können beispielsweise Messerwalzen sein, die zum Einschneiden der Schwarte eines Fleischstückes dienen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens eine Bearbeitungswalze eine Messerwalze und die andere eine Transportwalze. Diese Ausführungsform kommt insbesondere bei Fleischstücken, die nur von einer Seite eingeschnitten werden sollen, zum Einsatz, wenn das Fleischstück eine einseitige Schwarte hat, die durch die Bearbeitung nicht verletzt werden soll.
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Gemäß der Erfindung weist die Antriebseinrichtung der Lebensmittelverarbeitungsvorrichtung eine Verstelleinrichtung auf, wobei die Bearbeitungswalzen mittels der Verstelleinrichtung selbsttätig aufeinander zustellbar sind, um den Abstand zwischen ihren Drehachsen zu verändern und/oder eine zwischen den Drehachsen wirkende Quetschkraft einzustellen. Mittels der Verstelleinrichtung sind die Bearbeitungswalzen selbsttätig aufeinander zu verfahrbar, was zur selbsttätigen Einstellung bzw. Aufrechterhaltung der Größe des Bearbeitungsspaltes und/oder zur selbsttätigen Einstellung und/oder Erhaltung der Quetschkraft dient. Beispielsweise kann die Verstelleinrichtung die Bearbeitungswalzen in unterschiedliche Grundpositionen verfahren, die jeweils eine andere Größe des Bearbeitungsspaltes definieren. Ausgehend von jenen Grundpositionen kann die Verstelleinrichtung die Kraft beeinflussen, mit welcher die Bearbeitungswalzen bei einer Auslenkung aus der Grundposition wieder in die Grundposition zurückgezogen werden. Eine solche Auslenkung kann beispielsweise durch ein zu bearbeitendes Lebensmittel erfolgen, welches den Bearbeitungspalt durchläuft.
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Da die zu bearbeitenden Lebensmittel Naturprodukte sind und sich die Größe einzelner Fleischstücke stets voneinander unterscheidet, wird die Bearbeitung des Lebensmittels durch die von den Bearbeitungswalzen ausgeübte Quetschkraft bestimmt, die als Maß dafür herangezogen werden kann, wie tief oder wie stark die Werkzeuge einer Bearbeitungswalze auf das Lebensmittel einwirken. So kann beispielsweise die Einschnitttiefe von Bearbeitungsmessern bei der Fleischbearbeitung anhand der Quetschkraft eingestellt werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann eine Bearbeitungswalze, vorzugsweise die untere Bearbeitungswalze, ortsfest sein und die andere Bearbeitungswalze, vorzugsweise die obere Bearbeitungswalze, relativ dazu beweglich und mittels der Verstelleinrichtung auf die ortsfeste Bearbeitungswalze zustellbar sein. Die Verstellbarkeit der beweglichen Bearbeitungswalze liegt bevorzugt in einer vertikalen Ebene vor, in der die Bearbeitungswalzen übereinander angeordnet sind. Bei dieser Ausgestaltung kann wenigstens einer der Drehantriebe, vorzugsweise der untere Drehantrieb, ortsfest ausgebildet sein, was ebenfalls den Aufbau vereinfacht.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann eine Fördereinrichtung, insbesondere ein Förderband, zum Zuführen der zu bearbeitenden Lebensmitteln zu den Bearbeitungswalzen und/oder zum Abführen der bearbeiteten Lebensmittel von den Bearbeitungswalzen vorgesehen sein, wobei der Drehantrieb der ortsfesten Bearbeitungswalze zum Antreiben der Fördereinrichtung ausgebildet ist. Somit kann ein zusätzlicher Antrieb für die Fördereinrichtung eingespart werden, und es ist sichergestellt, dass die Fördereinrichtung und die vom selben Drehantrieb angetriebenen Bearbeitungswalze stets synchron laufen.
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Die eine Bearbeitungswalze kann gleichzeitig als Auflage für das zu bearbeitende Lebensmittel dienen und zumindest teilweise in die Fördereinrichtung integriert sein.
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Gemäß der Erfindung weist die Antriebseinrichtung eine Linearführung auf. Vorzugsweise können hierzu zwei Führungsstangen oder -schienen vorgesehen sein. Entlang der Linearführung ist wenigstens eine Bearbeitungswalze geführt und mittels der Verstelleinrichtung auf die andere Bearbeitungswalze zustellbar.
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Durch das daraus resultierende lineare Verstellen der einen Bearbeitungswalze wird ein einfaches und genaues, ggf. sogar millimetergenaues Einstellen der Grundpositionen der oberen Bearbeitungswalze und somit der Größe des Bearbeitungsspaltes und der Bearbeitungstiefe in das jeweilige Produkt möglich. Hierdurch kann die Verarbeitungsqualität deutlich gesteigert werden. Außerdem vereinfacht sich das Einrichten der Lebensmittelverarbeitungsvorrichtung für ein neues Produkt. Die Einstellung der Grundpositionen kann vorzugsweise auch stufenlos erfolgen.
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Beispielsweise kann eine Skala an der Linearführung angebracht werden, um den jeweiligen Hub anzuzeigen. Dies erweist sich insbesondere bei einer Ersteinstellung der Maschine für unterschiedliche Produkte als besonders vorteilhaft. Demgegenüber war bei dem bisherigen System mit einer Schwinge nur eine sogenannte „Hinschau-Einstellung“ möglich.
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Die Verstelleinrichtung weist wenigstens zwei Aktuatoren für das Erzeugen der Zustellbewegung auf, die jeweils an gegenüberliegenden Enden wenigstens einer zustellbaren Bearbeitungswalze angeschlagen sind. Als vorteilhaft haben sich Linearaktuatoren erwiesen, die bereits eine Translationsbewegung erzeugen, sodass eine Bewegungsumwandlung entfallen kann. Insbesondere können Pneumatikzylinder vorgesehen werden, die zum einen aufgrund der Kompressibilität der Druckluft gleichzeitig auch eine gewisse Federwirkung mit sich bringen und sich gut zur Einstellung der wirkenden Kräfte eignen. Dieses System erweist sich zudem als verschleißarm, da es zu keinem Kontakt von Metall auf Metall kommt.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform können die beiden Aktuatoren Linearaktuatoren sein, deren Wirkrichtung parallel zu der Linearführung ausgerichtet ist. Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine Umlenkung der Aktuatorbewegung nicht mehr erforderlich ist und somit die Anordnung besonders effizient und genau wird, und zudem einfach zu warten ist.
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Vorzugsweise können die beiden Aktuatoren als Pneumatikzylinder ausgebildet sein, deren Kolbenstangen parallel zu der Linearführung ausgerichtet sind. Die Montage, Wartung, Reparatur und Einstellung der Anordnung wird hierdurch erleichtert.
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Bei senkrechter Anordnung der Linearführung im Raum addieren sich zudem die Gewichtskräfte der oberen Bearbeitungswalze und des damit gekoppelten Drehantriebes und unterstützen so die durch die Aktuatoren aufgebrachte Kraft zur Einhaltung der wirksam werdenden und auf das Lebensmittel einwirkenden Quetschkraft. Die Gewichtskraft unterstützt also die Aktuatoren beim Zustellen der Bearbeitungswalzen in Richtung aufeinander zu. Im Vergleich mit dem bisherigen System kann hierdurch unter Umständen ein kleinerer Aktuator in der Verstelleinrichtung für die Einstellung der Quetschkraft verwendet werden.
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Die wenigstens zwei Aktuatoren sind in einem einfachen Fall zum Aufbringen einer Zugkraft ausgebildet, mit der die Bearbeitungswalzen in Zustellrichtung aufeinander zugestellt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die wenigstens zwei Aktuatoren sowohl zum Aufbringen einer Zugkraft als auch zur Erzeugung eines Hubes in entgegengesetzter Richtung ausgebildet. Derartige Aktuatoren können im Notfall die Zugkraft, also die Quetschkraft aufheben und in eine Öffnungsstellung verfahren, in welcher der Bearbeitungsspalt vergrößert wird. Beispielsweise können doppeltwirkende Pneumatikzylinder hierfür eingesetzt werden.
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Jeweils endseitig der wenigstens einen zustellbaren Bearbeitungswalze sind zwei, vorzugsweise drei in Reihe geschaltete Aktuatoren angeschlagen, wobei ein Aktuator zum Aufbringen der Zugkraft und ein oder vorzugsweise zwei Aktuatoren zum Einstellen der Größe des Bearbeitungsspaltes, der sogenannten Grundöffnung ausgebildet sind. Dieser Aufbau vereinfacht die Einstellung der Grundpositionen der verstellbaren Bearbeitungswalze und zwar weitgehend unabhängig davon, wie hoch die Zugkraft bzw. Quetschkraft bei Auslenkung aus der Grundposition ist.
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Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die in Reihe geschalteten Aktuatoren jeweils zum Erzeugen von unterschiedlichen maximalen Hüben ausgebildet sind. Die in Reihe geschalteten Aktuatoren können zum Anfahren unterschiedlicher Stellungen der Bearbeitungswalzen bzw. zur Einstellung des Bearbeitungsspaltes wahlweise angesteuert werden, so dass sich durch eine Kombination bzw. Addition der unterschiedlichen Hübe der Aktuatoren unterschiedliche Bearbeitungsspalte einstellen. Dies vereinfacht die Einstellung des Bearbeitungsspaltes sehr.
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Denkbar ist auch eine stufenlose Einstellung des Bearbeitungsspaltes. Dies kann bei den in Reihe geschalteten Aktuatoren dadurch erreicht werden, dass ein teilweises Ausfahren einzelner Aktuatoren erfolgt.
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Es hat sich außerdem im Rahmen der Erfindung gezeigt, dass die den Bearbeitungswalzen zugeordneten Drehantriebe vorzugsweise als Festdrehzahlantriebe ausgeführt werden können. Hierbei ist zur Erreichung Bearbeitungsergebnisse, die vergleichbar mit Bearbeitungsergebnissen bei den Vorrichtungen aus dem Stand der Technik sind, lediglich zu gewährleisten, dass die Nenndrehzahlen der Drehantriebe um höchstens 2 % voneinander abweichen.
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War bei dem bekannten System zwangsläufig eine Synchronisation der Bearbeitungswalzen durch den Kettentrieb gegeben, so es hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung gezeigt, dass eine hochgenaue Synchronisation der Bearbeitungswalzen nicht erforderlich ist, um die Funktion der Lebensmittelverarbeitungs-vorrichtung zu gewährleisten. Auch in dieser Weise vereinfacht die Erfindung den Aufbau der Lebensmittelverarbeitungsvorrichtung.
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Die den Bearbeitungswalzen zugeordneten Drehantriebe können als Drehstrom-Asynchronmotoren mit Festdrehzahl vorgesehen werden, deren Synchronisation durch Ansteuerung mit identischer Netzfrequenz erfolgt. Auf diese Weise kann ein gewisses Maß an Synchronlauf gewährleistet werden, ohne jedoch die Komplexität des Systems wesentlich zu erhöhen. Da beide Bearbeitungswalzen während der Bearbeitung desselben Produktes in etwa gleichmäßig belastet werden, kommt es bei beiden Drehantrieben auch zu einem vergleichbaren Schlupf und die Drehantriebe laufen deshalb quasi synchron.
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Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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Dabei zeigen:
- 1 bis 5 perspektivische Ansichten einer möglichen Ausführungsform einer Lebensmittelverarbeitungsvorrichtung in einer ersten Grundstellung,
- 6 bis 10 perspektivische Ansichten der Antriebseinrichtung gemäß den 1 bis 5 in einer Stellung, der Notöffnungsstellung, und
- 11 bis 17 Vorderansichten der Antriebseinrichtung nach den 6 bis 10 in unterschiedlichen Stellungen mit unterschiedlich gro-ßen Bearbeitungsspalten.
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Gleiche oder gleichwirkende Bauteile werden in den nachfolgend dargestellten Figuren anhand einer Ausführungsform mit Bezugszeichen versehen, um die Lesbarkeit zu verbessern. Für eine bessere Übersichtlichkeit ist nicht jedes Merkmal in jeder Figur mit einem Bezugszeichen versehen.
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Die 1 bis 5 zeigen eine schematisch angedeutete Lebensmittelverarbeitungsvorrichtung 27 mit einer Antriebseinrichtung 1 in mehreren perspektivischen Darstellungen. Eine Fördereinrichtung in Form eines Förderbandes 26 transportiert zur Bearbeitung Lebensmittel in einer Bearbeitungsrichtung 33 auf zwei Bearbeitungswalzen 2, 3 zu, zwischen die das Lebensmittel aufgrund einer gegenläufigen Drehbewegung der Bearbeitungswalzen 2, 3 eingezogen wird.
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Die Antriebseinrichtung 1 weist eine untere, ortsfeste Bearbeitungswalze 2 und eine obere Bearbeitungswalze 3 auf, die gegenüber der ortsfesten Bearbeitungswalze 2 in einer Zustellrichtung 22 bewegbar ist. Die beiden Bearbeitungswalzen 2, 3 sind mit ihren Drehachsen 21, 24 parallel zueinander und übereinander angeordnet. Die obere Bearbeitungswalze 3 ist auf die untere Bearbeitungswalze 2 mittels einer Verstelleinrichtung 11 zustellbar.
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Die untere, ortsfeste Bearbeitungswalze 2 ist an einem nichtgezeigten Rahmen der Lebensmittelverarbeitungsvorrichtung 27 befestigt. Die obere Bearbeitungswalze 3 ist entlang einer Linearführung 8 bewegbar, wobei sich die Drehachse 24 der oberen Bearbeitungswalze 3 in einer Ebene 34 verstellen lässt, in der auch die Drehachse 21 der unteren Bearbeitungswalze 2 liegt.
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Die Linearführung 8 weist zwei parallel zueinander angeordnete Führungsstangen auf, an denen die obere Bearbeitungswalze 3 bewegbar geführt ist. Anstelle der Führungsstangen können auch Führungsschienen vorgesehen werden. Zur besseren Kontrolle bzw. Reproduzierbarkeit der Einstellung von Grundpositionen der Bearbeitungswalzen 2, 3 kann eine Skala, vorzugsweise eine Millimeterskala aufgebracht sein.
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Jeder Bearbeitungswalze 2, 3 ist ein eigener Drehantrieb 4, 5 zugeordnet. Der Drehantrieb 4 der unteren Bearbeitungswalze 2 ist ebenfalls ortsfest an dem nicht gezeigten Rahmen der Lebensmittelverarbeitungsvorrichtung 27 mittels eines Haltebleches 9 gehalten.
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Der Drehantrieb 5 der oberen Bearbeitungswalze 3 ist an einem Halteblech 10 gehalten, welches sich zusammen mit der oberen Bearbeitungswalze 3 entlang der Linearführung 8 bewegen kann. Das Halteblech 10 der oberen Messerwelle ist mit zwei Lagergehäusen 28 verbunden, die entlang der beiden Führungsstangen der Linearführung beweglich geführt sind.
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An den Lagergehäusen 28 greift jeweils die Verstelleinrichtung 11 an, die an dem nichtgezeigten Rahmen der Lebensmittelverarbeitungsvorrichtung 27 festgelegt ist. Die Verstelleinrichtung 11 weist mehrere Linear-Aktuatoren 12, 13, 14 in Form von Pneumatikzylindern auf, die im Bereich der gegenüberliegenden Enden der oberen Bearbeitungswalze 3 angeschlagen sind. Hier ist jeweils eine Kolbenstange 25 an dem Lagergehäuse 28 angeschlagen.
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Die Aktuatoren 12, 13 und 14 auf jeder Seite der Antriebseinrichtung 1 sind mechanisch in Reihe geschaltet. Der Aktuator 12 bringt die Zugkraft zur Einstellung der Quetschkraft auf. Die beiden anderen Aktuatoren 13, 14 dienen zur Einstellung der Grundpositionen, die die Größe eines Bearbeitungsspaltes 23 definieren, die sogenannte Grundöffnung. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Aktuatoren 12, 13, 14 als Pneumatikzylinder ausgebildet, deren Kolbenstangen 25 in Reihe geschaltet sind.
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Der Aktuator 12 ist doppelt wirkend ausgebildet und öffnet im Notfall die Bearbeitungswalzen 2, 3 mit maximalem Hub.
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Die Aktuatoren 13, 14 sind vorzugsweise einfach wirkend ausgebildet, können daher bei Anlegen einer Druckluftversorgung nur Druckkräfte aufbringen und dienen zur Einstellung der Grundöffnung. Eine erste Grundposition zur Einstellung der Grundöffnung liegt vor, wenn die Aktuatoren 13 und 14 eingefahren sind. Eine zweite Grundposition wird durch das Ausfahren des Aktuators 13 erreicht. Eine dritte Grundposition wird durch das Ausfahren der Aktuatoren 13 und 14 erreicht. Durch Abschalten der Druckluftversorgung zu beiden Aktuatoren 13 und 14 fährt die obere Bearbeitungswalze 3 schwerkraftgetrieben in die erste Grundposition zurück.
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Der die Zugkraft aufbringende Aktuator 12 beeinflusst die Quetschkraft, mit der die obere Bearbeitungswalze 3 zur unteren Bearbeitungswalze 2 gezogen wird, wenn ein zu bearbeitendes Lebensmittel zwischen den Bearbeitungswalzen 2, 3 durch den Bearbeitungsspalt hindurchläuft und die obere Bearbeitungswalze 3 entlang der Linearführung 8 und somit den Aktuator 12 auslenkt.
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Die Grundpositionen, in die die Bearbeitungswalzen 2, 3 verfahrbar sind, unterscheiden sich untereinander somit durch den Abstand der Bearbeitungswalzen 2, 3, die entsprechende Grundöffnung und den dadurch vorgegebenen Bearbeitungsspalt 23.
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Wie aus den 5 und 6 erkennbar, kann der Bearbeitungsspalt 23 so klein sein, dass an der oberen Bearbeitungswalze 3 vorgesehene Messersterne 30 zwischen dazu parallel versetzt angeordnete Messerrollen 29 auf der unteren Bearbeitungswalze 2 greifen und der Bearbeitungsspalt 23 sich zwischen Messerrolle 29 und Messerstern 30 jeweils ausbildet. Die Bearbeitungswalzen 2, 3 kommen dabei jedoch nicht in Kontakt. Der Bearbeitungsspalt 23 kann hierbei auch als mäanderförmig bezeichnet werden, man spricht auch von einer Überschneidung der Bearbeitungswerkzeuge.
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In den 6 bis 10 und 17 wird eine zweite Grundstellung der Antriebseinrichtung 1 mit einer zweiten Grundposition der oberen Bearbeitungswalze 3 gezeigt. Diese Stellung ist eine sogenannte „Notöffungsstellung“, bei der die beidseits der Bearbeitungswalzen 2, 3 angeordneten Aktuatoren 12, 13 und 14 maximal ausgefahren sind und der Bearbeitungsspalt 23 so groß wie möglich eingestellt ist. Diese Stellung wird bei außergewöhnlichen Ereignissen, bspw. im Fehlerfall, eingenommen, bspw. um Gegenstände, die unbeabsichtigt zwischen die Bearbeitungswalzen 2, 3 geraten sind, entfernen zu können.
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In den 11-16 sind mehrere Zwischenstellungen bzw. zwischen Positionen der Bearbeitungswalzen 2, 3 dargestellt, die dadurch angefahren werden, dass unterschiedliche Aktuatoren 12, 13, 14 angesteuert und deren Kolbenstangen 25, 36, 37 ein- bzw. ausgefahren sind.
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In der 11 sind alle Kolbenstangen 25, 36, 37 eingefahren, sodass sich die Bearbeitungswalzen 2, 3 in der Position ihrer größten Annäherung befinden.
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In der 12 ist eine Stellung gezeigt, bei welcher jeweils der Aktuator 14 auf beiden seiten der Bearbeitungswalzen 2, 3 angesteuert ist und die Kolbenstangen 25 ausgefahren sind. In dieser Stellung kommt es weiterhin zu einer Überschneidung der Messerrollen 29 mit den Messersternen 30 der oberen und unteren Bearbeitungswalzen 2, 3. Der Bearbeitungsspalt 23 ist also weiterhin mäanderförmig.
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In der 12 ist eine Stellung gezeigt, bei der anstelle der Aktuatoren 14 jeweils die Aktuatoren 13 ausgefahren ist. Die Aktuatoren 13 erzeugen jeweils einen größeren Hub als die Aktuatoren 14, sodass die obere Bearbeitungswalze 3 in eine Position bezüglich der unteren Bearbeitungswalze 2 verfahren wird, in welcher sie einen größeren Abstand zu dieser aufweist als in der in 11 gezeigten Stellung. Somit bildet sich auch ein größerer Bearbeitungsspalt 23 aus. Da weiterhin eine leichte Überschneidung der Messerrollen 29 mit den Messerwalzen 30 besteht, ist der Bearbeitungsstand 23 weiterhin mäanderförmig.
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In der 14 ist eine Stellung gezeigt, in welcher sowohl die Aktuatoren 13 als auch die Aktuatoren 14 ausgefahren sind, was an den jeweils ausgefahrenen Kolbenstangen 25, 36 erkennbar ist. Der sich dabei ausbildende Bearbeitungsspalt 23 ist nicht mehr mäanderförmig. Es kommt zu keinem Zwischengreifen bzw. Ineinandergreifen von Messerrolle 29 und Messersternen 30 der oberen und unteren Bearbeitungswalzen 2, 3 mehr, so dass sehr große Fleischstücke bzw. großvolumige Lebensmittel verarbeitet werden können.
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In der 15 ist eine weitere Stellung gezeigt, in welcher die Aktuatoren 14 und die Aktuatoren 12 ausgefahren sind, sodass sich der Bearbeitungsspalt 23 gegenüber der Stellung in 14 weiter vergrößert. Die Aktuatoren 12 erzeugen jeweils einen größeren Hub als die Aktuatoren 13 oder 14.
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In der 16 ist eine weitere Stellung gezeigt, in welcher die Aktuatoren 13 und die Aktuatoren 12 ausgefahren sind. Der Bearbeitungsspalt 23 ist gegenüber der Stellung in 15 nochmals größer.
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Somit kann durch unterschiedliche Ansteuerung der Aktuatoren 12, 13 und 14 die Einstellung unterschiedlicher Stellungen der Bearbeitungswalzen 2, 3 erreicht werden. Die unterschiedlichen Stellungen ergeben sich durch die unterschiedlichen Hübe, die die Aktuatoren 12, 13 und 14 jeweils maximal durchlaufen können.
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Es ist auch möglich, die Aktuatoren 12, 13 und 14 jeweils nur teilweise auszufahren, sodass noch weitere zwischen Stellungen bzw. sogar eine stufenlose Einstellung des Bearbeitungsspaltes 23 möglich wird.
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In jeder Stellung werden die Aktuatoren 12, 13 und 14 auf beiden Seiten der Bearbeitungswalzen 2, 3 in identischer Weise angesteuert, um die Parallelität der Bearbeitungswalzen 2, 3 bezogen auf deren Drehachsen 21 und 24 einzuhalten.
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Die 1, 4 bis 7 und 10 zeigen Ansichten auf die Ausgangsseite der Antriebseinrichtung, aus der das bearbeitete Lebensmittel ausgegeben wird. Die 2, 3, 8 und 9 zeigen die Eingangs- bzw. Einzugsseite, an der das zu bearbeitende Lebensmittel auf Grund der gegenläufigen Rotation der Bearbeitungswalzen eingezogen wird. Die entsprechenden Drehrichtungen 31 und 32 der Bearbeitungswalze 2 und 3 sind in der 2 angedeutet.
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Zur Einzugsseite hin wird das zu bearbeitende Lebensmittel über die Fördereinrichtung in Form des Förderbandes 26 zugeführt, was in der 1 sowie der 6 schematisch angedeutet ist. Ausgangsseitig kann ebenfalls eine Fördereinrichtung, hier in Form des Förderbandes 35 vorgesehen werden, um das bearbeitete Lebensmittel von den Bearbeitungswalzen 2, 3 abzuführen und einem Auffangbehälter zu zuführen.
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Um ein Aufwickeln eines zu bearbeitenden Lebensmittels auf einen der Bearbeitungswalzen 2, 3 zu verhindern, ist jeweils ein oberer bzw. unterer Abstreifer 16, 17 der jeweiligen Bearbeitungswalze 3, 2 zugeordnet, die über nicht näher dargestellte Gasfedern an die Bearbeitungswalzen 2, 3 angelegt werden.
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Die Abstreifer 16, 17 können über Klapphebel 19, 20 weggeklappt werden, wenn die Bearbeitungswalzen getauscht werden.
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Dadurch, dass die Linearführung 8 im Wesentlichen senkrecht angeordnet und die obere Bearbeitungswalze 3 zusammen mit ihrem Drehantrieb 5 daran entlanggeführt ist, wirkt die Gewichtskraft dieser Komponenten in einer Zustellrichtung 22, so dass grundsätzlich eine vorgegebene Quetschkraft auf die Bearbeitungswalze 3 wirkt. Der entsprechende Aktuator 12, der die Zugkraft in Zustellrichtung 22 aufbringen soll, kann daher kleiner als bei bisherigen Vorrichtungen ausgelegt werden.
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Die Anbindung der Drehantriebe 4, 5 an die Bearbeitungswalzen 2, 3 erfolgt jeweils über ein Winkelgetriebe 6, 7, so dass die Drehantriebe, hier als Drehstrom-Asynchronmotoren ausgeführt, platzsparend in der Antriebseinrichtung untergebracht werden können. Das Winkelgetriebe 6, 7 sowie jeweils ein Stirnradsatz 18 dienen zusätzlich der Untersetzung der durch den jeweiligen Drehantrieb 4, 5 erzeugten Drehbewegung. Hierdurch können kleinbauende Drehstrom-Asynchronmotoren mit hoher Nenndrehzahl verwendet werden. Ein Stirnradsatz 18 verteilt die von dem Drehantrieb 4 erzeugte Antriebsbewegung über Zahnräder auf, sodass auch das Förderband 26 bzw. Förderband 35 davon angetrieben wird.
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Die beiden als Drehstrom-Asynchronmaschinen ausgeführten Drehantriebe 4, 5 sind dergestalt ausgebildet, dass sie sich in ihrer Nenndrehzahl nur unwesentlich, maximal um 2 % unterscheiden, so dass beim Betrieb dieser Motoren grundsätzlich eine gewisse Synchronisation der Geschwindigkeiten gegeben ist. Werden beide Motoren mit derselben Netzfrequenz angesteuert, ist eine gewisse Synchronisation gegeben, sofern auch die Lasten, gegen die beide Motoren arbeiten, ungefähr gleichgroß sind und somit der bei einer Asynchronmaschine auftretende interne Schlupf ebenfalls ähnlich groß ausfällt.
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Dies ist in der Regel dadurch gegeben, dass das zu bearbeitende Lebensmittel durch die gegenläufigen Bearbeitungswalzen 2, 3 hindurchläuft und somit in etwa den gleichen mechanischen Widerstand auf die jeweilige Bearbeitungswalze ausübt. Es hat sich im Rahmen der Erfindung auch gezeigt, dass geringfügige Abweichungen der Drehzahlen der beiden Bearbeitungswalzen 2, 3 die Verarbeitungsqualität des Lebensmittels nicht wesentlich beeinflussen.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Lebensmittelverarbeitungsvorrichtung um einen Walzensteaker, der mit einer Bearbeitungswalze 2 mit Messerrollen 29 und mit einer oberen Bearbeitungswalze 3 mit Messersternen 30 ausgestattet ist.
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Alternativ ist es aber auch möglich, eine der Bearbeitungswalzen 2, 3 mit einer so genannten Transportrolle auszustatten bzw. als Transportwalze auszubilden, die zwar eine strukturierte Mantelfläche aufweist, jedoch keine bleibende Veränderung an dem Lebensmittel vornimmt. Dies kann beispielweise bei einseitigen Schwarten eingesetzt werden, bei denen das Produkt nur von einer Seite eingeschnitten wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebseinrichtung
- 2
- untere Bearbeitungswalze
- 3
- obere Bearbeitungswalze
- 4
- Drehantrieb
- 5
- Drehantrieb
- 6
- Winkelgetriebe
- 7
- Winkelgetriebe
- 8
- Linearführung
- 9
- Halteblech
- 10
- Halteblech
- 11
- Verstelleinrichtung
- 12
- Aktuator
- 13
- Aktuator
- 14
- Aktuator
- 16
- Abstreifer
- 17
- Abstreifer
- 18
- Stirnradsatz
- 19
- Klapphebel
- 20
- Klapphebel
- 21
- Drehachse
- 22
- Zustellrichtung
- 23
- Bearbeitungsspalt
- 24
- Drehachse
- 25
- Kolbenstange
- 26
- Fördereinrichtung
- 27
- Lebensmittelverarbeitungs-vorrichtung
- 28
- Lagergehäuse
- 29
- Messerrolle
- 30
- Messerstern
- 31
- Drehrichtung
- 32
- Drehrichtung
- 33
- Bearbeitungsrichtung
- 34
- Ebene
- 35
- Förderband
- 36
- Kolbenstange
- 37
- Kolbenstange
